Пакер для ступенчатого и манжетного цементирования обсадной колонны

 

Изобретение относится к горной промети и предназначено для цементирования обсадных колонн (ОК). Цель - повышение эффективности спуска ОК за 'счет снижения гидродинамических давлений. Пакер состоит из полого корпуса (ПК) 1 с радиальными отверстиями 2 и впускнымц отверстиями 3, выполненными тангенциально-направленными, установленного на ПК 1 под отверстиями 2 уплотнительного элемента 4,' образующего с ПК 1 камеру 5 с ускорителем схватывания тампонажного раствора 6, и установленной в полости ПК 1 с возможног стью ограниченного осевого перемещениявтулки (В) 7 с расположенным в ней посадочным кольцом, жестко связанным с В 7. В последней выполнены радиальные отверстия 9, а над ними промывочные каналы 10, разделенные перекрытием 11. На внутренней поверхности ПК 1 под отверстиями 3 последовательно расположены два дополнительных и один основной срезные ограничители. Причем В 7 установлена с возможностью совмещения в исходном положении ее отверстий 9с отверстиями 2 ПК 1, а также перекрытия отверстий 2 ПК 1 и отверстий 3. камеры 5 при посадке В 7 на ограничитель. Промывочные каналы 10 В 7 выполнены для совмещения с отверстиями 2 ПК 1 при посадке 87 на ограничитель, а расстояние от ограничителя до отверстия 3 камеры 5 равно расстоянию от нижнего торца В 7 до ее отверстия 9. Для управления работой пакера используются сбрасываемые с поверхности разделительная пробка на цельнорезиновой основе и цементировочные пробки. Под действием избыточного давления В 7 срезает последовательно ограничители, опускается до ограничителя и закрывает отверстие: 3 камеры. Каналы 10 сообщаются с отверстиями 2 ПК 1, и проис- )^одит прямое цементирование второй ступени ОК. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.%1Оо о о юИзобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для цементирования обсадных колонн.Цель - повышение эффективности спуска обсадной колонны за счет снижения гидродинамических давлений.На^фиг.1 представлен пакер в процессе спуска в составе обсадной колонны (обсадная колонна не показан^а)', на фиг.2 - то же, в исходном полоЖе.нии перед цементирова-нием первой ступени обсадной колонны; на фиг.З - то же, в процессе пакеровки; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.З; на фиг.5 - то же, в процессе цементирования второй ступени обсадной колонны; на фиг. 6 - то же, конечное положение.Пакер для ступенчатого и манжетного цементирования обсадной колонны состоит из полого корпуса 1 с радиальными отверстиями 2 и впускными отверстиями 3. вы-

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 4716917/03 (22) 10.07.89 (46) 30.01.92. Бюл. N. 4 (71) Уфимский нефтяной институт (72} Н.А.Петров, S.M.Móíÿåâ, А.B.Êîðåíÿêî и Л.M.Ëåâèíñîí (53) 622.245.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

% 489858, кл. Е 21 В ЗЗ/12, 1969.

Авторское свидетельство СССР

М 192722, кл. Е 21 В 33/12, 1966. (54) ПАКЕР ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО И МАНЖЕТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ (57) Изобретение относится к горной промсти и предназначено для цементирования обсадных колонн (ОК). Цель — повышение эффективности спуска 0К эа счет снижения гидродинамических давлений. Пакер состоит из полого корпуса (ПК) 1 с радиальными отверстиями 2 и впускными отверстиями 3, выполненными тангенциально-направленными, установленногО на ПК 1 под отверстиями 2 уплотнительного элемента 4. образующего с ПК 1 камеру 5 с ускорителем схватывания тампонажного раствора 6, и установленной в полости ПК 1 с возможно-. стью ограниченного осевого перемещения

Изобретение относится к горной прамышленности, а именно к устройствам для цементирования.обсадных колонн.

Цель — повышение эффективности спуска обсадной колонны за счет снижения гид, родинамических давлений, На,фиг.1 представлен пакер в процессе спуска в составе обсадной колонны (обсадная колонна не показана,"., на фиг.2 — то же, в исходном положении перед цементирова,,5LJ ) 1709069 А1 втулки (В) 7 с расположенным в ней посадочным кольцом, жестко связанным с В 7. В последней выполнены радиальные отверстия 9, а над ними промывочные каналы 10, разделенные перекрытием 11. На внутренней поверхности ПК 1 под отверстиями 3 последовательно расположены два дополнительных и один основной срезные ограничители. Причем В 7 установлена с возможностью совмещения в исходном положении ее отверстий 9 с отверстиями 2 ПК

1, а также перекрытия отверстий 2 ПК 1 и отверстий 3. камеры 5 при посадке В 7 на ограничитель. Промывочные каналы 10 В 7 выполнены для совмещения с отверстиями

2 ПК 1 при посадке В 7 на ограничитель, а расстояние от ограничителя до отверстия 3 камеры 5 равно расстоянию от нижнего тор. ца В 7 до ее отверстия 9. Для управления работой пакера используются сбрасываемые с поверхности разделительная пробка на цельнорезииовой основе и цементировочные пробки. Под действием избыточного давления В 7 срезает последовательно ограничители, опускается до ограничителя и закрывает отверстие. 3 камеры. Каналы l0 сообщаются с отверстиями 2 flK 1, и происходит прямое цементирование второй ступени OK. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. нием первой ступени обсадной колонны; на фиг.3 — то же, в процессе пакеровки; на фиг.4 — сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 — то же, в процессе цементирования второй ступени обсадной колонны; на фиг. 6 — то же, конечное положение.

Пакер для ступенчатого и манжетного цементирования обсадной колонны состоит из полого корпуса 1 с радиальными отверстиями 2 и впускными отверстиями 3. вы1709069 полненными тангенциально-направленными, установленного на корпусе 1 под радиальными отверстиями 2 уплотнительного элемента 4, образующего с корпусом 1 камеру 5 с ускорителем схватывания тампонажного раствора 6, и установленной в полости корпуса 1 с возможностью Orpawченного осевого перемещения втулки 7 с расположенными в ней посадочным кольцом 8, жестко связанным с втулкой 7. Во втулке 7 выполнены радиальные отверстия

9, а над ними — промывочные каналы 10, разделенные перекрытием 11. Втулка 7 снабжена уплотнительными кольцами 12, а в верхней части — пружинным кольцом 13, под которое в корпусе 1 выполнена выточка

14. На внутренней поверхности корпуса 1 под впускными отверстиями 3 последовательно расположены два дополнительных

15,16 и один основной 17 ограничители, причем они выполнены срезными. Втулка 7 установлена с воэможностью совмещения в исходном положении ее радиальных отверстий 9 с радиальными отверстиями 2 корпуса 1, а также перекрытия радиальных отверстий 2 корпуса 1 и впускных отверстий

3 камеры 5 с ускорителем схватывания тампонажного раствора 6 при посадке втулки 7 на верхний дополнительный ограничитель

15. Промывочные каналы 10 втулки 7 выполнены для совмещения с радиальными отверстиями 2 корпуса 1 при посадке втулки 7 на основной ограничитель 17, а расстояние .от среднего дополнительного ограничителя

16 до впускных отверстий 3 камеры 5 равно расстоянию от нижнего торца втулки 7 до ее радиальных отверстий 9. Посредством переводников 18 и 19 пакер соединяется с обсадной колонной. Для управления работой пакера используются сбрасываемые с поверхности разделительная пробка 20 на цельнорезиновой основе и цементировочные пробки 21 и 22, Пакер для ступенчатого и манжетного цементирования обсадной колонны работает следующим образом.

Перед спуском обсадной колонны проводят подготовку ствола скважины, желательйо с применением технико-технологических приемов управляемой кольматации околоскважинной зоны. В процессе спуска пакера в составе обсадной колонны радиальные отверстия 2 и 9 совмещены, а это способствует перетоку промывочной жидкости из кольцевого пространства во внутреннюю полость пакера и наоборот (например, при доливе с устью), что приводит к сглаживанию пульсаций гидродинамического давления, предупреждению гидро разрыва пород и поглощений промывочной жидкости, По достижению расчетной. глубины спуска пакера бросают разделительную пробку 20, Вначале промывочная жидкость через радиальные отверстия 9 втулки 7 и радиальные

5 . отверстия 2 корпуса 1 перетекают в заколонное пространство.

Проходя через пакер, разделительная пробка 20 садится на посадочное кольцо 8 и смещает втулку 7 до верхнего дополнитель10

55 ного ограничителя 15. Перекрытием 11 втулка 7 закрывает радиальные отверстия 2 корпуса 1, но не открывает впускные отверстия 3 камеры 5, После чего, с повышением давления разделительная пробка.20 прорывается вниз с последующим заходом.в устройство для ограничения ее движения.

Поскольку в этом случае промывка скважины осуществляется уже через башмак обсадной колонны, то давление при промывке должно быть выше первоначального. За счет этого контролируется успешность выполнения операции по закрытию радиальных отверстий 2 корпуса 1.

После проведения профилактической промывки скважины осуществляют допуск обсадной колонны до проектной глубины и цементируют первую ступень через башмак обсадной колонны. При этом последовательно закачивают буферную жидкость, первые порции тампонажного раствора и продавочной жидкости для первой ступени бросают цементировочную пробку 21 и закачивают вторую порцию тампонажного раствора, после чего бросают цементировочную пробку 22 и закачивают вторую порцию продавочной жидкости. Цементировочная пробка 21 садится на посадочное кольцо 8. Под воздействием избыточного давления втулка 7 срезает верхний дополнительный ограничитель 15 и опускается до среднего дополнительного ограничителя

16. При этом совмещаются отверстия 9 втулки 7 с впускными отверстиями 3 камеры 5..

Тангенциальное направление впускных отверстий 3 придает потоку тампонажного раствора вращательное движение, что улучшает смешение его с ускорителем схватывания тампонажного раствора 6. После заполнения камеры 5 уплотнительного элемента 4 и повышения давления втулка 7 срезает средний дополнительный ограничитель 16 и опускается до основного ограничителя 17. При этом втулка 7 перекрытием

11 закрывает впускные отверстия 3 камеры

5, а промывочные каналы 10 втулки 7 совмещаются с радиальными отверстиями 2 корпуса 1. Осуществляется процесс прямого цементирования второй ступени обсадной колонны. При посадке цементировочной пробки 22 на верхний торец втулки 7 по1709069 следняя срезает основной ограничитель 17 и, опускаясь до упора переводника 19,.разобщает затрубное пространство от внутритрубного. Втулка 7 фиксируется в конечном нижнем положении пружинным. кольцом 13 в выточке 14 корпуса t, Для осуществления манжетного цементирования обсадной колонны. необходимость . в верхнем дополнительном ограничителе 15 и сбрасывании разделительной пробки 20 отсутствует.

По окончании цементирования цементировочмые пробки 21 и 22, а также посадочное кольцо 8 разбуривают.

Формула изобретения

1. Пвкер для ступенчатого и мамжетного цементирования обсадной колонны, вклю-. чающий установленный на обсадной колонне полый корпус с радиальными отверстиями. и расположенным ма его внут-. ренней поверхности ограничителем. установленный на корпусе :под радиальными отверстиями уплотнительный элемент, образующий с корпусам камеру с ускорителем схватывания тампрнажного раствора, сообщенную с полостью корпуса. впускными отверстиями, установленную в полости . корпуса с воэможностью ограниченного осевого:перемещения втулку с радиальными отверстиями и расположенным в ней посадочным кольцом, перекрывающую впускные отверстия камеры с ускорителем схватывания тампонажного раствора, о т л ич а ю шийся тем; что, с целью повышения эффективности спуска обсадной колонны эа счет снижения гидродинамических давлений, он снабжен двумя дополнительными ограничителями, расположенными после-, 5 довэтельно над основным, причем основной и дополнительные ограничители выполнены срезмыми, а втулка установлена с возможностью совмещения в исходном положении ее радиальных отверстий с ради10 эльными отверстиями корпуса и перекрытия радиальных отверстий корпуса и впускмых отверстий камеры с ускорителем схватывания тампонажного раствора при посадке втулки на верхний дополнительный

15 ограничитель, посадочное кольцо жестко . связано с втулкой, причем в последней над радиальными отверстиями выполнены промывочные каналы для совмещения с радиальными отверстиями корпуса при посадке

20 втулки на основной ограничитель, а расстояние от среднего дополнительного ограничителя до впускных отверстий камеры с ускорителем схватывания тампонажного раствора равно расстоянию от нижнего тор25 ца втулки до ее радиальных отверстий.

2. Пэкер по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации заколонного пространства за счет увеличения деформационным свойств

30 цементной крепи, в уплотнительном элементе, впускные отверстия камеры с ускорителем схватывания тампонажного раствора выполнены тангенциально-направленными.

3709069

1709069

Риг. b.

Составитель СМороэов

Редактор Е.Зубиетова Техред М;Моргентал Корректор М.Кучерявая

Эаказ 414 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскал наб.; 4/5

Производственно-чздательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101