Цементировочная пробка

 

„„SU„„1044769

С0103 СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) E 21 в 33/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3399290/22-03 (22) 25.02.82 (46) 30.09.83. Вюл. М 36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) В.А.прасолов (71) Красноярский отдел бурения и испытания скважин Восточно-Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья (53) 622.245.42(088.8) (56) 1, Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. М., "Недра", 1977, с. 110-1,11.

2. Авторское свидетельство СССР 579410, кл. E 21 B 33/16, 1975 (прототип). (54) (57) 1. цвнкнтировочндя IlPOBKA, включающая корпус с осевым каналом, помещенную на корпусе самоуплотняющуюся манжету и фильтр, о т л и ч, а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции, манжета зафиксирована на корпусе на срезных элементах, а фильтр установлен на боковой. поверхности корпуса, выполненного с радиальными отверстиями в пределах фильтра и упорным диском в нижней его части, причеь1 длина фильтра относится к длине нефильтрующей поверхности корпуса под манжетой как 3:1.

2. Пробка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что упорный диск выполнен иэ фильтрующего материала.

044769 л

1 1

Изобретение относится к креплению скважин и может быть использовано в качестве разделительной цементировочной пробки для разобщения тампонажного раствора и продавочной жидкости при цементировании обсадных колонн, в основном направлений и KOH KTOpOS °

Известна цементировочная пробка, включающая корпус и жестко связанные с ним самоуплотняющиеся манжеты (1 J.

Однако для колонн диаметром

219 мм и более.данные пробки- материалоемки и на разбуривание их в скважине требуется 1,5-3 ч. Кроме того, для крепления скважины обсад ной колонной наряду с этими пробками необходимо применение упорного кольца и обратного клапана, в связи с чем общая материалоемкость обо-, рудования низа колонны высока.

Наиболее близкой к предлагаемой является цементировочная пробка, включающая .корпус с осевым каналом, помещенную на корпусе самоуплотняющуюся манжету и фильтр (2 1.

Известная пробка исключает необходимость применения металлоемкого обратного клапана, так как являет» ся таковым сама вместе с обезвоженным цементным камнем в месте установки пробки. Однако при этом требует- ся выполнение фиксирующего узла, являющегося самым слабым элементом устройства. Кроме того, необходимо разбуриввние большого .количества металлоемких элементов.

50

Цель изобретения - упрощение устройства и снижение металлоемкости. технологической оснастки,подлежащей разбуриванию.

Поставленная цель достигается

:тем, что в цементировочной пробке, включающей корпус с осевым каналом, помещенную на корпусе самоуплотняющуюся манжету и фильтр, манжета зафиксирована на корпусе на срезных элементах, а фильтр установлен на боковой поверхности корпуса, выполненного с радиальными Ьтверстиями в пределах. фильтра и упорным диском в нижней его части, причем длина фильтра относится к длине нефильтрующей поверхности корпуса под манжетой как 3:1.

При этом упорный диск выполнен из фильтрующего материала.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении.

Цементировочная пробка состоит

5 из корпуса 1 и самоуплотняющейся манжеты 2, зафиксированной на нем с помощью срезных элементов 3. Ниж"

HRR часта корпуса под манжетой выпол- . нена с осевым каналом 4 и радиальны-. ми отверстиями 5. На боковой поверхности корпуса под ограничителем пе-. ремещения манжеты установлен фильтр

6. Корпус в нижней части выполнен с упорным диском 7, изготовленным 5 .из фильтрующего материала. Пробка может быть выполнена с центрирующими элементами 8. сопротивляемость цементного уплотнения давлению (в данном случае

",обратному" ) после цементирования колонны определяется. исключительно прочностью этого уплотнения. при сдвиге.

Цементное уплотнение, сформированное на фильтре даже при минимальном избыточном давлении (например 2 кг/см ), непосредственно после формирования представляет собой влажный камень, лишенный способности к течению. Для сдвига слоев камня относительно друг друга необходимо прикладывать давление. Экспериментально установлено, что критическое знаЧение сопротивляемости сдвигу цементного. уплотнения в контакте со стальной трубой непосредственно после формирования уплотнения на фильтре достигает 2,5 кг/см

На практике же без затруднений мож4Î 2 но создать избыточное, давление до

60 кг/см . Результатом этого является многократное увеличение сопротивляемости цементного камня сдвигающим. нагрузкам.

Кроме того, экспериментально установлено, что отношение обезвоженной цементной массы к исходному объему тампонажного раствора необходимо выдерживать как 3:1. В связи с этим отношение длин фильтра и нефильтрующей части корпуса под манжетой принято 3: 1.

Устройство работает следующим образом.

В процессе крепления скважин низ обсадной колонны оборудуют башмаком. Цементировочная пробка перемещается по колонне вслед за тампонажным раствором. В конце цеменQp E3

3 104 тирования достигается стыковка упорного диска 8 с. внутренним конусом башмака. Под действием перепада давления, возникающего при этом, на са- . моуплотняющейся манжете 2, элементы

3 срезаются и освобожденная манжета перемещается вниз по корпусу 1, оказывая давление на тампонажный раствор в обсадной колонне между

-башмаком и манжетой. Этот объем тампонажного раствора, испытывая избыточное давление относительно жидкости под башмаком, подвергается обезвоживанию на фильтре 7 и диске 8.

При фильтрации обезвоженная цементная масса накапливается на фильтре, заполняя все кольцевое- пространство вплоть до стенок обсадной колон . ны. Фильтрат, отделяемый от тампо- . нажного раствора, по осевому каналу

4 (и через диск 8 ) поступает в пространство ниже упорного диска 8 под башмак.

После среза элементов 3 манжета

2 перемещается на 1/4 длины корпуса и достигает крайнего нижнего положения, когда весь объем тампонажного раствора подвергается обезвоживанию на фильтрах. Наибольшее время фильтрации стандартного цементного раствора на основе тампонажного портландцемента (что может (В ть, например, в колонне диаметром 426 мм ) при наименьшем возможном избыточном давлении 2 кгс/см составляет 60 с. Это время принимается эа минимальное время выдержки колонны под давлением, достигнутным в конце цементирования. После снижения давления в цементировочной головке до нуля обезвоженный цементный камень подвергается осевой, нагрузке под давлением более тя4769 желого столба жидкости в затрубном пространстве скважины. С учетом экспериментальных данных ра счетным путем определяют, что целостность цементного камня в теле и в контактных, зонах сохраняется, если длина фильтровой части, равнозначная высоте цементного уплотнения, не ме- нее 0,5 м. В особых случаях, когда

10 длина обсадных колонн и высота це-ментного столба в затрубном пространстве намного больше принятых значений, а избыточное давление в башмачной части колонны после цементирования превышает 10 кгс/см г длина фильтра I? рассчитывается по ,формуле

20 где Л р - ожидаемый перепад давления в башмачной части колонны после снижения давления в цементировочной головке

25 до нуля, кгс/см

- диаметр упорного диска,см;

4 — сопротивляемость цементного уплотнения сдвигу, кгс/см, 2

Посредством, создания цементного уплотнения в башмачной части колонны достигается упрощенный вариант технологической оснастки, в котором функции упорного кольца несет на себе башмак, а функции обратного

35 клапана само цементное уплотнение °

Внедрение предлагаемого изобрете-. ния позволит снизить металлоемкость комплекса устройств . в четыре раза и более, затраты времени на разбу"

40 ривание - в три - двенадцать раз в зависимости от диаметра колонн.

Экономия средств в расчете на одну колонну составит не менее 500 руб.

1044769

Фиг.1

1044769

Составитель Е.Молчанова

Техред. С.Мигунова

Корректор А.Повх

Редактор Т.Иермелштейн е» Ъ

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

Заказ 7489/28 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю «Ф