Центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины

Центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано в нефтяной промышленности для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины.

Известен центратор для насосных штанг, включающий корпус из полимерного материала цилиндрической формы с конусными концами и металлические ребра со скошенными концами (Патент РФ №2060350, кл. Е 21 В 17/10, опубл. 1996.05.20).

Недостатком известного центратора является наличие металлических ребер, приводящих к повышенному износу колонны насосно-компрессорных труб. Кроме того, центратор не пригоден для центрирования обсадной колонны.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины, включающий цилиндрический корпус из полиамида с не менее чем 4 ребрами, каналами между ребрами, с внутренним диаметром цилиндрического корпуса большим, чем наружный диаметр центрируемой обсадной колонны, с диаметром образующей ребер меньшим, чем внутренний диаметр основной обсадной колонны (см. патент США №6435275).

Известный центратор имеет ребра, расположенные под большими углами по отношению к образующей цилиндрического корпуса, что затрудняет прохождение жидкости вдоль обсадной колонны. Кроме того, направление наклона ребер не сориентировано относительно направления вращения труб при свинчивании дополнительной обсадной колонны, что может вызвать отворачивающий момент при монтаже обсадной колонны. Все это снижает качество размещения дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины.

В предложенном изобретении решается задача повышения качества размещения дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины за счет снижения сопротивления движению жидкости вдоль центратора и исключения момента отвинчивания частей обсадной колонны при монтаже.

Задача решается тем, что центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины, включающий цилиндрический корпус из полиамида с не менее чем 4 ребрами, каналами между ребрами, с внутренним диаметром цилиндрического корпуса большим, чем наружный диаметр центрируемой обсадной колонны, с диаметром образующей ребер меньшим, чем внутренний диаметр основной обсадной колонны, согласно изобретению имеет ребра, расположенные под углом 10-20° по отношению к образующей цилиндрического корпуса, а направление наклона ребер выполнено с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах при протекании жидкости снизу вверх в направлении вращения труб при свинчивании дополнительной обсадной колонны.

Сущность изобретения

При износе основной обсадной колонны скважины, например вследствие коррозии, возникает необходимость ее дублирования. Для этого в скважину спускают дополнительную обсадную колонну меньшего диаметра внутри основной обсадной колонны скважины. Одной из проблем, возникающих при спуске дополнительной обсадной колонны в скважину с последующим цементированием межколонного пространства, является неравномерное заполнение цемента в межколонном пространстве. Причиной этому служит эксцентричное прилегание дополнительной обсадной колонны к основной обсадной колонне на участках с сильной кривизной ствола скважины. На таких участках цемент либо полностью отсутствует, либо плохого качества, что в последующей эксплуатации может привести к появлению нарушений герметичности дополнительной обсадной колонны. Для улучшения центрирования дополнительной обсадной колонны и, следовательно, повышения качества цементирования межколонного пространства предлагается производить спуск дополнительной обсадной колонны с установлением на них центраторов, изготовленных из полиамида. Центраторы из полиамида, в отличие от аналогичных металлических центраторов, при спуске дополнительной обсадной колонны в скважину не оказывают негативного разрушающего воздействия на основную и дополнительную обсадные колонны. Полиамид, как материал с низким коэффициентом трения, облегчает спуск дополнительной обсадной колонны в скважину за счет снижения сопротивления при трении центратора об основную обсадную колонну. Кроме того, за счет низкого коэффициента трения центратор вращается на трубе дополнительной обсадной колонны и перемещается в пределах одной трубы от нижней до верхней муфты. За счет низкого коэффициента трения практически исключаются усилия отворота при контакте центратора с муфтой и трубой дополнительной обсадной колонны.

Центратор включает цилиндрический корпус из полиамида с не менее чем 4 ребрами. Количество ребер, равное 4, является оптимальным с точки зрения качества центрирования, наличия каналов между ребрами для прохождения жидкости, в том числе и цементного раствора. Ребра расположены под углом 10-20° по отношению к образующей цилиндрического корпуса. Такое расположение ребер в минимальной степени препятствует прохождению цементного раствора по каналам между ребрами. В то же время расположение ребер под таким углом и направление наклона ребер приводит к отклонению потоков жидкости в каналах при протекании жидкости снизу вверх в направлении вращения труб при свинчивании дополнительной обсадной колонны. Таким образом, после спуска дополнительной обсадной колонны в скважину и заполнении цементным раствором межколонного пространства циркуляцией цементного раствора по дополнительной обсадной колонне и по межколонному пространству за счет отклонения потоков жидкости в каналах центратора возникает более полное заполнение межколонного пространства цементом. Качество цементирования повышается.

Для облегчения монтажа центратора на трубе дополнительной обсадной колонны и для обеспечения возможности перемещения и вращения центратора внутренний диаметр цилиндрического корпуса центратора выполнен большим, чем наружный диаметр центрируемой дополнительной обсадной колонны, а максимальный диаметр образующей ребер центратора выполнен меньшим, чем внутренний диаметр основной обсадной колонны. Центраторы легко устанавливаются на дополнительную обсадную колонну.

На фиг.1 представлен общий вид центратора с частичным разрезом, на фиг.2 - вид сверху центратора.

Центратор состоит из цилиндрического корпуса 1 из полиамида с ребрами 2, расположенными под углом α=10-20° по отношению к образующей цилиндрического корпуса, и каналами 3 между ними. Внутренний диаметр 4 цилиндрического корпуса 1 центратора выполнен большим, чем наружный диаметр центрируемой обсадной колонны (не показана), что обеспечивается допуском выполнения диметра 4 «+» (плюс). Т.е. диаметр 4 получается несколько большим, чем номинальный размер. Максимальный диаметр 5 образующей ребер 2 центратора выполнен меньшим, чем внутренний диаметр основной обсадной колонны (не показана), что обеспечивается допуском выполнения диметра 5 «-» (минус). Т.е. диаметр 5 получается несколько меньшим, чем номинальный размер. Направление наклона ребер 2 выполнено с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах 3 при протекании жидкости снизу вверх в направлении вращения труб при свинчивании дополнительной обсадной колонны. На фиг 2 ребра 2 наклонены влево. Таким образом и отклонение потока жидкости имеет место влево. Ребра 2 имеют на рабочей поверхности прямой участок 6 и закругленный участок 7. Посредством закругленного участка 7 выполняется сопряжение прямого участка 6 и наружного диаметра 8 корпуса 1.

Центратор насаживают на трубу центрируемой обсадной колонны между муфтами. В пределах трубы между муфтами центратор имеет возможность перемещаться в продольном направлении и проворачиваться. Возможность перемещения и проворота центратора облегчает спуск дополнительной обсадной колонны в скважину.

Пример конкретного выполнения

Центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины выполнен из полиамида марки «КС» (стеклонаполненный) и имеет следующие размеры: внутренний диаметр 4 равен 103^+0,87 мм, максимальный диаметр 6 образующей ребер 2 равен 130^-0,4 мм, наружный диаметр 8 корпуса 1 равен 118 мм, высота корпуса 1 равна 70 мм, угол α=15°. Центратор имеет четыре ребра 2 толщиной 20 мм. Наклон ребер влево согласно фиг.1 и 2. Центратор предназначен для центрирования дополнительной обсадной колонны с наружным диаметром 103 мм внутри основной обсадной колонны с внутренним диаметром 130 мм. Центратором снабжают каждую трубу дополнительной обсадной колонны (в интервалах сильного коррозионного износа, нарушений колонны и интервалах перфорации - достаточно устанавливать и через одну трубу). Собираемую на устье скважины дополнительную обсадную колонну спускают внутри основной обсадной колонны. После размещения дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны заполняют цементным раствором межколонное пространство циркуляцией цементного раствора по дополнительной обсадной колонне и по межколонному пространству.

Испытания скважины показали, что цементный камень выполнен в заколонном пространстве от забоя до устья скважины. Каверны, несплошности цементного камня отсутствуют, что свидетельствует об удовлетворительном центрировании дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины.

Применение предложенного центратора позволит повысить качество размещения дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины.

Центратор для центрирования дополнительной обсадной колонны внутри основной обсадной колонны скважины, включающий цилиндрический корпус из полиамида с не менее чем 4 ребрами, каналами между ребрами, с внутренним диаметром цилиндрического корпуса большим, чем наружный диаметр центрируемой обсадной колонны, с диаметром образующей ребер меньшим, чем внутренний диаметр основной обсадной колонны, отличающийся тем, что ребра расположены под углом 10-20° по отношению к образующей цилиндрического корпуса, а направление наклона ребер выполнено с возможностью отклонения потоков жидкости в каналах при протекании жидкости снизу вверх в направлении вращения труб при свинчивании дополнительной обсадной колонны.