RU65550U1

RU65550U1 - WELL EQUIPMENT CENTER

Info

Publication number: RU65550U1
Application number: RU2007110897/22U
Authority: RU
Inventors: Рафиль Гиниятуллович Абдулмазитов; Рашит Газнавиевич Рамазанов; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-08-10

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для центрирования внутрискважинного оборудования. Центратор скважинного оборудования, содержащий корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами и центральным каналом, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса, плашки, размещенные равномерно по периметру оправки с возможностью ограниченного съемными упорами радиального перемещения наружу, при этом каждая плашка поджата наружу пружинами сжатия, а корпус выше и ниже оправки снабжен верхним и нижним выступами. Кроме того, каждая плашка в средней части снабжена конусной выборкой, взаимодействующей с ответной поверхностью поршня вставленного в цилиндрическое отверстие оправки, на внутренней поверхности которой выполнена кольцевые проточки ответные кольцевым проточками корпуса, между которыми размещены тела вращения, например, шарики, причем поршни выполнены подпружиненными относительно оправки, концы которой герметично взаимодействуют с корпусом, снабженном каналами, сообщающими центральный канал с цилиндрическими отверстиями. Техническим результатом является обеспечение точного направления движения скважинного оборудования и снижение его вибраций в процессе работы путем жесткого и равномерного центрирования. 2 илл. на 1 л.The proposal relates to the oil and gas industry, namely, devices for centering downhole equipment. A downhole equipment centralizer comprising a body with upper and lower connecting threads and a central channel, a mandrel mounted rotatably on the outer surface of the body, dies evenly spaced around the mandrel with the ability to be limited radially outwardly by removable stops, each die being spring-loaded outward compression, and the housing above and below the mandrel is equipped with upper and lower protrusions. In addition, each plate in the middle part is equipped with a cone selection interacting with the piston mating surface of the mandrel inserted into the cylindrical hole, on the inner surface of which the annular grooves are made reciprocal by the annular grooves of the housing, between which rotation bodies, for example, balls, are placed, and the pistons are spring-loaded with mandrels, the ends of which hermetically interact with the casing provided with channels communicating the central channel with cylindrical openings. The technical result is to ensure the exact direction of movement of the downhole equipment and reduce its vibrations during operation by hard and uniform centering. 2 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к устройствам для центрирования внутрискважинного оборудования.The proposal relates to the oil and gas industry, namely, devices for centering downhole equipment.

Известен "Центратор" (патент US №4284154, Е21В 17/10, приор. 18.08.1981 г.), содержащий корпус с присоединительными резьбами и вращающейся оправкой с продольными выборками, расположенной в пределах корпуса, при этом между корпусом и оправкой расположено несколько опор вращения, износостойкие плашки с полостями, расположенные по периметру в продольных выборках оправки, направляющие, установленные со скользящей посадкой в полостях плашек, при этом каждая плашка оснащена выталкивающей радиально наружу пружинной шайбой, установленной в одной из его полостей.The well-known "Centralizer" (US patent No. 4284154, E21B 17/10, prior. 08/18/1981), comprising a housing with connecting threads and a rotating mandrel with longitudinal samples located within the housing, while several supports are located between the housing and the mandrel rotation, wear-resistant dies with cavities located around the perimeter in the longitudinal samples of the mandrel, guides installed with a sliding fit in the cavities of the dies, each die equipped with a radially outward spring washer installed in one of its polos Tei.

Недостатком данного устройства является высокое требование к точности изготовления, а также недостаточная надежность крепления плашек в оправке, так как удары устройства о стенки скважины при его осевом перемещении могут привести к обрыву используемых для этой цели зажимов и пластин и последующему вырыву плашек из оправки устройства.The disadvantage of this device is the high demand for manufacturing accuracy, as well as the insufficient reliability of mounting the dies in the mandrel, since impacts of the device on the well walls during its axial movement can lead to the breakage of the clamps and plates used for this purpose and the subsequent tearing of the dies from the device mandrel.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Центратор бурильных труб и скважинного оборудования» (патент на полезную модель РФ №46525, Е21В 17/10, опубл. Бюл. №19 от 10.07.2005 г.), содержащий корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса, плашки, размещенные равномерно по периметру оправки с возможностью ограниченного съемными упорами радиального перемещения наружу, причем каждая плашка поджата наружу механизмом поджатия, при этом механизм поджатия каждой плашки выполнен в виде не менее двух пружин сжатия, причем корпус выше и ниже оправки снабжен верхним и нижним защитными выступами.The closest in technical essence and the achieved result is the "Centralizer of drill pipes and downhole equipment" (utility model patent of the Russian Federation No. 46525, EV 17/10, publ. Bull. No. 19 of 07/10/2005), containing a housing with a top and lower connecting threads, a mandrel mounted rotatably on the outer surface of the housing, dies placed evenly around the perimeter of the mandrel with the possibility of limited radial outward movement of removable stops, with each die pressed outward by a preload mechanism, this mechanism of preloading each die is made in the form of at least two compression springs, and the housing above and below the mandrel is equipped with upper and lower protective protrusions.

Недостатком данного устройства является его низкая центрирующая способность по отношению к продольной оси (особенно наклонно-направленных и горизонтальных) скважин из-за того, что механизм поджатия центрирующих плашек допускает поперечные перемещения и наклоны корпуса центратора.The disadvantage of this device is its low centering ability with respect to the longitudinal axis (especially directional and horizontal) of the wells due to the fact that the mechanism of preloading the centering dies allows lateral movements and tilts of the centralizer body.

Как следствие, снижается точность направления движения центрируемого оборудования при работе (например, расширителя при фрезеровке колонны), отсутствует необходимая жесткость при работе между колонной и центрируемым оборудованием. В результате возникает вибрация, удары и, как следствие, преждевременный выход из строя центрируемого оборудования.As a result, the accuracy of the direction of movement of the centered equipment during operation (for example, the expander when milling the column) is reduced, there is no necessary rigidity when working between the column and the centered equipment. The result is vibration, shock and, as a result, premature failure of the centered equipment.

Технической задачей предлагаемого центратора является обеспечение точного направления движения скважинного оборудования и снижение его вибраций в процессе работы путем жесткого центрирования и равномерного распределения центрирующих усилий как по длине, так и по окружности центратора.The technical task of the proposed centralizer is to ensure the exact direction of movement of the downhole equipment and reduce its vibrations during operation by hard centering and even distribution of centering forces both along the length and circumference of the centralizer.

Техническая задача решается центратором скважинного оборудования, содержащим корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами и центральным каналом, оправку, установленную с возможностью вращения на наружной поверхности корпуса, плашки, размещенные равномерно по периметру оправки с возможностью ограниченного упорами радиального перемещения наружу, при этом каждая плашка поджата наружу пружинами сжатия, а корпус выше и ниже оправки снабжен верхним и нижним выступами.The technical problem is solved by the centralizer of the downhole equipment, comprising a housing with upper and lower connecting threads and a central channel, a mandrel mounted rotatably on the outer surface of the housing, dies placed uniformly around the mandrel with the possibility of limited radial outward stops, while each dies is pressed outward by compression springs, and the housing above and below the mandrel is provided with upper and lower protrusions.

Новым является то, что каждая плашка в средней части снабжена конусной выборкой, взаимодействующей с ответной поверхностью поршня, вставленного в цилиндрическое отверстие оправки, на внутренней поверхности которой выполнены кольцевые проточки ответные кольцевым проточками корпуса, между которыми размещены тела вращения, например, шарики, причем поршни выполнены подпружиненными относительно оправки, концы которой герметично взаимодействуют с корпусом, снабженном каналами, сообщающими центральный канал с цилиндрическими отверстиями.New is that each plate in the middle part is equipped with a cone selection interacting with the counter surface of the piston inserted into the cylindrical hole of the mandrel, on the inner surface of which are made annular grooves reciprocal by annular grooves of the housing, between which rotation bodies, for example, balls, are placed, and the pistons made spring-loaded relative to the mandrel, the ends of which hermetically interact with the housing provided with channels communicating the Central channel with cylindrical holes .

На фиг.1 изображен центратор скважинного оборудования, общий вид с осевым разрезом.Figure 1 shows the centralizer of downhole equipment, a General view with an axial section.

На фиг.2 - изображен вид А.Figure 2 - shows a view A.

Центратор скважинного оборудования содержит оправку 1 (см фиг.1), установленную с возможностью вращения на корпусе 2, имеющем присоединительные резьбы 3 для присоединения скважинного оборудования, центральный канал 4, а также износостойкие плашки 5, подпружиненные относительно оправки 1 с помощью пружин сжатия 6 и удерживаемые в крайнем радиальном положении съемными упорами 7, верхний и нижний выступы 8. Причем оправка 1 снабжена размещенными по окружности отверстиями 9, в которые установлены подпружиненные относительно оправки 1 пружинами 10 (см. фиг.2) поршни 11, конусная поверхность 12 которых взаимодействует с соответствующей конусной The downhole equipment centralizer comprises a mandrel 1 (see FIG. 1) mounted rotatably on a housing 2 having connecting threads 3 for connecting downhole equipment, a central channel 4, and also wear-resistant dies 5 spring-loaded relative to the mandrel 1 using compression springs 6 and held in the extreme radial position by removable stops 7, the upper and lower protrusions 8. Moreover, the mandrel 1 is provided with circumferential openings 9 into which springs 10 are installed spring-loaded relative to the mandrel 1 (see figure 2) pistons 11, the conical surface 12 of which interacts with the corresponding conical

выборкой плашек 5. При этом оправка 1 изнутри снабжена кольцевой проточкой 13, а корпус 2 оснащен каналами 14 сообщенными с центральным каналом 4 (см. фиг.1) и с цилиндрическими отверстиями 9 (см. фиг.2). С целью недопущения несанкционированных перетоков жидкости оправка 1 и поршни 5 снабжены соответственно уплотнительными кольцами 15 и 16 (см. фиг.1).a selection of dies 5. In this case, the mandrel 1 is provided with an annular groove 13 from the inside, and the housing 2 is equipped with channels 14 in communication with the central channel 4 (see Fig. 1) and with cylindrical holes 9 (see Fig. 2). In order to prevent unauthorized fluid flows, the mandrel 1 and pistons 5 are equipped with o-rings 15 and 16, respectively (see figure 1).

На внутренней поверхности оправки 1 выполнены кольцевые проточки 18 ответные кольцевым проточкам 19 корпуса 2, между которыми размещены тела вращения, например, шарики 17.On the inner surface of the mandrel 1, annular grooves 18 are made that are reciprocal to the annular grooves 19 of the housing 2, between which rotation bodies, for example, balls 17, are placed.

Центратор скважинного оборудования работает следующим образом.Centralizer downhole equipment operates as follows.

Центратор устанавливают непосредственно перед скважинным оборудованием (расширитель, развальцеватель и др. на фиг.1 и 2 не показаны) при помощи присоединительных резьб 3.The centralizer is installed directly in front of the downhole equipment (expander, flare, etc. are not shown in FIGS. 1 and 2) using connecting threads 3.

При спуске скважинного оборудования на колонне бурильных труб (на фиг.1 и 2 не показано) центратор движется вместе с колонной поступательно, центрируя прикрепленное скважинное оборудование относительно стенок скважины (на фиг.1 и 2 не показаны). Пружины 6, опирающиеся на оправку 1 центратора, разжимают плашки 5, которые вследствие этого постоянно прижаты к стенкам скважины, центрируя скважинное оборудование при спуске. Максимальный вылет плашек 5 для предотвращения от выпадения ограничен взаимодействием со съемными упорами 7.When lowering the downhole equipment on the drill pipe string (not shown in FIGS. 1 and 2), the centralizer moves with the string progressively, centering the attached downhole equipment relative to the well walls (not shown in FIGS. 1 and 2). The springs 6, supported by the mandrel 1 of the centralizer, open the rams 5, which are therefore constantly pressed against the walls of the well, centering the downhole equipment during descent. The maximum departure of the dies 5 to prevent from falling out is limited by interaction with removable stops 7.

Затем внутрь колонны бурильных труб с помощью бурового насоса подают промывочную жидкость и начинают вращать колонну бурильных труб и скважинное оборудование. Оправка 1 с плашками 5 при этом совершает преимущественно поступательное движение из-за верхнего и нижнего упоров 8 корпуса 1, вращение оправки 1 отсутствует из-за наличия сил трения плашек 5 о стенки скважины, что позволяет им оставаться неподвижными относительно стенок скважины, предотвращая тем самым износ поверхности плашек 5, а шарики 17, находящиеся между кольцевыми проточками 18 оправки 1 и ответными кольцевыми проточками 19 корпуса 2 снижают биение и улучшают ориентацию устройства в скважине.Then, drilling fluid is supplied into the drill string using a mud pump, and the drill string and downhole equipment begin to rotate. The mandrel 1 with the dies 5 in this case performs mainly translational motion due to the upper and lower stops 8 of the housing 1, the mandrel 1 is not rotated due to the friction forces of the dies 5 on the borehole wall, which allows them to remain stationary relative to the borehole walls, thereby preventing wear of the surface of the dies 5, and the balls 17 located between the annular grooves 18 of the mandrel 1 and the mating annular grooves 19 of the housing 2 reduce runout and improve the orientation of the device in the well.

Промывочная жидкость, нагнетаемая под давлением через каналы 14 (см. фиг.2) и проточки 13, сообщающиеся с центральным каналом 4 корпуса 2 и цилиндрическими отверстиями 9 оправки 1, передает усилие на поршень 11, а он, прижимаясь своей конусной поверхностью 12 к соответствующей конусной выборке плашки 5, увеличивает степень прижатия плашек 5 к стенкам скважины, что улучшает центрацию скважинного The flushing fluid injected under pressure through the channels 14 (see FIG. 2) and the grooves 13, which communicate with the central channel 4 of the housing 2 and the cylindrical holes 9 of the mandrel 1, transmits the force to the piston 11, and it, pressing its conical surface 12 to the corresponding conical selection of the dies 5, increases the degree of pressing of the dies 5 to the walls of the well, which improves the centering of the borehole

оборудования и уменьшает радиальное биение вращающегося инструмента, надежно центрируя его относительно оси скважины, что особенно важно при высоких нагрузках.equipment and reduces the radial runout of a rotating tool, reliably centering it relative to the axis of the well, which is especially important at high loads.

Преимущество предлагаемой конструкции заключается в том, что обеспечивается надежная стабилизация скважинного оборудования, исключаются его колебания и вибрация при работе, что позволяет обеспечить высокое качество внутрискважинных работ.The advantage of the proposed design is that reliable stabilization of the downhole equipment is ensured, its vibrations and vibration during operation are excluded, which allows to ensure high quality of downhole operations.

Claims

A downhole equipment centralizer comprising a body with upper and lower connecting threads and a central channel, a mandrel mounted rotatably on the outer surface of the body, dies evenly spaced around the mandrel with the ability to be limited radially outward by stops, each die pressed outward by compression springs and the body above and below the mandrel is equipped with upper and lower protrusions, characterized in that each die in the middle part is equipped with a cone selection, interacting contact with the piston mating face inserted into the cylindrical hole of the mandrel, on the inner surface of which there are annular grooves that are reciprocal with the annular grooves of the housing, between which rotation bodies, for example balls, are placed, the pistons being spring-loaded relative to the mandrel, the ends of which are hermetically interacting with the housing provided channels communicating the central channel with cylindrical holes.