Устройство для обратного цементирования обсадных колонн

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности работы. Устр-во состоит из кольца "Стоп" 1 и расположенной ниже ограничительного кольца 9 нижней разделительной пробки (НРП) 2 с разрушаемой перегородкой 3, с фильтром 4 в верхней части с отверстиями диаметром D<SB POS="POST">ф</SB>, с толкателем 5 с боковыми отверстиями 6 в нижней части и фиксатором 7 пробки на кольце "Стоп" 1. Устр-во имеет золотниковую камеру 11, выполненную с глухими донышками 12 и 13, двумя ярусами отверстий 14, с упорным буртом 15 между ярусами и буртом 16 на нижнем конце и поплавковой камерой 17. В нижнем донышке 12 размещен дроссель 10. Камера 11 размещена вертикально в ограничительном кольце 9 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия своим верхним донышком 13 с толкателем 5 НРП 2, а упорными буртами 15 и 16 - с ограничительным кольцом 9. Проходное сечение отверстий 14 больше сечения отверстий фильтра пробки. При спуске в скважину камера 11 занимает верхнее положение, и буровой раствор разделяется на два потока: один по кольцевому заколонному пространству, а другой - через башмак 19 и дроссель 10 внутрь колонны. Это уменьшает поток через затрубное пространство и снижает вероятность гидроразрыва пласта. При цементировании устанавливается НРП 2 в ограничительном кольце 9, толкатель 5 удерживает камеру в нижнем положении. Этим обеспечивается беспрепятственное прохождение наполнителя 8 через отверстия 14 и закупоривание отверстий фильтра 4. Это не позволяет цементному раствору подниматься выше кольца "Стоп" 1 и исключает дорогостоящие работы по разбуриванию цементного стакана в колонне выше кольца "Стоп"

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 E 21 В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

17

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯИ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4301961/23-03 (22) 01.09.87 (46) 30.06,89. Бюл. N 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.В.Еременко, В.М.Гагин, А.В.Денискин, Ю,Д.Комнатный, Н.А.Малхазов и В.В.Ягоденко (53) 622,245,42 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 248589, кл. E 21 В 33/14, 1966.

Авторское свидетельство СССР

У 595490, кл, Е 21 В 33/14, 1974, „. SU.„1490255 A 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАТНОГО ЦЕИЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, Цель — повышение надежности работы.

Устр-во состоит из кольца "Стоп" 1 и расположенной ниже ограничительного кольца 9 нижней разделительной пробки (НРП) 2 с разрушаемой перегородкой 3, с фильтром 4 в верхней части с отверстиями диаметром d, с толкателем 5 с боковыми отверстиями 6 в нижней части и фиксатором 7 пробки

1490255 на кольце "Стоп" 1. Устр-во имеет золотниковую камеру 11, вьп олненную с глухими донышками 12 и 13, двумя ярусами отверстий 14, с упорным буртом 15 между ярусами и буртом 16 на нижнем конце и поплавковой камерой

17. В нижнем донышке 12 размещен дроссель 10, Камера 11 размещена вертйкально в ограничительном кольце 9 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия своим верхним донышком 13 с толкателем 5 НРП 2, а упорными буртами 15 и 16 — с ограничительным кольцом 9. Проходное сечение 15 отверстий 14 больше сечения отверстий фильтра пробки. При спуске в скважину камера 11 занимает верхнее положение, и буровой раствор разделяется на два потока: один по кольцевому эаколонному пространству, а другой — через башмак 19 и дроссель 1О внутрь колонны, Это уменьшает поток через эатрубное пространство и снижает вероятность гидроразрыва пласта. При цементировании устанавливается НРП 2 в ограничительном кольце 9, толкатель 5 удерживает камеру в нижнем положении.

Этим обеспечивается беспрепятственное прохождение наполнителя 8 через отверстия 14 и закупоривание отверстий фильтра 4. Это не поэволяет,цементному раствору подниматься выше кольца "Стоп" 1 и исключает дорогостоящие работы по раэбуриванию цементного стакана в колонне выше кольца "Стоп", 3 ил 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частнос-25 ти к устройствам для их цементирования способом обратной циркуляции жидкостей, Цель изобретения — повышение надежности работы.

На фиг. 1 дано положение золотниковой камеры и дросселя при спуске обсадной колонны.в скважину, разрез; на фиг. 2 — то же и нижней раздели- 35 тельной пробки в колонне при промывке скважины; на фиг. 3 — положение устройства в процессе обратного цементирования обсадной колонны.

Устройство для обратного цементирования обсадных колонн состоит из кольца "Стоп" 1, нижней разделительной пробки 2 с разрушаемой перегородкой 3, фильтром 4 в верхней части 45 с отверстиями диаметром d и толкателем 5 с боковыми отверстиями 6 в нижней части, фиксатора 7 пробки на кольце "Стоп", наполнителя 8 для закупорки отверстий фильтра, ограничительного кольца 9, нижние кольца

"Стоп", дросселя 10 и эолотниковой камеры 11 с глухими донышками 12 и

13, двумя ярусами отверстий 14 диаметром d в ее боковых стенках с упорными буртами 15, 16 на внешней поверхности и поплавковой камерой 7, Устройство в целом размещается в обсадной колонне !8 над ее башмаком 19.

Бурт 13 расположен между ярусами отверстий 14, а бурт 16 - на нижнем конце золотниковой камеры 11.

Золотниковая камера 11 размещена вертикально в ограничительном кольце

9 с возможностью осевого перемещения и взаимодействия своим верхним донышком 13 с толкателем 5, разделительной пробки 2, а упорными буртами

15 и 16 с ограничительным кольцом 9.

Боковые отверстия 14 в золотниковой камере выполнены диаметром, большим, чем диаметр отверстий фильтра 4.

Дроссель 10 может быть выполнен в ограничительном кольце 9, но конструктивно предпочтительнее его выполнение в доньппке 12 эолотниковой камеры 11.

Золотниковая камера выполнена с нейтральной плавучестью к окружающей среде, для чего объем поплавковой камеры 17 выбран таким, что в сумме с объемом материала золотниковой камеры 11, он равен объему бурового раствора массой не менее суммарной массы золотниковой и поплавковой камер вместе взятых.

Устройство работает следующим образом.

При спуске в скважину обсадную колонну 18 оснащают в нижней части башмаком 19 и через одну две трубы

1кольцом "Стоп" 1 и ограничительным кольцом 9 с установленной в нем эолотниковой камерой 11 с дросселем 10.

Вьггесняемый колонной из скважины бу5 1490 ровой раствор, используемый в качестве промывочной жидкости, образует два вертикальных потока: один по кольцевому заколонному пространству, а дру5 гой через башмак и дроссель вовнутрь колонны. Золотниковая камера при этом занимает верхнее положение (фиг. 1) .

Благодаря уменьшению расхода жидкости через заколонное пространство с нижаютс я пропорционально к вадрату расхода гидравлические потери, а значит, и общая величина давления на стенки скважины. Тем самым резко снижается опасность гидроразрыва пластов, вскрытых скважиной, а следовательно, и поглощение промывочной жидкости.

В процессе промежуточных промывок скважины золотниковая камера занимает 20 нижнее положение (фиг. 2), промывочная жидкость проходит через золотниковую камеру по каналам, образованным двумя ярусами отверстий 14 и через дроссель 10. На последней перед 25 цементированием промывке скважины в колонну пускают разделительную пробку

2 и продавливают ее до посадки на кольцо "Стоп" 1. При посадке пробки на кольцо "Стоп" ее перегородка 3 разрушается, освобождая центральный канал для прохода жидкости (фиг, 2 и 3), фиксатор 7 занимает пробку на кольце стоп, а толкатель 5, взаимодействуя с эолотниковой камерой, 35 удерживает последнюю в нижнем положении (фиг. 3) .

При цементировании в первую порцию цемента добавляют наполнитель и

40 закачивают его в заколонное пространство. Войдя через башмак в колонну, первая порция цемента с наполнителем свободно проходит через отверстия золотниковой камеры и толкателя и на

45 входе в отверстия фильтра останавливается, так как наполнитель перекрывает эти отверстия. Циркуляция жидкости прекращается, свидетельствуя об окончании процесса цементирования.

При этом, как и при цементировании с

50 прямой циркуляцией, загрязненная порция цементного раствора образует в

255 6 колонне между башмаком и кольцом

"Стоп" цементный стакан в объеме одной-двух труб, Преимущество изобретения обусловлено тем, что из-за предупреждения гидрораэрыва пластов и поглощения промывочной жидкости исключается прилипание наполнителя к стенкам скважины и его неконтролируемое расходо. ванне. Наполнитель надежно перекрывает отверстие фильтра, не позволяя цементному раствору подниматься выше кольца "Стоп", исключая дорогостоящие работы по разбуриванию цементного стакана в колонне вьппе кольца

"Стоп".

Формула изобретения

1. Устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее кольцо Стоп", нижнюю разделительную пробку с разрушаемой перегородкой, с толкателем в ее нижней части и фильтром в верхней, фиксатор пробки на кольце "Стоп", ограничительное кольцо, размещенное в колонне ниже кольца Стоп", и наполнитель для закупорки отверстий фильтра, о т л и— ч ающе е с я тем, что, с целью повышения надежности его работы, оно ° снабжено дросселем и золотниковой камерой с глухими донышками, двумя ярусами отверстий в ее боковых стенках и упорными буртами на внешней поверхности между ярусами отверстий и на нижнем конце, причем золотниковая камера размещена вертикально в ограничительном кольце с возможностью осевого перемещения и взаимодействия своим верхним доньппком с толкателем пробки, а упорными буртами — с ограничительным кольцом, при этом дроссель размещен на нижнем донышке золотниковой камеры, а проходное сечение отверстий золотниковой камеры больше сечения отверстий фильтра разделительной пробки.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что золотниковая камера выполнена с нейтральной плавучестью к окружающей среде.

1490255

Редактор M.Òîâòèí

Тирал 514 Подписное

Заказ 3677/34

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

И

1$

1Ч

М

Составитель П.Фролов

Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк