Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

 

Изобретение относится к горной промышленности и используется при двухступенчатом цементировании обсадных колонн. Цель - повышение надежности работы муфты ступенчатого цементирования. Муфта включает корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2 внутри которого размещена подвижная втулка 4 (ПВ 4) с циркуляционными отверстиями 5 и посадочная втулка 3. На последней устанавливается контей

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

МЦ

РЕСПУБЛИК

y1) Е 21 B 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П НТ СССР

К, А STOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4303572/03 (22) 07.09.87 (46) 23.02.91.Бюл. И 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.В.Сережников, К.А.Шевченко и В.В.Еременко (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1090852, кл. F. 21 В 33/ 14, 1984.

Авторское свидетельство СССР

9 1391195, кл. Е 21 В 33/14, 1985., SUÄÄ 1629486 А1

2 (54) МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАЦНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к горной промышленности и используется при двухступенчатом цементировании обсадных колонн. Цель — повышение надежности работы муфты ступенчатого цементирования, Муфта включает корпус с цпркуляционнымп отверстиями 2 внутри кот рого размещена подвижная втулка 4 (IIB 4) с циркуляционными отверстиями 5 и посадочная втулка 3.

На последней устанавливается контей"

1629486

40 нер с уплотнением, внутрь которого по окончании цементировании заходит цементировочная пробка. Относительно корпуса 1 ПВ 4 фиксируется с помощью узла фкксации, включающего разрезное кольцо 9, взаимодействующее с корпусом 1 с замковой втулкой. В верхней части ПВ 4 выполнены бурт 14 камера и радиальные отверстия 16, Замковая втулка в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом, взаимодействующим с ответным скосом, выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца, При этом угол ско- (5 са замковой втулки больше угла трения между материалом последней и разрезного кольца 9. Муфта работает

Изобретение относится к горной промьппленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть ис- 25 пользовано при ступенчатом цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения — повышение на«дежности в работе муфты ступенчатого цементирования обсадных колонн. 30

На фиг,.1 представлена муфта ступенчатого цементирования в исходном положении, разрез; на фиг.2 — то же, с контейнером внутри муфты перед цементированием второй ступени; на фиг.3 — узел фиксации подвижной втулки и уплотнительный элемент контейнера; на фиг.4 — муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн после окончания цементирования.

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн включает корпус 1 с циркуляционными отверстиями

2, .посадочную втулку 3, .подвижную втулку 4 с циркуляционными отверстия- 4 ми 5, установленные внутри корпуса.1 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1, цементировочную пробку 6, контейнер 7 с уплотнительным элементом 8. установлен- 50 ный внутри корпуса 1 с возможностью распакеровки его уплотнительного элемента 8 внутри подвижной втулки 4, узел фиксации подвижной втулки 4, Выполненный В Виде разрезного кольца

9, взаимодействующего с корпусом 1 посредством резьбового соединения 10 треугольного профиля, замковую втулку

1i с уплотнениями 12, зафиксированную следующим образом. После установки в заданном интервале осуществляют цемеитирование первой ступени с применением верхней разделительной пробки. При этом наличие узла фиксации предотвращает преждевременной открьгтие циркуляционных отверстий муфты.

В процессе промывки скважин в нее сбрасывают контейнер и производят цементирование второй ступени с применением цементировочной пробки. После ее захода внутрь контейнера происходит герметизация муфты, а контейнер вместе с цементировочной пробкой и посадочная втулка 3 опускаются на забой скважины. 4 ил. с помощью срезных элементов 13 внутри корпуса 1 с возможностью осевого перемещения. Подвижная втулка 4 в верхней части выполнена с внешним буртом

14, кольцевой камерой 15 и перепускными радиальными отверстиями 16, размещенными в нижней части кольцевой камеры 15. Замковая втулка 11 в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом 17, взаимодействующим с ответным скосом 18. выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца 9, при этом угол скоса замковой втулки 11 больше угла трения между материалом последней и материалом разрезного кольца 9.

Контейнер 7 выполнен с радиальными каналами 19 и установлен с возможностью распакеровки его уплотнительного элемента 8 выше перепускных радиальных отверстий 1.6 подвижной втулки 4. Посадочная втулка 3 может устанавливаться внутри корпуса 1 с зазором относительно внутреннего диаметра обсадных труб, достаточным для обеспечения свободного падения посадочной втулки 3 на забой скважины.

Резвбовь;е подпружиненные сухари 20 установлены в окнах подвижной втулки 4. К нижнему торцу подвижной . втулки 4 может быть подсоединен узел уплотнения посадочной втулки 3, включающей манжету 21, разрезную шайбу 22 и отжимную втулку 23. Манжета ?1 и эпементы разрезной шайбы

22 взаимодействуют с посадочной втулкой 3 и герметизируют зазор по162

5 садочная втулка 3 — подвижная втулка

4. Для обеспечения герметизации внутренней полости обсадной колонны с внешним пространством меяду циркуля1 ионными отверстиями 2 и 5 может устанавливаться дифференциальная втулка 24, зафиксированная срезными элементами 25.

Муфта работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.1, муфта устанавливается в обсадной колонне в заданном интервале. После окончания спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступени с использованием верхней цементировочной пробки (не показана) .

При посадке цементировочной пробки на упорное кольцо "стоп", установленное в нижней. части обсадной колонны, под действием избыточного давления на дифференциальную втулку

24 разрушаются срезные элементы ?5, удерживающие дифференциальную втулку относитеЛьно корпуса 1. Дифференциальная втулка 24 перемещается вверх, при этом открываются циркуляционные отверстия 2 и 5, о чем свидетельствует резкое падение давления в обсадной колонне. . В процессе промывки ствола скважины от излишков цементного раствора .первой ступени d колонну сбрасывается контейнер 7, который под дсйствием собственного веса и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне вниз до момен" à посадки на посадочную втулку 3. При этом перекрывается осевой канал муфты ниже циркуляционных отверстий, а циркуляция промывочной жидкости осуществляется через радиальные каналы 19 в контейнере 7 и циркуляционные отверстия 2 и 5.

После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к закачиванию цементного раствора второй ступени. После закачивания расчетного объема цементного раство. ра в колонну опускают цементировочную пробку б.

В процессе продавливания цементного раствора в затрубное пространство происходит рост давления в колонне.

Усилие от перепада давления над муфтой и под ней через посадочную втулку 3, подпружиненные сухари 20, .подвижную втулку. 4 передается на раз резное кольцо 9, находящееся в за9486

Давление в колонне продолжают повышать до тех пар, пока не произойдет разрушение срезных элементов 13.

Замковая втулка 11 смещается вниз, и разрезное кольцо 9 выходит из зацепления с корпусом 1. При этом происходит следующее. В результате движения вниз подвижной втулки 4 подпру— жиненные сухари 20 выпадают ва внут35 реннюю полость корпуса I, герметизируются циркуляционные отверстия 2 и

5, а отжимная втулка 23 утапливает разрезную шайбу 22 н манжету 21 вовнутрь. Посадочная втулка и контейнер

7 с цементиро.-.очной пробкой 6, не имеющие связи с колонной, свободно падают на забой скважины. Уплотнительный элемент 8 возвращается в ис"

45 ходное положение.

Применение муфты позволяет повысить надежность процесса ступенчатого

55

25 цеплении с корпусом 1. Замковая втулка 11 удерживает разрезное кольцо 9 в исходном положении.

В момент окончания продавливания цементного раствора второй ступени цементировочная пробка 6 заходит в контейнер 7. При этом манжеты цементировочной пробки 6 разжимают уплотнительный элемент 8 до его соприкосновения с внутренней поверхностью подвижной втулки 4 выше перепускных радиальных отверстий 16. После окончательного захода манжет цементировочной пробки 6 в контейнер 7 уплотнительный элемент 8 остается прижатым к подвижной втулке 4, поскольку происходит непрерывный рост давления над уплотнительным элементом 8..Таким образом, после захода цементировочной пробки 6 в контейнер 7 осевой канал муфты герметично перекрывается, что приводит к нарушению гидравлического равновесия меящу полостями узла фиксации е цементирования путем исключения возможности преждевременного закрытия муфты при прохождении через нее цементировочной пробки первой ступени, а также за счет повышения надежности закрытия муфты.

Формула изобретения

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями, 1629486

Составитель Н.Чепига

Техред A.Êðàâ÷óê

Корректор Н.Ревская

Редактор В. Петр аш

Заказ 418 Тираж 356 . Подписное °

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101,пос адочную втулку, подвижнуг втулку с циркуляционными отверстиями, установленные в корпусе с возможностью ! осевого перемещения, цементировочную пробку, контейнер с радиальными отверстиями и уплотнительным элементом, установленный в корпусе с воэможностью распакеровки уплотнительного элемента внутри подвижной втулки, и узел фиксации подвижной втулки, выполненный в виде разрезного кольца, взаимодействующего с корпусом посредством резьбового соединения треугольного профиля, о т л и ч а ю щ а я с .я 15 тей, что, с целью повышения надежl ности в работе, она снабжена замковой втулкой с уплотнениями, зафиксированной в корпусе с возможностью осевого перемещения, подвижная втулка в верхней части выполнена с внешним буртом, кольцевой камерой и перепускными радиальными отверстиями, размещенными в нижней части кольцевой камеры, замковая втулка в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом, взаимо" действующим с ответным скосом, выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца, при этом угол скоса замковой втулки больше угла трения между материалом последней и разрезного кольца, а контейнер устанбвлен с возможностью распакеровки его уплотнитель.. ого элемента выше перепускных радиальных отверстий подвижной втулки.