Устройство для цементирования кавернозных скважин

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

„,SUÄÄ 1218076 (594 Е 21 В 33 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3807110/22-03 (22) 10.09.84 (46) 15.03.86. Бюл. № 10 (71) Полтавское отделение Украинского научно-исследовательского геолого-разведочного института (72) Б. В. Крых, И. И. Чернышев и Ф. В. Корняга (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 732500; кл. Е 21 В 33/14, 19?8.

Авторское свидетельство СССР № 488001, кл. Е 21 В 33/14, 1973. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ КАВЕРНОЗНЫХ СКВАЖИН, включающее корпус с циркуляционными окнами, втулку с посадочным седлом и окнами, установленную внутри корпуса и перекрывающую его циркуляционные окна, стержни с пружинами, установленные в транспортном положении соосно с корпусом и выполненные с возможностью их раскрытия в рабочем положении, и механизм фиксации стержней в транспортном положении, отлачающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования кавернозных участков скважин за счет возможности механической обработки стенок каверн по периметру и гидравлической обработки застойных зон бурового раствора по всему объему каверн, оно снабжено дополнительной втулкой с тангенциальными окнами, установленной снаружи корпуса с возможностью вращения относительно последнего и образующей с корпусом против его циркуляционных окон полость, сообщаемую в рабочем положении устройства через циркуляционные окна с полостью корпуса, а стержни установлены на дополнительной втулке над ее тангенциальными окнами и выполнены с упругодеформируемыми щетками на их свободных концах, причем механизм фиксации стержней выполнен в виде шпилек со срезными головками, а корпус выполнен со сквозными отверстиями под шпильки, при этом срезные головки шпилек помещены внутри корпуса и с возможностью их разрушения втулкой при ее осевом перемещении.

1218076

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для цементирования.

Целью изобретения является повышение качества цементирования кавернозных участков скважин за счет возможности механической обработки стенок каверн по периметру и гидравлической обработки застойных зон бурового раствора по всему объему каверн.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — то же, в рабочем положении; на фиг. 3 — то же, в момент окончания цементирования; на фиг. 4 — разрез

А — А на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1 с циркуляционными окнами 2, втулки 3, выполненной, например, дифференциальной. Втулка 3 выполнена с посадочным седлом 4 и окнами 5, установлена внутри корпуса 1 и перекрывает его циркуляционные окна 2. Устрой- го ство содержит также стержни 6 с пружинами

7. Стержни 6 установлены в транспортном положении соосно с корпусом 1 и выполнены с возможностью их раскрытия под действием пружин 7 в рабочее положение.

На корпусе 1 установлена дополнительная втулка 8 с тангенциальными окнами

9 с возможностью вращения относительно последнего. С корпусом против его циркуляционных, окон 2 дополнительная втулка

8 образует полость 10, которая через цирку- з ляционные окна 2 сообщается с полостью корпуса 1 в рабочем положении устройства.

Стержени 6 установлены на дополнительной втулке 8 в ее пазах 11 над тангенциальными окнами 9 и выполнены с упругодеформируемыми щетками 12 на свободных концах.

Механизм фиксации стержней выполнен, например, в виде шпилек 13 со срезными головками 14. Корпус 1 имеет сквозные отверстия под шпильки 13. Срезные головки 40

14 шпилек 13 помещены внутри корпуса с возможностью их разрушения втулкой 3 при ее осевом перемещении.

В случае выполнения втулки 3 дифференциальной головки 14 шпилек !3 могут быть помещены в дифференциальной полости 15.

Втулка 3, кроме посадочного седла 4, выполненного под управляющую пробку

16, может иметь седло 17 под разделительную пробку 18. Седло 17 выполнено с отверстиями 7 и установлено на срезных элементах (не показаны).

Втулка 3 закреплена в корпусе на срезных элементах 19 и в нижней части имеет торцовые кулачки 20 под пазы 21 противоповоротного фиксатора 22. Посадочное седло 55

4 тоже выполнено срезным (не показано).

В верхней. части корпуса установлен переводник 23.

Устройство работает следующим образом.

В собранном виде (фиг. 1) устройство с обсадной колонной опускают в скважину.

Установку устройства в колонне выбирают из расчета его расположения в непосредственной близости от нижней границы каверны.

После цементирования нижней ступени ствола скважины (от башмака колонны до каверны), при котором применяется цементный раствор со сроками, достаточными для цементирования верхней ступени с расхаживанием, в колонну опускают управляющую пробку 16. После посадки этой пробки в седло 4 и создания в колонне избыточного давления срезаются элементы 19, и втулка 3 перемещается вниз до совмещения ее окон 5 с циркуляционными окнами 2 корпуса, срезая при этом головки 14 шпилек

13, удерживающие стержни 6 в пазах

11 дополнительной втулки 8. Под действием пружин 7 (фиг. 2) щетки выходят из пазов 11, прижимаясь к стенкам скважины, а промывочный или цементный раствор через циркуляционные окна 2 и окна 5, полость 10 и тангенциальные окна (сопла) 9 поступает в заколонное пространство, вращая под действием реактивных струй дополнительную втулку 8 вместе с упругодеформируемыми щетками.

В момент поступления цементного раствора (буферной жидкости или промывочного раствора — в зависимости от выбранного способа цементирования) в заколонное пространство приступают к подъему обсадной колонны. При вхождении устройства в интервал каверны стержни 6 под воздействием пружин и центробежной силы от вращения дополнительной втулки 8 занимают горизонтальное положение и, вращаясь, разрушают в каверне застойные зоны не вытесненного при промывке бурового раствора.

Одновременно с помощью вращающихся струй цементного раствора, выходящего из тангенциальных окон (сопел) 9, происходит очистка разрушенных упругодеформируемыми щетками застойных зон бурового раствора с последующим заполнением всего объема каверны цементом.

После выхода устройства из каверны в зависимости от принятой технологии цементировання колонну опускают до забоя скважины при одновременной продавке цементного раствора через устройство или же опускают, прекратив продавку.

В конце продавки цементного раствора при посадке разделительной пробки 18 на седло 17 втулка 3 перемещается вниз, перекрывая циркуляционные окна 2. В момент перекрытия этих окон втулкой 3 отверстия Б седла 17 располагаются ниже торца переводника 23, обеспечивая поступление жидкости и передачу давления из полости колонны ниже пробок 16 и 18 в полость между торцами переводника и втулки 3. При этом

1218076 происходит полное перемещение втулки 3 в крайнее нижнее положение и ее стопорение.

Вслед за этим в результате роста давления над разделительной пробкой 18 срезается седло 17, давление над пробкой 15 также увеличивается, и затем срезается посадочное седло 4. В результате сжимаемости заполняющего обсадную колонну раствора и увеличения давления над разделительной пробкой 18 происходит некоторое ее перемещение вниз. При этом седла 17 и 4 и управляющая пробка 16 могут упасть к башмаку колонны или же переместиться вместе с разделительной пробкой 18 ниже интервала устройства. Этим исключается разбуривание седел и пробок непосредственно в устройстве, предотвращается его повреждение и повышается надежность герметизации, а также обеспечивается выравнивание давления по всей длине колонны в период

ОЗЦ, что повышает качество изоляции затрубного пространства по контакту цементный камень — обсадные трубы.

После ОЗЦ пробки и седла (если они по какой-либо причине не упали вниз) проталкиваются бурильным инструментом к башмаку колонны, где и разбуриваются.

Применение предлагаоемого устройства обеспечит качественное цементирование обсадных колонн в интервале каверн. При полном заполнении полости каверны цементом образующееся цементное кол ьцо повышает несущую способность, обсадной колонны и предотвращает возникновение и передачу односторонних концентрированных нагрузок на обсадные трубы при пластичном течении пород, например калийномагниевых солей. Этим предотвращаются сложные аварии, связанные со смятием обсадных труб и приводящие в ряде случаев к ликвидации скважин.

1218076

A-A

Рие д

Составитель В. Гришанов

Редактор Л. Веселовская Техред И. Верес Ко рректор Г. Решетн ик

Заказ 1098 41 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4