Золотниковый затвор циркуляционных отверстий скважинных устройств

 

Изобретение относится к горной промышленности. Цель - обеспечение равнопроходного осевого отверстия корпуса после срабатывания устройства. Устройство включает корпус 1 (К1) с осевым отверстием 2. Концентрично К1 установлен кожух 3 с образованием между ними кольцевой камеры 6. В кожухе 3 и К1 выполнены радиальные отверстия соответственно 4 и 5. В кольцевой камере 6 установлена золотниковая втулка (В) 7. В К1 против нижнего торца В7 установлены полые заглушки 8. Верхний торец В7 выполнен с наружной проточкой 12, в которой установлены пружинные разрезные кольца (ПРК) 10. Кожух 3 против В7 выполнен с внутренней проточкой 13, упорным буртом 14 и радиальным каналом 15 в верхней части внутренней проточки. Внутри внутренней проточки установлен съемник 11, выполненный в виде плоской пружины. На наружной поверхности ПРК 10 выполнены пазы 16. Для приведения устройства в рабочее положение используется управляющая пробка, разрушающая полые заглушки. Устройство используется в муфтах и т.д. и устанавливается совместно с ними в скважинах. Управляющая пробка, передвигаясь по колонне труб, разрушает заглушки 8, вследствие чего В7 перемещается вверх до упора ПРК 10 в бурт 14. Для дальнейшего перемещения В 7 на высоту одного ПРК 10 необходимо создать положительный перепад давления между заколонным и внутриколонным пространствами. Каждый цикл снижения и повышения давления позволяет перемещать В 7 вверх до обеспечения гидравлической связи радиальных отверстий 4 и 5. Данное устройство позволяет значительно удешевить изготовление скважинных устройств, обеспечить более надежную их эксплуатацию и исключить необходимость разбуривания управляющих деталей после срабатывания устройства. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 E 21 В 33/14, 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4319386/23-03 (22) 26.10.87 (46) 30.12.89. Бюл. и 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) К.АЛевченко, В.В.Сережников и В.В.Еременко (53) 622.245.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1350332, кл. E 21 В 33/14, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 872726, кл. Е 21 В 33/14, 1981. б

„„SU„„1532688 А1

2 (54) ЗОЛОТНИКОВЫЙ ЗАТВОР ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ОТВЕРСТИЙ СКВАЖИННЫХ УСТРОЙСТВ (57) Изобретение относится к горной промышленности. Цель — обеспечение равнопроходного осевого отверстия корпуса после срабатывания устройства. Устройство включает корпус 1 (Кl) с осевым отверстием 2. Концентрично

Kl установлен кожух 3 с образованием между ними кольцевой камеры 6. В кожухе 3 и Kl выполнены радиальные отверстия соответственно 4 и 5. В кольцевой камере 6 ..установлена золотнико1532688 в я втулка (В) 7, В Kl против нижнего творца В7 установлены полые заглушки 8. . Верхний торец В7 выполнен с наружной проточкой 12, в которой установлены пружинные разрезные кольца (ПРК) 10.

Кожух 3 против В7 выполнен с внутренн и проточкой 13, упорным буртом 14 и р диальным каналом 15 в верхней части в утренней проточки. Внутри внутренн и проточки установлен съемник 11, в полненный в виде плоской пружины.

Н наружной поверхности ПРК 10 выполн ны пазы 16. Для приведения устройств в рабочее положение используется у равляющая пробка, разрушающая полые заглушки. Устройство используется в м фтах и т.д. и устанавливается совместно с ними в скважинах. Управляю1

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодоываащей, и может быть использовано ри сооружении скважины в устройствах ля цементирования для подвески потай. ых обсадных колонн, пакерующих устойствах и т.д. 30

Цепь изобретения — обеспечение авнопроходного осевого отверстия корпуса после срабатывания устройства., На фиг. 1 представпено предлагаемое устройство, че-;вертной разрез; на З5 иг. 2 - управляющая - обка; на иг.3 - исходное положение деталей олотникового затвора циркуляционных отверстий скважинных устройств при ! использовании последнего в муфте сту- 40 йенчатого цементирования; на фиг.4 то же, после окончания ступенчатого цементирования.

Устройство включает корпус 1 с осевым отверстием 2 и кожух 3 с выполнен-45 ными в .них радиальными отверстиями соответственно 4 и 5, установленными концентрично относительно друг друга с образованием между ними кольцевой камеры 6, золотниковую втулку 7, раз- 50 мещенную в кольцевой камере 6, полые заглушки 8, установленные в корпусе 1 под золотниковой втулкой 7, управляющую пробку 9, набор разрезных пружинных колец 10 и съемник 11 разрезных пружинных колец 10. Золотниковая втулка 7 в верхней части выполнена с наружной проточкой 12, а кожух 3 прощая пробка, передвигаясь по колонне труб, разрушает заглушки 8, вследствие чего В7 перемещается вверх до упора ПРК

10 в бурт 14, Для дальнейшего перемещения

В7 на высоту одного ПРК 10 необходимо создать положительный перепад давления между заколонным и внутриколонным пространствами. Каждый цикл снижения и повышения давления позволяет перемещать В 7 вверх до обеспечения гидравлической связи радиальных отверстий 4 и 5. Данное устройство позволяет значительно удешевить изгoTQB ление скважинных устройств, обеспечить более надежную их эксплуатацию и исключить необходимость разбуривания управляющих деталей после срабатывания устройства. 4 ил. тив золотниковой втулки 7 выполнен с внутренней проточкой 13, упорным буртом 14 и радиальным каналом 15 в верхней части внутренней проточки 13.

Разрезные пружинные кольца 10 установлены в наружной проточке 12 золотниковой втулки 7 и выполнены с пазами 16 на наружной поверхности.. Съемник 1ll разрезных пружинных колец 10 установлен во внутренней проточке 13 кожуха 3 с возможностью взаимодействия с пазами 16 разрезных пружинных колец 10 и выполнен в виде плоских е пружин, нижними своими торцами жестко соединенными с кожухом 3. При использовании предлагаемого золотникового затвора циркуляционных отверстий скважинных устройств в комплекте с муфтой ступенчатого цементирования последняя включает переходники 17 и 18. для соединения кожуха 3 соответственно с верхней и нижней частями обсадной колонны. Корпус 1 зафиксирован относительно кожуха 3 срезным элементом 19, а в осевом отверстии 2 корпуса 1 на подпружиненных сухарях

20 установлена посадочная втулка 21 и узел уплотнения посадочной втулки 21. Он состоит из эластичной манжеты 22, шайбы 23 и заслонки 24. Управляющей пробкой в этом случае может являться сбрасываемый контейнер, состоящий из корпуса 25 с торцовым 26 и радиальным 27 каналами и уплотнительным элементом 28.

15326

Предлагаемый золотниковый затвор циркуляционных отверстий скважинных устройств работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг. 1, золотниковый затвор циркуляционных отверстий скважинных устройств устанавливается в зависимости от назначения скважйнного устройства в заданном интервале колонны обсадных, бурильных или насосно-компрессорных труб и спускается в .скважину. Рассмотрим дальнейшую работу предлагаемого затвора на примере его использования в муфтах ступенчатого цементирования скважин.

В зависимости от технологической схемы проведения работ разрушение полых заглушек 8 может осуществляться или разделительными пробками, исполь" зуемыми при цементировании первой сту- 20 пени, или управляющей пробкой 9. В том и другом случаях обеспечивается возможность промывки ствола скважины перед цеиентированием второй ступени..

Пример. В процессе цементи- 25 рования первой ступени при прохождении управляющей разделительной пробки через цементировочную муфту происходит разрушение (значит и выключение) полых заглушек 9 и открывается до- ЗО ступ из колонны к нижнему торцу золотниковой втулки 7. Под действием перепара давления из колонны на нижний торец золотниковой втулки последняя . перемещается до соприкосновения верхнего разрезного пружинного кольца 1Î с упорным буртом 14 на кожухе 3. При этом незакрепленный конец плоской пружины 7 сначала отжимается, а затем возвращается в исходное положение, 40 находясь уже в паве 16 разрезного пружинного кольца 1О.

После получения сигнала "Стоп" об окончании операции подавления тампо нажного раствора давление в колонне снижают до атмосферного. При этом возникает перепад давления со стороны заколонного пространства, обусловленный столбом тампонажного раствора, поднятого на первой ступени выше тампонажного раствора, поднятого на первой ступени выше цементировочной муфты. Под действием этого перепада давления золотниковая муфта перемеща- Э ется вниз, а верхнее пружинное кольцо, удерживаемое съемником 11, остается на месте и после выхода из него золотниковой втулки упруго сжимается и вы88 6 ходит из зацепления с упорным буртом 14.

Далее давление в колонне снова повышают, золотниковая втулка снова перемещается вверх до соприкосновения следующего разрезного пружинного кольца с упорным буртом 14 и попадания съемника 11 в паз 16. При следующем снижении и повышении давления в колой- не снимается следующее разрезное пружинное кольцо и золотниковая втулка перемещается вверх выше упорного бурта до полного сообщения циркуляционных отверстий 3 и 4 в корпусе 1 и кожухе 3 и возникновения через них цир" куляции жидкости.

В процессе промывки ствола скважины от излишков цемейтного раствора первой ступени в колонну сбрасывают управляющий контейнер, который под действием собственной массы и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне вниз до его посадки на посадочную втулку 21. При этом перекрывается внутреннее сечение муфты ниже циркуляционных отверстий 3 и 4, а циркуляция промывочной жидкости осуществляется через каналы 26 и

27 контейнера, корпуса и кожуха.

После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к закачиванию цементного раст-, вора второй ступени. После откачивания расчетного объема цементного раствора в колонну пускают верхнюю продавочную пробку (he показана). В момент окончания продавки цементного раствора второй ступени верхняя цементировочная пробка садится на управляющий контейнер, при этом происходит разжатие манжетами пробки уплотнительного узла контейнера и начинает расти давление внутри колонны. Давление продолжают повышать, при этом пробка заходит в контейнер. По достижении заданной величины давпения происходит срезка элементов 19 и корпус 1 смещается вниз до упора в переводни;ке 18. При.этом заслонка 24 упирается в переводник 18 и смещается вверх относительно шайбы 23, а коническая часть заслонки 24 отжимает разрезную часть шайбы 23 и уплотнительный элемент в полость между корпусом и заслон кой 24.

Радиальные отверстия 4 корпуса 1 смещаются ниже радиальных отверстий 5 в кожухе 3, а сухари 20 выпадают во

1532688

Ф

fff

Составитель Н.Чепига

Реда ктор M. Недолуженко Техред A. Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 8080/42 Тираж. 514 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при IKHT.ÑÑÑÐ

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101 внутреннюю полость переводника 18.

Посадочная втулка 21 совместно с уп.1эавпяющим контейнером и зашедшей в него верхней продавочной пробкой свободно падают на забой скважины.

Использование предлагаемого устройства золотникового затвора циркуляционных отверстий в муфтах ступенчатого цементирования, подвесках, паке- 10 . рах, и т.п. позволяет значительно удеше ить.их изготовление за счет упроще ия конструкции, обеспечивает. более на ежную их работу и исключает необходимость разбуривания управляющих де- 15 талей затвора после его срабатывания.

При этом снижаются первоначальные эатр ты на применение перечисленных ус ройств, затраты на ремонтно-восст новительные работы в случае отказа, их в работе, а также на разбуривани твердых перемычек в колонне

Формула изобретения

Золотниковый затвор циркуляционных отверстий скважинных устройств, вклю1 чающий корпус с осевым отверстием и кожух с выполненными в них радиальными отверстиями, и установленными концентрично друг относительно друга с образованием между ними кольцевой камеры, золотниковую втулку, размещенную в кольцевой камере, полые заглушки, установленяые в корпусе под золотниковой втулкой, управляющую пробку, набор разрезных пружинных колец и съемник пружинных колец, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения равнопроходного осевого отверстия корпуса после срабатывания. устройства, золотниковая втулка в верхней части выполнена с наружной проточкой, а кожух против золотниковой втулки с внутренней проточкой, упорным буртом и радиальным каналом в верхней части внутренней проточки, при этом разрезные пружинные кольца установлены в наружной проточке золотниковой втулки и выполнены с пазами на наружной поверхности, а съемник разрезных пружинных колец установлен во внутренней проточке кожуха с возможностью взаимодействия с пазами разрезных пружинных колец и выполнен в виде плоских пружин, нижними торцами жестко соединенными с кожухом.