Устройство для цементирования обсадных колонн

 

Лд! г (11} (б11 g Е 21 В 33/1ч

1/ 117О (22) 15. 0 (! (с ) 1 с1 (/ 1) ДС Сс ",. .,!„:1 — "; r ri I(l--.нс. rЛЕЦОИа тельск1 й; и: л т, : буролой - eк I...II(1.. у . l ° Л!1 .Сю1, . -; 1... Тс и (ЕЕ:С и И "; {:,.; — г, (t;,3), -22 ".;. - .. 1 1388 8 . (-.,:.-..: = - . 8

Il;,.l r Лс l,ос с с1И r Е"1 -ЛН(ИО

l181 1 :"-,, - . В 33,/" с.,:38-; с

Пс

ОЕСАсНЫХ . :":8 (17 1 11зоб, — " ..с СГГ;(ОС11-,Ccr 1(rlrl;.:; r--;С-i; цЕ11ЕНТ -П1;. - ", Об сея г1;1.Г:: КО-, С.-1Н За

Сс1ат НО - . i ".;;;11 71. с(3;1р С11 1 11 О:,; Об Е З"

:o;-(èã,ÿli .-:..; — Она:(.Лого расти- эа, Члн этого л.; .Ор(усе 1 нап, его 1ио1(уля цион;-1ой;:c Ilñc"."üè установлен фил-:-,1р

1с1, Образ-у;сэр,ий с ни11 кольЦС-.Б, 1с1;,P-" (I(), ГИс(раЗЛИНЕCKII CD 3 HlI 11-10

11ирку11нс1ио1-1ной 11 Кь11це филт.тра 1с1

На КОРП,« =-;аэ1;Е1Г-и ПЕРЕКЛЮс1а1СЦИй

; lехациз1.1 (:(1 l) и н. :1де и атр уб сиса I 5 с С, Illa » Г 3 аИ11О С, . 1 Il . Е т Д:-1соф С Р Е И11И ел Н Н з .И тОГKrlòе.II =. (! 1, 1 б . По слепни-I Об оа з1-ет с корпусо11 1 гопость 17 для сооб111ен..- н ее с осен1..." ка -alii(HI 2 к(1рпуса 1атр-;бок 15 пере1(еи1ается при -.lcåâñ,;- псре—

11Е1ЦЕНКИ Д». 16 H. ИЕрЕКрЬ1БаЕi В1сзуС.НЗ E отлерс-=1н .: н е1 о рабоче-I —.с.то,".еииси-,. (й л-,-тг эл - -т и себл LIpo:o T -. l-.

71лс НКИ, 8., т кB сr1I 1.1 1 На стВОЛ 2-О и ка1а11 21 и 22. Через ка1ал 22

1280 отверстия 6 эаколонное пространство сообщается с циркуляционной П. Канал

22 перекрыт перепускной манжетой 23 одностороннего действия. Для предотвращения загрязнения кольцевой П фильтра 14 она разобщена от отверстий

6 манжетой 28 также одностороннего действия. Взаимодействие ДТ 16 и патрубка 15 обеспечивается наличием н

ПМ присоединительного переводника 16

112 и пружинных фиксаторов 24 и 25. Наличием в устр-ве IIN фильтра и системы перепускных каналов с установленными в них манжетами одностороннего действия обеспечивается последовательное сообщение впускных отверстий

6 устр-ва с заколонным пространством, а при конечном положении патрубка 15— только с фильтром 14. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для цементирования скважин в случаях необходимости разобщения пластов в заданных интервалах, например в кавернах, Целью изобретения является повышение качества цементирования обсад ных колонн эа счет возможности дози л рованного обезвоживания тампонажного раствора.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство в транспортнрм положении; на фиг.2 — то же, в рабочем положении; на фиг.3 — сечение 5

А-А на фиг.1.

Устройство состоит из корпуса 1 с осевым каналом 2 и нагнетательными отверстиями 3, кожуха 4, помещенного на корпусе 1. Кожух и корпус образуют между собой циркуляционную полость 5, сообщенную с заколонным пространством через впускное отверстие 6 и выпускные отверстия 7, перекрытые клапа- - >5 нами 8. В, циркуляционной полости 5 помещен эластичный элемент 9 против нагнетательньгх отверстий 3 корпуса 1.

На внутренней поверхности кожуха установлены перепускные накладки 10.

Нагнетательные отверстия 3 перекрыты ,рабочей втулкой 11. Оба конца элас,тичного элемента 9 неподвижно закреплены обоймами 12. Уплотнительные кольца 13 обеспечивают необходимую герметичность соединений устройства, На корпусе устройства (над его циркуляционной полостью) установлен фильтр

14, который образует с корпусом 1 кольцевую полость А. гидравлически

40 связанную с циркуляционной полостью

5. Выше фильтря 14 на корпусе 1 по2 мещен переключающий механизм в виде патрубка 15 и взаимодейс гвующего с ним дифференциального толкателя 16.

При этом дифференциальный толкатель

16 образует с корпусом 1 кольцевую полость 17 для сообщения ее с осевым каналом 2 корпуса 1, а патрубок 15 выполнен с возможностью осевого перемещения при осевых перемещениях дифференциального толкателя и установлен с воэможностью перекрытия впускных отверстий 6 в рабочем положении.

Фильтр включает в себя продольные планки 18, стаканы 19, установленные на столе 20, образующем с корпусом канал 21 и циркуляционный канал 22.

Через этот циркуляционный канал и впускные отверстия 6 заколонное пространство сообщено с циркуляционной полостью 5. Циркуляционный канал 22 перекрыт перепускной манжетой 23 одностороннего действия.

Переключающий механизм кроме патрубка 15 и дифференциального толкателя 16 включает присоединительный переводник, пружинный фиксатор 24 и

25, обеспечивающие взаимодействие дифференциального толкателя 16 с патрубком 15. Кольцевая полость 17 переключающего механизма выполнена с воэможностью сообщения с осевым каналом 2 корпуса, через оотверстия

26 в корпусе, перекрытые полой срезной пробкой 27. Для предотвращения загрязнения кольцевой полости фильтра, последняя разобщена от впускных отверстий манжетой 28 одностороннего действия.

Устройство работает следующим образом.

3 12801

Устройство устанавливают на обсадной колонне в кавернозном участке ствола скважины. При прохождении цементировочной пробки (не показана) через устройство срезается полая пробка 27 и кольцевая полость 17 через отверстия 26 сообщается с осевым каналом 2, чем достигается подготовка устройства к работе. После окончания процесса цементирования скважины (по- р лучения момента "Стоп" ) сбрасывают давление в цементировочной головке и рабочая втулка 11 (фиг.2), перемещаясь вниз, открывает нагнетательные отверстия 3 корпуса 1. 15

При повторном наращивании давления в цементировочной головке жидкость осевого канала 2 через нагнетательные отверстия 3 поступает под эластичный элемент 9, и расширяя его, вытесняет 2О из циркуляционной полости 5 жидкую добавку в заколонное пространство скважины через выпускные отверстия 7.

После вытеснения добавки иэ циркуляционной полости 5 повторно сбрасывают25 давление в цементировочной головке.

При этом тампонажный раствор, находящийся в заколонном пространстве под действием разности заколонного и внут-риколонного давлений через выпускные щ отверстия 6, канал 21 и циркуляционный канал 22, отгибая оторочку перепускной манжеты 23 одностороннего действия поступает в циркуляционную полость 5, полностью заполняя ее.

При последующем цикле наращивания давления в обсадной колонне эластичный элемент 9, расширяясь, вытесняет через выпускные отверстия 7 тампонажный раствор в заколонное пространство, который будет перемешиваться с защемленным в каверне глинистым раствором, добавкой и тампонажным раствором затрубного пространства. Таким образом, при подъеме и снятии давления в цементировочной головке осуществляется местная циркуляция тампонажного раствора в зоне установки .устройства.

Одновременно с созданием местной 5О циркуляции приводится в действие переключающий механизм устройства, который работает следующим образом.

При первом сбросе давления в обсадной колонне (после момента Стоп ) g5 дифференциальный толкатель 16 под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным давлением перемещается вверх, выдавливая

12 4 жидкость из кольцевой полости 17 через отверстия 26 во внутриколонное пространство и перемещая пружинный фиксатор 24 в расположенный паз патрубка 15. При наращивании давления в обсадной колонне жидкость поступает в кольцевую полость 17 и дифференциальный толкатель 16 перемещается вниз, сдвигая при этом в этом же направлении патрубок 15, связанный с ним посредством пружинного фиксатора

24. Таким образом, при каждом цикле снижения и повышения давления в колонне (чем обеспечивается местная циркуляция жидкости в зоне установки устройства) достигается шаговое поступательное перемещение патрубка 15, который после каждого шагового перемещения фиксируется пружинным фиксатором 25. Заданное количество шаговых перемещений патрубка 15 определяется соотношением объемов циркуляционной полости 6 устройства и обрабатываемой кольцевой полости заколонного пространства скважины. После заданного количества шаговых перемещений, патрубок 15 разобщает впускные отверстия

6 0Т заколонного пространства, обеспечивая сообщение последних только с внутренней полостью фильтра. При этом после очередного сброса давления в обсадной колонне, посредством фильтра

14 происходит дозированный отбор фильтрата из тампонажного раствора, находящегося в зоне установки устройства, Фильтрат проходит через фильтр

14 в полость А через впускные отверс-, тия 6; канал 21 и циркуляционный ка" нал 22 заполняют циркуляционную полость 5. Тем самым улучшается качество формируемого цементного камня в затрубном пространстве.

Особенностью предлагаемого устройства является наличие переключающего механизма, фильтра и системы перепускных каналов с установленной в них манжетой одностороннего действия, чем последовательно обеспечивается сообщение впускных отверстий устройства с заколонным пространством, а при конечном положении патрубка = только с фильтром.

Формула изобретения

1. Устройство -.:,.;ч цементирования обсадных колонн, включающее корпус с иагнетательными отверстиями и осевым каналом, помещенный на корпусе

gag P

Составитель Е.Молчанова

Редактор Ю.Середа. Техред И.Попович Корректор С.Черни

Заказ 7031/29 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

11 1035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/

Производственно-по.тиграфическое предприятие, r.ужгород, уг.Проектная, 4

5 121н) кожух, образующий с корпусом циркуляционнyw полncть с(iобщенную с ял колонным пространством через впус.кные и выпускные отверстия, последние иэ которых перекрыты клапанами, элас- 5 тичный элемент, помещенный в циркуляционной полости против нагнетательных отверстий корпуса и жестко связанный с ним в верхней и нижней частях, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 10 что, с целью повьппения качества цементирования обсадных колонн за счет возможности дозированного обезвоживания тампонажного раствора, оно снабжено фильтром, установленным на 15 корпусе и образующим с ним кольцевую полость, и переключающим механизмом в виде патрубка и взаимодействующего с ним дифференциального толкателя порщня помпl/If и но го пя ь ори г е ньппе фильтра, причем дифференциальный толкатель образует с кс рнусом кольцевую полость для сообщения ее с осевым каналом корпуса, а патрубок выполнен с возможностью осевого перемещения при осевых перемещениях дифференциального толкателя и установлен с возможностью перекрытия впускных отверстий в его рабочем положении и обеспечения гидравлической связи кольцевой полости:= циркуляционной полостью, 2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью предотварщения загрязнения кольцевой полости последняя разобщена от нпускньгх отверстий манжетой односторонне-го действия.