центратор для обсадной колонны скважины, пробуренной трехшарошечным долотом

Формула изобретения

1. Центратор для обсадной колонны скважины, пробуренной трехшарошечным долотом, включающий полый корпус с центрирующими ребрами, отличающийся тем, что его корпус выполнен бочкообразной формы, рабочая поверхность которой имеет форму эллипсоида, образованного вращением эллипса вокруг его малой оси, при этом большая ось упомянутого эллипса равна условному диаметру описанной окружности вокруг трехшарошечного долота, которым пробурена скважина, а его малая ось - условному диаметру описанной окружности вокруг его шарошки.

2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что концевые части корпуса выполнены цилиндрическими в виде колец.

3. Центратор по п.1, отличающийся тем, что площадь сечения центратора, находящаяся на уровне его рабочих центрирующих поверхностей, не превышает площади сечения выступающей части муфты обсадной колонны.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано для центрирования обсадной колонны при креплении скважины.

Известно устройство для центрирования колонны обсадных труб в скважине (см. патент РФ N 152/8892, 5 E 21 B 17/10, опубл. в БИ N 8, 94 г.), содержащее центрирующие планки с ограничителем прогиба в виде волнообразной складки и установленные по концам планок муфты. При этом основания склонов и склоны волнообразной складки расположены под острым углом к продольной оси центрирующей планки.

Известен также центратор для обсадной колонны (см. а.с. РФ N 1633084, 5 E 21 B 17/10, опубл. в БИ N 9, 91 г.), содержащий корпус с узлом крепления в нижней части, центрирующие ребра, сужающиеся к нижнему торцу. При этом корпус выполнен в виде втулки пятикратного поперечного сечения с тангенциальными отверстиями над углом крепления для турбуляции потока цементного раствора.

Общим недостатком известных центраторов является то, что они сложны по конструкции, а также они обладают низкой эффективностью центрирования колонны обсадных труб, особенно в наклонных и горизонтальных участках ствола скважины, поскольку не исключают прилегания труб к ее стенкам.

Известен также центратор для обсадной колонны (см. патент Англии N 2285649, кл. E 21 B 17/10, 1995 г.), включающий полый цилиндрический корпус с центрирующими ребрами и крепежные элементы для закрепления его к трубе обсадной колонны.

Этот центратор по своей технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

В этом центраторе перечисленные выше недостатки, присущие аналогам, устранены. Однако он трудоемок в изготовлении, металлоемок, обладает низкой проходимостью в скважине, особенно в интервале высокопроницаемых пластов, где на стенках скважины сформирована глинистая корка.

Задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков технического решения, взятого в качестве прототипа.

Поставленная задача решается описываемым ниже центратором для обсадной колонны скважины, пробуренной трехшарошечным долотом, включающим полый корпус с центрирующими элементами.

Новым является то, что его корпус выполнен бочкообразной формы, рабочая поверхность которой имеет форму эллипсоида, образованного вращением эллипса вокруг его малой оси, при этом большая ось упомянутого эллипса равна условному диаметру описанной окружности вокруг трехшарошечного долота, с помощью которого пробурена скважина, а его малая ось - условному диаметру описанной окружности вокруг его шарошки. Другим отличием является то, что концевые части корпуса выполнены цилиндрическими в виде колец.

Следующим отличием предлагаемого центратора является также и то, что площадь сечения центратора, находящаяся на уровне его рабочих центрирующих поверхностей, не превышает площади сечения выступающей части муфты обсадной трубы.

Патентные исследования на новизну проводились ретроспективностью в 20 лет по патентному фонду института "ТатНИПИнефть". В результате поиска центраторы, аналогичные предложенному, с такой совокупностью существенных отличий не обнаружены. Следовательно, можно полагать, что заявляемый центратор удовлетворяет критериям "новизна" и изобретательский уровень, а его промышленная применимость подтверждается описанием его конструкции и принципа его работы.

Приведенные чертежи поясняют суть изобретения, где на фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого центратора.

На фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1. На фиг. 3 - расположение центраторов на обсадной колонне в осложненной зоне скважины.

Центратор для обсадной колонны скважины, пробуренной трехшарошечным долотом, содержит полый корпус 1 бочкообразной формы в фронтальной проекции (см. фиг. 1) с цилиндрическими концами в виде колец 2 и 3. Рабочая поверхность корпуса, заключенная между этими кольцами, имеет форму эллипсоида, образованного вращением эллипса вокруг малой оси, при этом большая ось упомянутого эллипса равна условному диаметру описанной окружности вокруг трехшарошечного долота, с помощью которого бурилась скважина, а его малая ось - условному диаметру описанной окружности вокруг его шарошки (долото на фиг. не изображено), что дает возможность максимально приблизить диаметр центратора к диаметру долота и получить равномерное цементное кольцо за колонной, а также обеспечивает свободное прохождение по номинальному диаметру ствола скважины при радиальных колебаниях неотцентрированной части колонны.

В рабочей поверхности корпуса в меридианальных направлениях выполнены три окна 4 одинакового размера на равных расстояниях друг от друга. Таким образом, части корпуса, заключенные между окнами, образуют центрирующие ребра 5, 6 и 7, представляющие из себя в сечении сегменты (см. фиг. 2). Центратор изготавливают путем литья или сварки, приваривая к поверхности корпуса центрирующие ребра так, чтобы площадь сечения центратора, находящаяся на уровне его рабочих центрирующих поверхностей, не превышала площади сечения выступающей части муфты обсадной трубы, что обеспечивает необходимый расход цементного раствора при прохождении его в заколонном пространстве. Работа центратора заключается в следующем.

Перед спуском в скважину его надевают на обсадную трубу (см. фиг.3) и по обе стороны от его концов закрепляют стопорные муфты 8 и 9 так, чтобы он мог перемещаться вдоль трубы, примерно, на 50-60 см. Таким образом, центратор имеет возможность вращаться вокруг трубы колонны и перемещаться между стопорными муфтами, что способствует лучшей проходимости при спуске в скважину. Его спускают вместе с колонной труб в интервал скважины, где требуется обеспечить качественное цементирование. Выполнение конструкции центратора с учетом конструкции трехшарошечного долота, с помощью которого бурится скважина, дает возможность осуществить спуск без осложнений, т.е. обеспечить высокую проходимость, поскольку центратор при спуске перемещается как бы по следу движения долота в скважине.

Вследствие образования более равномерного цементного кольца вокруг обсадной трубы в зоне расположения центратора качество разобщения пластов получается более высокое.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Центратор такой конструкции прост в изготовлении, не металлоемок, а его использование позволяет повысить качество разобщения пластов. На дату подачи заявки заявляемый центратор испытан в промысловых условиях АО "Татнефть", результаты испытания положительные.