Центратор бурильного инструмента

(51 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИЛЬНОГО ИНСТРУ(57) Изобретениежин, в частностимента при бурени горизонтальныние надежностисамоустановки цзависимости отскважины, Для э(56) 1. Авторское сМ 1263800, кл. Е 22, Авторское сМ 1413233, кл. Е 2 относится к бурению сквак центрированию инстру- ии наклонно направленных х скважин. Цель - повыше- работы центратора за счет, ентрирующих элементов в, формы профиля стенки . того центратор состоит из1773999 20 25 30 35 40 полого корпуса 1, установленной на нем полой втулки 2, направляющих 8 с волновой в и родол ь ной сечении поверхностью. обращенной к торцам цантрирующих элементов 5, которые в исходном положении размещены во впадинах направляющих и включают сердечники 7 из теплопроводного материала, контактирующие с износостойкими вставками 6 на свободных торцах. В процессе бурения центрирующие элементы 5 взаимодействуют со стенкой скважины и, нагреваясь за счет трения, передают тепло через теплопроводные сердечники 7 гибкой нити 9,выполненной из материала, обладающего памятью формы, с жестко Изобретение относится к бурению сква" жин, в частности к центрированию инструмента при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин.Известен центратор бурильного инструмента, включающий корпус, установленный на нем с воэможностью вращения центрирующий элемент и расположенные с торцов центрирующего элемента поршни, взаимодействующие с иэносостойкими упругими элементами 1,Недостатком этого центратора является невозможность автономного регулирования его наружного диаметра,компенсирующего износ центрирующегоэлемента. Известен также центратор бурильного инструмента, включающий корпус, установленную на нем с возможностью вращения втулку с выдвикными центрирующими элементами и узел привода центрирующих элементов, выполненный в виде пластин из материала, обладающего памятью формы 121,Недостатком известного центратора является низкая надежность, обьясняемая быстрым и неравномерным износом выдвижных центрирующих элементов при набегании на неровности стенок скважины, что приводит к нарушению центрирования бурильного инструмента,Целью изобретенил лвляется повышение надежности работы устройства за счет воэможности регулирования его наружного диаметра в зависимости от формы профиля стенки скважины и уменьшения силы ударов при набегании центрирующих элементов на выступы стенки,Цель достигается тем, что в конструкции центратора, состоящего из полого корзакрепленными в верхней и нижней частях обоймы 3 концами, поочередно огибающей выступы взаимодействующих с ней торцов центрирующих элементов 5 и выступы направляющей 8. Гибкая нить 9, укорачиваясь при нагреве, обеспечивает выдвижение центрирующих элементов 5 в рабочее,укорачиваясь при нагреве, обеспечивает выдвижение центрирурующих элементов 5 в рабочее положение. При набегании центрирующего элемента на выступ стенки он утапливастся эа счет частичного выдвижения другого центрирующего элемента той же группы. 2 з.п,ф-лы, 4 ил. пуса, концентрично установленной относительно корпуса с воэможностью вращения втулки, направляющих, концентрично установленной относительно направляющих обоймы с продольно расположенными пазами, в которых установлены с возможностью радиального перемещения подпружиненные центрирующие элементы, включающие сердечник из теплопроводного материала, контактирующие с износостойкими вставками на свободных торцах, приводные элементы, выполненные из материала, обладающего памятью формы, установленные с возмокность о взаимодействия с теплопроводными вставками и направляющими, поверхность направляющих, обращенная к торцам центрирующих элементов. выполнена волновой в продольном сечении, торцы центрирующих элементов, контактирующие с приводными элементами, имеют выступы и в исходном положении размещены во впадинах направляющих, при этом каждый приводной элемент выполнен в виде гибкой нити с жестко закрепленными в верхней и нижней частях обоймы концами, поочередно огибающей выступы взаимодействующих с ней торцов, центрирующих элементов и выступы направляющей. Исключение поворота центрирующих элементов в обойме обеспечивается за счет того, что центрирующие элементы выполнены с лысками на цилиндрической поверхности, взаимодейству ощими с боковыми стенками продольных призматических пазов в обойме. Улучш е ни тепло передачи между центрирующими элементами и гибкой нитью из 1 ЛПО обеспечивается эа счет расположения нити в соответствущих ей по размерам канавки на торцах центрирующих элементов.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличаетСя тем, что рабочий орган привода каждой группы продольно расположенных центрирующих элементов выполнен в виде гибкой нити из МПФ с жестко закрепленными в верхней и нижней частях обоймы концами, поочередно огибающей выступы торцов центрирующих элементов и ответные выступы неподвижной направляющей и помещенной внутри соответствующих ей по размерам канавок на торцах центрирующих элементЬв, предохраняемых от поворота за счет лысок на цилиндрической поверхности, взаимодействующих с боковыми стенками призматической пазов в обоймЬ.На фиг.1 представлен центратор бурильного инструмента, общий вид; на фиг,2 - сечение А - А на фиг,1; на фиг,3 - вид Б на фиг.1; на фиг,4 схематически показана картина перемещения выдвижных центрирующих элементов, обеспечивающая их самоустановку от формы профиля стенки скважины.Центратор бурильного инструмента содержит корпус 1, выполненный для удобства вращения, втулку 2 и соединенные в ней без возможности относительного поворота обойму 3 и крышку 4 (фиксирующие элементы на фигурах не показаны), Обойма 3 имеет продольные призматические пазы с отверстиями под выдвижные центрирующие элементы 5, Элементы 5 снабжены износостойкими вставками 6 и теплопроводными сердечниками 7, Торцы центрирующих элементов 5 имеют выпуклую (например, цилиндрическую) форму и размещают в ответных впадинах призматических направляющих 8, также расположенных в продольных пазах обоймы 3. Привод какдой группы продольно расположенных выдвижных центрирующих элементов 5 выполнен в виде гибкой нити 9 из материала, обладающего памятью формы, жестко закрепленной по концам в днище обоймы 3 и крышке 4 и огибающей последовательно выступы торцов элементов 5 и направляющей 8, Для возврата центрирующих элементов в исходное положение, а также для устранения люфтов в их приводе устройство снабжено упругими элементами 10, Поворот центрирующих элементов 5 вокруг своей оси исключается благодаря наличию лысок на боковой поверхности цилиндрического пояска 11, взаимодействующих с боковыми стенками призматических пазов в обойме 3 (фиг.З, гибкая нить 9 не показана). Для улучшения теплопередачи междуцентрирующими элементами 5 и гибкой 5 10 15 20 25 30 35 40 нитью 9 торцы центрир,ющих элем;:тов выполнены с криволинейными к эвками 12, соответствующими по размерам диаметру гибкой нити, Эти канавки предохраняют гибкую нить 9 от соскальзывания с тарцос элементов 5 Для уменьшения рассеивания тепла направляющие 8 выполнены из малотепловодного материала,Гашение продольных колебаний осуществляется с помощью упругих элементов 13, поперечных - за счет эластичной трубчатой манжеты 14, установленной между корпусом 1 и втулкой 2,Центратор бурильного инстоумента работает следующим образом,Центратор собирают. обеспечивая натякение гибких нитей 9, исключающеелюфты, но недостаточно для преодоления сопротивления упру:. их элементов 10, таким образом, что центрирующие элементы 5 занимают исходное положение (фиг.1 и 2). Затем центратор устанавливают в расчетном месте компоновки нижней части бурильной колон нььВ процессе бурения центрирующие элементы 5 взаимодействуют со стенкой скважины и, нагреваясь за счет трения, средаят тепло через теплоГ 1 роводные сердечники 7 гибкой нити 9. Последняя. укорачиваясь при агреве ,в силу гого, что Она изготовлена из предварительно натренированного соответствующим образом УПФ), обеспечивает выдвижение центрирующих элементов 5 в рабочее положение. При набегании центрирующего элемента на выступ стенки скважины он утапливается за счет частичного выдвижения другого (других) центрирующих элемента той же группы (фиг,4),Таким образом уменьшается сила ударов, воспринимаемых центрирующими элементами и центраторами в целом, Общая средняя величина выдвижения центрирующих элементов, определяемая температурой губОй нити 9, при этом осеся постоянной. Этим обеспечивается улучшение центрирования бурильо о инструмента за счет того, что центрирующие элементы 5 самоустанавливаются в зависимости от формы профиля стенки скважины (см,фиг,4), а воспринимаемое ими усилие равномерно распределяется между всеми элементами, В результате повышается надекность работы устройства.Использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить силу ударов при набегании центратора на выступы стенок скважины, обеспечить улучшение прилегания выдвижных центрирующих элементов к стенке, снизить максимальное усилие, вос 1773999принимаемое центрирующими элементом, и улучшить центрирование.Таким образом, улучшает качество проходки, повышается долговечность центратора бурильного инструмента и самого инструмента, что позволяет увеличить скорость проходки и снизить ее стоимость,Формула изобретения 1. Центратор бурильного инструмента, состоя ий из полого корпуса, концентрично установленной относительно корпуса с возможностью вращения втулки, направляющих, концентрично установленной относительно направляющих обоймы с продольно расположенными пазами, в которых установлены с возможностью радиального перемещения подпружиненные центриру.:ощие элементы, включающие сердечники из теплопроводного материала, контактирующие с износостойкими вставками на свободных торцах, приводные элементы, выполненные из материала, обладающего памятью формы, установленные с возможностью взаимодействия с теплопроводными вставками и направляющими,отличающийся тем,что,сцелью повышения надежности работы устройства за счет самоустановки центрирующих элементов в зависимости от формы профиля стенки скважины, поверхность направляющих, обращенная к торцам центрирующих элементов, выполнена волновой в продоль ном сечении, торцы центрирующих элементов, контактирующие с приводными элементами, имеют выступы и в исходном положении размещены во впадинах направляющих, при этом каждый приводной эле мент. выполнен в виде гибкой нити с жесткозакрепленными в верхней и нижней частях обоймы концами, поочередно огибающей выступы взаимодействующих с ней торцов центрирующих элементов и выступы на правляющей.2. Центратор по п.1, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что стенки пазов обоймы выполнены призматической формы, а контактирующие с ними поверхности центрирующих 20 элементов и направляющих имеют соответственно лыски и призматическую поверхность под поверхность стенок пазов.3. Центратор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на торцах центрирующих эле ментов, взаимодействующих с привонымиэлементами, выполнены канавки, соответствующие по размерам диаметру гибкой нити.1773999 едактор аказ 3911 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Составител