Устройство для ступенчатого цементирования скважин

 

Изобретение относится к горной промети и используется при цементировании скважин. Цель изобретения - повышение надежности в работе устр-ва. Устр-во содержит корпус (К) 1 с осевым каналом 2 и кожух 3, образующие между собой кольцевую полость 4 и выполненные с радиальными отверстиями 5 и 6. В полости 4 установлен золотник 8 с каналом 9, а на штифтах 10 - втулка 11. В нижней части К 1 установлен пэкер 12с нажимным поршнем 13. Над пор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

С>

С (л) (21) 4650777/03 (22) 01.12.88 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (71) Казахский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Г. А. Тыртышный, Г. К. Казаров, С. Ю.

Гордиенко, Г. И, Геймаш и И. Д. Литвин (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1439212, кл. Е 21 В 33/16, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1027368, кл. Е 21 В 33/14, 1982.. Ж 1701893 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО

ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горной промсти и используется при цементировании скважин. Цель изобретения — повышение надежности в работе устр-ва. Устр-во содержит корпус (K) 1 с осевым каналом 2 и кожух

3, образующие между собой кольцевую полость 4 и выполненные с радиальными отверстиями 5 и 6. В полости 4 установлен золотник 8 с каналом 9, а на штифтах 10— втулка 11. В нижней части К 1 установлен пакер 12 с нажимным поршнем 13. Над пор1701893

35 шнем 13 образована камера 14, гидравличесКМ связанная c ocGBbiM каналом 2 К 1. Поршень 13 взаимодействует с кожухом 3 посредством фиксатора 15. Золотник 8 имеет фиксатор 16, удерживающий его в крайнем верхнем положении при взаимодействии с пазом 17 на кожухе уст-ва. Узел управления гидравлической связи канала 2

К 1 с камерой 14 выполнен в виде патрубка (П) 18 с радиальными охверсплями 19, Верхний торец П 18 гидравличе:.ки соединен с полостью 4, а нижний торец — c внешним пространством, В П 18 устансвл"-...н поршень

21, подпружиненный пружиной 20, На боковой поверхности поршня выполнены проточки. На внутренней поверхности П 18 выполнена верхняя и нижняя проточки. КоЛИЧЕСтВО ЗаПОРНЫХ ЭЛЕМЕНтOB ОПРЕДЕГ.Я т

Изобретение относится к горной l.lpoмышлениости, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано в устройствах для цементирования скважин, Цель изобретения — повышение надежности в работе устройства.

На фиг. 1 представлено устройство в транспортном положении, поодольный ра=рез; на фиг. 2 — то же, после срабатывания пакера; на фиг, 3 — узел управления гидравлической связи осевого канала корпуса с камерой под поршнем, разрез, Устройство для ступенчатого цементыроваиия скважин включает корпус 1 с осевым каналом 2 и кожух 3, образующие между собой кольцевую полость 4 и выполненные с радиальными отверстия си 5 и 6 соответствен но. В:<ол ь це вой полости 4 установлен с помощью штифта 7 зслотнлк 8 с осевым каналом 9, а на штифтах 10 — втулка t 1. В нижней части корпуса 1 установлен пакер 12 с нажимным поршнем 13, камера

14 над которым гидравлически связана !» осевым каналом 2 корпуса i. Нажимнол поршень 13 может взаимодействовать - кожухом 3 посредством фиксатора 15, и редотвращающего возврат пакера 12 в исходное положение, Золотник 8 также имеет фиксатор 16, удерживающий его в крайнем верхнем положении при взаимодействии с пазом 17 на кожухе устройства.

Узел управления гидравлической связи осевого канала 2 корпуса i с камеоой 14 выполнен B виде патрубка IB с радиальными отверстиями 19, верхний торец которого гидравлически соединен с кольцевой полостыО, д нижний торец с внешним г ро количество импульсов избыточного давления для обеспечения гидравлической связи канала 2 К 1 с внешним пространством. После продавки тампонажного раствора первой ступени и получения сигнала "Стоп" в обсадной колонне повышают давление до величины, перемещающей поршень 21 вниз, Его перемещение ограничено первым элементом, После снижения давления первый элемент перемещается в накоплтель, а из магазина 22 поступает второй, После трехкратного повышения и снижения давления все запорные элементы поступают в магазин, поршень освобождается и открываются отверстия 19, Избыточное давление воздействует на поршень 13, приводящий в действие пакер 12. 3 ил, странством, подпружиненного пружиной 20 поршня 21, установленного внутри патрубка 18 против его радиальных отверстий, магазина 22 и накопителя 23 запорных элементов 24, выполненных в виде проточек иа "îêîâîé поверхности подпружиненного поршня, верхней 25 и нижней 26 канавок на внутренней поверхности патрубка и центральной проточки 27 на подпружиненном поршне. Количество запорных элементов 24 может быть любым и оно определяет количество импульсов избыточного давления для срабатывания устройства, Устройство соединяется с обсадной колонной при помощи верхнего 28 и нижнего 29 переходников.

Устройство работает следующим обраЗОМ, Ступенчатое цементирование скважины после спуска обсадной колончы до интервала установки устройства при закрытых радиальных Отверстиях 6 втулкой 11 (фиг. 1).

После продавливаиия расчетного объема тампонажного раствора первой ступени, посадки разделительной пробки иа упорное кольцо и получения сигнала "Стоп", в обсадной колоние повышаютдавлениедо определенного значения, при которсм усилие, возникающее от этого давления, и воздействующее на подпружиненный поршень 21, превышает усилие сжатия пружины 20. Поршень начинает двигаться вниз. Однако перемещение его ограничено первым запорным элементом 24, взаимодействующим с патрубком 18 и подпружиненным поршнем 21. и отверстия 19 остаются перекрытыми.

1701893

После снижения давления в обсадной колонне подпружиненный поршень 21 перемещается вверх. При этом первый запорный элемент 24 (шарик) поступает в накопитель, а второй запорный элемент — в 5 верхнюю канавку 25 и центральную прото .— ку 27, Процесс повышения и снижечия давления в обсадной колонне повторяют заданное число раз, после чего отверстия 19 в 10 патрубке 18 открываются и избыточное давление воздействует на поршень 13, который приводит в действие пакер 12. После установки пакера давление в обсадной колонне повышают до среза штифтов 10 и переме- 15 щения втулки 11 вверх. При этом обеспечивается гидравлическая связь внутритрубнога пространства с внешним через радиальное отверстие 5 в корпусе 1, осевой канал 9 золотника 8 и радиальное отверстие 6 кожуха 1. 20

После промывки скважины, в нее закачивают Yàìïoíàæíûé раствор второй ступени, в последнюю порцию которого вводят герметизаторы осевых каналов 9 {например шарики), которые перекрывают осевые ка- 25 налы 9 в золотнике 8. Давление в обсадной колонне повышают до среза штифтов 7 и перемещения золотника 8 вверх. В верхнем положении золотник 8 перекрывает радиальное отверстие 6 кожуха 3, а сам золотник фик- 30 сируется в этом положении фиксатором 16.

На этом процессе цементирования заканчивается. Приступают к дальнейшим технологическим операциям, Узел управления гидравлической связи осевого к-нала корпуса с камерой над поршнем пакера можно применять и в другом скважинном оборудовании, где необходимо осуществить связь внутриколонкового пространства с внешним в технологически необходимое время.

Формула изобретения

Устройство для ступенчатого цементирования скважин, включающее корпус с осевым каналом и кожух, образующие между собой кольцевую полость и выполненные .с радиальными отверстиями, золотник с осевым каналом и втулку, установленны=- з кольцевой полости, и пакер с нажимнь;м поршнем, камера над которым гидравлически связана с осевым каналом корпуса, о-л и ч а ю ще вся тем,что, с целью повышения надежности в работе, оно снабжено узлом управления гидравлической связи осевого канала корпуса с камерой над нажимным поршнем, выполненным в виде патрубка с радиальными отверстиями, верхний торец которого гидравлически соединен с кольцевой полостью, а нижний торец — с внешним пространством, подпружиненного поршня, установленного внутри патрубка против его радиальных отверстий, магазина и накопителя запорных элементов, выполненных в виде проточек на боковой поверхности подпружиненного поршня, верхней и нижней канавок, выполненных на внутренней поверхности патрубка, и центральной проточки на подпружиненном поршне.

1701893

Составитель Н.Чепига

Техрер M,Мар ентал Корректор О.Ципле

Редактор И.Касарда

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

Заказ 4520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11 "035, Москва, Ж-35, Рауыская наб,, 4/5