Устройство для цементирования скважин

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение качества цементирования скважин путем предупреждения разрыва сплошности цементного раствора. Внутри корпуса (К) 1 устройства установлен вал 2 с турбиной 3 с возможностью вращения. В нижней и верхней частях К 1 соответственно размещены нижняя 5 и верхняя 4 опоры вала 2. В центральной части К 1 установлена перегородка (П) 6 с центральным каналом 7. Ниже П 6 на валу 2 жестко закреплен кольцевой диск 8 с коническим углублением 13. Над диском 8 установлена с возможностью осевого перемещения и перекрытия канала 7 в верхнем своем положении коническая втулка (КВ) 9. Между КВ 9 и диском 8 размещены шары 10. В П 6 выполнены периферийные отверстия 11. Канал 7 имеет ответную коническую поверхность 12 под КВ 9. Шары 10 установлены с возможностью радиального перемещения по коническому углублению 13 и возможностью взаимодействия с нижним торцом КВ 9. При закачивании цементного раствора за счет разности плотностей бурового и цементного раствора, впоследствии за счет роста скорости, происходит разрыв сплошности потока. Установленное в нижней части обсадной колонны устройство за счет вращения вала 2 и радиального перемещения шаров 10 позволяет изменять площадь центрального канала 7. Это приводит к уменьшению скорости потока цементного раствора. После снижения скорости вращения вала 2 происходит саморегулирование площади канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (б1) 4 Е 21 В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I

12

1О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4349869/23-03 (22) 24. 12.87 (46) 15.10.89. Бюл. Р 38

{71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В.Г. Ясов, A.Â. Аниськовцев, В.В. Ткачук, M.À. Мыслюк и А.В.Крайиик (53) 622. 245.42 (088.8) (56) Пупков В.С. О скорости продавливания тампонажного раствора, М, ВНИИБТ, 198 2, с . 25 .

Авторское свидетельство СССР

Р 1183661, кл. E 21 В 33/14, 1983.

„.SU» 1514910 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель— повышение качества цементирования скважин путем предупреждения разрыва, сплошности цементного раствора. Внутри корпуса (К) 1 устройства установлен вал 2 с турбиной 3 с возможностью вращения. В нижней и верхней частях

К 1 соответственно размещены нижняя

5 и верхняя 4 опоры вала 2. В центральной части К 1 установлена перегородка (П) 6 с центральным каналом

> 151491

7. Ниже П б на валу 2 жестко закреплен кольцевой диск 8 с коническим углублением 13. Над диском 8 установлена с возможностью осевого перемещения и перекрытия канала 7 в верхнем слоем положении коническая втулка (КВ) с

Между КВ 9 и диском 8 размещены шары 10 ° В Пб выполнены периферийные отверстия 11. Канал 7 имеет ответную 10 коническую поверхность 12 под КВ 9.

Шары 10 установлены с возможностью радиального перемещения по коническому углублению 13 и возможностью взаимодействия с нижним торцом КВ 9. При 15. акачивании цементного раствора за счет разности плотностей бурового и цементного раствора впоследствии, за счет роста скорости, происходит разрыв сплошности потока. Установленное в нижней части обсадной колонны устройство за счет вращения вала 2 и радиального перемещения шаров 10 позволяет изменять площадь центрального канала 7. Зто приводит к уменьшению скорости потока цементного раствора.

После снижения скорости вращения вала

2 происходит саморегулирование площади канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть ис— пользовано при цементировании скважи н °

Цель изобретения — повышение ка- 25 чества цементирования путем предупреждения разрыва сплошности цементного раствора.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого устройства, 30

Устройство включает полый цилиндрический корпус 1, вал 2 с турбиной

3, установленный внутри корпуса с возможностью его вращения между верхней 4 и нижней 5 опорами, пер ег ородку 35

6 с центральным каналом 7, размещенную в центральной части корпуса, кольцевой диск 8, жестко установленный на валу 2 ниже пер ег ородки 6, коничес- - . кую втулку 9, размещенную на валу 2 40 с возможностью осевого перемещения и перекрытия центрального канала 7 перегородки 6 в верхнем своем положении, и шары 10, размещенные между конической втулкой 9 и кольцевым диском45

8. Перегородка б выполнена с периферийными отверстиями 11, центральный канал — с ответной конической поверхностью 12 под коническую втулку 9, а кольцевой диск 8 — с коническим углуб 50 лением,13 на верхнем торце. Шары 10 установлены с возможностью радиального перемещения по коническому углублению 13 и возможностью взаимодействия с нижним торцом конической втулки 9. Коническое углубление 13 кольцевого диска 8 может быть выполнено с радиальными каналами с наклоном к оси вала 2, а шары 10 устанавливанлся в этих каналах. Это предотвратит смещение по окружности шаров 10 один относительно другого.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в башмаке обсадной колонны, спускают в скважину до проектной глубины и после проведения подготовительных работ приступают к закачке цементного раствора.

При движении жидкости внутри обсадной колонны она воздействует на лопасти турбины 6, что заставляет вращаться вал 2. Вместе с валом 2 вращается кольцевой диск 8 с шарами

10. Коническая втулка 9 может вращаться вместе с валом 5 за счет силы трения между нижним торцоми шарами. По закону вращающихся масс на шары 10 будут действовать центробежные силы, которые стремятся переместить шары в радиальном направлении от оси вала, При малой скорости движения жидкости, что имеет место в начале закачки цементного раствора, величина центробежной силы будет недостаточной для разведения шаров 10 в радиальном направлении. Однако неизбежно наступит такой момент, когда за счет гравитационных сил, вызванных разностью плотностей цементного и бурового растворов, скорость движения жидкости внутри обсадной колонны увеличится.

Соответственно увЕличится скорость вращения турбины 3 и вала 2 с шарами 10, что приведет к увеличению центробежной силы, под действием которой шары переместятся в радиальном направлении, приподнимая коническую втулку 9 и уменьшая зазор между кони15149 70 ческой поверхностью 12 конической втулки 9, что приводит к снижению расхода цементного раствора. Снижение расхода позволяет предотвратить раз5 рыв сплошности потока цементного раствора. Одновременно уменьшается скорость вращения турбины 3 и центробежной силы, действующей на шары 10. Это приведет к обратному перемещению шаров к оси вала, При максимальном радиальном удалении шаров от оси вала 2, что имеет место при максимальной скорости вращения вала после разрыва сплошности потока раствора, коническая втулка

9 полностью перекроет центральный канал 7. Минимальный необходимый расход жидкости будет обеспечен через периферийные отверстия 11 ° с меньшими давлениями и с большей скоростью 1Io сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Составитель Н, Чепига

Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Редактор О. Спесивых

Заказ 6204/33 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

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

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

В этом случае шары 10 под действием составляющей силы и собственного веса и реакции со стороны конической втулки 9 переместятся по наклонной плоскости к оси вала 2, тем самым увеличивая площадь, через которую протекает жидкость °

При увеличении зазора жидкость приходит в движение и скорость вращения вала также возрастает, а значит шары 10 .опять будут перемещаться в радиальном направлении от оси вала °

Данный процесс будет иметь место до момента стабилизации скорости движения цементного раствора и продавочной жидкости внутри обсадной колон" ны.

Постоянно меняющаяся величина.зазора в местном сопротивлении позволит предотвратить разрыв сплошности потока цементного раствора, а также проводить процесс закачки и продавки

1. Устройство для цементирования скважин, включающее полый цилиндрический корпус, вал с турбиной, установленный внутри корпуса с воэможностью его вращения между верхней и нижней опорами, перегородку с центральным каналом, размещенную в центральной части корпуса, и кольцевой диск, жестко установленный на валу ниже перегородки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества цементирования путем пр едупр ежд ения р а зрыва сплошнос ти

2p,потока цементного раствора, оно снаб жено конической втулкой, установленной на валу с возможностью осевого перемещения и перекрытия центрального канала перегородки в верхнем своем

25 положении, и нарами, размещенными между конической втулкой и кольцевым диском, при этом перегородка выполнена с периферийными отверстиями, центральный канал — с ответной конической

30 поверхностью под коническую втулку, а кольцевой диск — с коническим уг лублением на верхнем торце, причем шары установлены с возможностью радиального перемещения по коническому углублению и возможностью взаимодействия с нижним торцом конической втулки.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коническое

4р углубление кольцевого диска выполнено с радиальными каналами с наклоном к оси вала, а шары установлены в радиальных каналах.