Устройство для цементирования секций обсадных колонн

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СЕКЦИЙ ОБСАДНЫХ КОЛОНН , включающее корпус с осевы1 г каналом и радиальными отверстиями, размещенную внутри него рабочую втулку, установленную на срезных элементах, гильзу, и кольцо , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе , рабочая втулка размещена против радиальных отверстий корпуса и выполнена с ответными радиальными отверстиями, а гильза установлена внутри рабочей втулки и образует в ней с кожухом кольцевую полость, перекрытую поршнем и сообщенную с заколонным пространством, причем гильза в верхней части вьгаолнена с .опорным уступом, а поршень выполнен с пазом под опорный уступ и зафикси рован относительно гильзы. 2. Устройство по п. I, о т л и ч а ю щ е е с я т&л, что корпус на внутрен- -ч ней поверхности ниже радиальных отверс- 5S тий выполнен с конической боковой по (Л верхностью, а рабочая втулка снаружи выполнена с ответной конической поверхностью , причем угол наклона сопрягаемых конических поверхностей меньше их угла S фения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з„,> Е 21 В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3413401/22 03 (22) 30,03.82 (46) 23.11.83. Бюл. М 43 (72) Ю.М.Крылов, Н.А.Кулигин и

М. II. ко (71) Горячевоцское управление буровых работ Произвоцственного объединения

Грознефть" (53) 622.245.42 (088.8) (56) .1. Мицкевич В.И.. Справочник инженера по бурению. Т. 1, М., Нецра", 1973, с. 397-398.

2. Авторское свидетельство СССР

Му 589371, кл. Е 21 В 33/14, 1975 (прототип) . (54) (57) 1.УСТРОЙСТВО.ПЛЯ IIEMEHТИРОВА НИЯ СЕКИИЙ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающее корпус с осевым каналом и радиальными отверстиями, размещенную внутри него рабочую втулку, установленную на срезных елементах, гильзу. и коль„„SU„„1055854 А цо, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности его в работе, рабочая втулка размещена против рациальных отверстий корпуса и выполнена с ответными рациальными отверстиями, а гильза установлена внутри рабочей втулки и образует в ней с кожухом кольцевую полость, перекрытую поршнем и сообщенную с заколонным пространством, причем гильза в верхней части выполнена с .опорным уступом, а поршень выполнен с пазом поц опорный уступ и зафикси рован относительно гильзы.

2.: Устройство по п. 1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что корпус на внутренней поверхности ниже рациальных отверс- Ж тий выполнен с конической боковой поверхностью, а рабочая втулка снаружи вы- %Ф Ф полнена с ответной конической поверхнос- С тью, причем угол наклона сопрягаемых конических поверхностей меньше их угла Я тренин, l055

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам цля цементирования обсацных колонн, спускаемых в скважину.

Известно устройство цля цементиро вания секций обсацных колонн, соцержашее уплотнительную муфту, башмачный патрубок и направляющую пробку (l), Недостатком ценного устройства является то, что спускаемую в скважину сек- tO цию вначале стыкуют с ранее спущенной секцией, а затем приподнимают для провецения цементирования,.По окончании цементирования секцию необходимо опустить Qo полного закрытия боковых отверс.f5 тий и соецинения уплотнительной муфты с верхней частью ренее спущенной секции цля созцания требуемой герметичнос ти, которую можно проверить только после окончания затверцеваиия цемента и щ его разбуривания в месте соецинения секций. При негерметичности места стыковки необхоцимо произвести работы по исправительному цементированию поц давлением, в связи с чем возрастают за- д5 траты, связанные с креплением скважины.

Наиболее близким к изобретению является устройство цля цементирования секций обсацных колонн, включающее корпус с осевым каналом и рациальными отверстиями, размещенную внутри него рабочую втулку, установленную на срезных элементах гильзу и кольцо (21 °

Однако отсутствие уплотнений межцу нижней муфтой и кольцом, а также между кольцом и корпусом не позволяет проверить герметичность места стыковки до провецения работ по цементированию, так как герметичность стыковки проверяется только после разбуривания раз40 целительной пробки и стоп-кольца. При потере герметичности места стыковки требуется провецение исправительных работ по цементированию поц цавлением, в связи с чем возрастают затраты, связанные е креплением скважины.

Нецостатком известного устройства для цементирования секций обсацных колонн является также то, что открытие боковых отверстий в корпусе не происходит полностью, так как по мере перемещения нижней муфты с кольцом относительно этих отверстий и их частичного открытия через боковые отверстия, происходит выравнивание давления в устройстве с цавленнем в камере, вслецствие чего, а также при наличии сил трении межцу нижней муфтой и уплотнением и корпусе отверстия полностью не откры854 1 ваются. Это привоцит к разрушению верхних торцов муфты и кольца, а также боковых отверстий в корпусе при прокачивании промывочной жицкости и цементного раствора в затрубное пространство.

При цементировании скважины во, время, промывки, закачки и процавки цементного раствора через боковые отверстия, в интервале между торцами верхней и нижней муфт, а также межцу нижней и подвижной муфтой происходит осецание фазы вромывочного и цементного раствора. Эго не позволяет при перемещении вниз верхней н нижней муфтам цо упора в непоцвижную муфту по „окончании процесса цементирования пружинному кольцу попасть в кольцевую кайавку в корпусе, вслецствие чего фиксация верхней муфты относительно корпуса не происхоцит, что приводит при дальнейшей эксплуатации устройства к поч ере герметичности при провецении работ по спуско-подъему и вращению инструмента в процессе бурения. Ликвицация негерметичности требует проведения цополнительных работ и затрат, связанных с исправительным цементированием.

Целью изобретения является повышение надежности,устройства в работе.

Поставленная. цель достигается тем, что в устройстве цля цементировании секций обсадных колонн, включающем корпус g осевым каналом и радиальными отверстиями, размещенную внутри него ра1бочую втулку, установленную на срезных элементах, гильзу и кольцо, рабочая втулке размещена против радиальных отверстий корпуса и выполнена с ответными рациальными отверстиями, а гильза установлена внутри рабочей втушси и образует в ней с кожухом кольцевую полость, перекрытую поршнем и сообщенную

;с заколонным пространством, причем гильза в верхней части выполнена с опорным уступом, а поршень выполнен с пазом поц опорный уступ и зафиксирован относительно гильзы.

Кроме того, корпус на внутренней поверхности ниже радиальных отверстий выполнен с конической боковой поверхностью, а рабочая втулка снаружи выполнена с ответной конической поверхностью, причем угол наклона сопрягаемых конических поверхностей меньше их угла трения.

На фиг. 4. показано устройство

: в транспортном положении, общий виц, на фиг. 2 — то же, в процессе цементирования; на фиг. 3 — то. же, после

; окончания цементирования; на фиг. 4—

1055

3 момент фиксации попвижной втулки с корпусом.

Устройство состоит из корпуса 1 с резьбовыми муфтами 2 и 3. В корпусе выполнены отверстия 4 и коническая боковая поверхность 5. Внутри корпуса 1 установлена рабочая втулка 6, зафиксированная срезными штифтами 7, с рапи альными отверстиями 8 и конической поверхностью 9, имеющей колиброванные tp пилинпрические проточки 10. Рабочая втулка 6 имеет кожух 11 с радиальными отверстиями 12, пилинприческая полость между кожухом 12 и рабочей втулкой 6 заполнена легкоразбуриваемым материалом 13, например цементным камнем.

Внутри рабочей втулки 6 установлена коаксиально гильза 14 с поршнем 15, закрепленным срезными штифтамн 16 и образующим с кожухом «вмеру А. Легко- gg разбуриваемый материал 13 размещен в цилиндрической полости с целью жесткого крепления кожуха относительно рабочей втулки 6 и имеет рапиальные каналы 17 пля сообщения камеры 1 с затрубным, 25 пространством. Гильза 14, кожух 11 и поршень 15 выполнены из легкораэбуриваемого.материала, например, серого чу-— гуна. Рабочая втулка 6 имеет ограничительные кольца 18, выполненные из лег- зо корвзбуриваемого материала, например серого чугуна. Герметичность подвижных соединений обес па чивая тс к уплотнительными кольцами 19 — 22. Канал 23, образованный гильзой 14, препнаэначается

35 пля осуществления) циркуляции и запол ненни колонны промывочной жидкостью при спуске секции обсадной .колонны.

Устройство работает следуккцим образом.

К верхней части корпуса 1 посредством резьбовой муфты 2 присоединяется обсадная труба спускаемой секции (не показана), а посредством резьбовой муфты 3 присоединяется стыковочный патру45 бок Б, конструкция которого обеспечивает герметичность соединения спускаемой секции после стыковки с ранее спущенной секцией.

Момент соединения отмечается повышением гидравлического давления в нЬт не

50 тательной линии насосов. При создании в обсадной колонне гидравлического давления запанной величины происходит срез

854 4 штифтов 16 и поршень 15 падает под действием собственного веса íà пно ка- меры А. При этом открываются отверстия 12, радиальные каналы 17 и отверстия 4 и восстанавливается связь с кольцевым пространствсм. Устройство приходит в положение, показанное на фиг. 2.

При таком положении производится промывка кольцевого пространства с целью выравнивания параметров промывпчной лащкости перед эакачиванием по обсадным трубам пементного раствора.

После закачивания цементного раствора, разделительной цементировочной пробки и расчетного количества пропавочной жидкости получают повышение гидравли-, ческого давления, свидетельствующего о том, что разделительная пробка остановилась на верхнем торце кожуха 1 l и ограничительном кольце 18.

При дальнейшем повышении гидравлического давления в обсадной колонне происходит срез штифтов 7 и рабочая втулка Й, перемешаясь вниз по сопря1квния конических поверхностей 5 и 9, герметично закрывает боковые отверстия 4 в корпусе 1. Устройство приходит в положение, показанное на фиг. 3 °

Сопряжение конических поверхностей

5 и 9 обеспечивает кл>щовой эффект, при

xmopoM происходит эаклинивание подвижной втулки 6 в корпусе l, чем предупреждается ее осевое перемещение, Усилие заклинивания пропорпионально площади сечения рабочей втулки 6 на величину гидравлического давления, соэпвваемого и

1 обсапных трубах в конце .пементирования»»

После опрессовки секции обсадной колонны разбуривают разделительную цементировочную пробку, гильзу 14, кожух

11, кольцевой поршень 15 и ограничительные кольца 18, а также легкоразбуриваемый материал 13, проверяют герметичность устройства и продолжают дальнейшее бурение скважины.

Хонструкпия устройства пля пементирования секций обсадных колонн исключает затраты времени и средств, необходимых пля проведения работ, связанных с исправительным цементированием при потере герметичности, в случае применения устройств иных конструкций.

Фиа7

105. 585 ф

Е!

18 у f7

А

1б !

9 ф д

15, б

12 и

Составитель В. Гришанов

Редактор H. Йжуган Техред iK.Кастелевич Корректор О, Билак

Заказ 9 25 9/ 26 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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