Муфта для ступенчатого цементирования обсадной колонны

 

н1 578438

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свес Советских Сециалисткчвских

Рвснублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.01.75 (21) 2098370/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.77. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 27.10.77 (51) М. Кл E 21В 33/14

Государственный комитет

Совета Министров СССР йа лелам изобретений и открытий (53) УДК 622 245 4 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Прасолов, П. Н. Григорьев, М, H. Сафиуллин, А. В. Колотов, М. О. Крист, С. И. Алчина, В. А. Шуплицов и В. Ф. Щипачев

Сибирский научно-исследовательский институт нефтяной промышленности (71) Заявитель (54) МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Изобретение относится к устройствам для ступенчатого цементирования обсадных колонн в скважинах, в частности к муфтам.

Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус и установленные в нем с возможностью осевого перемещения втулки, верхнюю и нижнюю, имеющую проходное сечение меньшее, чем у верхней, и перекрывающую боковые заливочные отверстия в корпусе (1).

При двухступенчатом продавливании в скважину цементного раствора, взаимодействуя с продавочными пробками различного диаметра, втулки поочередно перемещаются вниз, открывая боковые заливочные отверстия на момент продавки в затрубье цементного раствора второй ступени.

Недостатком такой муфты является сравнительно высокая трудоемкость изготовления, обусловленная необходимостью тщательной обработки сопряженных поверхностей корпуса муфты и втулок и установки множества уплотнений. Кроме того, данная муфта в работе недостаточно надежна в связи с заклиниванием втулок в корпусе при его деформации.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является муфта для ступенчатого цементирования обсадной колонны, включающая двухстенный цилиндрический корп1 с с Впускнымн и Выпускнымп отверстиями (2) .

После цсментирования кольцевое пространство муфты остается заполненным цементным раствором, который, затвердевая, надежно закрывает залпвочные отверстия.

Недостатком этой муфты является сравнительно невысокая сопротивляемость гидравлическому давлению KOHTBKTHhlx зон цемент10 ного камня в кольцевом пространстве между корпусом и кожухом муфты вследствие того, что жидкость IlpH работе прорывается под давлением по контактирующим поверхностям из-за низкой герметичности муфты.

15 С целью повышения герметичности муфты, она снабжена фильтрующей кольцевой перегородкой с обратными клапанами, размещенной между стенками корпуса, причем поверхность кольцевой перегородки покрыта непро20 ницаемой пленкой.

На фиг. 1 представлена схема муфты для ступенчатого цемснтирования; на фпг. 2— сечение по А — А на фиг. 1.

Муфта включает двухстенный цилпндриче25 ский корпус 1, стенки которого — внешняя 2 и внутренняя 3 — образуют кольцевое межстенное пространство 4, разделенное фильтрующей кольцевой перегородкой 5 на верхнюю и нижнюю полости. Во внутренней стенке 3 ниЗО же кольцевой перегородки выполнены впуск578438

1О

25 зо

40 ные отверстия, перекрытые разрушаемыми штырями b, а во внешней стенке 2 выше перегородки 5 выполнены выпускные отверстия 7.

Кольцевая перегородка 5 снабжена перепускными отверстиями, одна часть которых перекрыта обратными клапанами 8, установленными между стенками корпуса на осях 9 и выполненными из фильтрующего материала, например из металлокерамики, а другая часть — фильтрующими элементами 10. Для предотвращения засорения фильтрующих элементов при продавке через муфту глинистых или цементных растворов фильтрующая поверхность кольцевой перегородки покрыта непроницаемой пленкой 11.

Работает муфта следующим образом.

Муфту свинчивают с обсадными трубами и устанавливают в скважине в нижней части интервала, цементируемого второй ступенью. На первой ступени цементирования цементный раствор продавливают в скважину пробкой с разрезными манжетами, проходящей штыри 6 без их разрушения. На второй стадии цементирования в обсадную колонну вводят пробку, которая свободно опускается на штырь и при увеличении давления над нею разрушает их, освобождая впускные отверстия. Затем раствор из обсадной колонны через впускные и выпускные отверстия в корпусе муфты и кольцевой перегородке продавливают в заколонное пространство.

Частичное обезвоживание и уплотнение цементного раствора в муфте происходит автоматически (с окончанием цементиро вания верхней ступени и перекрытия отверстий в кольцевой перегородке 5 клапанами 8) путем фильтрации цементного раствора фильтрующими элементами под действием перепада давления, создаваемого разностью давлений столбов цементного раствора в затрубном пространстве колонны и более легкой продавочной жидкости — в трубном, после снижения давления в цементировочной головке до нуля.

В процессе фильтрации непроницаемая пленка 11 под фильтрующими элементами отслаивается, не оказывая сопротивлений поступающему в нижнюю полость кольцевого пространства фильтрату цементного раствора.

На заключительной стадии в колонну опускают бурильные трубы и размывают незатвердевший цементный раствор в пределах муфты и выше ее.

После затвердевания цемента обсадную колонну опрессовывают.

Экспериментально установлено, что вследствие частичного обезвоживания цементного раствора в кольцевом пространстве двухстенного корпуса муфты высотой 250 мм сопротивляемость цементного камня гидравлическому давлению повышается в 10 — 15 раз, то есть давление гидропрорыва возрастает до 150—

225 кгс/см -.

Формула изобретения

1. Муфта для ступенчатого цементирования обсадной колонны, включающая двухстенный цилиндрический корпус с впускными и выпускными отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью повышения герметичности муфты, между стенками корпуса размещена фильтрующая кольцевая перегородка с обратными клапанами.

2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что фильтрующая поверхность кольцевой перегородки покрыта непроницаемой пленкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мищевич В. И. и др. Справочник инженера по бурению. М., «Недра», 1973, с, 396.

2, Мищевич В. И. и др. Справочник инженера по бурению. М., «Недра», 1973, с. 426.