Устройство для цементирования обсадной колонны

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн. Обеспечивает высокую герметичность в зоне “стоп-кольца” и простоту изготовления и конструкции. Сущность изобретения: устройство включает корпус, установленное в нем “стоп-кольцо”, уплотнения и разделительную пробку. Согласно изобретения “стоп-кольцо” выполнено в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевыми внутренним и наружным уступами вверху, продольными пазами и радиальными каналами, расположенными выше заглушенного участка патрубка. С наружной стороны упомянутого участка выполнена цилиндрическая расточка, в которой жестко установлено технологическое кольцо с наружной конусной поверхностью. Малое основание конуса кольца обращено вверх, а диаметр его равен наружному диаметру патрубка. Напротив продольных пазов последнего телескопически установлено опорное кольцо, наружной стороной жестко соединенное с корпусом и снабженное срезными элементами, свободные концы которых взаимодействуют с продольными пазами патрубка. На нижнем торце опорного кольца со стороны внутренней поверхности выполнена конусная расточка, адекватная конусной поверхности технологического кольца патрубка. 1 ил.

Предложение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн.

Известно устройство для цементирования обсадной колонны, содержащее разделительную пробку, включающую эластичную манжету, установленную на участке сердечника с меньшим диаметром и уплотнительные элементы - на участке сердечника с большим диаметром и фиксатор, размещенный на опорной втулке, причем наружный диаметр уплотнительных элементов выбран под меньший внутренний диаметр “стоп-кольца” с посадочным седлом сверху и уступом, соединенного с корпусом (1).

Недостатком устройства является сложность конструкции из-за наличия большого количества деталей, в т.ч. и такой сложной, как разрезная пружинная цанга. Последняя занимает в устройстве большой объем и при необходимости углубления скважины, ее невозможно разбурить, т.к. она подвергнута закалке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее корпус, установленное в нем “стоп-кольцо”, уплотнения и разделительную пробку (2).

Недостатком устройства является то, что в нем используется разделительная пробка сложной конструкции, включающая сердечник переменного диаметра, конусную опорную втулку, стопорное кольцо и т.д. Все это приводит к определенным трудностям в изготовлении и, в конечном счете, к дополнительным материальным затратам.

Кроме того, данное устройство не обеспечивает необходимой герметичности, обусловленной тем, что при вхождении пробки в “стоп-кольцо” за счет разности давлений над и под пробкой, уплотнительные кольца выдавливаются. При закачке большого объема цементного раствора цилиндрическая поверхность “стоп-кольца” подвергается эрозии, что также ведет к снижению герметичности. Отрицательным моментом является также то, что при спуске устройства в скважину, будет происходить поршневание скважинной жидкости и перелив ее на устье скважины.

Задачей изобретения является создание устройства, обладающего упрощенной конструкцией, простотой изготовления, обеспечивающего высокую герметичность в зоне “стоп-кольца” и отличающегося относительной дешевизной.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус, установленное в нем “стоп-кольцо”, уплотнения и разделительную пробку.

Новым является то, что “стоп-кольцо” выполнено в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевыми внутренним и наружным уступами вверху, продольными пазами и радиальными каналами, расположенными выше заглушенного участка патрубка, причем с наружной стороны упомянутого участка выполнена цилиндрическая расточка, в которой жестко установлено технологическое кольцо с наружной конусной поверхностью, малое основание конуса которого обращено вверх, а диаметр его равен наружному диаметру патрубка; напротив продольных пазов последнего телескопически установлено опорное кольцо, наружной стороной жестко соединенное с корпусом и снабженное срезными элементами, свободные концы которых взаимодействуют с продольными пазами патрубка; на нижнем торце опорного кольца со стороны внутренней поверхности выполнена конусная расточка, адекватная конусной поверхности технологического кольца патрубка.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Оно состоит из корпуса 1, внутри которого жестко установлено “стоп-кольцо”, выполненное в виде заглушенного снизу патрубка 2 с наружным 3 и внутренним 4 кольцевыми уступами и конусной расточкой 5 с внутренней стороны. Патрубок 2 снабжен продольными пазами 6 и радиальными каналами 7. В зоне заглушенного участка 8 патрубка с наружной стороны выполнена цилиндрическая расточка 9, в которой жестко установлено технологическое кольцо 10 с конусной наружной поверхностью 11, малое основание конуса которого обращено к верхней части, а его диаметр равен наружному диаметру патрубка. Телескопически к патрубку напротив продольных пазов 6 установлено опорное кольцо 12, снабженное срезными элементами 13, свободные концы которых входят в продольные пазы 6. В нижнем торце кольца 12 с внутренней стороны выполнена конусная расточка 14, адекватная конусной поверхности 11 технологического кольца 10. Устройство снабжено также уплотнениями 15.

Работает устройство следующим образом.

Обсадную колонну с башмаком (не показаны), в составе которой установлены корпус 1 со “стоп-кольцом”, спускают в скважину на расчетную глубину, при этом под воздействием перепада давления патрубок 2 поднимается вверх до упора в срезные элементы 13, однако радиальные каналы 7 частично остаются открытыми и через них скважинная жидкость поступает во внутрь обсадной колонны, благодаря чему предотвращается перелив жидкости на устье скважины. Производят цементирование с применением обычной технологии. При окончании цементирования разделительная пробка 16 садится на патрубок 2, на устье резко повышается давление, отчего срезные элементы 13 разрушаются, после чего давление на устье сбрасывают. Под воздействием перепада давления со стороны заколонного пространства, патрубок 2 перемещается вверх относительно кольца 12 и заклинивается в месте контакта конусных поверхностей 11 и 14 колец 10 и 12, надежно перекрывая внутриколонное пространство обсадных труб от заколонного. При этом, чем больше давление действует на заглушенный участок патрубка 2, тем сильнее и надежнее его фиксация и герметизация.

Разделительная пробка 16 может иметь как плоскую опорную поверхность, так и конусную “пипку”. Последняя входит во внутрь патрубка 2 и фиксируется в “стоп -кольце”.

Предложенное устройство обладает предельно простой конструкцией, простое в изготовлении и значительно дешевле, чем известное устройство, обеспечивает очень высокую герметизацию в зоне “стоп-кольца”. С использованием предлагаемого устройства отпадает необходимость оборудовать обсадную колонну обратным клапаном.

Использованная информация

1. Аналог. А.с. №1079824, МКИ Е 21 В 33/16, 1984.

2. Прототип. Полезная модель. Св-во №27141, МКИ 7 Е 21 В 33/16, 2003.

Формула изобретения

Устройство для цементирования обсадной колонны, включающее корпус, установленное в нем “стоп-кольцо”, уплотнения и разделительную пробку, отличающееся тем, что “стоп-кольцо” выполнено в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевыми внутренним и наружным уступами вверху, продольными пазами и радиальными каналами, расположенными выше заглушенного участка патрубка, причем с наружной стороны упомянутого участка выполнена цилиндрическая расточка, в которой жестко установлено технологическое кольцо с наружной конусной поверхностью, малое основание конуса которого обращено вверх, а диаметр его равен наружному диаметру патрубка, напротив продольных пазов последнего телескопически установлено опорное кольцо, наружной стороной жестко соединенное с корпусом и снабженное срезными элементами, свободные концы которых взаимодействуют с продольными пазами патрубка, на нижнем торце опорного кольца со стороны внутренней поверхности выполнена конусная расточка, адекватная конусной поверхности технологического кольца патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1