SU1663180A1 - Устройство дл выправлени обсадной колонны - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефт ной и газовой пром-сти и предназначено дл  выправлени  обсадной колонны (ОК). Цель - повышение надежности работы устр-ва за счет предотвращени  его заклинивани  в скважине при одновременной экономии энергоресурсов за счет обеспечени  возможности уменьшени  крут щего момента. Дл  этого корпус (К) 1 устр-ва имеет конические пр мую и обратные направл ющие, а на его наружной поверхности выполнены кольцевой паз 2 и радиальные пазы 10. Последние имеют в поперечном сечении К 1 равномерно измен ющуюс  глубину дл  радиального перемещени  роликов (Р) 5 и 6, которые размещены в пазах 10 с возможностью радиального перемещени . В кольцевом пазу 2 последовательно с возможностью вращени  относительно продольной оси К 1 установлены кольца 3, 4 и 8 с пазами 9 на обращенных друг к другу поверхност х, где расположены выступы. Длина пазов колец 3, 4 и 8 в поперечной плоскости К 1 равна величине радиального перемещени  Р 5 и 6. Между кольцами 3, 4 и 8 с возможностью вращени  вокруг своей оси размещен второй р д Р 5 и 6. В случае см ти  ОК на каком-то ее участке по всему периметру выправление ОК будет осуществл тьс  непосредственно всеми четырьм  Р 5 и 6. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к нефт ной и газовой промышленности, а именно к устройствам дл  выправлени  обсадной колонны .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства за счет предотвращени  его заклинивани  в скважине при одновременной экономии энергоресурсов за счет обеспечени  уменьшени  крут щего момента.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - траектории перемещений осей враа1ени  роликов, перекатывающихс  по .см той и несм той стенкам обсадной колонны .

Устройство состоит из цилиндрического имеющего коническую пр мую и обратную направл ющую корпуса 1, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз 2, где последовательно размещены цилиндрические кольца, верхнее 3 и нижнее 4, между которыми установлены с возможностью вращени  вокруг своей оси верхний р д роликов 5 и нижний р д роликов 6, снабженных размещенными в верхней и нижней част х на их торцовых поверхност х выступами 7. Между верхним и нижним р дами роликов установлено среднее цилиндрическое кольцо 8. Верхнее 3, среднее 8 и нижнее 4 цилиндрические кольца выполнены с пазами 9 на обращенных друг к другу поверхност х , где расположены выступы 7 роликов . Ролики 5 и б установлены в пазу 2 и радиальных пазах 10 корпуса. Пазы 10 корпуса имеют в поперечном сечении корпуса равномерно измен ющуюс  глубину от выступов 11 к впадинам 12 дл  радиального перемещени  роликов. Кольца 3, 4 и 8 установлены с возможностью вращени  относительно продольной оси корпуса, а длина пазов 9 колец в поперечной плоскости корпуса равна радиальному перемещению роликов , В корпусе выполнен осевой канал 13,

Устройство работает следующим образом .

Устройство на колонне бурильных труб спускают в скважину и при достижении им

верхней границы см того участка обсадной колонны спуск прекращают. Затем очень медленно вращают колонну бурильных труб. Если колонна труб свободно вращаетс  это указывает на то, что р ды роликов

верхний 5 и нижний 6 (фиг. 1-4) еще не взаимодействуют со см тым участком обсадной колонны. Незначительно увеличив глубину спуска устройства, вновь вращают колонну бурильных труб. Дальнейший спуск

устройства прекращают в том случае, если при вращении колонны труб возникает сопротивление ее вращению, что свидетельствует об упоре роликов устройства в см тый участок обсадной колонны. После этого создают циркул цию промывочной жидкости в скважине, котора  проходит через осевой канал 13 корпуса 1 и после выхода из него омывает ролики и способствует их охлаждению . При вращении колонны бурильных

труб вращаетс  корпус 1 устройства, при этом ролик, наход щийс  во впадине 12 радиального паза 10 корпуса (фиг. 4), оказываетс  прижатым одновременно к см той стенке обсадной колонны и дну радиального

паза корпуса, В результате чего происходит перекатывание ролика по упом нутым поверхност м обсадной колонны и корпуса ус- тройства. В то же врем  ролик, расположенный с противоположной стороны корпуса 1, упираетс  в несм тую стенку обсадной колонны и перекатываетс  одновременно по этой поверхности и дну ради- ального паза корпуса. При этом направление перекатывани  роликов и вра0 щение, св занных с ними верхнего, среднего и нижнего цилиндрических колец 3, 8 и 4, совпадает с направлением вращени  корпуса 1 устройства, В процессе перекатывани  роликов по дну радиального паза 10 они из

5 впадины 12 перемещаютс  на вершину 11, что сопровождаетс  принудительным выдвижением роликов из корпуса под действием возникающего бокового (выправл ющего ) усили . При выдвижении роликов их выступы 7 перемещаютс  по пазам 9, которые предусмотрены в кольцах 3, 4 и 8. При этом траектори  перемещени  оси вращени  ролика, перекатывающегос  по несм той стенке обсадной колонны, будет иметь вид окружности, показанной на фиг. 4 сплошной линией, центр которой совпадает с центром обсадной колонны. Ось же вращени  ролика, перекатывающегос  по см той стенке колонны и выправл ющего ее, будет перемещатьс  по параболической траектории, котора  показана на той же фи- гуре пунктирной линией. Это происходит из-за того, что усилие, необходимое дл  выправлени  см того участка обсадной колонны всегда меньше усили , необходимого дл  первичной деформации той же колонны. Ролик, перекатывающийс  по несм той стенке обсадной колонны, перемеща сь из впадины 12 на вершину 11 дна радиального паза, отодвигает корпус 1 устройства от несм той стенки в сторону см той. Выдвиже- ние роликов из корпуса прекращаетс  после достижени  ими вершин 11 дна радиального паза. Максимальное рассто ние, на которое перемещаетс  ролик, выправл ющий см тую стенку обсадной колонны, бу- дет равно сумме рассто ний, на которые выдвигаютс  из корпуса упом нутый и противолежащий ему ролики. В случае см ти  обсадной колонны на каком-то ее участке по всему периметру выправление колонны бу- дет осуществл тьс  непосредственно всеми четырьм  роликами. Таким образом, в процессе одного оборота корпуса 1 устройства выправл етс  участок обсадной колонны , равный по длине суммарной высоте верхнего и нижнего р дов роликов. Дл  выправлени  нижележащих см тых участков обсадной колонны устройство допускают и повтор ют описанные операции.

Пример. Допустим,обсадна  колонна диаметром 299 мм (марка стали К, толщина стенки 12 мм) см та на глубине 3000 м. Дл  труб такой прочности наружное давление, при котором напр жение в теле трубы дости- гает предела текучести, равно 130 кГс/см2. Это значит, что дл  см ти  обсадных колонн указанной прочности достаточно наружное давление пор дка 130 кГс/см2. Дл  выправлени  таких колонн требуетс  также давле- ние (или боковое выправл ющее усилие) в пределах 130 кГс на каждый квадратный сантиметр контакта рабочего элемента (в данном случае роликов устройства со см той стенкой обсадной колонны.

Устройство спускаетс  на глубину 3000 м на бурильной колонне диаметром 140 мм (марка стали К, толщина стенки 10 мм). Приведенный вес 1 пог. м такой колонны равен Рпр 38,8 кГс/м, предел текучести Отек 5000 кгс/см2.

Вес всей бурильной колонны будет

Р 38,8 -3000 116400 кГс.

При коэффициенте запаса прочности К- 1,3

Отек. 5000 Я/1К г , 2 Одоп. ПГ 3846 кГс/СМ

7Пр /ГЬ.+ ЗГкас :

а - Р UH оГ

сеч трубы

Зсеч трубы 40.7СМ 2

Он

116400 40,7

2860 кГс/см

Момент сопротивлени  кручению

W

и D 16

(1-«4):

0,12 п к а-П иГТ4 ° 86

где D и d - соответственно наружный и внутренний диаметры бурильной колонны, м;

(,)

0,000244м3 244 см3. Из(1)

ог2 ,г 2 „2 . J l кас - пр ч н

Гкас - / (Т О 2

V з

М ,2г

Гкас - ТА/ - ffnp - Он

V з

Откуда допустимый момент, с которым можно скручивать бурильную колонну дл  приведени  ее во вращение, будет

M w/gfrr 244 /3846 -2860

з v з

361120 кГ см 3611 кГ м.

Тогда усилие, возникающее от этого момента , составит

о - М 3611 u Di 0,089

40573 кГс,

где DI - наружный диаметр корпуса устройства (изготавливаетс  из УБТ диаметром 178 мм), м.

При высоте одного ролика 100 мм, диаметре 40 мм и выдвижении каждого ролика из корпуса устройства на 5 мм площадь контакта SKOH, роликов со см той стенкой обсадной колонны будет измен тьс  от 1 до 145 см2.

Боковое выправл ющее усилие, создаваемое устройством, равно

Q

Овып -

ОКОН

Это усилие по мере выдвижени  роликов из канавки корпуса устройства будет измен тьс  от 40573 до 280 кГс/см2, что значительно превосходит усилие, необходимое дл  выправлени  рассматриваемой см той обсадной колонны.

0

5

0

5

О

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  выправлени  обсадной колонны, включающее корпус с коническими пр мой и обратной направл ющими и кольцевым пазом на наружной поверхности , последовательно установленные в кольцевом пазу корпуса кольца с пазами на взаимно обращенных поверхност х, установленные на корпусе между кольцами с возможностью вращени  ролики с выступами в верхней и нижней част х, расположенными в пазах колец, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства за счет предотвращени  его заклинивани  в скважине при одновременной экономии энергоресурсов за счет обеспечени  уменьшени  крут щего момента , на наружной поверхности корпуса выполнены радиальные пазы, имеющие в поперечном сечении корпуса равномерно измен ющуюс  глубину дл  радиального перемещени  роликов, причем ролики размещены в радиальных пазах корпуса с возможностью радиального перемещени , кольца установлены с возможностью вращени  относительно продольной оси корпуса, а длина пазов колец в поперечной плоскости корпуса равна величине радиального перемещени  роликов.

   fl-A

   фиг.2

   6-6

   фиг.З

   фагЛ

   О&садна  нолоннс/.

   1