RU2187618C1

RU2187618C1 - Centralizer for pipes of oil and gas wells

Info

Publication number: RU2187618C1
Application number: RU2001107732/03A
Authority: RU
Inventors: Б.М. Курочкин; н Х.Л. Аби; Х.Л. Абиян; С.С. Яковлев; Н.Л. Прусова
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника"
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: drilling of oil and gas wells, particularly, devices for centering of casing strings. SUBSTANCE: centralizer includes hollow body and clamping bushing. Located on body and clamping bushing are centering ribs in form of spiral. Lead of helix of body rib is larger that that of helix of clamping bushing rib. Screw threads of opposite direction are made on internal conjugated surfaces of body and clamping bushing. Direction of spiral of body centering ribs is opposite to direction of its internal screw thread. EFFECT: higher reliability of centralizer fastening to casing. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для центрирования обсадных колонн. The invention relates to the field of drilling oil and gas wells, and in particular to devices for centering casing strings.

Известен центратор типа ЦЦ-1 (авт. св. 363639, кл. Е 21 В 17/10), состоящий из двух сборных кольцевых обойм, соединенных между собой дугообразными упругими планками. Центратор комплектуется ограничительным кольцевым якорем, располагаемым на обсадной трубе между обоймами центратора и неподвижно закрепляемым на трубе клином через специальный паз. A well-known centralizer is of the type TsTs-1 (ed. St. 363639, class E 21 B 17/10), consisting of two prefabricated ring cages interconnected by arched elastic strips. The centralizer is equipped with a restrictive annular anchor located on the casing between the clips of the centralizer and the wedge fixedly mounted on the pipe through a special groove.

Недостатком данного устройства является сравнительно небольшая механическая прочность его закрепления на обсадной трубе (допускаемая осевая нагрузка не более 1200 кГс), в силу чего такое закрепление используется, как правило, в упругих деформируемых центраторах-фонарях, при спуске которых в скважину сдвигающие осевые усилия сравнительно невелики. The disadvantage of this device is the relatively small mechanical strength of its fastening on the casing (the permissible axial load is not more than 1200 kG), due to which such fastening is used, as a rule, in elastic deformable centralizers-flashlights, during which the axial shear forces are relatively small when they are lowered into the well .

Известен центратор, выполненный в виде полого корпуса, фиксируемого на обсадной трубе посредством крепежных шпилек, располагаемых в сквозных резьбовых отверстиях в теле корпуса (патент 2159839, БИ 33, 2000 г.). Known centralizer, made in the form of a hollow body, fixed on the casing by means of mounting pins located in through threaded holes in the body of the body (patent 2159839, BI 33, 2000).

Такое закрепление жестких центраторов на обсадных трубах является недостаточно надежным, т.к. на практике отмечены случаи (методом акустического зондирования после крепления обсадной колонны) отсутствия таких центраторов в местах их первоначального закрепления. Such fastening of rigid centralizers to casing pipes is not reliable enough, because in practice, there have been cases (by acoustic sounding after attaching the casing) of the absence of such centralizers in the places of their initial fixation.

Ближайшим техническим решением, выбранным авторами за прототип, является центратор, выполненный в виде установленных на трубе с эксцентриситетом полого корпуса и зажимной втулки, которые кроме сопрягаемых с поверхностью трубы внутренних цилиндрических поверхностей имеют сопрягаемые друг с другом внутреннюю и наружную цилиндрические поверхности, а на наружной поверхности корпуса и зажимной втулки установлены центрирующие ребра (см. НТЖ "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море", 10-11, 1995 г. , с. 29). The closest technical solution chosen by the authors for the prototype is a centralizer made in the form of a hollow body and a clamping sleeve mounted on a pipe with an eccentricity, which, in addition to the inner cylindrical surfaces mating with the pipe surface, have inner and outer cylindrical surfaces mating with each other, and on the outer surface casing and clamping sleeve mounted centering ribs (see NTZH "Construction of oil and gas wells on land and at sea", 10-11, 1995, S. 29).

Недостатком данного устройства является невысокая надежность его закрепления на обсадной трубе. Недостаток обуславливается тем, что в процессе спуска обсадной колонны в скважину центратор испытывает значительные статические и ударные нагрузки, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах, под действием веса колонны, в силу чего может произойти как сползание центратора по трубе, так и раскрепление всего узла по сопрягаемым поверхностям. The disadvantage of this device is the low reliability of its fastening on the casing. The disadvantage is due to the fact that during the casing lowering into the well, the centralizer experiences significant static and shock loads, especially in deviated and horizontal wells, under the influence of the weight of the string, as a result of which both the centralizer can slip along the pipe and the entire assembly freezes along the mating surfaces.

Задача изобретения - повышение надежности закрепления центратора на обсадной трубе. The objective of the invention is to increase the reliability of fixing the centralizer on the casing.

Поставленная задача достигается за счет того, что в центраторе для труб нефтяных и газовых скважин, выполненном в виде установленных на трубе с эксцентриситетом полого корпуса и зажимной втулки, которые кроме сопрягаемых с поверхностью трубы внутренних цилиндрических поверхностей имеют сопрягаемые друг с другом внутреннюю и наружную поверхности, и установленных на наружных поверхностях корпуса и зажимной втулки центрирующих ребер, на внутренних сопрягаемых с трубой поверхностях корпуса и зажимной втулки выполнены винтовые нарезки, причем направление нарезки корпуса и зажимной втулки противоположное, кроме того, центрирующие ребра корпуса и зажимной втулки выполнены в виде спирали, при этом шаг спирали ребер корпуса больше шага спирали ребер зажимной втулки, кроме того, направление спирали центрирующих ребер корпуса противоположно направлению его внутренней винтовой нарезки. The problem is achieved due to the fact that in the centralizer for pipes of oil and gas wells, made in the form of a hollow body and a clamping sleeve mounted on a pipe with an eccentricity, which, in addition to the inner cylindrical surfaces mating with the pipe surface, have inner and outer surfaces mating with each other, and centering ribs installed on the outer surfaces of the housing and the clamping sleeve, screw cuts are made on the inner surfaces of the housing and the clamping sleeve mating with the pipe, The direction of the cutting of the housing and the clamping sleeve is opposite, in addition, the centering ribs of the housing and the clamping sleeve are made in the form of a spiral, while the spiral pitch of the ribs of the housing is larger than the spiral pitch of the ribs of the clamping sleeve, in addition, the spiral direction of the centering ribs of the housing is opposite to the direction of its internal screw cutting .

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

На центраторе при спуске колонны благодаря наличию винтовой нарезки значительно возрастает сопротивление осевому перемещению, кроме того, часть осевой нагрузки трансформируется в крутящий момент, причем для корпуса и зажимной втулки во взаимно противоположных направлениях. При совпадении направлений этих крутящих моментов с крутящими моментами их первоначальной затяжки (что обеспечивается на поверхности при установке центраторов на трубе) осевые усилия при спуске колонны будут работать на дозакрепление центратора на трубе. Наружная поверхность корпуса центратора при движении по стенке скважины вниз благодаря спиральным центрирующим ребрам также будет воспринимать часть осевой нагрузки снизу вверх в виде крутящего момента, работающего на дозакрепление центратора на трубе. On the centralizer, when the column is lowered, due to the presence of a screw thread, the resistance to axial movement increases significantly, in addition, part of the axial load is transformed into torque, moreover, for the housing and the clamping sleeve in mutually opposite directions. If the directions of these torques coincide with the torques of their initial tightening (which is ensured on the surface when centralizers are installed on the pipe), the axial forces during the descent of the column will work to reinforce the centralizer on the pipe. The outer surface of the centralizer body when moving down the borehole wall due to the spiral centering ribs will also perceive a part of the axial load from the bottom up in the form of a torque working to re-attach the centralizer to the pipe.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид центратора, установленного на обсадной трубе; на фиг.2 - его продольный разрез; на фиг.3 - сечение по А-А. The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a General view of a centralizer mounted on a casing; figure 2 is a longitudinal section thereof; figure 3 is a section along aa.

Заявляемое устройство, состоящее из корпуса 1 и зажимной втулки 2, устанавливается на обсадной колонне 3. На корпусе и зажимной втулке размещены центрирующие ребра 4. На внутренних цилиндрических поверхностях корпуса и зажимной втулки выполнена винтовая нарезка 5, 6 в виде многозаходной резьбы, причем направление нарезки противоположное. Центрирующие ребра 4 выполнены в виде спирали, причем шаг спирали ребер корпуса больше шага спирали ребер зажимной втулки. Направление спирали центрирующих ребер корпуса противоположно направлению его винтовой нарезки. The inventive device, consisting of a housing 1 and a clamping sleeve 2, is installed on the casing 3. On the housing and the clamping sleeve placed centering ribs 4. On the inner cylindrical surfaces of the housing and the clamping sleeve made screw thread 5, 6 in the form of multiple threads, and the direction of the thread the opposite. The centering ribs 4 are made in the form of a spiral, and the spiral pitch of the housing ribs is greater than the spiral pitch of the ribs of the clamping sleeve. The direction of the spiral of the centering ribs of the body is opposite to the direction of its helical thread.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

На поверхности при подготовке к спуску очередной обсадной трубы 3 на нее надеваются корпус 1 и зажимная втулка устройства 2. Труба 3 наворачивается на ранее спущенную трубу. Корпус и втулка передвигаются по трубе к месту установки устройства согласно геолого-геофизическим данным. Вставляются друг в друга и поворачиваются круговым движением. За счет образования по сопрягаемым цилиндрическим поверхностям кругового клина происходит взаимная затяжка корпуса 1, зажимной втулки 2 и трубы 3 относительно друг друга. Окончательное закрепление устройства производится с помощью машинных ключей. On the surface, in preparation for the descent of the next casing 3, the housing 1 and the clamping sleeve of the device 2 are put on it. The pipe 3 is screwed onto the previously deflated pipe. The housing and the sleeve move along the pipe to the installation site of the device according to geological and geophysical data. They are inserted into each other and rotated in a circular motion. Due to the formation on the mating cylindrical surfaces of a circular wedge, mutual tightening of the housing 1, the clamping sleeve 2 and the pipe 3 relative to each other occurs. The final fixing of the device is done using machine keys.

Обсадная труба с закрепленным на ней устройством спускается вниз и устанавливается муфтой на ротор. Процесс повторяется со спуском труб при соответствующей установке устройств согласно плана спуска обсадной колонны. The casing pipe with the device fixed on it goes down and is installed by the coupling on the rotor. The process is repeated with the descent of pipes with the appropriate installation of devices according to the plan for lowering the casing.

После спуска обсадной колонны до конечной глубины скважины через нее закачивается цементный раствор. Цементный раствор проходит по затрубному пространству в конце процесса в структурном режиме, т.к. при продавке к "стоп - кольцу" производительность продавки снижается, чтобы не получить гидроудар при посадке продавочной пробки на "стоп - кольцо". After the casing is lowered to the final depth of the well, cement slurry is pumped through it. Cement mortar passes through the annulus at the end of the process in structural mode, because when selling to the “stop ring”, the performance of the selling decreases so as not to get a water hammer when the squeeze plug is put on the “stop ring”.

Чтобы обеспечить хороший контакт цементного раствора с породой, его структуру разрушают благодаря закручиванию потока с помощью спиральных ребер 4. При этом структура цементного раствора активно разрушается на переходе от корпуса к втулке (т.е. на их стыке при переходе от спирали ребер с увеличенным шагом к ребрам с уменьшенным шагом). In order to ensure good contact of the cement mortar with the rock, its structure is destroyed due to the swirling of the flow with the help of spiral ribs 4. In this case, the structure of the cement mortar is actively destroyed at the transition from the housing to the sleeve (i.e. at their junction when moving from the spiral of ribs with an increased pitch to the ribs with a reduced pitch).

При прохождении между ребрами втулки поток цементного раствора закручивается, что обеспечивает лучшую очистку поверхности стенок скважины. When passing between the ribs of the sleeve, the cement flow swirls, which provides better cleaning of the surface of the walls of the well.

Жидкий цементный раствор обладает более высокой вымывающей способностью по отношению к глинистому раствору, расположенному между колонной и нижней стенкой в наклонной скважине. The liquid cement slurry has a higher leaching ability with respect to the clay mortar located between the column and the lower wall in an inclined well.

Преимуществом заявляемого технического решения по сравнению с известным является его надежная работа, что значительно увеличит срок службы скважины. The advantage of the proposed technical solution compared to the well-known is its reliable operation, which will significantly increase the life of the well.

Claims

1. The centralizer for pipes of oil and gas wells, made in the form of a hollow body and a clamping sleeve mounted on a pipe with an eccentricity, which, in addition to the inner cylindrical surfaces mating with the pipe surface, have inner and outer cylindrical surfaces, and the outer surfaces of the housing and the clamping sleeve have centering ribs characterized in that on the inner surfaces of the housing and the clamping sleeve mating with the pipe, screw cuts are made, the cutting direction of the housing and the clamping sleeve the opposite.

2. The centralizer according to claim 1, characterized in that the centering ribs of the housing and the clamping sleeve are made in the form of a spiral, while the spiral pitch of the housing ribs is larger than the spiral pitch of the ribs of the clamping sleeve, in addition, the spiral direction of the centering ribs of the housing is opposite to the direction of its internal screw thread .