Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦE :EHTИPOBAHИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН , включающее корпус с радиальными отверстиями и кольцевой проточкой , дифференциальную втулку, установленную в кольцевой проточке корпуса, перекрывающую его радиальные отверстия и выполненную спро «1вочными окнами, верхнее и нижнее посгщочные седла, запорную и разделительную пробки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет повышения его герметичности и пЕ едотврацения преждевременного открытия радиальных отверстий, верхнее посадочное седло выполнено в виде гильзы с радиальными отверстиями в верхней части, причем гильза выше и ниже верхнего торца дифференциальной втулки выполнена с уплотнениями, и расстояние по высоте от радиальных отверстий гильзы до торца дифференциальной втулки больше расстояния между радиальными отверстиями корпуса и промывочными окнами. 2. Устройство по п. 1, о т личающееся тем, что верхнее и.нижнее посадочные седла установлены на разрушаемых фиксаторах, причем фиксатор верхнего посадочного седла выполнен на меньшее разрушающее усилие, чем фиксатор нижнего посадочного седла. О оо 4 СО сл

СОНИ СОЮТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮЕ 21 В 33 14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOhhY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

KKQBQBA Я

ПЬТЕН"П(9ТБЛ ИЕРЕЯ М

ИМАНИИ}ТИИ (21) 3496771/22-03 (22) 05.08.82 (46) 15.02.84. Бюл. 9 6

72 Б.В.Крых и Э.Г.Поддубный

71 Полтавское отделение Украинс-. кого научно-исследовательского геологоразведочного института (53). 622.245.42 (088.8} (56) 1. Мицевич В.И. Справочник инженера по бурению. Ч. 1. М.,"Недра"

1973, с. 416.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 599053, кл. Е 21 В 33/14, 1976 (прототип ).. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающее корпус с радиальнъми отверстиями и кольцевой проточкой, дифференциальную втулку, установленную в кольцевой проточке корпуса, перекрывающую его радиаль ные отверстия и выполненную с проьывочными окнами, верхнее и нижнее посадочные седла, запорную и раз„„Я0„„1073435 А делительную пробки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет повышения его герметичности и предотвращения преждевременного открытия радиальных отверстий, верхнее посадочное седло выполнено в виде гильзы с радиальными отверстиями в верхней части,.причем гильза выше и ниже верхнего торца дифференциальной втулки выполнена с уплотнениями, и расстояние по высоте от радиальных отверстий гильзы до торца дифференциальной втулки больше расстояния между радиальными отверстиями корпуса и промывочными окнами.

2. Устройство по п. 1, о т— л и ч а ю щ е .е с я тем, что верхнее и нижнее посадочные седла установлены на разрушаемых фиксаторах, причем фиксатор верхнего посадочного седла выполнен на меньшее разрушакщее усилие, чем фиксатор нижнего. посадочного седла.

1073435 на меньшее разрушающее усилие, чем фиксатор нижнего посадочного седла.

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

Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн включает корпус 1 с радиальными отверстиями

2 и кольцевой проточкой 3„ дифференциальную втулку 4, установленную

10 в кольцевой проточке 3 корпуса 1.

Дифференциальная втулка 4 перекрывает радиальные отверстия 2 корпуса

1 и выполнена с промывочными окнами

5; Кроме того, дифференциальная втул

15 ка 4 имеет верхнее посадочное седло, выполненное в виде гильзы б и нижнее посадочное седло 7. Посадочные седла установлены на разрушаемых фиксаторах, при этом фиксатор вepxнего посадочного седла выполнен на меньшее разрушающее усилие, чем фиксатор нижнего посадочного седла.

На наружной поверхности дифферен25 циальной втулки выполнена кольцевая канавка, в которой помещено стопор ное пружинное кольцо 8. На внутренней- поверхности корпуса также имеется кольцевая канавка 9, в кото30 рую попадает стопорное кольцо в крайнем положении дифференциальной втулки. Ступенчатые поверхности втулки . и корпуса образуют герметизированную дифференциальную камеру 10.В исходном

35 положении дифференциальная втулка

4 удерживается в корпусе срезными штифтами 11.

Верхнее посадочное седло (гильза j б имеет фиксатор в виде упорно40 го выступа 12, входящего в кольцевую проточку дифференциальной втулки 4 и герметизировано уплотнительными кольцами 13 относительно внутренних поверхностей корпуса 1 и

45 дифференциальной втулки 4 (выше и ниже верхнего торца дифференциальной втулки ). Такое конструктивное исполнение исключает передачу внутриколонного давления на верхнюю тор. цовую поверхность дифференциальной втулки как при спуске колонны, так и при цементировании нижней ступе- ни. В этом случае на втулку действует только осевое усилие вверх от давления жидкости в колонне, при-. жимая ее к корпусу 1, вследствие этого исключается самопроизвольное перемещение втулки вниз в любом слу. чае до момента принудительного перемещения ее при посадке разделительной пробки на верхнее посадочное седло.

B верхнем посадочном седле (или гильзе ) б имеются радиальные отверс тия 14 выше уплотнительного кольца, 65 но ниже посадочной поверхности A

Изобретение относится к крепле нию скважин, в частности к устройствам для ступенчатого цементирования обсадных колонн.

Известно устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус и кожух с цементировочными отверстиями и установленную: на срезных штифтах втулку Г1 ).

Недостатком устройства является сложность конструкции, невысокая надежность герметизации цементировочных отверстий..

Наиболее близким к изобретению является устройство для-ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус с радиальными отверстиями и кольцевой проточкой, дифференциальную втулку, установленную в кольцевой проточке корпуса,перекрывающую его радиальные отверстия и выполненную с промывочными окнами, верхнее и нижнее посадочные седла, запорную и разделительные пробки С23.

Недостатком известного устройства является возможность самопроизвольного перемещения дифференциальной втулки и открытия цементировочных отверстий в случае непредвиденного роста давления в колонне при цементировании нижней ступени, так как в рабочем положении втулка гидравлически не уравновешена и удерживается от осевого перемещения срезными элементами, характеризующимися нестабильностью их среза.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет повышения его герметичности и предот вращения преждевременного открытия радиальных отверстий.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающем корпус с радиальными отверстиями и кольцевой проточкой, дифференциальную втулку, установленную в кольцевой проточке корпуса, перекрывающую его радиальные отверстия и выполненную с промывочными окнами, верхнее и нижнее посадочные седла, запорную и разделительную пробки, верхнее посадочное седло выполнено в виде гильзы с радиальными отверстиями в верхней части, причем гильза выше и ниже верхнего торца дифференциальной втулки выполнена с уплотнениями, а расстояние по высоте от радиальных отверстий гильзы до верхнего торца дифференциальной втулки больше расстояния между радиальными отверстиями корпуса и промывочными окнами.

Кроме того, верхнее и нижнее посадочные седла установлены на разрушаемых фиксаторах, причем фиксатор

-верхнего посадочного седла выполнен

1073435 под верхнюю разделительную пробку

15. На нижнем торце дифференциальной втулки 4 выполнен выступ Б, а на противоповоротном кольце 16 ответный паз 8 . Крепление нижнего посадочного седла в дифференциальной втулке может осуществляться нареэьбе или срезными штифтами. Под нижнее посадочное седло выполнена запорная пробка 17.

Упорный выступ верхнего посадочного седла и резьба или штифты ниж . него посадочного седла расчитываются на определенное усилие среза.

При этом усилие среза нижнего по- садочного седла должно быть большим, чем усилие среза упорного выступа верхнего посадочного седла. При этом особенностью устройства является то, что радиальные отверстия

14 гильзы б выполнены таким образом что расстояние от них по высоте до верхнего торца дифференциальной втулки 4 больше расстояния между радиальными отверстиями 2 корпуса и промывочными окнами 5 дифференциальной втуки 4.

Устройство работает следующим образом.

После цементирования нижней ступени в колонну опускают запорную пробку 17, которая садится в нижнее L посадочное седло 7, перекрывая проход ной канал,При создании расчетного избыточного давления в колонне срезаются штифты 11 и дифференциальная втулка перемещается вниз до момента совмещения промывочных окон б с радиальными отверстиями 2 корпуса.

После этого производится промывка заколонного пространства и цементирование верхней ступени с применением разделительной пробки 15. В результате роста давления в колонне при посадке разделительной пробки гильзы 6 втулка начинаетперемещаться вниз до момента перекрытия радиальных отверстий корпуса, как указано на фиг. 2. При этом отверстия 14 располагаются таким образом, что обеспечивают гидравлическую связь пространства над запорной пробкой

17 с полостью кольцевой проточки

50 ночных отверстий и снижаются затраты на цементирование колонны. корпуса. В этом случае на дифференциальную втулку начинает действоваты направленное вниз усилие, возникающее иэ-за разности площадей ее верхнего и нижнего торцов, и втулка автоматически перемещается в крайнее нижнее положение, а стопорное кольцо

8 попадает в канавку 9, удерживая в дальнейшем втулку от осевого перемещения. 0 При перемещении втулки вниз после перекрытия радиальных отверстий . корпуса в нижней части колонны начинает увеличиваться давление. Если величина этого давления больше,чем

15 давление над запорной пробкой 17,то запорная пробка начинает работать как клапан, т.е. приподнимается, и . давления уравняются через образовав шийся зазор 9 (см. фиг. 2).

После полного закрытия устройства увеличение давления над разделительной пробкой 15 приводит к срезу фиксатора упорного выступа 12 и перемещение пробки с гильзой 6 вниз.

25 Это, в свою очередь, приводит к срезу фиксаторов, удерживающих нижнее посадочное седло 7, и падению запорной пробки 17 с седлом в башмак колонны под действием собственного

З0 веса. Как показывает опыт, поскольку буровые растворы практически сжимаемы из-эа наличия в. них воздуха или газа, то при создании над разде лительной пробкой избыточного давления., она продвигается по колонне ниже устройства на некоторое расстоя ние. Вследствие этого в устройстве цементный стакан отсутствует.

При спуске в колонну труб для проведения операций, связанных с ис40 пытанием скважины или другими pa6o- . тами, разделительная пробка вместе с верхним седлом проталкиваются в нижнюю часть колонны, где при необходимости разбуриваются.

Поедлагаемое устройство не требует разбурки посадочных седел и пробок, в результате чего повышается надежность герметизации цементиро1073435

tuZ.2

Редактор М.Товтин

Закаэ 288/31 Тираж 564 Подлисное

° ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Фили " "" "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

У

Составитель В.Гришанов

Техред Т.Фанта КоРРектоР Г.Решетннк