Контейнер запорной пробки для муфт ступенчатого цементирования

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при двухступенчатом цементировании обсадных колонн. Цель - повышение надежности работы контейнера запорной пробки для муфты ступенчатого цементирования. Контейнер включает корпус (К) 1 с циркуляционными отверстиями 2 и телескопически связанный с ним наконечник (Н) 3, между которыми размещен уплотнительный узел 5. Внутри К 1 размещается запорная пробка. Над отверстиями 2 установлена внутренняя перегородка 7 с возможностью осевого перемещения, зафиксированная с помощью элементов 8. В верхней части К 1 на его наружной поверхности размещено дополнительно уплотнение, выполненное в виде манжеты 9 и разрезных пластин 10. Внутри Н 3 размещен узел фиксации, выполненный в виде стержня 13 с большей 14 и меньшей 15 ступенями, сухарей 16 и разрезного пружинного кольца (РПК) 17 с наружной резьбой 18 трехугольного профиля и с внутренним скосом 19 на верхней торцовой поверхности. Внутри К 1 выполнена ответная резьба под резьбу РПК 17. В верхней части Н 3 выполнены окна 20. Внутренняя перегородка 7 выполнена с центральным каналом. Сухари 16 выполнены с ответными скосами 22 под скос 19 РПК 17. Меньшая ступень 15 стержня 13 установлена в центральном канале внутренней перегородки 7 с возможностью осевого перемещения при взаимодействии с запорной пробкой, а стержень зафиксирован относительно Н 3 срезным элементом 23. Сухари 16 установлены в окнах 20 с возможностью взаимодействия внутренней поверхностью с большей ступенью 14 стержня 13. Муфта ступенчатого цементирования может быть выполнена различным образом, однако обязательным является наличие выдвижных сухарей для посадки контейнера. Контейнер совместно с муфтой работают следующим образом. Цементирование первой ступени осуществляют по обычной технологии с применением верхней пробки. Во время промывки скважины в нее сбрасывают контейнер, который садится на выдвижные сухари, и происходит герметизация зазора между контейнером и муфтой выше и ниже циркуляционных отверстий. После закачивания цементного раствора второй ступени сбрасывается запорная пробка и происходит разгерметизация уплотнения и герметизация отверстий муфты. Контейнер с запорной пробкой подают на забой скважины. Герметизация кольцевого зазора позволяет повысить надежность работы за счет исключения необходимости разбуривания цементных стаканов в зоне муфты. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5! ) 4 Е 21 В 33/14, 33/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ rHHT СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4301 959/23-03 (22) 01. 09 ° 87 (46) 30. 10. 89. Бюл. М 40 (73 ) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) К.А.Шевченко, В.В.Еременко, А.Ф.Коваль, В.В.Сережников, В.С.Тихонов и Э.В.Коган (53) 622.242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1165768, кл. Е 21 В 33/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 4090852, кл. Е 21 В 33/14, 1984.

ÄÄSUÄÄ 1518489 А 1

2 (54) КОНТЕЙНЕР ЗАПОРНОЙ ПРОБКИ ДЛЯ

МУФТ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть исполь. зовано при двухступенчатом цементировании обсадных колонн. Цель изобретения — повышение надежности работы контейнера запорной пробки для муфты ступенчатого цементирования.

Контейнер включает корпус (К) ) с циркуляционными отверстиями 2 и телескопически связанный с ннм наконечник (Н) 3, между которыми размещен уплотнительный узел 5. Внутри К 1

: - 8489

15

25 размещается запорная пробк . 1 „д о;-верстиями 2 установлена внутренняя перегородка 7 с возможностью осевого перемещения, зафиксированная с помощью элементов 8. В верхней части

К 1 на его наружной поверхности размещено дополнительное уплотнение,выполненное в виде манжеты 9 и разреэных пластин 10, Внутри Н3 размещен узел фиксации, выполненный в виде стержня 13 с большей 14 и меньшей

l5 ступенями, сухарей !6 и раэрезноro пружинного кольца (РПК) 17 с наружной резьбой 18 трехугольного профиля и с внутренним скосом 19 на верхней торцовой поверхности. Внутри К 1 выполнена ответная резьба под резьбу РПК 17. В верхней части Н3 выполнены окна 20.Внутренняя перегородка

7 выполнена с центральным каналом. Сухари 16 выполнены с ответными скосами 22

I под скос 19 РПК17. Меньшая ступень

15 стержня 13 установлена в центральном канале внутренней перегородки 7 с возможностью осевого перемещения при взаимодействии с запорной пробкой, а стержень зафиксирован относительно Н 3 срезным элементом 23. СуI

Изобретение относится к горной промьшшенности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при двухступенчатом цементировании обсадных колонн с испоЛьзованием разделительных пробок.

Цель изобретения — повышение надежности работы контейнера запорной пробки для муфт ступенчатого цементирования.

На фиг.l представлен контейнер в исходном положении; на фиг.2 — пример исполнения муфты ступенчатого цементирования; на фиг.3 — положение элементов контейнера при цементировании второй ступени, на фиг.4 — кон50 тейнер с запорной пробкой внутри после освобождения из муфты.

Контейнер включает полый корпус l с выполненными в нем I.èðêóëÿöèoíít.tìè отверстиями 2, наконечник 3 с глухим

55 торцовым отверстием 4, телескопически взаимодействующий с корпусом 1, уплотнительный узел 5, размещенный на наружной поверхности наконечника 3, хари 16 у т t. :яе. .- в окнах 20 с воэможностью взаимодействия внутренней поверхностью с большей ступеньн

14 стержня 13. Муфта ступенчатого цементирования может быть выполнена различным образом, однако обязательным является наличие выдвижных сухарей для посадки контейнера. Контейнер совместно с муфтой работает следующим образом. Цементирование первой ступени осуществляют по обычной технологии с применением верхней пробки.

Во время промывки скважины в нее сбрасывают контейнер, который садится на выдвижные сухари, и происходит герметиэация зазора между контейнером и муфтой выше и ниже циркуляционньм отверстий, После закачивания цементно.го раствора второй ступени сбрасывается запорная пробка и происходит разгерметизация уплотнения и герметизация отверстий муфты. Контейнер с запорной пробкой подают на забой скважины. Герметизация кольцевого зазора позволяет повысить надежность работы за счет исключения необходимости разбуривания цементных стаканов в зоне муфты. 4 ил. запорную пробку 6, внутреннюю перегородку 7, установленную внутри корпуса 1 над циркуля ионными отверстиями 2 с возможностью осевого перемещения и зафиксированную с помощью среэ- ных элементов 8., дополнительное уплотнение, выполненное в виде манжеты 9 и охватывающих манжеты разрезных пластин 10, стянутых пружиной 11 к обойме 12„ и установленное на наружной поверхно ти корпуса l в верхней его части, и узел фиксации наконечника, размешенный в глухом торцовом отверстии 4, выполненный в виде стержня 13 с большей 14 и меньшей 15 ступeíÿìè, сухарей 16 и разрезного пружинного кольца 17 с наружной резьбой 18 трехугольного профиля и внутренним скосом 19 на верхней торцовой поверхности. Корпус 1 выполнен с ответнои резьбой под резьбу 19 разрезного пружинного кольца, наконечник 3 — с окнами 20 в верхней части, внутренняя перегородка 7 — с центральным каналом 21, а сухари 16 — с

3 )!8489 6 ответными скосами 22 под скос 19 разрезного пружинного кольца. Меньшая ступень 15 стержня 13 установлена в центральном канале 21 внутренней пе5 регородки 7 с возможностью осевого перемещения при взаимодействии с запорной пробкой 6, а стержень зафиксирован относительно наконечника 3 срезнь1м элементом 23. Сухари 16 установлены в окнах 20 наконечника 3 с возможностью взаимодействия внутренней поверхностью с большей ступенью

14 стержня 13.

Муфта для ступенчатого цементирования включает несущий ствол 24, кожух 25 и обоймы 26. В несущем стволе 24 и в кожухе 25 имеются циркуляционные отверстия 27 и 28 соответственно. В радиальных окнах 29 обоймы 26 установлены подпружиненные сухари 30. Кольцевые уплотнения 31 служат для герметизации деталей муфты и контейнера. Запорная пробка 6 служит для разделения цементного раство- 25 ра и продавочной жидкости второй ступени.

Конструктивно муфта может быть выполнена и иначе, обязательным является наличие выдвижных упоров, аналогичных по принципу действия подпружиненным сухарям 30.

Предлагаемый контейнер работает совместно с муфтой ступен-вжатого цементирования следующим образом.

Спуск обсадной колонны в скважину производят с установленной в заданном интервале муфтой ступенчатого цементирования.

Йементирование нижней ступени про 40 изводят в обычном порядке,. с использованием верхней цементировочной пробки (не показана). После получения сигнала об окончании продавливания цементного раствора и прекращения циркуляции через башмак обсадной колонны производят разгрузку верхней части колонны на нижнюю. Ее осуществляют с таким расчетом, чтобы часть веса верхней ступени была разгружена .на нижнюю ступень, зависшую на стенках скважины или открытую на забой.

При этом несущий ствол 24 перемещается относительно кожуха 25 до момента совмещения циркуляционных отверс ий

28 и 27. Нижний торец несущего ствола 24 выжимает подпружиненные сухари

30 во внутреннюю полость обоймы 26.Открытие циркуляционных отверстий 27 и

?8 муфты кон,, -т . уется пс и;дению давления в колон

После это,, о .=. колонну сбрась .вь. г предлагаемый контейнер и создают циг:— куля пв г.ромивочной жидкости ч:.,: з циркуляциок . ие отверст; я 27 н 28 м. ты. Под действием собственного веса и потока промывочной жидкости контейнер перемещается по обсадной колонне вниз до посадки наконечника 3 на сухари 30, выступающие во внутреннюю полость обойми 26. При этом после прихода контейнера в зону муфты весь поток промывочной жидкости устремляется в кольцевой зазор между контейнером и несущим стволом 24 муфты, так как осевой канал контейнера перекрыл внутренней перегородкой 7. Таким образом, во внутренней полости контейнера выше перегородки нет потока промывочной жидкости, а давление действует на внутреннюю перегородку 7.

В кольцевом зазоре контейнер— муфта происходит обратное явление, скорость потока в кольце увеличивается, а давление падает. В зоне манжеты 9 и пластин 10 возникает перепад давлений между внутренней полостью контейнера и зазором контейнер — несущи :. ствол м фти. Когда разность давлен;-й в этой зоне станет больше сил упругости манжеты 9 и подпружиненных пластин !0, произойдет их распакеров" ка до момента касания подпружиненных пластин 10 и манжеты 9 внутренней поверхности несущего ствола 24 (фиг.З).

Этот момент характеризуется прекращением циркуляции в колонне и повышением давления. В результате воздействия давления на перекрытый осевой канал муфты происходит перемещениевниз корпуса 1 совместно с внутренней перегородкой и дополнительным уплотнением относите ьно наконечника 3. При этом происходит сжатие уплотнительного узла 5 и его распакеровка до момента соприкосновения с внутренней поверхностью обоймы 26.

При перемещении корпуса относительно наконечника 3 происходит сжатие разрезного пружинного кольца 27 и перемещение резьбы корпуса 1 относительно резьбы кольца 17. После окончательной распакеровки уплотнительно- . го узла 5 происходит срезка элементов 8 и внутренняя перегородка 7 перемещается ниже циркуляционных отверстий 2 корпуса 1., При этом восста15.: 8489 навливае. ся циркуляция промывочной жидкости через осевой канал контейнера и отверстия 27 и 28.

Уплотнительный узел 5 остается в распакерованном виде и удерживается фиксирующим узлом в таком положении.

По окончании промывки приступают к цементированию верхней ступени обсадной колонны. После закачивания рас" четного объема цементного раствора в колонну пускают запорную пробку 6 и осуществляют продавливание цементного раствора продавочной жидкостью.

В момент окончания продавливания цементного раствора запорная пробка 6 заходит в контейнер. При этом эластичные манжеты запорной пробки 6 воздействуют на манжету 9, дополнительного уплотнительного узла контейнера и разжимают ее до сопротивления с внутренней поверхностью несущего ствола 24, что приводит к перекрытию кольцевого зазора контейнер — муфта и перекрытию циркуляции. Наконечник запорной пробки 6 упирается в верхний торец стержня 13. Давление в колонне повышают до расчетной величи1 ны, пока не,произойдет срезка элементов 23, удерживающих стержень 13 относительно наконечника 3. После смещения стержня вниз происходит вы-! падение сухарей 16. Не сбрасывая цавления в колонне, проиэводят натяжение верхней ступени. Зто приводит к перемещению несущего ствола 24 вверх относительно кожуха 25 и перекрытию циркуляционных отверстий 27 и

28. Сухари 30 устанавливаются и окнах обоймы 26. Давление в колонне сбрасывают до атмосферного. Под давлением сил упругости уплотнитеньный узел 6 восстанавливается до первоначальных размеров. Манжета 9 и пластины 10 возвращаются в исходное положение (фиг.й).

Лишенный связ; с муфтами и обсадной колонной контейнер свободно тонет на забой скважины.

Формула изобретения

Контейнер запорной пробки для муфт ступенчатого цементирования, включающий полый корпус с выполненными в нем циркуляционными отверстиями, наконечник с глухим торцовым отверстием, телескопически взаимодействующий с корпусом, уплотнительный узел, размещенный на наружной поверхности наконечника, узел фиксации наконечника и запорную пробку, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности его работы, он снабжен внутренней перегородкой, ус2О тановленной внутри корпуса над циркуляцианными отверстиями с возможностью осевого перемещения, и допол-. нительным уплотнением, размещенным на наружной поверхности корпуса в верхней его части, узел фиксации наконечника размещен в глухом торцовом отверстии и выполнен в виде стержня с большей и меньшей ступенями, сухарей и разрезного пружинного кольца с

3О наружной резьбой трехугольного профиля и внутренним скосом на верхней торцовой поверхности, корпус выполнен с ответной резьбой под резьбу разрезного пружинного кольца, наконеч35 ник — с окнами в верхней части, внутренняя перегородка - с центральным каналом, а сухари — с ответными скосами под скос разрезного пружинного кольца, при этом меньшая ступень стержня установлена в центральном канале внутренней перегородки с возможностью осевого перемещения при взаимодействии с запорной пробкой, а сухари — в окнах наконечника с воэмож-, ностью взаимодействия внутренней поверхностью с большей ступенью стержня.

1518489 юл т

Составитель H.×åïèãà

Редактор А.Лежнина Техред A.ÊðàB÷óê Корректор М.Максимишинец

Заказ 6580/37 Тираж 514 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

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

1IpoH3Bo+cTBBHHo-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101