Устройство для ступенчатого цементиро-вания скважин

 

Союз Соеетскнх

Социалнстических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ

<п>840300 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявленр 130979 (21)-..2818679/22-03 (51)м. к„.з с присоединением заявки HP— (23) Приоритет

Е 21 В 33/14

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.06.81. Бюллетень NP 23

Дата опубликования описания 23щ81 (5З) У4К 622.245.42 (O8b. 8) А.A. Ãàéâoðîíñêèé, П.A. ×óåâ, B.È. Bàíèôàòüåâ Л. Х,фару шин, К.A.Øèøèí, Г.К.Казаров, Г.Й.Волошко и В.В.Федоров (72) Авторы изобретения

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

СКВАЕИН

Изобретение относится к буренигэ скважин, в частности к устройствам для их ступенчатого цементирования..

Известно устройство для ступенчатого цементирования сква>хин, включающее корпус с цементированными окнами и две взаимодействугзаие ме>хду собой запорные втулки г.1) .

Недостаткогл известного устройства является невозмо:хность увеличения продавочного давления иэ-за опасности преждевременного среза штифта срезной втулки.

Наиболее близкигл к предлагаемому 15 является устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус и кожух с цементировочными отверстиями, установленный между корпусом и кожухогл запорный волотник, 20 над которым в корпусе выполнены радиальные отверстия, срезную втулку с посадочным седлом, перекрывающую цементировочные отверстия корпуса и цементировочные пробки 21. 25

Недостатком устройства является невысокая надежность перекрытия цементировочных отверстий и необходиглость создания высокого избыточного давления для среза штифтов втулки. 30

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счет павьхггения надех<ности перекрытия цементировочных отверстий.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снаб>хено дифференциальной втулкой, установленной между кох<ухогл и запорным золотником, и

,патрубком, жестко связанным с верхним переходником и располо>хенным ме>< ду дифференциальной втулкой и корпусом с возмох<ностью образования полости, сообщающейся с внешним простран ством.

На фиг. 1 изображено устройство в транспортном поло>хении, .общий вид; на фиг. 2 †.то же, в моглент посадки цементировочной-пробки на седло его втулки и начала запакеровкиу на фиг.

3 — то же, в моглент открытия цементировочных отверстий и начала цементирювания скважины; на фиг. 4 — то же, в момент окончания цементирования и закрытия цементировочных отверстий, Продольный разрез.

Устройство для ступенчатого цементирования скважин (фиг. 1) состоит .из корпуса 1 с концевыми присоединительными переводниками 2 и 3. На г<ор» пусе концентрично разглещен присоедн840300 ненный к переводнику 3 кожух 4. Между корпусом 1 и ко>хухом 4 разглецены кольцевой поршень 5, запорный золотник б и дифференциальная втулка 7, присоединенная к переводнику 3 при помощи средних штифтов 8. Дифференциальная втулка 7 образует телескопическое соединение с золотником 6.Вер" хняя часть втулки, игле,щая большую площадь кольцевого сечения, при помощи отверстий а сообщена с затрубным пространством скважины. Золотник 6 удер>хивается в нерабочем положении за счет сил трения между корпусом 1 втулкой 7 или с поглощью небольшого, штифта, соединяющего золотник с втулкой 7 (не показан).

Кольцевой поршень 5 присоединен к кожуху 4 срезными штифтами 9 и опирается на эластичный пакерующий элемент 10. Внутри корпуса 1 размещена срезная втулка 11, присоединенная к нему штифтами 12 и имеющая седло для цементировочной пробки (не показано).

На корпусе установлено упо»ное кольцо 13, для ограничения перемещения вниз золотника б, а глежду ним и корпусом разглещено стопорное пружинное кольцо 14. Между кожухом 4 и кольцевым поршнем 5 установлен стопор 15 и уплотнение одностороннего типа 16.

На внутренгЪй поверхности корпуса выполнен выступ 17. Между ко>хухом и корпусом установлен патрубок 18, связанный с переходником 3. Устройство снаб>хено пробками 19 и 20.

Устройство работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны вместе с предлагаемым устройством в сква>хину производят цементирование первой ступени. Затем внутрь обсадной колонны сбрасывают пробку 19 (фиг. 2) с таким расчетом, чтобы к тому моменту,когда она достигнет срезной втулки 11,цементная масса в затрубном пространстве поднялась несколько выше пакерующего элемента 10. После того как пробка 19 сядет на седло втулки

11, внутри обсадной колонны создается избыточное давление порядка 10

20 кгс/см, под действием которого штифты 12 срезаются, а срезная втулка 11 с пробкой 19 опускаются до упо. ра в выступ 17 внутри корпуса 1. При этом давление жидкости через отверстия б передается на кольцевой поршень э., золотник 6 и втулку 7. Ввид> того.,1 что сечение у штифта 9 выбранс меньше чем у штифта 8, он срезается раньше и освобождает кольцевой поршень 5, который опускается вниз и сжимает пакерующий элемент 10. Стопор 15 препятствует ходу кольцевого поршня 5 вверх.

В прс>цессе дальнейшего увеличения давления в обсадной колонне происходит срез штифтов 8 (фиг ° 3). После этого дифференциальная втулка 7 освобождается и под действием давления поднимается вверх, открыв цементировочные отверстия в в кожухе 4, через которые цементная масса начинает поступать в затрубное пространство.

Закачав расчетный объем цементной массы в обсадную колонну, в нее спусRBIoT цементировочную пробку 20 (фиг.

4), которая- вытесняя цеглентную массу в затрубное пространство доходит до упора в пробку 19. При этом пробка

20 перекрывает цементировочные отвер15 стия б в корпусе,1 и в кожухе 4.

Дальнейшее незначительное повышение . давления в обсадной колонне сверх давления цементирования, действующее через отверстия r на золотник б сме20 щает его вниз до упора в кольцо 13.

В результате этого цементировочные отверстия б в корпусе 1 перекрываются, а пружинное кольцо 14 фиксирует золотник 6 от перемещения вверх по

25 корпусу. После этого давление в обсадной колонне сбрасывают, а пробки

19,20 и срезную втулку 11 разбуривают.

Формула изобретения

Устройство для ступенчатого цементирования сква>хин, включающее корпус и кожух с цементировочными отверстия35 >ли, установленный между корпусом и кожухом запорный золотник, над верхнигл торцом которого в корпусе выполнены радиальные отверстия, срезную втулку с посадочным седлом, перекры4р вающую цементировочные отверстия корпуса, цеглентировочные пробки и верхний и нижний переходники, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства эа счет повышения надежности перекрытия цементировочных отверстий, устройство снаб>хено дифференциальной втулкой, установленной ме>хду кожухом, и запорным золотником и патрубком, >хестко связанным с верхним переходни о ком и расположенным между дифференциальной втулкой.и корпусом с возможностью образования полости, сообщающейся с внешним пространством.

55 .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СИА М 3527297, кл. 166-154, 1970.

2. Сегаль В.A. Некоторые вопросы цементирования сква>хин. М., ВНИИОЭНГ, 1973, с. 31-36.

Составитель В.Гришанов

Редактор Т.Киселева Техред JI. Пекарь Корректор М.Демчик

Заказ 4697/42 Тиран 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ЛПП "Патент", г. У>хгород, ул. Проектная, 4