Устройство для ступенчатого и манжетного цементирования скважин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО И МАНЖЕТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее ступенчатый корпус с радиальными отверстиями, уш1отните; ь .ный элемент, толкатель, дифференциальную втулку с упором, установленную на корпусе, и перекрывающую его радиальные отверстия, и запорную втулку-седло, установленную внутри корпуса против радиальных отверстий, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания устройства, дифференциальная втулка большим основанием телескопически связана с толкателем и образует с корпусом против радиальных .отверстий полость, заполненную жидкостью , при этом запорная втулка-седло установлена с возможностью взаимодей (Л ствия с толкателем.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYS JlHH

„.SU 1052 1 (59 4 Е 21 В 33/14

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3376158/22-03 (22) 31. 12.81 (46) 15.08.88. Бюл,, В 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники и Научно-исследовательский институт нефти и газа (ФИЕЕ, DD) (72) В,И.Ванифатьев, А.А.Гайворонский, Д,Л,Фокин, Герд Хаммер, Ханс-Юрген Гайслер. и Клаус Гериш (DD) (53) 622.245Ф42 (088.8) (56) Пакеры ПДМ-170, ПДМ-195, проспект ВДНХ, заказ 618, 1976.

Авторское свидетельство СССР

1I 840300, кл. E 21 В 33/14, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДПЯ СТУПЕНЧАТОГО

И МАНЖЕТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ CKBANHR, включающее ступенчатый корпус с ра- диальными отверстиями, уплотнитель» ный элемент, толкатель, дифференциальную втулку с упором, установленную на корпусе, и перекрывающую его радиальные отверстия, и запорную втулку-седло, установленную внутри корпуса против радиальных отверстий, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания устройства, дифференциальная втулка большим основанием телескопически связана с толкателем и образует с корпусом против радиальных отверстий полоеть, заполненную жидкостью, при этом запорная втулка-седло установлена с возможностью взаимодействия с толкателем.

105?001

Иэобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для ступенчатого и манжетного цементирования.

Лналогом и базовым объектом по отношению к устройству является устройство для ступенчатого и манжетного цементирования скважин, включающее корпус с цементировочнымн отверстиями и установленным на нем уплотнительным элементом (пакером), и две запорные втулки, нижнюю и верхнюю, установленные на среэных штифтах.

Недостатком устройства является то, что в его конструкции заложен принцип проведения запакеровки и открытия цементировочных отверстий за один прием создания избыточного давления. Поэтому при наращивании избыточного давления в цементировочной головке для срабатывания пакера возможен одновременно с пакеровкой преждевременный срез штифтов, удерживающих нижнюю запорную втулку от переме-25 щения и, таким образом. преждевременное открытие отверстий для второй ступени цементирования скважины.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для ступенчатого и манжетного цементирования скважин„ включающее ступенчатый корпус с радиальными отверстиями,, уплотнительный элемент, толкатель, дифференциальную втулку,. установленную на кор пусе и перекрывающую его радиа ьные 35 отверстия, и запорную втулку-седло, установленную внутри корпуса против радиальных отверстий.

Недостатком известного устройства является его сложность, заключающая- 40 ся в большом количестве подвижных втулок, помещенных между несущим корпусом и кожухом устройства.

Кроме того, в случае частичного засорения радиальных (цементировочных) отверстий и возникающего при этом непредвиденного повышения давления в колонне в процессе цементирования скважины одна из втулок перекроет отверстия и, таким образом, не- 50

-обходимая порция цементного раствора не будет вытеснена в затрубное пространство скважины.

Целью настоящего изобретения является упрощение устройства, предотвра- 55 щение преждевременного перекрытия радиальных отверстий и повышение надежности перекрытия затрубного пространства эа счет возможности. увеличения давления эапакеровки.

Поставленная цель достигается тем, .что в устройстве для ступенчатого и манжетного цементирования скважин, включающем ступенчатый корпус с радиальными отверстиями, уплотнительный элемент, толкатель, дифференциальную втулку с упором, установленную на корпусе и перекрывающую его радиальные отверстия, и запорную втулку-седло, установленную внутри корпуса про.тив радиальных отверстий, дифференциальная втулка большим основанием телескопически связана с толкателем и образует с корпусом против радиальных отверстий полость, заполненную жидкостью, при этом запорная втулкаседло установлена с воэможностью взаимодействия с толкателем.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в транспортном положении; на фиг.2 — устройство при посадке шара на втулку-седло и его запакеровке; на фиг.3 — устройство в момент открытия цементировочных отверстий и цементирования верхней ступени; на фиг ° 4 — устройство в момент окончания цементирования и закрытия цементировочных отверстий.

Устройство состоит из ступенчатого корпуса 1 с радиальными отверстиями A H, и кольцевыми проточками Г, уплотнительного элемента 2, установленного на корпусе и оборудованного торцовой защитой 3, толкатели 4 (составного) с герметично установленными пальцами 5, оборудованного шагающим фиксатором 6, дифференциальной втулки 7, образующей с корпусом кольцевую камеру Д, а с толкателем 4 — rep". метичное телескопическое соединение, упора 8, зафиксированной штифтом 9 запорной стулки-седла 10 и штифтом

11, верхний втулки 12. Устройство

l оборудовано жесткими центраторами 13. (верхний центратор на чертеже не показан), Уплотнительные кольца 14 обеспечивают необходимую герметичность устройства.

Устройство работает следующим образом.

При посадке шара 15 (фиг.2) на запорную втулку-седло !О срезаются штифты 9 и втулка-седло через пальцы

5 перемещает вниз составной толкатель

4 и, таким образом, приводит в рабочее положение уплотнительный элемент

3 10S

2 (происходит эапакеровка). Толкатель

4 при своем перемещении вниз выходит иэ контакта с наружной ступенью дифференциальной втулки 7 и фиксируется в конечном положении шагающим фиксатором 6. После герметизации затрубного пространства (после запакеровки) избыточное давление в цементировочной головке снимают. Необходимым условием перемещения дифференциальной втулки 7 вверх является превышение внутриколонного давления эаколонным в интервале установки устройства.

При ступенчатом и манжетном цементировании этот перепад достигается закачкой в обсадную колонну последней порции (2-3 м ) продавочной жидкости, например воды, с пониженной плотностью. Кроме того, в случае ступенчатого цементирования укаэанный перепад может быть достигнут за счет подъема тампонажной смеси выше интервала установки устройства на 30-50 м .при цементировании предыдущей ступени. Указанная выше технологическая операция не осложняет процесса цементирования скважины и может быть осуществлена без всяких затруднений.

Под действием большего перепада давления, действующего со стороны заколонного пространства (фиг.3), дифференциальная втулка 7 перемещается вверх, открывая при этом радиальные цементировочные отверстия Б, а жидкость из кольцевой камеры Д вы-

2001

4 тесняется в полость колонны через отверстия Б и А. С целью исключения преждевременного перемещения диффе5 ренциальной втулки 7 вверх в процессе спуска устройства в наклонную скважину кольцевая камера Д заполнена жидкостью и герметично перекрыта запорной втулкой-седлом 10 (фиг.1).

После эакачивания расчетного объема тампонажной смеси в обсадную колонну пускают цементировочную пробку 16 (фиг.4), которая при взаимодействии с верхней втулкой 12 срезает штифты 11 и герметично перекрывает последней цементировочные. отверс тия Б.

С применением. устройства появляет» ся воэможность разграничения операций эапакеровки и открытия цементировочных отверстий (операция по открытию цементировочных отверстий производится путем снятия избыточно2Б го давления в цементировочной головке) °

Благодаря этому обеспечивается: исключение возможности неполной пакеровки эатрубного пространства

30 скважины иэ-за преждевременного сра-. батывания элементов устройства; отсутствие ограничений области применения устройства, обусловленных невозможностью регулировать давление, приводящее в действие уплотнительный

35 эгемент.

1052001

f1

7 ф

Фиг.1

1052001

Редактор Н.Сильнягина

Техред 4l.Ìoðãåíòàë Корректор .Н.Øàðoøè

Заказ 4398

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Прс ектная, 4