Устройство для ступенчатого цементирования скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности и используется при строительстве скважин. Цель - повышение надежности работы устройства. Устройство включает корпус 1 с боковыми отверстиями 2, внутри которого на срезных штифтах 3 и 4 закреплены соответственно верхняя 5 и нижняя 6 запорные втулки. Цементный раствор первой ступени продавливается продавочной разделительной пробкой 9, а цементный раствор второй ступени - верхней пробкой. С пробкой 9 срезными штифтами связан клапан выполненный в виде полого цилиндра 12 с шаровым элементом 13 и эластичной диафрагмой 14. Внутри полого цилиндра установлена дополнительная втулка 16. Соотношение между массами дополнительной втулки 16 и шарового запорного элемента 13 и соотношение между наружным диаметром дополнительной втулки и диаметром ее посадочного седла связаны зависимостью D/d V|Vl/m -f 1. где D и с - соответственно наружный диаметр дополнительной втулки и диаметр посадочного седла дополнительной втулки; М и m - массы соответственно дополнительной втулки и шарового запорного элемента. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИ ГСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В ЗЗ/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21),4475046/03 (22) 18.08,88 (46) 15.07,92. Бюл. М26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.P.Àíäðîíîo, В.М,Гагин, В.В,Еременко, M.Ô.Ëóêàíèí, В.С,Тихонов и А,И,Вдовенко (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 823557, кл. Е 21 В 33/14, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N- 1006722, кл. Е 21 В 33/14, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО

ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горной промышленности и используется при строительстве скважин. Цель — повышение надежности работы устройства. Устройство включает корпус 1 с боковыми отверстиями

2, внутри которого на срезных штифтах 3 и

4 закреплены соответственно верхняя 5 и

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при сооружении скважин для их ступенчатого цементировайия.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

На фиг.1 представлен четвертной разрез устройства в момснт фиксации клапана на нижней запорной втулке; на фиг.2 — то же, при движении запорной разделительной пробки первой ступени ниже устройства; на фиг.3 — положение частей устройства при промывке и цементировании второй ступени; на фиг.4 — положение частей уст,, SU, 1747679 A1

2 нижняя 6 запорные втулки, Цементный раствор первой ступени продавливается продавочной разделительной пробкой 9, а цементный раствор второй ступени — верхней пробкой. С пробкой 9 срезными штифтами связан клапан, выполненный B виде полого цилиндра 12 с шаровым элементом

13 и эластичной диафрагмой 14, Внутри полого цилиндра установлена дополнительная втулка 16. Соотношение между массами дополнительной втулки 16 и шарового запорного элемента 13 и соотношение между наружным диаметром дополйительной втулки и диаметром ее посадочного седла связаны аависимествю Di4 м аЯ/щ + ), где D u

d — соответственно наружный диаметр дополнительной втулки и диаметр посадочного седла дополйительной втулки; М и m— массы соответственно дополнительной втулки и шарового запорного элемента, 4 ил, ройства после окончания цементирования скважины. и

Устройство включает корпус 1 с боковыми йркуляционными отверстиями 2. Внут- р ри корпуса на срезных штифтах 3 и 4 закреплены соответственно верхняя 5 и нижняя 6 запорные втулки Пространство между верхней 5 и нижней 6 эапорными 4 втулками герметизировано с помощью уп- О лотнений 7 и 8 соответственно. Цементный раствор первой ступени продавливается продавочной разделительной пробкой 9, а д цементный раствор второй ступени — запор- ной разделительной пробкой 10, С продольной разделительной пробкой 9 срезными

3 . 1747679 4 штифтами 11,связан клапан,-выполненный совместно с шаровым запорным элементом в виде полого цилиндра 12 с шаровым за- 13, при этом радиальные каналы 17 открыпорным элементом 13 и эластичной диаф- ваются и жидкость под устройство понступаpsrMoA 14 в средней части полого цилиндра ет через них отжимая эластичное кольцо 19.

12, Продавочная разделительйая пробка 9 5 Происходит полное вытеснение тампонажфиксируется фиксатором 15 нйжйей запор- ного раствора в затрубное пространство, ной втулки 6, Внутри полого цилиндра 12 Boche посэдки продавочной разделипор эластичной диафрагмой снвоэможно- тельной пробки9нэкольцо "стопанциркулястИо осевогоч йерепмезщения установчленна до- ция прекращается, давление в сиСтеме полнительйачя втулка 16. Полый цилиндр12 10 резка возрастуэет, сжимая столб продавочс радиальными каналами 17, а в йижней окончании пчродавки; llo этому сигналуз нэ- части - с посадочным седлом 18 под допол- сосы остачнэвлчивают и открывают краны нанительную втулку 16, На наружной поверх- цементуировочнойч головке, снимая тем саности поЛого цилиндра 12 против,15 мым избыточное давление нэ устье и давая радиальных каналов размещен дОполни тельный обратный клапан; выполненный в :: до равновесного состояния. соответствую- виде эластичного кольца 19, венрхлний- тор- щего Bio гйдростатилческому давлению. Расцом соединенного с поверхностьа полого ширяясь в сторойу устья, столб жидкости цилийдрэ. Дополнительная втулка 16 вы- 20 образуетвосходящий поток, перетекающий, полйена с посадочным седлом 20 под шаро- через клапаны и вытесняющий перед собой

:вой запойный элемент 13. Соотношение шаровой зэйорный элемент 13. Сначала домеждумассамидополнительнойвтулки16и полнительная втулка:16 и шаровой запор-, шкэровоч го запорйого элемента 13 и соотно- ный элемент поднимаются совместно до шение между наружным диаметром допол- 25 исходного положения втулки:. а затем шаро-,, нительной втулки и диаметром ее — ..Bo)l запорный элемент 13 продавливается... посадочного седла связаны зависимостью . выше эластйчной диафрагмы 14, занимая;

0 у — -" . :::: . ::,.--::: .. ::,, . рабочее положение(см, фиг,3), d .+.", :. —.-: -:.:--:: - .,—: . - - Дал6е при закрытом клапане йзчбйтокчгде 0 и d — соответственно наружный 30 ным давлением открывают боковые цемендиаметр дополнительной втулки и диаметр тйровочные отверстия 2; перемещая.,, посадочного седла дополнительной втулкки, ;- : нйжнюю запорную,втулку 6 вйиз, предварительно расзрушйв избыточным давлением

М и m — массы дополнительной втулки и:срезные штифты 4. Затем скважину промышарового запорного элемента сботаетчстч- 35 вают в затрубном йространстве выше уст- венно;:: - .::- ...: :: - -..„.. -,::., =.,::.,: .:: ройства и цементируют вторую стуйень в

Указанная завйсимость позволяет обес- . обычйом порядке, Вслед за тэмпонажнйм печить надежную герметизацив внутренне-: раствором второй ступени пускают: запорi o ïðîñòðàíñTâà уСтройства ниже клапана:: кую разделительную пробку 10. Дойдя до при цечментироэании второй ступени за счет 40 верхней запорной втулки 5, запорная разде действия давления жидкости .::: .,:;-:. . . лительная пробка 10 взаимодействуетс ней, Устройство работает следующим обра- : вызывая разрушение Срезнлых штифтов 3 и эЬм, ::,—::;.-:-::..:;:::,:: ::: ;,- ::.::- .::: смещает ее вниз до перекрытия боковых

На-первой ступени цементирования по-" цементировочных отверстий 2. Втулка фиксле закэчивания расчетного объема тампо- 45 сируется в Этом положейии, нчапример пруНажНОЮ РаСтВОра ПуСКаат В" жИННЫМ: КОЛЬлцОМ, И -; ПРОЦЕСС целменчтируемую колонйу продавочную раз- . цементировэния заканчивается. длеличтелЬмУю пРобкУ9 с клэпанчом, зафикси- .. НадежнаЯ Работа УстРойства обеспечи рованным на ней срезным штифтом 11, вается тем, что шаровой зэпорный элементПродэвочная разделительная пробка 9 сво- 13 клапана защищен от износа и принуди- боднопрохчодитчерезверхнюю5инижнюю 50 тельно заряжается в рабочее положение

6 эапочрные втулки и фиксируется на нижней при минимальном расходе жидкости восхозапорной втулке 6 фиксатором 15. После дящего потока через клапан. этого происходит разрушение срезных ., Формула изобретения штифтов 11 йод дейстэчием давления и про- Устройство для ступенчатого цемчейтидавочная пробка 9 перемещается от обсад- 55. рования скважин, включающее корпус C боной кочлонне ниже УстРойства. ПРи ковыми циРкУлкЯционными ОтвеРстиЯми, отделении от полого цилиндра 12 происхо- верхнюю и нижнюю запорные втулки, раздит перемещление, дополнительной втулки мещенные внутри корпуса, продэвочную и

1б до посадки ее на посадочное седло чб запорную разделительнйе пробки, клапан.

5 1747679 6 связанный с продзеочной разделительной . эластичнОго кольца, установленного на напробкой и выполненный в виде полого ци- ружной поверхности полого цилиндра про: линдра с шаровым запорным элементом и . тив радиальных каналов и соединенного эластичной диафрагмой в средней части по-. " верхним торцом с поверхностью последнелого цилиндра, и фиксатор нижней запор-: го, причем соотношение междумассами до. ной втулки. о т л и ч а lo щ е е с я тем, что, c 5 полнительной втулки и шарового запорного целью повышения надежности работы уст-.: элемента и соотношение между наружным ройства. оно снабжено: дополнительной диаметром дополнительной втулки и диавтулкой, установленной внутри полого ци- .-:метром ее посадочного cbjiii связаны завилиндра под эластичной дйафрагмой с воэ- Симостью можностью оСевого перемещения, и 10 :: О . — дополнительным обратйым клапаном,"при, :. д щ .+.1 этом полйй цилиндр выполнен с радиаль- ..::. где 0 и d — соответственно наружный ными каналаМи против дополнигельной .: диаметр дополнительной втулки и диаметр .: втулки и посадочным седлом в нижней части -: —: посадочного седла дополнительной втулки; под дополнительную втулку; дополнитель- 15 ная втулка -- с посадочным седлом под ша- : М и m- масс@ соответственно дополнировой эапорный ... элемент, :;:- :.а ..тельной втулки и шарового запорного эле, дополнительный обратный клапан — в Ьиде" мента.

17

13

1747679

Ю

Составитель Н. Чепига

Редактор Н. Федорова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор р. ципле

Заказ 2482 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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