Устройство для цементирования обсадных колонн

 

Использование: при ступенчатом цементировании обсадных колонн. Обеспечивает возможность автоматического разобщения внутриколонного пространства от заколонного пространства после окончания цементирования или непредИзобретение относится к строительству скважин, а именно к устройствам для ступенчатого и манжетного цементирования ,, Известно устройство для ступенчатого цементирования скважин, включающее корпус с боковыми отверстиями, установленную снаружи против боковых отверстий, перекрытых обратными клапанами , дифференциальную втулку и гидравлико-механический держатель втулки в начальном и конечном положениях. виденных остановок во время цементирования с Сущность изобретения: устройство включает корпус с боковыми, осевым каналами и радиальными отверстиями . Снаружи корпуса помещена ступенчатая втулка Она образует с корпусом кольцевую камеру. В кольцевой камере помещен поршень. Он разделяет кольцевую камеру на надпоршневую и - подпоршневую полости„ На ступенчатой втулке в надпоршневой полости помещен ограничитель осевого перемещения поршня и ступенчатой втулки„ Корпус и ступенчатая втулка выполнены с циркуляционными отверстиями. Эти отверстия смещены друг относительно друга При сообщении осевого канала корпуса с надпоршневой полостью циркуляционные of-fr верстия корпуса и ступенчатой втулки совмещаются о При превышении давления в заколонном пространстве над давлением в .осевом канале корпуса ступенчатая втулка возвращается в исходное положение , k ил„ Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения , обусловленная необходимостью перемещения его элементов в затрубное пространство скважины Наиболее близким к предлагаемому является устройство, устанавливаемое на обсадной колонне, включающее корпус с проходным осевым каналом и установленной в боковом отверстии с возможностью выпадения из последней пробкой, размещенные на корпусе двухХ| vj 00 Ю Ч СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1 1) (st>s E 21 В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к авто снова свидктильствм

ЬЭ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4844193/03 (22) 02.07.90 (46) 30, 11.92. Бюл. М 44 (71) Всесоюзный научно"исследователь" ский институт буровой техники и Ком" бинат "Нефть и газ" (m) (72) С.Н. Силуянов, A.Ê. цудаладов, Ю.В. Цырин, В.M. Ванифатьев, Н.Х. Яхин (SU) Герд Хаммер, Юрген Бишоф и Петер Зайдель (Э0) (56) Авторское свидетельство СССР 1027368, кл. E 21 B 33/12, 19 2.

Авторское свидетельство СССР 1501589, кл. F. 21 В 33/12, 19S8. (54) уСТРОйСТВО ply ЕНЕНТИРОВАНИЯ ОБ"

САДНЫХ КОЛОНН (57) Использование: при ступенчатом цементировании обсадных колонн..Обес" печивает возможность автоматического разобщения внутриколонного пространства от заколонного пространства пос" ле окончания цементирования или непредИзобретение относится к строитель" ству скважин, а именно к устройствам для ступенчатого и манжетного цемен. тирования.

Известно устройство для ступенча" того цементирования скважин, включающее корпус с боковыми отверстиями, установленную снаружи против боковых отверстий, перекрытых обратными кла" панами, дифференциальную втулку и гидравлико-механический держатель втул" ки в начальном и конечном положениях..виденных остановок во время цементи» рования. Сущность изобретения: устройство включает корпус с боковыми, осевым каналами и радиальными отвер" стиями. Снаружи корпуса помещена ступенчатая втулка. Она образует с корпу" сом кольцевую камеру. В кольцевой ка" мере помещен поршень. Он разделяет кольцевую камеру на надпоршневую и ° подпоршневую полости. На ступенчатой втулке в надпоршневой полости помещен ограничитель осевого перемещения порш" ня и ступенчатой втулки, Корпус и ступенчатая втулка выполнены с цирку" ляционными отверстиями. Эти отверстия смещены друг относительно друга. При Я сообщении осевого канала корпуса с над" поршневой полостью циркуляционные от- верстия корпуса и ступенчатой втулки совмещаются. При превышении давления в заколонном пространстве над давле" нием в". севом канале корпуса ступенчатая втулка возвращается в исходное по" ложение. 4 ил.

Недостатком известного устройства

4 является ограниченная область его применения, обусловленная необходимостью перемещения его элементов в затруб- аа ное пространство скважины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, устанавливаемое на обсадной колонне, включающее кор" пус с проходным осевым каналом и ус" тановленной в боковон отверстии с возможностью выпадения из последней пробкой, размещенные на корпусе двух1778273 ных отверстий с одноименными отвер" стиями корпуса при сообщении осевого проходного канала корпуса с надпоршне" вой полостью и последующего смещения ее в исходное положение при превыше" нии давления в заколонном простран" стве под давлением в осевом проходном ступени: на фиг. 3 - в процессе це" ментирования второй. ступени; на шиг. 4 " в момент окончания процесса радиальными отверстиями 4, перекрыты" ми пробками 5, ступенчатую втулку 6 с радиальными отверстиями 7, обраканалом 3, и подпоршневую полость, связанную с заколонным пространством вого перемещения 11 и закреплена на корпусе 1 срезным штифтом 12. В корпу" ленная на срезном штифте 15, клапан, ступенчатую втулку с радиальным кана" лом вблизи ступени большей толщины и кольцевой поршень, причем втулка об" разует с корпусом кольцевую камеру, которая разделена. кольцевым поршнем на две полости, иэ которых надпоршневая заполнена рабочей жидкостью и со" общена с боковым отверстием, и под" канале. поршневая - через радиальный канал 1п На Фиг. 1 изображено устройство в ступенчатой втулки " с эатрубным про" транспортном положении; на Фиг. 2 " странством. после окончания цементирования первой

Недостатком известного устройства является невозможность его применения для ступенчатого или манжетного цемен15 тирования скважины с автоматическим цементирования и сброса давления в разобщением внутриколонного и эако" цементировочной головке. лонного пространств по окончании про" Предлагаемое устройство (Фиг. 1) цесса, без повышения трудоемкости состоит из корпуса 1 с боковыми канаизготовления и уменьшения прочностных2О лами 2, осевым проходным каналом -3 с свойств устройства.

Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей устройства за счет возможности сту- эующую с корпусом 1 кольцевую камеру, пенчатого или манжетного цементирова" 25 поршень .R, разделяющий кольцевую кания, а также возможности автоматичес- меру на надпоршневую полость 9, свя." кого разобщения внутриколонного про" занную через боковые каналы 2 и радистранства оТ заколонного простран- альные отверстия 4 с осевым проходным ства после окончания цементирования или непредвиденных остановок во вре" Я мя цементирования. через радиальные овтерстия 7 втулки

Указанная цель достигается тем, 6. Втулка 6 с циркуляционными отверчто устройство для цементирования об" стиями 10 снабжена ограничителем осе", садных колонн, включающее корпус с боковыми каналами, осевым проходным каналом с радиальными отверстиями, се 1, имеющем циркуляционные отверсперекрытыми пробками, ступенчатую тия 13, размещены втулка 14, установ" втулку с радиальными отверстиями, по" мещенную снаружи корпуса и образующую установленный с помощью срезных винс ним кольцевую камеру, поршень, по" 0 тов 16, разбуриваемое седло l7 под мещенный в кольцевой камере и раз- цементировочную пробку, снабженное деляющий последнюю на надпоршневую раздвижными- упорами 18. В корпусе выполость, связанную через боковые ка" полнена кольцевая проточка,19 для налы и радиальные отверстия корпуса Фиксации раздвижных упоров после сме" с его осевым проходным каналом в ра" щ щения клапана, а боковое отверстие бочем положении устройства, и подпорш" корпуса частично перекрыто технологиневую полость, связанную с эаколон" ческой пробкой 20. Необходимую гер" ным пространством через радиальные метичность устройства обеспечивают отверстия ступенчатой втулки, снабже" уплотнительные кольца 21. Циркуляцино ограничителем осевого перемещения 50 онные отверстия 10 перекрыты обратны» поршня и ступенчатой втулки, ломе- ми клапанами,(в виде односторонне щенным на последней в пределах над- закрепленной пружинной мембраны). поршневой полости, а корпус и ступен- Предложенное устройство работает чатая втулка в ее части с большей следующим образом. толщиной стенки выполнены с циркуля- После закачивания в обсадную коУ

55 ционными отверстиями, смещенными друr, лонну расчетного объема тампонажного относительно друга по высоте, причем- . раствора, необходимого для цементиро" ступенчатая втулка установлена с воз" вания первой ступени в колонну пусможностью совмещения ее циркуляцион" кают нижнюю разделительную пробку, 177 »-73

5 которая, проходя через осевой канал

3, перемецает втулку 14, срезая при этом Uтифт 15 и, таким образом, выво" дит из рабочего состояния систему защиты пакера от преждевременного срабатывания. После посадки пробки на

"стоп" - кольцо и сброса давления в цементировочной головке (фиг. 2) пор" вень 8 под действием -большего давле" ния затрубного пространства, переда" ваемого через радиальные отверстия

7 перемещается вниз и жидкость из полости 9 по каналам 2 выталкивает в,. проходной. канал устройства пробку 5, 15 установленную s радиальном отверстии

4 корпуса 1. Необходимым условием перемещения поршня 8 вниз, является превышение внутриколонного давления заколонным в интервале установки 20 устройгтва. При ступенчатом цементи"; ровании этот перепад достигается за счет подъема тампонажного раствора выше интервала установки устройства на 50-80 метров при цементировании 25 предыдущей ступени (подъем тампонаж" ного раствора выше установки устрой" ства необходим и обязателен для полу-i чения сплошного камня в затрубном:..-.. пространстве - для охраны недр). В 30 случае манжетного цементирования данный перепад давления в интервале установки устройства может быть полу" чен путем закачки в обсадную колонну последней порции (2"4 м ) продавоч"

35 ной жидкости (например, воды) с пони" женной плотностью.

Указанная технологическая операция не осложняет процесса цементирова- @ ния скважины и легко может быть пре""

f дусмотрена в технологическом процес" се. Затем при повышении давления в цементировочной головке до заданной величины (фиг. 3) происходит переме" щение поршня 8 в кра" íåå верхнее по" ложение, срез штифта 12 и совмещение циркуляционных отверстий 13 корпуса

1 с циркуляционными отверстиями 10 втулки 6. Промывка и цементирование 50 второй ступени осуществляются через отверстия 10 и 13. После закачивания расчетного объема тампонанного раствора в обсадную колонну (фиг. 4 ) пус" кают цементировочную пробку 22, кото", % рая при посадке на седло !7 срезает штифты 16 и перемецает последний до фиксации его раздвижных упоров 18 в кольцевой проточке 19 корпуса 1.

После снятия давления в цементиро". вочной головке втулка 6 под дейст-. вием избыточного давления затрубногс столба тампонажного ратвора на взаимодействующий с ней поршень Fi переиец|ается вниз в исходное положение, автоматически разобщая внутриколонное и заколонное пространство. Аналогич" но происходит разобщение внутриколон" ного и заколонного пространств скважины при остановках процесса цементирования со снятием давления в цементировочной головке (по различным технологическим причинам, например, -из"за разгерметизации соединения головки с нагнетательной линией);) надежность указанного разобщения пространств увеличивается при перекрытии циркуляционных отверстий втул" ки обратными клапанами.

Благодаря такому выполнению достй"

=Г гается возможность осуществления сту" пенчатого и манжетного цементирования с автоматическим разобщением внутри" колонного и заколонного пространств после окончания или при остановке про" цесса цементирования. формула изобретения

Устройство для. цеиентирования обсадных колонн, включающее корпус с боковыми каналами, осевым проходным каналом и радиальными отверстиями, перекрытыми пробками, ступенчатую втулку с радиальными отверстиями, помещенную снаружи корпуса и образуюцую -c ним кольцевую камеру, поршень, помещенный в кольцевой камере и раз" деляющий последнюю на наппоршневую полость, связанную через боковые кана" лы и радиальные отверстия корпуса с его осевым проходным каналом в рабо" чем полонении устройства,и подпоршневую полость, связанную с заколонным пространством через радиальные отвер" стия ступенчатой втулки, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расши" рения функциональных возможностей устройства путем обеспечения возмож" ности ступенчатого или маннетного цементирования, а также возможности автоматического разобщения внутриколонного пространства от заколонного пространства после окончания ценентирования или непредвиденных остановок ео время цементирования, оно снабжено ограничителем осевого перемещения

1778273 поршня и ступенчатой втулки, помещен" ным на последней в пределах нвдпорш" невой полости, а корпус и ступенча" тая втулка в ее части с большей толщиной стенки выполнены с циркуляцион5 ными отверстиями, смещенными друг относительно друга по высоте, причем ступенчатая втулка установлена с воз" можностью совмещения ее циркуляцион-

1 ных отверстий с одноименными отверстиями корпуса при сообщении осевого проходного канала корпуса с надпоршневой полостью и последующего смеще" ния ее в исходное положение при превы" шенин давления в эаколонном пространстве над давлением в осевом проходном канале.

1778273

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор Й. Ходакова

ЮВ MМ0ОМВВЭВМФВФВМФВВФ

Заказ 4770

ВНИИПИ Государственного

113035, 3

Фиг. ф .Составитель С. Силуянов

Техред М. Моргентал КорректоР А. Мотыль тираж - :, 1 Подписное комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5