Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

 

Изобретение относится к области горной пром-ти и позволяет повысить надежность муфты в работе путем принудительного утапливания уплотнения посадочной втулки Муфта включает кожух 1, подвижный корпус (к) 2с выполненными в них циркуляционными отверстиями 3, посадочную 5 и дифференциальную 6 втулки. Уплотнение втулки 5 размещено между ней и К 2, Кольцевая камера муфты расположена между нижним торцом К 2 и кожухом 1„ В ка

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Е 21 В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 40156)7/22-03 (22) 31,01.86 (46) 07.03.88. Бюл. № 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам "ВНИИКРнефть" (72) К.А.Шевченко, B.Â.Ñåðåæíèêîâ, В.В.Еременко и А.Ф.Коваль (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 855191, кл. Е 21 В 33/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1090852, кл. Е 21 В 33/14, 1982.

„„Я0„„1379450 А1 (54 ) МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к области горной пром-ти и позволяет повысить надежность муфты в работе путем принудительного утапливания уплотнения посадочной втулки. Муфта включает кожух 1, подвижный корпус (К) 2 с вьг полненными в них циркуляционными отверстиями 3, посадочную 5 и дифференциальную 6 втулки. Уплотнение втулки

5 размещено между ней и К 2. Кольцевая камера муфты расположена между нижним торцом К 2 и кожухом 1. В ка1379450 мере установлен ступенчатый элемент (3) 9, жестко соединенный с нижней частью К 2. Внутри 3 9 установлена подвесная заслонка 10. Нижняя часть

Э 9 имеет внутренний буртик, а верхняя выполнена разрезной. Верхний торец заслонки 10 и разрезная часть

Э 9 выполнены коническими. Избыточным давлением срезаются штифты 7, и втулка 6 поднимается, открывая отверстия

3. В процессе промывки ство!та скваИзобретение относится к горной промьппленности, точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при ступенчатом цементировании обсадных колонн. 5

Цель изобретения — повышение надежности муфты в работе путем принудительного утапливания уплотнения посадочной втулки.

На фиг.l изображена муфта в исход- !О ном положении, общий вид; на фиг.2 сбрасываемый с устья скважины управляющий контейнер; на фиг.З вЂ” узел уплотнения посадочной втулки, исходное положение; на фиг.4 — то же, пес- 15 ле закрытия муфты.

Муфта содержит составной кожух 1 и корпус 2 с циркуляционными отверстиями 3. В осевом канале корпуса на подпружиненных сухарях 4 установлена посадочная втулка 5. Между корпусом и кожухом установлена дифференциальная втулка 6, зафиксированная относительно кожуха штифтами 7. Корпус зафиксирован относительно кожуха срез25 ными элементами 8. В нижней части корпуса 2 установлен ступенчатый элемент 9, нижняя часть которого жестко сединена с корпусом, а верхняя— выполнена разрезной. Во внутренней полости ступенчатого элемента 9 установлена подвесная заслонка 10.Верхняя масть ступенчатого элемента выполнена конической и опирается на посадочную втулку 5 и подвесную за- 35 слонку !О. Верхний торец подвесной .заслонки также выполнен коническим.

Между ступенчатым элементом и кожухом 1 установлен уплотнительный элежин в колонну сбрасывают управляющий контейнер (УК). В итоге циркуляция жидкости производится через отверстия

УК и отверстия 3. Закачивают цементный раствор второй ступени. Давление в колонне повышается. Усилие от перепада давления над и под муфтой передается на срезные Э 8. Они срезаются, и К 2 опускается. В итоге втулка 5 с

УК и продавочной пробкой падают на забой. 4 ил. мент ll, герметизирующий зазор между корпусом и посадочной втулкой. Сбрасываемый контейнер (фиг.2) состоит из нижней 12 и верхней 13 коаксиальных втулок и размещенного между ними эластичного элемента 14. Отверстия

15 служат для закачивания цемента второй ступени. Кольцевые уплотнения

16 служат для герметизации элементов муфты.

Между нижним торцом корпуса 2 и кожухом 1 выполнена кольцевая камера

17. Внутренний диаметр корпуса 2 равен внутреннему диаметру подвесной заслонки и внутреннему диаметру нижерасположенных обсадных труб с максимальной толщиной стенки. Ступенчатый элемент 9 в нижней части выполнен с внутренним буртиком 18, а подвесная заслонка — 10 с соответствующим выступом 19.

Муфта работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.l, муфта устанавливается в обсадной колонне в заданном интервале. После окончания спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступени с применением эластичной цементировочной пробки (не показана).

При посадке цементировочной пробки на упорное кольцо "Стоп, установленное в нижней части обсадной колонны, под действием избыточного давления на дифференциальную втулку 6 срезаются элементы и дефференциальная втулка

6 перемещается вверх до упора, при этом открываются циркуляционные отверстия 3, о чем свидетельствует

1379450 резкое падение давления в обсадной колонне.

В процессе промывки ствола скважины от излишков цементного раствора п рвон ступени в колонну сбрасывают е

5 управляющий контейнер, который под действием собственной массы и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне вниз до посадки 1О нижней втулки 12 на посадочную втулку 5.

При этом перекрывается внутреннее сечение муфты ниже циркуляционных отверстий 3, а циркуляция промывочной 15 жидкости осуществляется через отвер стия 15 управляющего контейнера и отверстия 3 корпуса и кожуха. После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к за-20 качиванню цементного раствора вто. рой ступени. После закачивания расчетного объема цементного раствора в колонну пускают верхнюю продавочную пробку (не показана).

Во время продавливания цементного раствора в эатрубное пространство происходит рост давления в колонне, которое действует на перекрытый осевой канал муфты. Уплотнительный эле30 мент 11 лежит на разрезной части ступенчатого элемента 9, которая, опираясь на подвесную заслонку 10 и йосадочную втулку 5, позволяет уплотнению посадочной втулки продавиться в зазор посадочной втулки-заслонки.

Усилие от перепада давления над муфтой и под ней передается через посадочную втулку 5, сухари 4 и корпус

2 на срезные элементы 8. В момент 40 окончания продавки цементного раствора второй ступени верхняя цементировочная пробка садится на контейнер, при этом прекращается циркуляция и начинает расти давление внутри колонны. Давление продолжают повьппать, при этом происходит распакеровка эластичного элемента 14, а продавочная пробка входит в верхнюю втулку

13 контейнера. Этот. момент отмечается резким повьппением давления. По достижении заданной величины давления происходит срезка элементов 8 и корпус 2 смещается вниз до упора в кожух I.

При этом подвесная заслонка 10 упирается в кожух I и смещается вверх относительно ступенчатого элемента 9, а коническая часть заслонки 10 отжимает разрядную часть ступенчатого элемента 9 и уплотнительный элемент

ll в полость между корпусом и подвесной заслонкой.

Отверстия 3 корпуса смещаются ниже уплотнения 16 в кожухе, а сухари 4 выпадают во внутреннюю полость кожуха

l. Посадочная втулка 5 совместно с контейнером и продавочной пробкой свободно падают на забой скважины.

Формула и з о б р е т е н и я

11уфта для ступенчатого цементироия обсадных KorroHH, включающа кожух, установленный с воэможностью перемещения относительно него корпус с выполненными в них циркуляционными отверстиями, посадочную втулку

У размещенную в осевом канале корпуса, дифференциальную втулку, уплотнение посадочной втулки, размещенное между посадочной втулкой и корпусом, кольцевую камеру, образованную между нижним торцом корпуса и кожухом, управляющий контейнер, о т л и ч а ю— щ а я с я. тем, что, с целью повьппения надежности работы путем принудительного утапливания уплотнения посадочной втулки, она снабжена ступенчатым элементом, установленным в кольцевой камере и жестко соединенным с нижней частью корпуса и подвесной заслонкой, установленной внутри ступенчатого элемента с возможностью взаимодействия в нижнем своем положении с кожухом, при этом нижняя часть ступенчатого элемента выполнена с внутренним буртиком, взаимодействующим с соответствующим выступом подвесной заслонки, а верхняя часть — разрезной и установлена с воэможностью взаимодействия с посадочной втулкой и подвесной заслонкой, причем верхний торец подвесной заслонки и разрезная часть ступенчатого элемента выполнены коническими.

1379450

rl

1У

У !

Ю

i7

Составитель Н.Чепига

Техред А.Кравчук

Корректор М Шароши

Редактор Н.Рогулич

Заказ 953/33

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4