[发明专利]对中器

说明书

本申请涉及对中器。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。

本申请是申请日为2015年02月13日，申请号为201580014907.6，发明名称为“对中器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种对中器，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。

发明背景

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发明是有用的。

发明概述

根据本发明，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。