对中器制造技术

一种对中器，其包括通过不对称的弹簧弓连接的两个套环。该弹簧弓各包括两个弧，其中，一个弧的曲率相对于另一个弧的曲率反向，一个弧是凹的且另一个弧是凸的。该弹簧弓是围绕套环的圆周等距地间隔的成组的，每一个组具有相同的构型，且其它的组中的弹簧弓具有相反的构型。一旦插入至井眼中，一组弹簧弓因此在另一组之前被压缩。一旦压缩，凹弧的变形导致凸弧的相互的变形，且弹簧弓采用更平坦的构型以增强管的旋转自由。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种对中器，特别地涉及用于在石油或气体井的钻孔中对长形构件进行对中的对中器。专利技术背景对中器在石油和天然气钻探和生产领域中是熟知的。对中器被用于维持井的钻孔的内表面和部署在钻孔内的设备(通常为管或管串(string of tubulars))之间的最小隙距(stand-off)或径向距离。通常，该钻孔可以内衬有例如管状壳体或衬套，且管串在壳体或衬套的孔内被对中，但是对中器还可以被用在无内衬的钻孔中。对中器的功能是在钻孔中的设备的外表面和钻孔的内表面之间维持一致的径向空间或隙距，使得设备和钻孔之间的环带具有大体上一致的径向尺寸。由于多个理由这是期望的。在例如对中器被用在完成操作中的某些操作中，管串和钻孔的内表面之间的环带被填充水泥，且期望的是，包围该管的水泥层沿管的长度具有大体上一致的径向尺寸。因此，为了维持隙距，对中器沿着管间隔地部署在管的外表面和钻孔的内表面之间，使得形成在环带中的水泥层沿管的长度具有大体上一致的径向深度。对中器可以是实体类型，被铸造或以其它方式形成为单件。这种类型的对中器的示例在我们较早授权的专利US5797455中被描述，该专利的公开通过引用并入本文。对中器还可以是具有端部套环的弹簧弓类型，端部套环具有在套环之间以弓的形式径向朝外延伸的弹性金属带。当对中器被插入至钻孔中时，弓被压缩且弹性地供给能量，且该弓被设计成当处于钻孔中时保持压缩以将管保持在钻孔的中心或靠近钻孔的中心。这种类型的示例在EP0196339、CN2119492以及US2011/0030973中被描述，这些专利的公开通过引用并入本文，且这些专利对于理解本专利技术是有用的。专利技术概述根据本专利技术，提供具有中心轴线且具有第一轴向间隔套环和第二轴向间隔套环以及在套环之间延伸的至少一个弹性设备的对中器，该弹性设备包括第一弧和第二弧，且其中，第二弧的曲率不同于第一弧的曲率。可选地，第二弧的曲率相对于第一弧的曲率是反向的。可选地，第一弧是凸的(相对于对中器的轴线朝外弯曲)且第二弧是凹的(相对于对中器的轴线朝内弯曲)。可选地，弹性设备的第一部分被设置在第一弧中，且弹性设备的第二部分被设置在第二弧中。第一(凸)弧和可选的的第二(凹)弧每一个可选地从套环径向朝外间隔开。第一弧在第一套环和第二套环之间的轴向间距的位置处被可选地连接至第二弧。可选地，第一弧在过渡位置处过渡至第二弧中。在某些示例中，第一弧和第二弧之间的过渡位置可以近似位于第一套环和第二套环之间的中点处。可替代地，第一弧和第二弧之间的过渡位置可以相比于套环中的另一个更靠近套环中的一个。可选地，弹性设备是不对称的。可选地，第一(凸)弧具有径向远离对中器的轴线的顶点，且该顶点可选地在静止构型中界定第一弧和对中器的轴线之间的局部最大距离或最大距离。可选地，第二(凹)弧具有在第一弧的顶点和对中器的轴线之间被径向间隔开的顶点。可选地，第二弧的顶点与第一弧的顶点轴向地间隔开。因此，第二弧相对于第一弧被可选地轴向偏移。可选地，通过逆向第一弧和第二弧之间的曲率第一弧延伸至第二弧内。可选地，第一弧的轴向长度近似等于第二弧的轴向长度，且第一弧和第二弧之间的过渡近似在套环之间的中部。然而，在某些示例中，第一弧的轴向长度可以不同于第二弧的轴向长度，且第一弧和第二弧之间的过渡可以相比于套环中的另一个更靠近套环中的一个。可选地，第一弧和第二弧在弹性设备的静止构型中是反向的，不存在迫使该弹性设备变成不同构型的力。因此，在静止的构型中，第一弧的顶点(且因此总的而言该弹性设备的顶点)相比于另一个套环有利地更靠近一个套环。可选地，一个以上的弹性设备被设置在对中器上。可选地，弹性设备以组的方式(例如，两个一组)围绕套环的圆周可选地等距地间隔开设置。例如，在某些示例中，第一对弹性设备可以围绕套环的圆周以180°的间距被间隔开。在某些其它的示例中，一组三个弹性设备可以围绕套环的圆周以120°的间隔被间隔开。对于每一个组中具有不同数量，类似的结构是可能的，例如，4个/组，以90°的间隔被间隔开。可选地，每一个组中的对中器具有相同的构型，其中第一弧更靠近套环中的一个，且第二弧更靠近套环中的另一个。可选地，至少两个弹性设备(可选地在相同的组中)具有在对中器上的相同的轴线位置处的顶点。可选地，弹性设备在组之间围绕套环的圆周交替，使得任何弹性设备的顶点与其紧邻的弹性设备中的每一个的顶点轴向间隔开。可选地，对中器上并非所有的弹性设备具有相同的构型，且弹性设备中的至少一个上的顶点且可选地弹性设备中的至少两个上的顶点可以相对于其它的弹性设备的顶点轴向地交错。例如，一个弹性设备上的顶点可以相比于第二套环更靠近第一套环，但是另一个弹性设备上的顶点可以相比于第一套环更靠近第二套环。该主体有利地具有适于接纳管的钻孔，且该主体通常适于被接纳在更大的管壳体的钻孔(例如，井眼)中，该钻孔可以内衬有壳体或衬套。在某些实施方案中，主体的孔适于壳体接纳壳体形式的管，且适于在井眼中对中壳体，该井眼可以是无内衬的或内衬有更大的钻孔壳体或衬套。可选地，不同弹性设备上的顶点布置成在对中器的轴线上的不同位置处进入井的钻孔(例如，壳体或衬套)。由于在正在对中的管被插入至壳体或衬套的孔中的同时，并非所有的弹性设备需要被压缩，这减少了将管送入至壳体的孔中所需的轴向力，因此这是有利的。可选地，当通过将对中器插入至壳体的孔中弹性设备被径向压缩时，第一弧和第二弧变形，使得第一凸弧朝向对中器的轴线径向朝内变形，且第二凹弧远离对中器的轴线径向朝外变形。第一弧的变形有利地使其连接至的第二弧变形。在进入壳体时的变形过程中，第一弧的移动有利地移动第一弧的最靠近第二弧的端部，从而将力施加至第二弧以使其变形。在由弹性设备的顶点径向朝内迫使所导致的变形构型中，第一弧和第二弧通过在径向相对的方向上朝向彼此移动而使彼此在一定程度上相互抵消，且该弹性设备作为一个整体采取比在静止构型中大体上更平坦的构型。可选地，在变形的构型中，该弹性设备仍然远离正在对中的管的外表面径向偏置，管的外表面可选地仅仅被端部套环的内表面接合。可选地，在变形的构型中，该弹性设备仍然从套环径向朝外间隔开。由于这增强了正在对中的管在对中器内旋转的自由度，因此这是有利的。可选地，接合正在对中的管的外表面的端部套环的内表面可以是抛光的且光滑的，且该内表面可以呈现相对低的摩擦表面，该低的摩擦表面增强管在套环的孔内移动的自由度。在变形的构型中压靠壳体的内表面的弹性设备的外表面可选地抵抗对中器相对于壳体的旋转运动，且使得在对中器的孔内正在对中的内部管串在该管串插入至壳体内的过程中可以可选地自由旋转，同时对中器相对于外部壳体保持旋转静止。除了降低正在对中的内部管所经受的扭矩外，该示例具有另外的益处，即，正在对中的管的外表面仅仅被套环的光滑的内支承表面接合，通过在对中器内旋转管这不会破坏管的外表面，且不会破坏套环自身。在变形构型中保持弹性设备远离正在对中的管径向偏置还减少了由于在管相对于对中器的旋转过程中弹性设备和管的外表面之间的接触所导致的弹性设备上和正在对中的管的外表面上的磨损。本专利技术还提供对中器组件，其包含管、对中器以及至少一个弹性设备，该对中器具有适于接纳该管的孔的，该孔具有中心轴线，且该对中器具有在管上间隔开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对中器，所述对中器具有中心轴线，且具有第一轴向间隔套环和第二轴向间隔套环以及在所述套环之间延伸的第一组弹性设备和第二组弹性设备，其中，每一组中的所述弹性设备围绕所述套环的圆周间隔开，所述弹性设备中的每一个包括第一弧和第二弧，其中所述第二弧的曲率相对于所述第一弧的曲率反向，且其中每一个弹性设备沿所述中心轴线是不对称的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.20 GB 1405011.61.一种对中器，所述对中器具有中心轴线，且具有第一轴向间隔套环和第二轴向间隔套环以及在所述套环之间延伸的第一组弹性设备和第二组弹性设备，其中，每一组中的所述弹性设备围绕所述套环的圆周间隔开，所述弹性设备中的每一个包括第一弧和第二弧，其中所述第二弧的曲率相对于所述第一弧的曲率反向，且其中每一个弹性设备沿所述中心轴线是不对称的。2.根据权利要求1所述的对中器，其中每一组中的每一个第一弧具有顶点，所述顶点径向地远离所述对中器的所述轴线间隔开，所述顶点界定在所述弹性设备和所述对中器的所述轴线之间的最大径向距离，且其中所述第一组弹性设备中的所述顶点相对于所述第二组弹性设备中的所述顶点轴向偏移。3.根据权利要求1或权利要求2所述的对中器，其中所述第一弧是凸的且所述第二弧是凹的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的对中器，其中所述弹性设备具有第一部分和第二部分，其中所述弹性设备的所述第一部分设置在所述第一弧中，且所述弹性设备的所述第二部分设置在所述第二弧中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的对中器，其中所述第一弧和所述第二弧中各自从所述套环径向地朝外间隔开。6.根据权利要求1至5中任一项所述的对中器，其中所述第一弧在所述第一套环和所述第二套环之间轴向间隔开的过渡位置处连接至所述第二弧。7.根据权利要求6所述的对中器，其中所述第一弧和所述第二弧之间的所述过渡位置布置在所述第一套环和所述第二套环之间的中点处或布置在所述中点附近。8.根据权利要求1至7中任一项所述的对中器，其中所述第一弧具有顶点，所述顶点在所述对中器的静止构型中界定所述第一弧和所述对中器的所述轴线之间的最大径向距离。9.根据权利要求8所述的对中器，其中所述第二弧布置在所述第一弧的所述顶点和所述对中器的所述轴线之间。10.根据权利要求8或权利要求9所述的对中器，其中所述第二弧布置在所述套环中的一个和所述第一弧的所述顶点之间。11.根据权利要求8至10中任一项所述的对中器，其中所述第二弧具有顶点，且其中所述第二弧的所述顶点与所述第一弧的所述顶点轴向间隔开。12.根据权利要求1至11中任一项所述的对中器，其中所述第二弧相对于所述第一弧轴向地偏移。13.根据权利要求1至12中任一项所述的对中器，其中所述第一弧和所述第二弧之间的曲率在它们之间的过渡位置处逆向。14.根据权利要求1至13中任一项所述的对中器，其中所述第一弧的轴向长度大体上等于所述第二弧的轴向长度。15.根据权利要求1至14中任一项所述的对中器，其中在不存在迫使所述弹性设备变成不同构型的力时，所述第一弧和所述第二弧在所述弹性设备的所述静止构型中相对于彼此是反向的。16.根据权利要求1至15中任一项所述的对中器，其中在所述静止构型中，所述第一弧的所述顶点比另一个套环更靠近一个套环。17.根据权利要求1至16中任一项所述的对中器，其中在所述第一组中的每一个弹性设备中，所述第一弧从所述第一套环延伸，且所述第二弧从所述第二套环延伸，且其中在所述第二组的每一个弹性设备中，所述第一弧从所述第二套环延伸且所述第二弧从所述第一套环延伸。18.根据权利要求1至17中任一项所述的对中器，其中所述弹性设备围绕所述套环的所述圆周等距地间隔开。19.根据权利要求1-18中任一项所述的对中器，其中每一组中的所述对中器具有相同的构型，其中所述第一弧更靠近所述套环中的一个，且所述第二弧更靠近所述套环装中的另一个。20.根据权利要求1-19中任一项所述的对中器，其中在相同的组中的至少两个弹性设备在所述对...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·柯克，纳森·詹姆斯·柯克，
申请(专利权)人：道恩浩尔产品有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB