Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колон

 

П. А. Чуев, А, А. Гайворонский, A. Х. Фарукшин, В. И. Ванифатьев, А. А. Быбин, Ю. 3. Бырин, В. А. Вэородов, С. Ф. Федосов и А. A. Домальчук (72) Авторы изобретения

Всесоюзный ордена Ч рудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники (7I) Заявитель ( (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО БЕМЕНТИРОВАНИЯ .ОБСАДНЫХ КОЛОНН.

/ б3

Изобретение относится к области бурения скважин, в частности к устройствам для ступенчатого цементировании обсадных колонн.

Известно устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, вклв -: чаюшее корпус с цементировочнымв отверстиями, две срезные втулки, взаимодействующие между собой и цементйро- " вочные пробки jl) . т..

Недостатком этого устройства является возможность смятия корпуса и втулок

-под действием несбалансированного гидростатического давления.

Наиболее близким аналогом,.: изобретения является устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус с цементировочнь|ми окнами и перепускными каналами для " пакера, верхнюю и нижнюю среэные втулки с посадочными седлами, взаимодейс вующие между собой, и цементировочные пробки )2) е

*-- 2

Недостатком устройства является возможность неперекрытия цементировоч- ных отверстий корпуса из--эа того, что в момент посадки верхней разделительной пробки при окончании цементирования последней ступени между ней и нижней пробкой образуется ограниченный объем жидкости, препятствующий перемещеник втулки в крайнее нижнее положение, Белью изобретения является обеспечение безотказности срабатывания устройства за счет повышения надежности перекрытия цемеитировочных отверстий после окончания цементирования последней ступени.

Поставленная цель достигается тем, что внутренняя поверхность корпуса выше цементировочнык отверстий выполнена ступенчатой, а верхняя втулка выполнена дифференпиальной, .взаимодействующей с уступами корпуса, и имеет кольцевую проточку в нижней части по наружной поВерхности, причем полость под цементиро давлении не более 20 кг/см произойдет эапакеровка уплотнительного элемента.

После этого в обсадной колонне постепенно повышают давление до 70-100 кгс/см при котором срезается штифт 11 втулки

3 (см. фиг. 3) .

Втулка опускается вниз до упора в выступ корпуса 1 (выступ на чертежах не показан), открывая при этом цементировочные окна 12 в корпусе, через которые цементный раствор поступает в затрубное пространство. При опускании вниз втулки 3 перекрывается канал 13 и внутренняя полость уплотнительного элемента запирается при его раздутом цоложенин.

В конце цементирования в обсадную колонну пускают цементировочную пробку

19 (см. фиг. 4), при помощи которой цементный раствор выдавливают через окна 12 в затрубное пространство скважины. Пройдя всю обсадную колонну, пробка

19 садится на седло 4 втулки 2 и под пробкой, начнет перемешать втулку 2 вниз к окнам 12. Дойдя до положения, изображенного на фиг. 4, втулка не остановится из-за замкнутого объема цементного раствора, образовавшегося между шаром 15 (нафиг. 4непоказан) и пробкой

19. Она будет продолжать двигаться вниз под действием осевого усилия, возникающего из-за того, что на втулку 2 в этом положении действует разность внутри трубного и затрубного давлений, а сама втулка оказывается гидравлически неуравновешенной (диаметр 2 ее нижней части меньше диаметра g верхней части).

При движении втулки 2 вниз (см. фиг. 5) между седлом 4 и пробкой 19 образуется зазор, через который происходит переток жидкости из-под нижнего торца втулки в полость над ее верхним торцом. Движение втулки при этом облегчается благодаря кольцевой выемке 14, выполненной между ее различными поверхностями D и Qg. Цементный раствор, заключенный между этими поверхностями при помощи выемки 14 выдавливается. через окно 12 в затрубное пространство.

Дойдя до втулки 3, втулка 2 перекроет цементировочные окна 12 и зафиксируется в корпусе 1 при помощи пружиннбго кольца 5.

По окончании времени ОЗЦ цементировочную пробку 19.(см, фиг. 4 и 5), седла 4 и 10 (см. фиг. 1), упор 16 (см.

3 717287 4 вочной пробхой гидравлически связана с полостью над дифференциальной втулкой.

На фиг. 1 изображено устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, общий вид; на фиг, 2 — то же, в момент запакеровки его уплотнительного элемента; на фиг. 3 — то же, в момент цементирования скважины; на фиг. 4то же, B момент посадки цементировочной пробки на седло верхней втулки; на 0 фиг. 5 — то же,в момент перекрытия верхней втулкой цементировочных окон.

Устройство для ступенчатого цементирования скважин состоит из хорпуса 1, внутри которого размещены верхняя 2 1 и нижняя 3 подвижные запорные втулки.

Верхняя втулка снабжена седлом 4 и удерживается в крайнем верхнем положении при помощи стопорного пружинного кОльца 5. Седло 4 крепится к втулке 2 . 20 при помощи пальцев 6, размещенных B продольных пазах 7 патрубка 8, жестко прикрепленного к корпусу 1. Внутри ниж-. ней втулки 3 на среэных штифтах 9 за- избыточным давлением, создаваемым над креплено седло 10, а сама втулка крепит- 5 ся к корпусу 1 срезными штифтами 11.

В корпусе выполнены цементировочные окна 12 и перепускные ханалы 13, сообщающие уплотнительный элемент пакера (на чертежах не показан) с обсадной колонной. Внутренняя поверхность корпуса 1 над цементировочными окнами выполнена ступенчатой. Внутренний диаметр 5 первой ступени меньше внутреннего диаметра 13 второй ступени .и внутрен- З ний диаметр Д третьей ступени меньше

Ъ, В соответствии со ступенями корпуса 1 дифференциальная втулка 2 имеет наружные поверхности Dq1 Dg> которые разделены между собой кольцевой выем- 40 кой 14, Цементирование скважины с применением устройства осуществляют следующим образом, Устройство в собранном виде, хак это изображено на фиг. 4, вместе с уплотнительным элементом (на чертежах не по-. казан) присоединяют к обсадной колонне и опускают в скважину. Перед началом цементированич (см. фиг. 2) в обсадную колонну бросают шар 15. После посадки шара в седло 10 в обсадной колонне создают избыточное давление, под действием которого срезается штифт 9 и шар 15 вместе с седлом опускаю"ся вниз до упо- ра 16 во втулке 3. При этом каналы 13, 17 и 18 в корпусе 1, втулке 3 и седле

10 совме цаются. В результате этого при «

5 717287 6 фиг. 2), шар 16 (см. фнг. 2) и цеме. т- ней ступени, внутренняя поверхность корный стакан между ними раэбуривают". пуса опцие цементировочных отверстий выполнена ступенчатой, а верхняя втулка выполнена дифференциальной, взаимодейф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я ствующой с уступами корпуса, и имеет кольцевую проточку в нижней части по

Устройство для ступенчатого цементи- наружной поверхности, причем полость рования обсадных колонн, включакщ4е под цементировочной пробкой гидравлическорпус с цементировочными окнами ii ки связана с полостью над дифференциальперепускными каналами для пакера, верх- l0 ной втулкой. нюю и нижнюю срезные втулки с посадоч- ),. ными седлами,: взаимодействуюшие меж- Источники информации, ду собой, и цементировочные пробки, о т- принятые во внимание lip% экспертизе л и ч а ю m е е с я тем, что, с целью 1. Патент СЙА № 3527297, обеспечения безотказности срабатывания 1 кл. 166-164, опублик. 1970. устройства за счет повышения надежйЖ=- - 2. Техника и технология бурения, ти перекрытия цементировочных отверстий Труды ВНИИВТ. Вып. XQVI1 М., Недра после окончания цементирования послед - 1971, с. 312. 1

ЩВВВкае«&мж-:.-:. - "ìóã-";.-Б1«ФБ««- ;, «;ФЖФ4ФЩЩъеааМяж;:.-, «ЪЬ.=«:;«:яФ--..;;; .«,:.:,:.-„««",», «««:".

717287

Составитель В. Гришанов

Редактор Л. Богатова Техред О. Легеза Корректор М Йемчик

Заказ 9784/41 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул; Проектная, 4