Цементировочная пробка

 

Изобретение относится к нефтегазг.добывающей промышленности. Цель - повышение качества и надежности цементирования ступенчатых обсадных колонн , Пробка имеет корпус 1 с уплотнительными манжетами 10 и с центральным осевым каналом. Корпус 1 под манжетами 1 :) выполнен с наружным упорным буртом 9 и расширяющейся конической и цилиндрической частями. В канале зафиксирована дополнительная пробка 16. Пробка 16 состоит из

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЩ1АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19! (1 1 (51) 5 F 21 В 33/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

00 ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 47297///03 (22) 16.08.89 (46) 1"..",,1 ° 92 ° Бюл. N 2 (!1) Туркменский научно-исследова-ельский и проектный ф илиал Всесоюзного научно-исследовательского института природных газов (72) В.В. Гичев и С.Н. Кендин (93} 62".24> 42 (088,8) (56) Авторское свидетельс тво СССР

М 1562430, кл. E ".1 B 33/16, 1988, Авторское свидетельство СССР

1" 131 /09/. кл E 21 B 33/16, 1985.

2 (54) 1(ЕИЕНТИРОВОЧНАЯ ПРОБКА (5j Изобретение относится к нефтегаз< добывающей промышленности. Цель повышение качества и надежности цементирования ступенчатых обсадных колонн, Пробка имеет корпус 1 с уплотнительными манжетами 10 и с центральным осевым каналом. Корпус 1 под манжетамi 10 выполнен с наружным упорным буртом 9 и расширяющейся конической и цилиндрической частями.

В канале зафиксирован - дополнительная пробка 16. Пробка 16 состоит иэ

1705548

10 с те ржн я 1 7 и у плоти ительных манжет

18. Стержень 17 выполнен под манжетами 18 с наружным упорным буртом 21 и расширяющейся конической частью.

На наружной поверхнОсти конических частей корпуса 1 и стержня 1/ выполнены продольные пазы 13 и 22 соответственно. В пазах 13 и 22 с возможностью продольного перемещения установлены сухари-фиксаторы 14 и 23 соответственно. Пробка 16 размещена

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для цементирования обсадных колонн.

Известно устройство для цементиро- 20 вания скважин, состоящее из полого корпуса с установленными на нем уплотнительными манжетами, сердечника, размещенного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения, опорных дисков, жестко соединенных со стержнем, эластичного кольца и механизма фиксации.

Недостатком данного устройства является надежность его работы: воэ- 30 можность перекоса при продавке тампонажного раствора, вследствие чего может произойти его заклинка, образование каналов перетока продавочной жидкОсти. Кроме ТОГО, llpH малых ско ростях обратного потока цементного раствора иэ эаколонного пространства в колонку (давления на устройство снизу) механизм фиксации работает ненадежно, вследствие недостаточной 40 силы, взаимодействующей с нижним поршнеи. Устройство также невозможно использовать для цементирования ступенчатых обсадных колонн.

НаибОлее близким к предлаГаеиОиу 4> является цементировочная пробка для цементирования ступенчатых обсадных колонн, состоящая из корпуса с уплотнительной манжетой и выполненным в нем центральным осевым каналом. В канале установлена дополнительная пробка с верхней и нижней муфтами.

Недостатком данного устройства является возможность перекоса при продавке тампонажного раствора, вследствие чего снижается надежность

55 его работы. Недостатком цементировочной пробки является также невозможность многократно передавать давление в цилиндрической части, При цементировании двухраэмерных колонн пробкой продавливают тампонажный раствор в верхнюю секцию 12 колонны труб большего диаметра. При посадке пробки на уступ диаметров колонны пробка 16 расфнксируется и продавливается по трубе меньшего диаметра.

После сброса давления сухари-фиксаторы 14 и 23 заклинивают пробку в секции 12 и пробку 16 в трубе. 5 ил.

1 на цементный раствор во время ОЗЦ после посадки упругого корпуса на верхний конец нижний ступени и посадки дополнительной нижней пробки на

"стоп-кольцо".

Цель изобретения — повышение качества и надежности цементирования ступенчатых обсадных колонн.

Поставленная цель достигается теи, что согласно цеиентировочной пробке, включающей корпус с уплотнительныии манжетами с центральным осевыи каналом и зафиксированной в неи дополнительной пробкой, стержнем и уплотнительными манжетами, пробка снабжена сухарями-фиксаторами, корпус пол уплотнительныии ианжетаии выполнен с наружным упорныи буртом и с расширяющейся конической и цилиндрической частями, стержень выпопнен под уплотнительныии ианweòàìè с наружныи упорным буртом и расширяющейся конической частью, причем на наружной поверхности конических частей корпуса и стержня выполнены продольные пазы, при этом дополнительная пробка размещена в цилиндрической части корпуса, а СУХаРИ-фиКСатОРЫ УСТаНОВЛЕНЫ В Пазах с возможностью продольного перемещения.

Предлагаемое устройство отличается коиструктивным исполнением полого корпуса-контейнера, на конусной части которого расположены сухари-фиксаторы, что обеспечивает надежность фиксации и препятствует перекосу устройства при его работе. Снабжение дополнительной цементировочной пробки узлом фиксации позволяет фиксировать пробку в любом месте обсадной колонны при ее продавке.

На фиг.1 представлена цементировочная пробка для цеиентирования

17 5548 скважин в транспортном положении при цементировании верхней секции обсадных труб большего размера; на фиг.2 разрез А-А на фиг.l; на фиг.3 — работа дополнительнои пробки в обсадиг. — Раной колонне меньшего размера; на нд фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг. 5 — пробка, разРез. !

1ементировочная пробка для цементирования скважин состоит из полого корпуса 1, в верхней части которого расположено посадочное место 2 для запорного элемента 3, спускаемого в бурильные трубы 4 и 5 при цементировании нхвостовиков" 6.

На наружной поверхности посадочного места 2 располагаются отверстия

/, предназначенные для установки s них среэных штифтов 8 при цементировании "хвостовиков".

На полый корпус 1 с упорным буртом 9 устанавливаются уплотнительные элементы 1(), il для цементирования обсадных труб большего диаметра 12 (верхней секции).

Нижняя часть полого корпуса выполнена в виде направляющего хвостовика-контейнера с установленными в направляющих пазах 13, расположен30 ных на его конической поверхности сухарями-фиксаторами 14.

Внутри направляюще ro хвостовикаконтейнера на срезных штифтах 15 устанавливается дополнительная цемен- З5 тировочная пробка 16 для цементирования обсадных труб меньшего диаметра (нижней секции) 20.

Дополнительная цеме нт ировочная пробка 16 состоит иэ цельного стерж- 40 ня-корпуса 17 с установленными на нем уплотнительными элементами 18, 19, предназначенными для обсадных труб меньшего диаметра 20.

Стержень-корпус выполнен с упор- 45 ным буртом 21, а на наклонных плоскостях в пазах 22 свободно перемещаются сухари-фиксаторы 23.

Устройство работает следующим образом. 50

После эатворения и закачки тампонажного раствора последний продавливают предложенной цементировочной пробкой в колонну труб верхней секции 12 (большего диаметра) при цемен- 55 тировании двухразмерных колонн. При этом устройство работает как верхняя тампонажная разделительная проб-, ка. Количество продавочной жидкости, необходимой для производства работ, определяется и закачивается исходя иэ необходимого объема тампонажного раствора, оставляемого в обсадной колонне для создания давления на тампонажный раствор в кольцевом пространстве на время схватывания цемента. При перемещении цементировочной пробки внутри обсадной колонны большего диаметра 12 во время продавки давление буферной жидкости действует на верхний уплотнительный элемент 10 установленный на полом корпусе 1. При этом сухари-фиксаторы, выполненные с насечками в форме клиньев, не препятствует свободному прохождению цементировочной пробки внутри колонны 1?. При закачке определенного количества продавочной жидкости и посадке направляющего : хвостовика-контейнера на место пере. хода (уступ) диаметров обсадной колонны под действием давления, создаваемого в колонне обсадных труб, сре заются срезные штифты 15, крепящие дополнительную цементировочную пробку 16 к корпусу 17, вследствие чего дополнительная пробка начинает продавливаться по обсадной трубе меньшего диаметра 20.

При этом дополнительная цементировочная пробка 16 работает как нижняя тампонажная разделительная пробка. Верхняя цементировочная пробка остается на стыке обсадных колонн.

При перемещении дополнительной цементировочной пробки 16 внутри обсадных колонн во время продавки давление продавочного раствора действует на верхний уплотнительный элемент 18, установленный на цельном корпусе 17, при этом сухари-фиксаторы 23, выполненные с насечками в виде клиньев, не препятствуют свободному прохождению устройства, внутри колонны меньшего диаметра 20. Направляющий цельный корпус 17 выполнен таким образом, чтобы при движении устройства по колонне труб меньшего диаметра исключались перекосы дополнительной пробки.

При закачке определенного количества продавочной жидкости и остановке агрегатов производится сброс давления в колонне обсадных труб, при этом начинается частичный переток тампонажного раствора из заколонного прост7 1/055 ранстоз в обг=-.днюю колонну. Обратный поилок жидкости начинает давить на нижний уплотнительный элемент 19 в связи с тем, что при свободном движении сухарей-фиксаторов г3 по пазам ч 5

? 2 размещенным в конусной части цель1 ного корпуса 11, происходит их заклинкаустройство надежно фиксируется в заданном месте обсадной колонны, пе10

pBKpblBBR внутреннее пространство.

При необходимости перемещения дополнительной пробки 16 ниже первоначальной установки на устье скважины создают давление. Цементировочная

11 пробка обеспечивает на всем протяжении продавки постоянную связь трубного и эатрубного пространств и позволяет многократно производить ее фиксацию в любой части обсадной колонны

20 и затем перемещать вниз, передавая при этом давление на цементный раствор во время О."-Ц.

Под действием давления пробка перемещается на заданную глубину и при сбросе давления снова автоматически фиксируется. После сброса давлеHHR цемент ировочная пробка каждый раз работает как обратный клапан, предотвращая переток тампонажного

30 раствора в обсадную колонну выше мес та ее расположения.

При цементировании "хвостовиков или первых секций обсадных колонн цементировочная пробка подвешивается на нижней секции обсадных колонн 3S

6 при помощи среэных штифтов 8, вставленных в отверстия ) (фиг.3).

Спускают обсадную колонну ("хвостовик") до забоя на бурильных трубах.

После закачки необходимого количест- 40 вз тампонажного раствора ставят в бурильные трубы эапорный элемент 3, в качестве которого может служить верхняя цементировочная пробка промышленного изготовления. Продавливают 45 ее буфврным раствором до посадки в воронку 2. При посадке запорного элемента в воронку 2 под действием давлеЮ ния внутри бурильных труб срезаются срезные штифты 8 и цементировочную пробку продавливают по обсадной колонне (хвостовику") 6. Действие операции производят аналогично при цементировании ступенчатых обсадных колонн.

При цементировании "хвостовиков" дополнительная цементировочная пробка 16 может не ставиться.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства обусловлена увеличением сроков службы скважины за счет повышения качества цементирования ступенчатых обсадных колонн или "хвостовиков", исключением из общепринятой технологической оснастки обратного клапана, стопкольца, сокращением времени спуска обсадных колонн, следовательно исключается необходимость периодического допива буровым раствором обсадной колонны во время ее спуска в скважину. формула изобретения

Цементировочная пробка, включающая корпус с уплотнительными манжетами и с центральнь1м осевым каналом и зафиксированную в нем дополнительную пробку, состоящую из стержня и уплотнительных манжет, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения качества и надежности цементирояания ступенчатых обсадных колонн, она снабжена сухарями-фиксаторами, корпус под уплотнительными манжетами выполнен с наружным упорным буртом и с расширяющейся конической и цилиндрической частями, стержень выполнен под уплотнительными манжетами с наружным упорным буртом и расширяющейся конической частью, причем на наружной поверхности конических частей корпуса и стержня выполнены продольные пазы, при этом дополнительная пробка размещена в цилиндрической части корпуса, а сухари-фиксаторы установлены в пазах с воэможностью продольного перемещения.

1 7() s54Р

?б

22

Фиг. 4

2

Фиг. 5

Составитель 8. Гичев

Редактор А. Лолинич Техред А.Кравчук Корректор "° Самборская

Закаа 180 Тираж Подписное

В1116Яи Государственного комитета по изобретениям и открьггиям ври ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101