Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Обеспечивает возможность опрессовки колонны промывочных труб и исключает поступление тампонажного раствора обратно в обсадную колонну. Устройство включает «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевой выборкой, установленное в нижней муфте обсадной колонны опорное кольцо с возможностью телескопического взаимодействия с патрубком, срезной элемент, колонну промывочных труб, соединенную с патрубком. При этом снизу обсадная колонна оснащена обратным клапаном. Патрубок жестко соединен с колонной промывочных труб и оснащен кольцевым выступом сверху и дроссельным каналом снизу. Опорное кольцо снизу оснащено тарельчатым клапаном и разрушаемым ограничителем, оставляющем тарельчатый клапан в открытом состоянии при спуске обсадной колонны в скважину. Центральное отверстие опорного кольца выполнено с возможностью герметичного перекрытия патрубком. Тарельчатый клапан и разрушаемый ограничитель выполнены с возможностью взаимодействия с патрубком. Снизу промывочная колонна труб оснащена радиальными каналами, выше которых внутри колонны промывочных труб расположена втулка, зафиксированная срезным элементом и выполненная с возможностью осевого перемещения вниз. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.

Известно устройство для цементирования обсадной колонны, выполненное в виде подпружиненного обратного клапана тарельчатого типа, установленное на нижнем конце обсадной колонны, спускаемой в скважину (патент RU №2086752, МПК 6 Е21В 33/14, опубл. в 1997 г.).

Недостатки устройства:

- необходимость долива скважины во время спуска обсадной колонны;

- при средних и высоких скоростях спуска обсадной колонны возможен гидроразрыв пластов;

- необходимость создания противодавления на устье скважины при промывке и закачке тампонажного раствора;

- отсутствует возможность изготовления всех деталей клапана из разбуриваемых материалов, что может усложнить дальнейшее углубление скважины.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для цементирования обсадной колонны в скважине (патент на полезную модель RU №42855, МПК 7 Е21В 33/14, опубл. в бюл. №35 от 20.12.2004 г.), включающее «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными и радиальными каналами с кольцевым уступом и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка и имеют в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка, при этом сверху на внутренней поверхности патрубка выполнена кольцевая выборка, а колонна промывочных труб оснащена жесткими центраторами и на конце снабжена ниппелем, имеющим кольцевой упор и наружную кольцевую проточку с кольцевой выборкой, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, причем наружная цилиндрическая проточка ниппеля равна внутреннему диаметру патрубка, при этом в рабочем положении уступ ниппеля взаимодействует с верхним торцом патрубка, а кольцевая выборка патрубка - со стопорным разрезным кольцом ниппеля.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

во-первых, высокая вероятность заклинивания патрубка в опорном кольце, что ведет к потере герметичности устройства, и, как следствие, к обратному выходу тампонажного раствора из заколонного пространства скважины в обсадную колонну;

во-вторых, невозможность опрессовки колонны промывочных труб после спуска устройства в скважину непосредственно перед цементированием.

Задачей изобретения является разработка конструкции устройства, позволяющего после спуска устройства в скважину перед цементированием опрессовать колонну промывочных труб на требуемое давление, и также гарантированно исключить поступление закачанного в заколонное пространство скважины тампонажного раствора обратно в обсадную колонну.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для цементирования обсадной колонны в скважине, включающим «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевой выборкой, установленное в нижней муфте обсадной колонны опорное кольцо с возможностью телескопического взаимодействия с патрубком, срезной элемент, колонну промывочных труб, соединенную с патрубком.

Новым является то, что снизу обсадная колонна оснащена обратным клапаном, а патрубок жестко соединен с колонной промывочных труб и оснащен кольцевым выступом сверху и дроссельным каналом снизу, при этом опорное кольцо снизу оснащено тарельчатым клапаном и разрушаемым ограничителем, оставляющем тарельчатый клапан в открытом состоянии при спуске обсадной колонны в скважину, причем центральное отверстие опорного кольца выполнено с возможностью герметичного перекрытия патрубком, а тарельчатый клапан и разрушаемый ограничитель выполнены с возможностью взаимодействия с патрубком, причем снизу промывочная колонна труб оснащена радиальными каналами, выше которых внутри колонны промывочных труб расположена втулка, зафиксированная срезным элементом и выполненная с возможностью осевого перемещения вниз.

На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

На фигуре 2 изображен вид - А разрушаемого ограничителя.

Устройство для цементирования обсадной колонны 1 в скважине (см. фиг.1) включает «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка 2 с кольцевой выборкой 3, а также герметично установленное в нижней муфте 4 обсадной колонны 1 опорное кольцо 5, имеющее возможность телескопического взаимодействия с патрубком 2, а также колонну промывочных труб 6, соединенную с патрубком 2.

Снизу обсадная колонна 1 оснащена обратным клапаном 7, установленном в башмачной муфте 8. Патрубок 2 жестко установлен на нижнем конце колонны промывочных труб 6 и оснащен кольцевым выступом 9 сверху и дроссельным каналом 10 снизу. Опорное кольцо 5 снизу оснащено тарельчатым клапаном 11 и разрушаемым ограничителем 12 (см. фиг.1 и 2), оставляющем тарельчатый клапан 11 в открытом состоянии при спуске обсадной колонны 1 в скважину.

Центральное отверстие 13 опорного кольца 5 выполнено с возможностью герметичного перекрытия патрубком 2.

Тарельчатый клапан 11 и разрушаемый ограничитель 12 выполнены с возможностью взаимодействия с патрубком 2.

Снизу промывочная колонна труб 6 оснащена радиальными каналами 14, выше которых внутри колонны промывочных труб герметично расположена втулка 15, зафиксированная срезным элементом 16 и выполненная с возможностью осевого перемещения вниз.

Нижняя муфта 4 и башмачная муфта 8 соединены между собой переходником 17 обсадной колонны 1.

На нижнем конце башмачной муфты 8 установлена башмачная труба 18, имеющая сквозные отверстия 19.

Вспомогательные крепежные элементы на фигуре не показаны.

Устройство работает следующим образом.

После подготовительных работ на скважине в нее на проектную глубину спускают обсадную колонну 1, оснащенную снизу вышеописанной компоновкой (см. фиг.1), при этом в процесс спуска обсадной колонны 1 в скважину, находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает снизу вверх внутри обсадной колонны 1 благодаря разрушаемому ограничителю 12, оставляющему тарельчатый клапан 11 в открытом состоянии.

Затем во внутрь обсадной колонны 1 спускают колонну промывочных труб 6, оснащенную на конце патрубком 2, при этом находящаяся внутри обсадной колонны 1 скважинная жидкость свободно перетекает снизу вверх внутрь колонны промывочных труб 6 сквозь его дроссельный канал 10 и радиальные каналы 13 колонны промывочных труб 6.

Спуск колонны промывочных труб 6 в скважину прекращают тогда, когда находящийся на конце колонны промывочных труб 6 патрубок 2, вступив во взаимодействие с тарельчатым клапаном 11, разрушит разрушаемый ограничитель 12 (см. фиг.1 и 2), при этом патрубок 2 кольцевой выборкой 3 герметично вступит во взаимодействие с центральным отверстием опорного кольца 5, а кольцевой выступ 9 патрубка 2 сядет сверху на опорное кольцо 5.

Далее делают подгонку длины колонны промывочных труб 6 посредством подгоночного патрубка (на фиг.1 и 2 не показано) с учетом возможности ее обвязки с заливочным агрегатом (на фиг.1 и 2 не показано) при ограниченном осевом перемещении колонны промывочных труб 6 вверх.

Далее с устья скважины в колонну промывочных труб 6 сбрасывают шар (на фиг.1 и 2 не показано), который герметично садится на втулку 15 сверху, перекрывая его проходной канал.

Затем производят опрессовку колонны промывочных труб 6 на предполагаемое максимальное давление, возникающее при продавке цементного раствора в заколонное пространство 20 скважины.

Опрессовав колонну промывочных труб 6 на предполагаемое максимальное давление и убедившись в герметичности колонны промывочных труб 6, давление в колонне промывочных труб 6 вновь повышают, но уже выше максимального до разрушения срезного элемента 16, фиксирующего втулку 15 в колонне промывочных труб 6. В результате разрушения срезного элемента 16 втулка 15 с находящимся на ней шаром смещаются вниз до упора в заглушенный снизу патрубок 2.

Далее колонну промывочных труб 6 приподнимают на 1-2 метра, при этом патрубок 2 выходит из герметичного взаимодействия с центральным каналом 13 опорного кольца 5.

После этого на устье скважины герметизируют межколонное пространство 21.

Подачей тампонажного раствора с устья скважины в промывочные трубы 6 сквозь радиальные каналы 16 ниппеля 2 и далее через межколонное пространство 21, сквозь тарельчатый клапан 11 и обратный клапан 7, а также сквозные отверстия 19 башмачной трубы 18 в заколонное пространство 20 скважины вызывают циркуляцию тампонажного раствора, после выхода которого на устье направляют его в осреднительную емкость и заливочным агрегатом осуществляют циркуляцию, постоянно контролируя плотность тампонажного раствора на входе и выходе из скважины, при этом некондиционные пачки тампонажного раствора выбрасываются в амбар.

После стабилизации тампонажного раствора по плотности циркуляцию прекращают.

Далее в межколонное пространство 21 скважины закачивают расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 л тампонажного раствора в межколонном пространстве 21 с учетом того, чтобы после продавки верхний уровень тампонажного раствора должен быть выше радиальных каналов 14, выполненных на конце колонны промывочных труб 6 с целью исключения смешивания продавочной жидкости с тампонажным раствором, находящимся внутри промывочных труб 6.

Производят продавку цементного раствора из межколонного пространства 21 сквозь тарельчатый клапан 11 и обратный клапан 7 и далее через сквозные отверстия 19 башмачной трубы 18 в заколонное пространство 20.

Затем в промывочные трубы 6 закачивают расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 л тампонажного раствора в промывочных трубах 2, и производят продавку цементного раствора из промывочных труб 2 через нижнюю часть обсадной колонны 1, сквозь тарельчатый клапан 11 и обратный клапан 7 и далее через сквозные отверстия 19 башмачной трубы 18 в заколонное пространство 20.

Вновь опускают колонну промывочных труб вниз до тех пор, пока патрубок 2 кольцевой выборкой 3 герметично вступит во взаимодействие с центральным отверстием опорного кольца 5, а кольцевой выступ 9 патрубка 2 сядет сверху на опорное кольцо 5.

Обратной промывкой (подачей промывочной жидкости в межколонное пространство 21 скважины) вымывают остатки тампонажного раствора из промывочных труб 6 и межколонного пространства 21 скважины.

Далее колонну промывочных труб 6 с патрубком 2 на конце поднимают на поверхность, а скважину оставляют на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).

Предлагаемое устройство позволяет после спуска устройства в скважину перед цементированием обсадной колонны опрессовать колонну промывочных труб на требуемое давление, кроме того, оно гарантированно исключает поступление закачанного в заколонное пространство скважины тампонажного раствора обратно в обсадную колонну благодаря установке друг под другом обратного и тарельчатого клапанов.

Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине, включающее «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевой выборкой, установленное в нижней муфте обсадной колонны опорное кольцо с возможностью телескопического взаимодействия с патрубком, срезной элемент, колонну промывочных труб, соединенную с патрубком, отличающееся тем, что снизу обсадная колонна оснащена обратным клапаном, а патрубок жестко соединен с колонной промывочных труб и оснащен кольцевым выступом сверху и дроссельным каналом снизу, при этом опорное кольцо снизу оснащено тарельчатым клапаном и разрушаемым ограничителем, оставляющим тарельчатый клапан в открытом состоянии при спуске обсадной колонны в скважину, причем центральное отверстие опорного кольца выполнено с возможностью герметичного перекрытия патрубком, а тарельчатый клапан и разрушаемый ограничитель выполнены с возможностью взаимодействия с патрубком, причем снизу промывочная колонна труб оснащена радиальными каналами, выше которых внутри колонны промывочных труб расположена втулка, зафиксированная срезным элементом и выполненная с возможностью осевого перемещения вниз.