Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик от

/ =-. г

К ф ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 251281 (21) 3369472/22-03 (51) М. КП. с присоединением заявки Мо—

Е 21 В 33/14

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0703Л3 Бюллетень Мо 9 (53) УДК 622 ° 245 ° .42(088.8) Дата опубликования описания 070383

A.À. Нежельский, A.Ê. Куксов, В. В.Kpe и В.П.Неудачин

Е (72) Авторы изобретения

А р

f

Всесоюзный научно-исследовательс Институт по креплению скважин и буровым раст м (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН боты устройства и при его отказе приводят к необходимости проведения дорогостоящих ремонтных работ или к ликвидации скважины. Убытки в этом случае исчисляются от десятков до сотен тысяч рублей на скважину.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для ступенчатого цементг рования обсадных колонн, включающее корпус с циркуляционными отверстиями, закрывающую втулку, упорные и неподвиж- ную разделительную втулки с посадочными седлами, шаровой фиксатор эакры15 вающей втулки, контейнер с цементировочной пробкой и управляющую пробку(2 1.

Однако расположение втулки на внешней стороне может привести к ее преждевременному срабатыванию и перекрытию отверстий, а также отсутствие разделяющего узла верхней и нижней ступени при цементировании снижает надежность работы устройства.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ступенчатого цементирования обсадных колонн, вклю30 чающем корпус с циркуляционными отверИзобретение относится к горной промышленности, а точнее нефтегазодобывающей и может быть использовано при бурении скважин.

Известно устройство для цементирования секций обсадных колонн, включащее корпус с циркуляционными отверстиями, открывающую и закрывающую втулки, образующие с корпусом кольцевую камеру, сообщенную с эатрубным пространством, пружинное кольцо, срезные штифты и продавочную пробку(11.

Недостатками известного устройства являются: воэможноть преждевременного открытия циркуляционных отверстий при возникновении перепада давления в процессе спуска верхней секции и цементирования нижней секции (ступени ); необходимость раэбуривания продавочной пробки и упорного кольца; необходимость строгой тарри- ровки большого количества среэных штифтов> возможность разъединения секций при создании избыточного давления и необходимость разгрузки верхней секции на нижнююр усложнение конструкции деталей — наличие зубьев на втулках для фиксации их от проворота при разбуривании. Эти недостатки существенно снижают надежность ра1 002529 стиями, закрывающую втулку, упорную и неподвижную разделительную втулки с посадочными седлами, шаровой фиксатор закрывающей втулки, контейнер с цементировочной пробкой и управ>пяющую пробку, верхняя часть закрывающей втулки выполнена с посадочным седлом в ниде упругого кольца, а нижняя часть размещена между корпусом и разделительной неподвижной втулкой и образует с последней сооб- 10 щающуюся с затрубным пространством кольцевую камеру, внутри которой расположено срезное кольцо, причем контейнер выполнен в виде стакана с обратным клапаном в нижней части, }5 боковыми отверстиями и выступом на боковой поверхности для взаимодействия с посадочным седлом закрывающей втулки, при этом кольценая каме ра заполнена смазкой и.перекрыта пробкой-заглушкой.

Кроме того, посадочное седло неподвижной разделяющей втулки выполнено в виде кольца из легкоразрушаемого материала. 25

На фиг.1 показано устройство н рабочем положении перед окончанием цементирования первой (нижней) ступени(секции)обсадной колонны, после посадки нижней управляемой пробки на упорную втулку, на фиг.2 — то же, перед окончанием цементиронания второй -(верхней ) ступени обсадной колонны; на фиг ° 3 — то же, н положении окончания цементиронания колонны. 35

Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн состоит из корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 2, неподвижной разделитель ной втулки 3, закрепленной при помощи гайки 4 и переводника 5 в корпусе 1 с образованием кольцевой полости б, закрывающей втулки 7 с циркуляционными отверстиями 8, установленной между корпусом 1 и неподвиж- 45 ной разделительной .втулкой 3 при помощи шаров фиксаторов 9 и .Упорной втулки 10, закрепленной в гайке 4 при помощи разъемного подпружиненного кольца 11 и пружинного срезного кольца 12, посадочного седла 13, вы-. полненного в виде упругого кольца .с косым разрезом на стыке и установленного на верхнем торце закрывающей втулки 7 и посадочного седла 14,. расположенного на резделяющей втулке, выполненного в виде разрушаемого уплотняющего кольца.

Устройство включает также контейнер 15, выполненный в виде стана- 60 на с обратным клапаном 16, боковыми отверстиями 17 и выступом на боковой поверхности установленной в седлах 13 и 14, вторую продавочную пробку 18 с обратным клапаном 19 и срезное кольцо 20, разделяющее кольцевую полость б на две части и установленное в канавке корпуса 1.

Для обеспечения герметичности между корпусом, втулками, контейнером, седлами и пробками установлены уплотнительные элементы 21, В конечном положении закрывающаяся втулка 7 зафиксирована седлом 13 н выточке 22 корпуса г.

Шары-фиксаторы 9 выступают эа внутренний диаметр разделительной втулки на величину зазора, достаточного для свободного падения упорной втулки 10 с управляющей пробкой 23 на забой скважины, а кольцевая полость б заполнена густой смазкой. Отверстие 24, сообщающее полость б с эатрубным пространстном, в транспортном положении закрыто пробкой 25.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают: в заданный интервал обсадной колонны, Цементный раствор первой ступени продавливают первой продавочной пробкой, соединенной с управляющей пробкой 23 срезным фиксатором. После посадки пробки 23 в опорную втулку 10, дальнейшей прокачке жидкости продавочная пробка открывается от упранляющей пробки 23 и движется к башмаку колонны.

При 3-х кратном получении давления

"Стоп" управляющая пробка 23 закрывается. Повышением давления жидкости в обсадной колонне срезается кольцо 12,и упорная втулка 10 вместе с разъемным кольцом 11 днижется вниз.

Подавая н выточку гайки 4 разъемное кольцо 11 раздается, освобождая опорыую втулку, которая получая возможность падения на забой вместе с пробкой 23. При этом освобождаются и выпадают шары-фиксаторы 9. В этот момент под действием перепада давления закрывающая втулка 7 смещается в кольцевой полости б до упора в среэное кольцо 20 и открывает циркуляционные отверстия 8 и 2, через которые промывают верхнюю часть скважины. Об открытии отверстий судят по падению давления на цементироночной головке.

Перед окончанием промывки в колонну спускают контейнер 15, который садится на седло 13 и заходит в нижнее седло 14. При этом полость нижней ступени разобщается от верхней.

При окончании цементирования второй ступени цемент также продавливают второй продавочной пробкой 18 с обратным клапаном 19, которая заходит н контейнер 15. При получении давления

"Стоп" срезается кольцо 20 и закрывающаяся втулка 7 вместе с седлом 13 и контейнером перемещается вниз,,закрывая циркуляционные отверстия 2.

1002529

25 формула изобретения

При этом седло 13 заходит в выточку

22 и фиксирует втулку 7. В этот момент седло 13 раздается; освобождая контейнер, который, смещаясь вниз, разрушает нижнее седло 14 и вместе с его остатками. свободно падаеТ на забой скважины. . Использование устройства обеспечивает надежное цементирование обсадных колонн беэ.преждевременного открытия циркуляциониых отверстий, 30 оставления цементных мостов и необходимости раэбуриваиия их и остав« шихся детелей (колец, пробок); что. позволяет повысить качество цементирования, сократить затраты времени 5 и средства на ликвидацию осложнений и разбуривание цементного стакана и деталей устройства, также исключает возможность .повреждения обсадной колонны в результате раэбурива-. ния. Ожидаемый экономический эффект может превысить 10 тыс. руб. на скважину.

Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн включающее корпус с циркуляционнымн отверстиями, закрывающую втулку, упорную ® и неподвижную разделительную втулки с посадочными седлами, шаровой фиксатор закрывающей втулки, контейнер с цементировочной пробкой и управляющую пробку,о т л и ч а ю щ е е с я тем,чтО с целью повышения надежности работы устройства, верхняя часть закрывающей втулки выполнена с посадочным седлом в виде упругого кольца, а нижняя часть размещена между корпусом и не-; подвижной разделительной втулкой и образует с последней сообщающуюся с затрубным пространством кольцевую камеру, внутри которой расположено срезное кольцо, Причем контейнер выполнен в виде стакана с обратным клапаном в нижней части, боковыми отверстиями и выступом на боковой поверхности для взаимодействия с посадочным седлом закрывающей втулки, при этом кольцевая камера заполнена смазкой и перекрыта пробкойэаглушкой.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что посадочное седло, неподвижной разделяющей втулки выполнено в виде кольца иэ легкораэрушаемого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 589371, кл. Е 21 В 33/14, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР М 763581, кл. Е 21 В 33/14, 1976 (прототипI.

1002529

1002529

Составитель Е.Молчанова

Техред M.Êoøòóðà Корректор И.Ватрушкина

Редактор Т.Парфенова

Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эакаэ 1485/4

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4