центратор штанговый

Формула изобретения

Центратор штанговый, содержащий цилиндрический корпус с расположенными в нем отверстиями и размещенными в них роликами, отличающийся тем, что корпус выполнен секционным, каждая секция содержит один ролик, соединение секций между собой выполнено шарнирным, а соединение центратора со штангами осуществляется через штанговые головки, шарнирно связанные с секциями центратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области оборудования для скважин нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для станковых глубинных насосов в наклонно направленных скважинах в качестве предохранительного устройства.

В настоящее время в нефтяной отрасли основную долю остаточных запасов нефти составляют трудноизвлекаемые запасы, разработка которых осуществляется, в основном, через наклонно направленные скважины. В таких скважинах оборудование подвергается воздействию изгибов и вибраций, накопление предельных усталостных напряжений происходит значительно быстрее, чем в вертикальных скважинах. Особую роль играют поперечные динамические нагрузки, ассиметричность циклов нагружения и дополнительные изгибающие, скручивающие усилия, упругие пространственные деформации штанг, особенно на участках знакопеременной кривизны.

Для снижения скорости износа насосных штанг и насосно-компрессорных труб, компенсации и нейтрализации вредных воздействий используют центраторы и протекторы.

Известен протектор штанговый, который содержит контактирующие с поверхностью насосно-компрессорных труб центрирующие шары и два цилиндрических полукорпуса, в сопрягаемой торцевой полости между которыми размещены опоры качения центрирующих шаров, выполненные в виде эксцентрично смещенных относительно них рядов шариков меньшего размера (пат. РФ 2012769, E 21 В 17/10, 1994).

Недостатком известного устройства является сложность его конструкции, возможность использования только для скважин с локальным искривлением ствола, отсутствие компенсации всей суммы воздействий на штанги.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является центратор штанговый, содержащий цилиндрический корпус, соединяемый резьбой со штангами, в средней части которого расположены на разной высоте под различными углами отверстия со вставленными в них роликами (Пчелинцев Ю. В. Нормативная долговечность работы штанг в наклонно направленных скважинах. - М.: ОАО ВНИИОЭНГ, 1997, с. 76-79). При отклонении штанги в какую-либо сторону ролики касаются трубы и перекатываются по ней, исключая касание стенок штангами.

Недостатками известной конструкции является невозможность нейтрализации всего комплекса пиковых нагрузок на штанги, невозможность эффективного использования такого центратора в интенсивно искривленных скважинах, т.к. известная конструкция центратора уменьшает только силы трения штанги о трубы.

Положительным эффектом, который достигается при использовании предложенного центратора, является нейтрализация отрицательного влияния всего комплекса нагрузок от изгибов, вибраций, заклиниваний, сил трения штанг о трубы и т. д. , что выражается в увеличении длительности эксплуатации насосного оборудования, снижении отказов штанговых колонн.

Этот эффект достигается тем, что в центраторе штанговом, содержащем цилиндрический корпус с расположенными в нем отверстиями, размещенными в них роликами, согласно изобретению, корпус выполнен секционным, каждая секция содержит один ролик, соединение секций между собой выполнено шарнирным, а соединение центратора со штангами осуществляется через штанговые головки, шарнирно связанные с секциями центратора.

Количество секций в центраторе в зависимости от величины угла наклона и пространственного положения скважины может изменяться от 3 до 10.

На фиг. 1 показан внешний вид центратора штангового, на фиг. 2 - продольное сечение по А-А.

Центратор штанговый содержит две передние (крайние) секции 1, среднюю секцию 2. В каждой секции установлен ролик 3 на оси 4. Секции между собой соединены шарнирами 5. На концах центратора расположены штанговые головки 6, соединенные с его секциями шарнирами 7. На других концах штанговых головок нарезана наружная резьба для соединения с насосными штангами.

Устройство работает следующим образом.

Централизатор штанговый устанавливают в наиболее искривленных интервалах, опасных участках ствола наклонно направленной скважины. Расчет мест установки центратора выполняется по специальной программе. При возвратно-поступательном движении штанг изгибаются шарниры 5, 7 на необходимый угол, а не штанга. При любом изгибе касание штанг и трение о трубы отсутствуют, т. к. оно заменяется контактом роликов 3 центратора. Трение скольжения штанг заменяется на значительно меньшее по величине трение качения, а также исключается заклинивание колонны штанг, возникновение крутящих моментов и скручивающих нагрузок в интенсивно искривленном интервале скважины.

При использовании центратора штангового предложенной конструкции потребность в предохранительных устройствах и удельные затраты на них в наиболее искривленных скважинах сокращаются в несколько раз, долговечность работы штанг увеличивается более чем вдвое, снижаются затраты на эксплуатацию подобных скважин.

Использование центратора предложенной конструкции позволяет вовлечь в разработку трудноизвлекаемые запасы нефти.