Устройство для цементирования обсадных колонн

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 Е 21 В 33/14

ВСЕСО}ОЗНАМ

13 Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БвЧЗЛИ! Т!.<;

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4096055/22-03 (22) 14.07.86 (46) 23.08.88. Бюл. 9 31 (7!) Красноярский отдел бурения и .испытания скважин Восточно-Сибирского научно-исследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья (72) В.А.Прасолов, И.А.Истомин и В.Ф.Щипачев (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1044769, кл. Е 21 В 33/16, 1982.

Авторское свидетельство СССР

11 625023, кл. Е 21 В 33/14, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к горной

„„SU„„1418471 А1 пром-сти и позволяет повысить надежность в работе устр-ва. Оно включает корпус (К) 1 с осевым каналом 2 и периферийными отверстиями 3, в которых установлены фильтрующие элементы

4 в виде полого цилиндра (ПЦ), диафрагмы 5. Над ними подвижно установлены штыри 6, а в канале 2 размещен обратный клапан 7. Под К 1 установлен опорный диск 8 с осевыми отверстиями

9. ПЦ расположен между К 1 и диском

8. Верхний торец ПЦ жестко соединен с К 1, а нижний — с диском 8. Продавочная пробка, насаживаясь на штыри

6, разрушает диафрагмы 5. Клапан 7 закрывается. Цементный раствор частично обезвоживается на элементе 4, а фильтрат раствора поступает в по1418471 лость колонны под К 1, В полости между К 1 и диском 8 формируется цементное уплотнение, сжатие которого вызывает дополнительное уплотнение цеентной массы. По мере доуплотнения !

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазо добывающей, и может быть использовано при цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе путем повышения его герметичности после цементирования обсадочной колонны в ус:ловиях действия избыточного давления в прямом направлении. 10

На чертеже представлено устройство, общий вид, продольный разрез.

Устройство включает корпус 1 с выполненным в нем осевым каналом 2 и периферийными отверстиями 3, фильтру15 ющие элементы 4 и диафрагмы 5, установленные в периферийных отверстиях

3, штыри 6, установленные над диафрагмами 5, обратный клапан 7, разме20 щенный в осевом канале 2 корпуса 1, опорный диск 8 с выполненными в нем, осевыми отверстиями 9, упорный диск

1Î, через который пропущены штыри 6.

Устройство работает следующим образом.

После закачивания в скважину необходимого количества цементного раствора в скважину закачивается прода- . вочная пробка, которая, садясь на шты-30 ри 6, разрушает диафрагмы 5. При прек" ращении подачи насосов обратный кла" пан 7 закрывается.

Под действием перепада давления, как разности давлений столбов цементного раствора в эатрубном пространст- 35 ве и более легкой продавочной жидкости в колонне, цементный раствор подвергается частичному. обезвоживанию на фильтрующем элементе 4, В полости между корпусом 1 и ограничительным диском 8 формируется цементное уплотне-, ние, а фильтрат раствора поступает через фильтрующий элемент 4 в полость колонны над корпусом l. В процессе сопротивляемость сжатию цементной массы пропорционально возрастает. Т. обр., прорыв продавочной жидкости в башмачную часть колонны полностью исключается. 1 ил.

2 снижения давления за обсадными труба- . ми до пластового на обратном клапане

7 возникает перепад давления противоположного знака, т.е. в направлении башмака колонны, Под действием этого давления обратный клапан 7 нагружает цементное уплотнение дополнительной силой. При малой величине этой силы цементное уплотнение полностью воспринимает нагрузку, а следовательно, и фиксирует обратный клапан 7 в закрытом положении. Если же сила достаточно велика, то цементное уплотнение деформируется, поскольку сдвиг его в трубе невозможен ввиду наличия ограничительного диска 8, Сжатие цементного уплотнения повышенной нагрузкой вызывает дополнительное уплотнение цементной массы с выходом дисперсионной среды через промывочные отверстия в .ограничительном диске 8. По мере доуплотнения сопротивляемость сжатию цементной массы пропорционально возрастает. Проницаемость ее практически равна нулю. Таким образом, прорывпродавочной жидкости в башмачную часть колонны исключается полностью.

Сопротивляемость цементной массы возрастает до тех пор, пока на нее действует активная сжимающая нагрузка, передаваемая продавочной жидкостью, поэтому наименьшее расстояние между корпусом и ограничительным диском определяется максимальной величиной смещения затвора обратного клапана в открытом положении. Наибольшее расстояние ограничивается необходимостью .достижения максимального уплотнения цементной массы при полном открытии затвора, Возможная наибольшая величина смещения затвора 4h должна быть больше или равна деформации ah цементной массы в полости между седлом и огра-14!8471

h = — = 54Ь 150 мм. дЬ

0,2

Составитель Н.Чепига

Редактор А.Козориз Техред И.Верес Корректор Н,Король

Заказ 4138/34 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. Ужгород, ул. Проектная, 4 ничительным диском при максимально возможной сжимающей нагрузке, т.е.

1Ьv, Максимальное избыточное давление 5 иэ ряда возможных в практике строительства скважин равно 160 мкгс/см

Экспериментально установлено, что . под воздействием этого давления затвор клапана, сжимая цементное уплотнение высотой h, вызывает сокращение его Hà 20Х, т.е. на величину дЬ, равную

dh = 0,2h, где h — начальная высота цементного 15 уплотнения, равная расстоянию между клапанным седлом и ограничительным диском.

Задаваемая величиной dh имеющей определенное значение для клапана конкретного типоразмера, можно определить h из выражения

Ь = 5àh.

Таким. образом, величина h как высота пространства медлу седлом и ограничительным кольцом, представляется зависимостью

1ъ ñ 58h

Например, в конструкции типового тарельчатого клапана для обсадной ко- ЗО лонны диаметром 146 мм допускается смещение затвора вниз при полном открытии на 30 мм. .I

Отсюда следует, что наибольшего 35 доуплотнения возможно достигнуть при высоте цементной массы h равной

5ЛЬ, т.е.

Для обратных клапанов увеличенного диаметра предусматривается смещение затвора на большую величину. Нап-, ример, в клапане под колонну 245 мм смещение составляет 50 мм, В этом случае h = 250 мм.

Эффективность предложенного устройства определяется сокращением затрат средств и времени на исследование скважин и восстановления герметичности башмачной части обсадных колонн.

Формула и э обретения

Устройство для цементирования об-! садных колонн, включающее корпус с выполненным в нем осевым каналом и периферийными отверстиями с установленными в последних фильтрующими элементами и диафрагмами, продавочную пробку, штыри, установленные над диафрагмами с возможностью их осевого перемещения и размещения диафрагм при взаимодействии штырей с продавочной пробкой и обратный клапан, установленный в осевом канале корпуса, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено опорным диском с выполненны" ми в нем осевыми отверстиями установленным под корпусом, а фильтрующие элементы выполнены в виде полого цилиндра, размещенного между корпусом и опорным диском, причем верхний то рец полого цилиндра жестко соединен с корпусом, а нижний — с опорным дис. ком.