RU2039199C1 - Гидравлический центратор - Google Patents
Гидравлический центратор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2039199C1 RU2039199C1 RU93007874A RU93007874A RU2039199C1 RU 2039199 C1 RU2039199 C1 RU 2039199C1 RU 93007874 A RU93007874 A RU 93007874A RU 93007874 A RU93007874 A RU 93007874A RU 2039199 C1 RU2039199 C1 RU 2039199C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rollers
- pushers
- housing
- cavity
- borehole
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
- E21B17/1057—Centralising devices with rollers or with a relatively rotating sleeve
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Использование: в горной промышленности при строительстве скважин, а именно к опорно-центрирующим устройствам бурильной колонны. Сущность изобретения: гидравлический центратор включает полый корпус 1, выполненные в стенках корпуса радиальные каналы, расположенные в них толкатели П-образной формы, на горизонтальных осях 10 которых расположены ролики 11. В исходном положении ролики 11 заглублены в корпусе 1, а при контакте со стенками скважины в рабочем положении выступают за пределы корпуса 1 на величину, не превышающую половины диаметра роликов 11. Радиальные каналы выполнены на разных уровнях корпуса 1 и с угловым смещением относительно друг друга по винтовой линии корпуса. В полости корпуса 1 размещена втулка 14. Между последней и корпусом 1 установлен подпружиненный кольцевой поршень 17, при этом полость 16 между втулкой 14 и корпусом 1 заполнена маслом 19. При повышении давления в осевом канале 2 корпуса 1 кольцевой поршень 17, сжимая пружину 18, приподнимается и повышает давление в полости 16, в результате толкатели прижимают ролики 11 к стенкам скважины, тем самым осуществляется жесткое центрирование низа бурильной колонны в поперечном сечении. При углублении скважины ролики 11 перекатываются по стенкам скважины, нормализуют ствол и производят гашение реактивного момента забойного двигателя. При сбросе давления в колонном пространстве пружина 18 смещает кольцевой поршень 17 вниз, давление в полости 16 также снижается и толкатели с роликами 11 заглубляются в радиальных каналах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к строительству скважин, а именно к опорно-центрирующим устройствам бурильной колонны.
Известен гидравлический центратор, включающий корпус с присоединительными резьбами, осевой и радиальные каналы корпуса, выдвижные вращающиеся ролики, оси которых лежат в плоскостях, перпендикулярных осевой линии корпуса, толкатели, выполненные длиной, обеспечивающей контакт роликов со стенкой скважины [1] Недостатком этого центратора является то, что ролики расположены на одном уровне, что ограничивает их количество, а поскольку усилие противодействия реактивному моменту прямо пропорционально усилию прижатия к стенкам скважины и площади поверхности роликов, реактивный момент из-за малого количества роликов может превысить силу трения между роликами и стенкой скважины, в результате произойдет резкий срыв и проворот устройства, возможно изгиб и поломка тяг. Если при этом произойдет и порыв упругой манжеты, соединенной с тягами посредством толкателей, придется прекратить бурение и провести дополнительные спуско-подъемные операции (СПО) по замене устройства. Поскольку все элементы конструкции расположены снаружи корпуса, не исключается их деформация и поломка также и в процессе СПО, в том числе и потому, что устройство не предусматривает систему защиты кольцевой полости между упругой манжетой и корпусом накопления осадка бурового раствора, в результате чего манжета останется расширенной и тяги не примут транспортного положения перед подъемом колонны, поэтому будут упираться о уступы кавернозных участков ствола скважины. Кроме того, повышенные удельные нагрузки немногочисленных роликов на стенки скважины приведут к выдавливанию мягких и средней прочности горных пород с образованием глубоких бороздок, что повысит ухабистость стенок скважины.
Известен также гидравлический центратор, включающий корпус с присоединительными резьбами, осевым каналом и расположенные на нескольких уровнях радиальные цилиндрические каналы, установленные в них выдвижные рабочие элементы с толкателями имеющими длину, обеспечивающую контакт рабочих элементов со стенками скважины и имеющими поршень, расположенные в осевом канале корпуса втулку и поршень, образующие полость с рабочим агентом [2] Недостатком этого центратора является невысокая надежность работы в абразивных средах. Устройство позволяет гасить реактивный момент забойного двигателя, но при углублении скважины в процессе бурения выдвижные рабочие элементы, контактируя со стенками скважины, будут также вызывать сопротивления осевому перемещению вниз, в результате чего долото будет недогружено и показатели бурения снизятся. Кроме того, выдвижные рабочие элементы центратора при осевом смещении вниз в процессе бурения будут сдирать не только, успевшую образоваться, глинистую корку, но и частично горную породу с кольматационным экраном, что повлечет за собой возобновление повышенной фильтрации бурового раствора в пласты, а значит разупрочнение околоскважинной зоны и увеличение негативного воздействия на продуктивные пласты. Таким образом, функциональные возможности известного устройства ограничены.
Цель изобретения повышение надежности работы и расширение функциональных возможностей.
Достигается это тем, что в гидравлическом центраторе поршни толкателей выполнены с двумя диаметрально расположенными скобами, рабочие элементы выполнены в виде закрепленных на скобах роликов, оси которых расположены в плоскостях, перпендикулярных осевой линии корпуса, а радиальные каналы корпуса в месте расположения скоб с роликами выполнены в поперечном сечении крестообразной формы и имеют длину, ограничивающую ход поршня толкателя на величину, меньшую радиуса ролика, причем кольцевой поршень подпружинен относительно корпуса и установлен в нижней части полости и в качестве рабочего агента последней используют масло. Кроме того, радиальные каналы корпуса расположены по винтовой линии.
На фиг. 1 показан полуразрез гидравлического центратора в исходном положении; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 положение элементов устройства в рабочем положении.
Гидравлический центратор состоит из цилиндрического корпуса 1 с осевым каналом 2 и присоединительными резьбами 3. В стенках корпуса 1 выполнены радиальные каналы 4. Последние состоят из двух участков цилиндрического 5 и крестообразного 6, в которых расположены толкатели 7 соответственно в виде поршня 8 и двух диаметрально расположенных скоб 9. В скобах 9 установлены оси 10, на которых вращаются ролики 11, причем оси 10 расположены в плоскостях, перпендикулярных оси корпуса 1. При этом ролики 11 контактируют с крестообразными участками 6 радиальных каналов 4 боковыми поверхностями 12, а скобы 9 с нижней и верхней направляющими 13. Соотношения длин 8 и 9, а также поперечных размеров толкателей 7, с участками 5 и 6 радиальных каналов 4, а также наружного диаметра корпуса 1 подобраны таким образом, чтобы крестообразная 6 форма радиального канала 4 ограничивала ход поршня 8 на величину, меньшую радиусу ролика 11, и при этом обеспечивался контакт последних со стенками скважины. Кроме того, составные радиальные каналы 4 выполнены на нескольких уровнях, причем более одного в каждом уровне (для создания равновесия сил и предупреждения перекосов корпуса 1), и с угловым смещением относительно друг друга по винтовой линии корпуса 1. В осевом канале 2 корпуса 1 установлена втулка 14 с верхним торцовым упором 15. Втулка 14 образует с корпусом 1 кольцевую полсть 16, гидравлически связанную с цилиндрическими участками 5 радиальных каналов 4. Внизу между втулкой 14 и корпусом 1 помещены кольцевой поршень 17 и пружина 18, при этом полость 16 заполнена рабочим агентом маслом 19 через отверстие 20, которое после этого перекрывают пробкой 21. Втулка 14 и кольцевой поршень 17 зафиксированы ввертышами соответственно 22 и 23. Поршни 8 толкателей, торцевой упор 15, кольцевой поршень 17 и пробка 20 снабжены уплотнительными кольцами 24.
Один или несколько гидравлических центраторов устанавливают в нижней компоновке бурильной колонны (между турбобуром и утяжеленными бурильными трубами, между последними, между утяжеленными бурильными трубами и бурильными трубами, между бурильными трубами).
Гидравлический центратор работает следующим образом.
В процессе спуска бурильной колонны в скважину положение элементов гидравлического центратора таково, как показано на фиг.1 и 2. По окончании спуска колонны восстанавливают циркуляцию бурового раствора. С повышением давления в колонном пространстве кольцевой поршень 17, сжимая пружину 18, приподнимается, что влечет за собой выдвижение толкателей 7 с роликами 11 из радиальных каналов 4 до соприкосновения со стенками скважины (фиг.3). Ролики 11 центрируют колонну в стволе скважины. При углублении скважины в процессе бурения каждый ролик 11 по своей дорожке перекатывается по стенке скважины, удаляя перед собой рыхлые слои глинистой корки, вдавливают в каверны и поры пластов и упрочняют наиболее прочные и малопроницаемые слои глинистой корки, тем самым без существенного разрушения имеющегося кольматационного экрана производится дополнительная управляемая кольматация и уплотнение стенок скважины. Чем больше будет количество роликов 11, тем меньше останется неохваченных роликами участков по окружности ствола скважины, то есть более полная степень кольматации, а также меньше удельные нагрузки роликов 11 на стенку скважины от веса низа бурильной колонны в наклонных участках ствола скважины, что снижает разрушающее воздействие вдавливанием в мягкие и средние породы. Помимо того, реактивный момент забойного двигателя, передающийся на корпус 1 и через поверхности крестообразных участков 6 на боковые поверхности 12 роликов 11, в результате трения и зацепления последних о стенку скважины, гасится. В данном случае также чем больше поверхность трения, то есть количество роликов 11, тем больше вероятность сдерживания и передачи реактивного момента на вышележащие участки бурильной колонны. Поскольку ролики 11, имеющие большее сечение, чем скобы 9, воспринимают изгибающие усилия от реактивного момента забойного двигателя, конструкцией и предусмотрено, чтобы ролики 11 не выступали за пределы корпуса 1 не более, чем на половину своего диаметра. Это все вместе позволяет существенно повысить прочность и надежность работы, а также защищенность конструкции от ударных нагрузок.
По окончании бурения циркуляцию бурового раствора останавливают, давление сбрасывают, при этом пружина 18 возвращает кольцевой поршень 17 в исходное крайнее нижнее положение. При снижении давления в кольцевой полости 16 поршни 8 толкателей 7 втягиваются внутрь цилиндрических участков 5 радиальных каналов 4. Заходу толкателей 7 с роликами 11 в радиальные каналы 4 способствует и разность давления столба бурового раствора в заколонном пространстве скважины, с находящимся в нем выбуренным шламом, и в колонном пространстве.
Эффективность предлагаемого гидравлического центратора заключается в повышенной работоспособности, герметичности и долговечности, ввиду защищенности элементов конструкции, как в процессе бурения, так и СПО; значительном повышении надежности работы в абразивных средах (буровом растворе) путем заполнения кольцевой полости маслом; в повышении надежности сдерживания реактивного момента забойного двигателя и гашении крутильных колебаний бурильной колонны, что позволит избежать правку ствола скважины; в повышении качества механической управляемой кольматации околоскважинной зоны и нормализации ствола скважины, что предупредит осложнения при бурении и освоении скважин.
Claims (2)
1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЦЕНТРАТОР, включающий корпус с присоединительными резьбами, осевым каналом и расположенными на нескольких уровнях радиальными цилиндрическими каналами, установленные в них выдвижные рабочие элементы с толкателями, имеющими длину, обеспечивающую контакт рабочих элементов со стенками скважины, и поршень, расположенные в осевом канале корпуса втулку и кольцевой поршень, образующие полость с рабочим агентом, отличающийся тем, что поршни толкателей выполнены с двумя диаметрально расположенными скобами, рабочие элементы выполнены в виде закрепленных на скобах роликов, оси которых расположены в плоскостях, перпендикулярных осевой линии корпуса, радиальные каналы корпуса в месте расположения скоб с роликами выполнены в поперечном сечении крестообразной формы и имеют длину, ограничивающую ход поршня толкателя на величину, меньшую радиуса ролика, причем кольцевой поршень подпружинен относительно корпуса и установлен в нижней части полости, а в качестве рабочего агента в последней используют масло.
2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что радиальные каналы корпуса расположены по винтовой линии.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93007874A RU2039199C1 (ru) | 1993-02-11 | 1993-02-11 | Гидравлический центратор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93007874A RU2039199C1 (ru) | 1993-02-11 | 1993-02-11 | Гидравлический центратор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93007874A RU93007874A (ru) | 1995-05-20 |
RU2039199C1 true RU2039199C1 (ru) | 1995-07-09 |
Family
ID=20137061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93007874A RU2039199C1 (ru) | 1993-02-11 | 1993-02-11 | Гидравлический центратор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2039199C1 (ru) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU727244B2 (en) * | 1997-03-11 | 2000-12-07 | Weatherford/Lamb Inc. | Friction reducing tool |
US7306058B2 (en) | 1998-01-21 | 2007-12-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Anti-rotation device for a steerable rotary drilling device |
CN103032032A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-10 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 | 套管用螺旋刚性滚轮树脂扶正器 |
CN108374642A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-07 | 西南石油大学 | 基于滚动螺旋的液力变径扶正器 |
RU185927U1 (ru) * | 2018-06-04 | 2018-12-25 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин |
RU195996U1 (ru) * | 2018-11-30 | 2020-02-12 | Чекалев Евгений Геннадьевич | Центратор для соединения запорной арматуры с фланцевым фитингом |
CN113175326A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-27 | 重庆文理学院 | 自动测量式tbm施工的掘进测量机及使用方法 |
CN113323601A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-31 | 江苏力克石油机械有限公司 | 一种径向调节式抽油杆扶正器 |
RU2768316C1 (ru) * | 2018-08-29 | 2022-03-23 | Импэкт Силектор Интернэшнл, Ллк | Устройство и способ для спуска обсадной колонны в ствол скважины |
-
1993
- 1993-02-11 RU RU93007874A patent/RU2039199C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1640347, кл. E 21B 17/10, 1988. * |
Авторское свидетельство СССР N 947384, кл. E 21B 17/10, 1979. * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU727244B2 (en) * | 1997-03-11 | 2000-12-07 | Weatherford/Lamb Inc. | Friction reducing tool |
US7306058B2 (en) | 1998-01-21 | 2007-12-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Anti-rotation device for a steerable rotary drilling device |
CN103032032A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-10 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司 | 套管用螺旋刚性滚轮树脂扶正器 |
CN108374642A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-07 | 西南石油大学 | 基于滚动螺旋的液力变径扶正器 |
CN108374642B (zh) * | 2018-03-16 | 2023-07-25 | 西南石油大学 | 基于滚动螺旋的液力变径扶正器 |
RU185927U1 (ru) * | 2018-06-04 | 2018-12-25 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин |
RU2768316C1 (ru) * | 2018-08-29 | 2022-03-23 | Импэкт Силектор Интернэшнл, Ллк | Устройство и способ для спуска обсадной колонны в ствол скважины |
RU195996U1 (ru) * | 2018-11-30 | 2020-02-12 | Чекалев Евгений Геннадьевич | Центратор для соединения запорной арматуры с фланцевым фитингом |
CN113175326A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-27 | 重庆文理学院 | 自动测量式tbm施工的掘进测量机及使用方法 |
CN113175326B (zh) * | 2021-04-09 | 2022-08-19 | 重庆文理学院 | 自动测量式tbm施工的掘进测量机及使用方法 |
CN113323601A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-31 | 江苏力克石油机械有限公司 | 一种径向调节式抽油杆扶正器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2343650C (en) | Torsional shock absorber for a drill string | |
GB2024284A (en) | Drill string shock absorber | |
EP0397875A4 (en) | Pipe roller-expanding device | |
CN101087926A (zh) | 膨胀清管器 | |
WO1998040599A1 (en) | Rotary and longitudinal shock absorber for drilling | |
RU2039199C1 (ru) | Гидравлический центратор | |
US4600062A (en) | Shock absorbing drilling tool | |
EP0086101B1 (en) | Well tool | |
US2991635A (en) | Resilient drilling tool | |
US3566981A (en) | Hydraulic drilling jar | |
US4989679A (en) | Centering device that can be engaged or disengaged, specifically for a drilling assembly | |
US4254837A (en) | Technique for damping oscillations in a drill string | |
US20040089461A1 (en) | Downhole percussion drilling apparatus | |
WO2012069858A2 (en) | Downhole drilling tool and bearing assembly | |
WO2012156735A2 (en) | Perforating drill string assembly | |
SU917704A3 (ru) | Наддолотный амортизатор | |
US4466496A (en) | Technique for damping oscillations in a drill string | |
WO1982001569A1 (en) | Well jar | |
CN111749619B (zh) | 一种吸震式脉冲提速器及钻具系统 | |
CA1281025C (en) | Mechanical directional drilling jar | |
US4402495A (en) | Drill string shock absorber with pressurized lubricant system | |
RU2039194C1 (ru) | Бурильный инструмент | |
RU2027843C1 (ru) | Расширитель скважин | |
CA1130781A (en) | Drill string shock absorbr with pressurized lubricant system | |
CN115898277B (zh) | 一种振动减阻工具 |