RU220382U1

RU220382U1 - Quick-release coupling-centralizer to reduce drill string friction

Info

Publication number: RU220382U1
Application number: RU2023106178U
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Пьянков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОПРОТЕК"
Filing date: 2023-03-16
Publication date: 2023-09-11

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использована для бурения как на бурильных трубах, так и при бурении на обсадной колонне в процессе строительства скважины. Быстросъемная муфта-центратор снижения трения колонны бурильных труб содержит полый корпус цилиндрической формы с установленными на его наружной поверхности ребрами. Корпус выполнен разъемным, состоящим по меньшей мере из двух сегментов. На каждом из сегментов установлены ребра. Сегменты корпуса соединены между собой шарнирами и замыкающей шпилькой. Верхний и нижний концы корпуса выполнены с возможностью фиксации хомутом. Обеспечивается возможность установки и снятия муфты-центратора снижения трения колонны бурильных труб непосредственно в процессе бурения без операций по частичному демонтажу бурильной колонны. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for drilling both on drill pipes and when drilling on a casing during well construction. A quick-release coupling-centralizer for reducing friction of a drill string contains a hollow cylindrical body with ribs installed on its outer surface. The housing is detachable, consisting of at least two segments. Each segment has ribs. The body segments are connected to each other by hinges and a locking pin. The upper and lower ends of the body are designed to be fixed with a clamp. It is possible to install and remove the centralizing coupling to reduce the friction of the drill string directly during the drilling process without operations for partial dismantling of the drill string. 1 salary f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей отрасли и может быть использована для бурения как на бурильных трубах, так и при бурении на обсадной колонне в процессе строительства скважины.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used for drilling both on drill pipes and when drilling on a casing during well construction.

Известно центрирующее устройство (см. патенты RU № 63413, МПК E21B17/10, опубликован 27.05.2007 г.), содержащее трубчатый корпус и жестко установленные на корпусе рабочие центрирующие элементы, выполненные в виде трех роликов с концевыми цапфами, оси вращения которых параллельны оси корпуса, ролики сгруппированы вокруг трубчатого корпуса и установлены через 120° с помощью опор, удерживающих цапфы роликов, а сами опоры снабжены подшипниками, в которых установлены с возможностью вращения цапфы роликов, при этом опоры выполнены с плоским основанием и установлены на корпусе в гнездах с плоским дном и конфигурацией, соответствующей конфигурации основания опор, которые скреплены с корпусом с помощью болтов со стопорными элементами.A centering device is known (see patents RU No. 63413, IPC E21B17/10, published May 27, 2007), containing a tubular body and working centering elements rigidly mounted on the body, made in the form of three rollers with end journals, the axes of rotation of which are parallel to the axis housing, the rollers are grouped around a tubular body and installed at 120° intervals with the help of supports that hold the roller journals, and the supports themselves are equipped with bearings in which the roller journals are installed with the possibility of rotation, while the supports are made with a flat base and installed on the housing in slots with a flat bottom and a configuration corresponding to the configuration of the base of the supports, which are fastened to the body using bolts with locking elements.

Известное устройство обеспечивает центрирование бурового инструмента и буровых труб или штанг при бурении направленных прямолинейных скважин, однако его использование проблематично при строительстве наклонных или горизонтальных скважин, поскольку повышенная нагрузка на ролики в момент их нахождения в нижнем положении относительно трубчатого корпуса приводит к их быстрому износу. Кроме того, установка известного устройства в заданном месте на буровой трубе требует большого количества технологических операций, а после установки его снятие/перестановка в другое место трубы требует демонтажа части всей колонны.The known device ensures the centering of drilling tools and drill pipes or rods when drilling directional straight wells, but its use is problematic when constructing inclined or horizontal wells, since the increased load on the rollers when they are in the lower position relative to the tubular body leads to their rapid wear. In addition, installation of a known device in a given location on a drill pipe requires a large number of technological operations, and after installation, its removal/relocation to another location in the pipe requires dismantling part of the entire string.

Известны установленные на насосной штанге для наклонно-направленных и искривленных скважин опоры-разгрузители (см. патент RU № 148140, МПК E21B 17/00, E21B 17/10, опубликован 27.11.2014 г.).Support-unloaders installed on a sucker rod for directional and curved wells are known (see patent RU No. 148140, IPC E21B 17/00, E21B 17/10, published 11/27/2014).

Недостатком известных опор-разгрузителей насосной штанги является невозможность их перестановки при необходимости. Кроме того, использование данного технического решения непосредственно при бурении неэффективно вследствие большой площади соприкосновения опор-разгрузителей с поверхностью скважины.A disadvantage of the known pump rod unloader supports is the impossibility of rearranging them if necessary. In addition, the use of this technical solution directly during drilling is ineffective due to the large contact area of the unloader supports with the well surface.

Известна муфта колонны бурильных труб (см. патент RU № 31146, МПК E21B 17/10, опубликован 20.07.2003 г.), соединяющая между собой соседние трубы колонны, содержащая установленные на наружной поверхности ребра, выполняющие роль центраторов.A drill pipe string coupling is known (see patent RU No. 31146, IPC E21B 17/10, published July 20, 2003), connecting adjacent pipes of the string, containing ribs installed on the outer surface that act as centralizers.

Известная муфта позволяет производить центрирование бурильных труб в различных типах скважин, однако ее установка возможна только в местах соединения двух бурильных труб, а демонтаж невозможен без разбора соответствующей части бурильной колонны.The known coupling makes it possible to center drill pipes in various types of wells, however, its installation is possible only at the junction of two drill pipes, and dismantling is impossible without disassembling the corresponding part of the drill string.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога центратор колонный вращающийся (см. патент RU № 191425, МПК E21B 17/10, опубликован 05.08.2019 г.), содержащий полый корпус цилиндрической формы, верхний и нижний концы которого закреплены резьбой к бурильной колонне, втулку с наружной поверхностью сферической формы с центрирующими ребрами, выполненную с возможностью вращения относительно корпуса по шарикам, равномерно размещенным в дорожках качения, выполненных соосно на внешней поверхности корпуса и на внутренней поверхности втулки.A column rotating centralizer, accepted as the closest analogue, is known (see patent RU No. 191425, IPC E21B 17/10, published 08/05/2019), containing a hollow cylindrical body, the upper and lower ends of which are threaded to the drill string, a sleeve with an outer surface of a spherical shape with centering ribs, designed to rotate relative to the body along balls evenly placed in raceways made coaxially on the outer surface of the body and on the inner surface of the bushing.

Известный центратор обеспечивает возможность работы в скважинах со сложным пространственным профилем, в том числе наклонных и горизонтальных как в обсаженных, так и в открытых стволах, уменьшает силу трения о стенки скважины/обсадной колонны в процессе бурения.The known centralizer provides the ability to work in wells with a complex spatial profile, including inclined and horizontal ones, both in cased and open holes, and reduces the friction force against the walls of the well/casing during the drilling process.

В то же время, поскольку известный центратор устанавливается при помощи присоединительных резьб непосредственно между трубами бурильной колонны, являясь таким образом частью колонны бурильных труб, его демонтаж невозможен без демонтажа всего участка бурильной колонны. At the same time, since the known centralizer is installed using connecting threads directly between the drill string pipes, thus being part of the drill string, its dismantling is impossible without dismantling the entire section of the drill string.

Задачей заявляемого технического решения является возможность оперативной установки/снятия в заданных местах трубы бурильной колонны устройства, снижающего трение и обеспечивающего центрирование участка колонны бурильных труб.The objective of the proposed technical solution is the ability to quickly install/remove a device in specified locations of the drill string pipe that reduces friction and ensures centering of a section of the drill string.

Технический результат заключается в возможности установки/снятия муфты-центратора снижения трения колонны бурильных труб непосредственно в процессе бурения без операций по частичному демонтажу бурильной колонны.The technical result consists in the possibility of installing/removing a centralizing coupling to reduce friction of the drill string directly during the drilling process without operations for partial dismantling of the drill string.

Технический результат достигается за счет того, что быстросъемная муфта-центратор снижения трения колонны бурильных труб содержит полый корпус цилиндрической формы с установленными на его наружной поверхности ребрами, при этом корпус выполнен разъемным, состоящим по меньшей мере из двух сегментов, на каждом из которых установлены ребра, сегменты корпуса соединены между собой шарнирами и замыкающей шпилькой, а верхний и нижний концы корпуса выполнены с возможностью фиксации хомутом.The technical result is achieved due to the fact that the quick-release coupling-centralizer for reducing friction of the drill string contains a hollow cylindrical body with ribs installed on its outer surface, while the body is detachable, consisting of at least two segments, each of which has ribs installed , the body segments are connected to each other by hinges and a locking pin, and the upper and lower ends of the body are designed to be fixed with a clamp.

Кроме того, установленные на поверхности каждого из сегментов корпуса быстросъемной муфты-центратора ребра, могут быть ориентированы под углом от 5° до 45° от продольной оси муфты-центратора.In addition, the ribs installed on the surface of each of the body segments of the quick-release coupling-centralizer can be oriented at an angle from 5° to 45° from the longitudinal axis of the coupling-centralizer.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически представлен общий вид установленной на бурильной трубе муфты-центратора, на фиг. 2 - поперечное сечение муфты-центратора в раскрытом состоянии, на фиг. 3 - общий вид-схема крепежного хомута муфты-центратора.The claimed technical solution is illustrated by drawings, where in Fig. 1 schematically shows a general view of a centralizing coupling installed on a drill pipe; FIG. 2 - cross-section of the coupling-centralizer in the open state, in Fig. 3 - general view diagram of the fastening clamp of the coupling-centralizer.

Муфта-центратор содержит корпус 1, включающий сегменты 2, шарнирные соединения 3, замыкающую шпильку 4, ребра 5. Фиксацию муфты-центратора в заданном положении обеспечивают разъемными крепежными хомутами 6, с шарнирной секцией – А, и крепежной секцией – В.The coupling-centralizer contains a body 1, including segments 2, hinged connections 3, a closing pin 4, ribs 5. Fixation of the coupling-centralizer in a given position is ensured by detachable fastening clamps 6, with a hinged section - A, and a fastening section - B.

Установку заявляемой муфты-центратора на бурильной трубе производят следующим образом.The installation of the inventive coupling-centralizer on the drill pipe is carried out as follows.

В заданном месте бурильной трубы перед ее спуском в скважину непосредственно на столе ротора корпус 1 в раскрытом положении устанавливают на трубе, смыкают его сегменты 2 при помощи шарнирных соединений 3 и фиксируют в сомкнутом положении замыкающей шпилькой 4. После этого устанавливают и закрепляют на бурильной трубе вплотную к торцам муфты-центратора аналогичным образом (смыкая при помощи шарнирной секции А и затягивая на бурильной трубе болтами крепежной секции В) крепежные хомуты 6, для предотвращения ее возможного смещения вдоль трубы. In a given place of the drill pipe, before lowering it into the well directly on the rotor table, the housing 1 in the open position is installed on the pipe, its segments 2 are closed using hinge joints 3 and fixed in the closed position with a locking pin 4. After this, they are installed and secured to the drill pipe tightly to the ends of the coupling-centralizer in the same way (closing with the help of hinge section A and tightening on the drill pipe with the bolts of fastening section B) fastening clamps 6, to prevent its possible displacement along the pipe.

Заявляемая конструкция позволяет производить крепление устройства непосредственно на буровой инструмент на столе ротора с минимальными затратами времени, время крепления составляет не более трех минут.The inventive design allows the device to be attached directly to the drilling tool on the rotor table with minimal time, the attachment time is no more than three minutes.

Устройство готово к работе.The device is ready for use.

Эксплуатация муфты-центратора происходит следующим образом.The operation of the centralizer coupling occurs as follows.

В случае необходимости, муфты-центраторы устанавливают с необходимым интервалом по всей длине бурильной колонны. Их количество в колонне (в том числе на каждой отдельной бурильной трубе) зависит от профиля, интенсивности искривления и глубины скважины, и от требуемого крутящего момента колонны бурильных труб в процессе бурения. При этом муфты-центраторы могут применяться как в обсаженных, так и в открытых стволах скважинах. В процессе спускоподъемных операций установленные на наружной поверхности корпуса 1 муфты-центратора ребра 5 снижают потери энергии на трение из-за малой площади соприкосновения со стенками скважины, тем самым уменьшается износ, что особенно важно в наклонных или на горизонтальных участках скважины. If necessary, centralizer couplings are installed at the required intervals along the entire length of the drill string. Their number in the string (including on each individual drill pipe) depends on the profile, intensity of curvature and depth of the well, and on the required torque of the drill pipe string during the drilling process. At the same time, centralizing couplings can be used in both cased and open hole wells. During hoisting operations, the ribs 5 installed on the outer surface of the housing 1 of the centralizing coupling reduce energy losses due to friction due to the small area of contact with the walls of the well, thereby reducing wear, which is especially important in inclined or horizontal sections of the well.

Дополнительно в процессе бурения выполнение ребер 5 ориентированными под углом к продольной оси скважины на каждом конкретном участке обеспечивает создание дополнительной турбулентности в потоке промывочной жидкости, проходящей через муфту-центратор между наружной поверхностью ее корпуса 1 и боковыми поверхностями ребер 5, повышая таким образом очистку ствола скважины от шлама и обломочного материала и улучшая вынос шлама с забоя скважины на поверхность. При этом возможность использования на каждом конкретном участке скважины муфт-центраторов с ребрами 5 различной формы, размеров и угла наклона (в зависимости от параметров процесса бурения, формы скважины, состава разбуриваемой породы и т.п.) позволяет обеспечить максимальную эффективность бурения на всех участках.Additionally, during the drilling process, making the ribs 5 oriented at an angle to the longitudinal axis of the well in each specific section ensures the creation of additional turbulence in the flow of the drilling fluid passing through the coupling-centralizer between the outer surface of its body 1 and the side surfaces of the ribs 5, thus increasing the cleaning of the wellbore from cuttings and debris and improving the removal of cuttings from the bottom of the well to the surface. At the same time, the possibility of using centralizing couplings with ribs 5 of various shapes, sizes and inclination angles (depending on the parameters of the drilling process, the shape of the well, the composition of the rock being drilled, etc.) in each specific section of the well allows for maximum drilling efficiency in all sections .

Заявляемое техническое решение является технологичным в производстве, а также обеспечивает надежную и эффективную эксплуатацию бурильной колонны в процессе формирования скважин различной конфигурации, позволяя быстро подстраивать ее конфигурацию под конкретные технические условия.The claimed technical solution is technologically advanced in production, and also ensures reliable and efficient operation of the drill string in the process of forming wells of various configurations, allowing its configuration to be quickly adjusted to specific technical conditions.

Claims

1. A quick-release coupling-centralizer for reducing friction of a drill string, containing a hollow cylindrical body with ribs installed on its outer surface, characterized in that the body is detachable, consisting of at least two segments, on each of which ribs and body segments are installed are connected to each other by hinges and a locking pin, and the upper and lower ends of the body are designed to be fixed with a clamp.

2. Quick-release coupling-centralizer for reducing friction of the drill string according to claim 1, characterized in that the ribs installed on the surface of each segment of the body of the quick-release coupling-centralizer are oriented at an angle from 5° to 45° from the longitudinal axis of the coupling-centralizer.