Пробка для управления муфтой ступенчатого цементирования

 

В. П. Неудачнн, И; Л. Кисельман, А. И.. Булатов;:;,. ,.1:

С. Г. Вартанянц н А. К. Куксов (72) Авторы изобретении

Всесоюзный научно-исследовательский йнствтут. по креплению скВажин и буровым растворам (7)) Заввитель (54) ПРОБКА ДЛЯ УПРАЗДНЕНИЯ НУфТОЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕИЕНТИРОВАНИЯ

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

Известна пробка для управления муфтой ступенчатого цементирования, Включшщая пустОтелын корпусэ эйнОЛненный материалом с высокой плотностью например, свинцом. Для открытия це-. ментировочных отверстий пробку сбрасывают после вытеснения цемента первой ступени в затрубное пространство.

Под .действием силы тяжести пробка то-. нет в продавоыном растворе и, достигнув муфты, открывает ее цементировочные отверстия, путем перемещения втулки 1).

Недостатком устройства является то, что с его применением необходим. значительные затраты времени на открытие цементировочных отверстий, .в течение которого возможно загустева20 ние цементного раствора.

Наиболее близкой к изобретению является пробка для управления мую" той ступенчатого цементирования, вклю" чающая корпус с осевым каналом, радиальными цементировочными отверстиями и обратный клапан (2).

Недостатком этой пробки является то, что она не может быть использована в цементировочных муфтах, в которых открытие отверстий осуществляют путем перемещения золотниковых втулок вниз, а не вверх, как в извест ной конструкции. Кроме того, существует опасность преждевременного открытия отверстий в муфте при обратном движении жидкости в результате возможной остановки насосов или разгерметизации нагнетательной линии в процессе цементирования одной ступени. Также существует опасность неоткрытия отверстий в случае малого сжатия жидкости, например при близком расположении муфты к забою или недостаточной насыщенности жидкости газом. Значительные силы сопротивления при движении золотниковбй втулки муф-.

3 87272 ты вверх потребуют эакачивания в сква". кану жидкости под большим давлением, что не всегда допустимо по условиям прочности колонны.

Цель изобретения - повышение на. дежности.ступенчатого цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что пробка снабжена замком и втулкой, выполненной с ограничителями хода обратного клапана, причем втулка установлена свободно в осевом канале корпуса с возможностью совмещения ее цементировочных отверстйй с цементировочными отверстиями корпуса s крайнем верхнем положении и перекрытия отверстий — в крайнем нижнем положении.

Кроме того, выполнен в виде набора пружинных колец, установленных один над другим в верхней и нижней частях втулки с возможностью их последовательного срабатывания при осевых перемещениях втулки.

На фиг. 1 показано устройство в процессе цементирования первой ступени; на фиг. 2 — то же, в момеит аварийного сброса давления; на фиг.3то же, в конечном положении.

Пробка содержит корпус 1 со сквоз-, ным каналом 2 и обратный клапан 3.

Внутри корпуса расположена втулка 4, ограничивающая своими буртами х д обратного клапана. Втулка установлена, так, что при смещении в крайнее положение (см. фиг. 3) она перекрь 35 вает боковые отверстия 5, выполненные в корпусе. Ход втулки в корпусе временно ограничен фиксаторами, раскрывающимися после осуществления втулкой заданного числа возвратно-поступатель40 ных движений. Фиксаторы содержат разжатые пружинные кольца 6 и 7, установленные в проточках корпуса и одновременно по краям втулки 4. В конечном положении втулка 4 фиксируется пру45 жинным кольцом 8. Для взаимодействия с золотниковой втулкой 9, перекрывающей эаливочные отверстия 10 в муфте, пробка содержит уплотнения 11 и стопорное кольцо 12.

Устройство работает следующим об50 разом.

Для управления муфтой пробку пускают в скважину в процессе цементирования первой ступени. При посадке пробки в муфту стопорное кольцо 12 (фиг. 1) фиксирует пробку от перемещения вверх, а уплотнение 11 герметизирует кольцевой зазор вокруг пробВ 1 ки. Поток продавочной жидкости отжимает клапан 3 вниз и выходит через боковые отверстия 5, обеспечивая нормальные условия цементирования первой ступени.

В случае аварийного или вынужденного сброса давления на устье скважины клапан 3 под действием обратного тока жидкости, сжатой под пробкой, перекрывает канал 2 выше отверстий 5 и перемещает втулку 4 вверх до упора верхними кольцами 6 замка в край проточки в корпусе. Нижнее кольцо 7, спадает с края втулки и освобождает ни.кнюю проточку (фиг. 2). При этом боковые отверстия 5 остаются открытыми.

После устранения аварии и возоб,новления нагнетания клапан 3 опускаб" ется и открывает нормальный проход жидкости, идущей вниз через боковые отверстия 5, При этом втулка 4 опускается до упора на оставшиеся в нижней проточке два кольца 7, а одно кольцо оказывается за верхним правым краем втулки и выходит из проточки

,положение не показано).

Оставшееся количество колец позволит предотвратить закрытие пробки в случае еще одного непредвиденного прекращения нагнетания, После чего в замке останется только одно кольцо 7.

Цементирование первой ступени заканчивается повышением давления в скважине. После сброса давлен я::на устье жидкость, сжатая под пробкой, расширяясь поднимает клапан 3 и вместе с ним втулку 4 и освобождает ее от последнего нижнего кольца 7.

Для открытия цементировочных отверстий в муфте теперь достаточно возобновления нагнетания. Под действием давления сверху втулка 4 вмес. те с клапаном 3 перемещается вниз в конечное положение, перекрывает боковые отверстия 5 и фиксируется пружинным кольцом 8 .(фиг. 3).

Дальнейшее повышение давления приводит к перемещению золотниковой втулки 9 и открытию заливочных от" верстий 10 в муфте.

Если же закачка цемента первой ступени происходит беэ вынужденных остановок, то после посадки пробки первой ступени следует произвести 2 цикла подъема и сброса давления в скважине. При каждом повышении давления под пробку будет проходить оп5 8727 ределенная порция жидкости. А в момент сброса давления на устье сжатая под пробкой жидкость расширится и переместитсклапан 3 с втулкой 4 вверх

1 фиг. 3). При этом каждый раэ будут удаляться один эа другим кольца 6 и 7 °

После третьего повышения давления пробка окончательно закроется и, ереместив эолотниковую втулку 9, от- 1p кроет заливочные отверстия 11 в муфте, через которые затем осуществляют цементирование второй ступени.

Технико-экономическая. эффективность устройства складывается иэ следующих основных преимуществ предлагаемой конструкции: пробка позволит обеспечить эффективность процесса цементирования независимо от глубины установки муфты и управлять большинством известных в настоящее время муфт за рубежом; конструктивные особенности пробки позволяют использовать ее .в неразбуриваемых муфтах; ввиду малого хода обратного клапана в пробке обеспечивается включение муфт в условиях малого сжатия жидкости; устройство исключит опасность преждевременного срабатывания управляемого устройства, даст возможность осуществить разгерметизацию устья скважины, выполняя роль дополнительного обрат;-. ного клапана; устройство может быть использовано и для управления другими глубинными устройствами, применя26 6 емыми- в бурении в ремонте скважин, нвпример забойными превейторами.

Формула изобретения

1. Пробка для управления муфтой ступенчатого цементирования, включаю» щая корпус с осевым каналом, радиальными цементировочными отверстиями и обратный клапан, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью пЬ ыпения надежности ступенчатого цементирования, пробка снабжена замком и втулкой, выполненной с ограничителями хода. обратного клапана, причем втулка установлена свободно в осевом канале корпуса с возможностью совмещения ее цементировочных отверстий с цемен- тировочными отверстиями корпуса s крайнем верхнем положении и перекрытия отверстий — в крайнем нижнем положении.

2. Устройство по п 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что замок выполнен в виде набора пружинных колец, установленных один над другим в верхней и нижней частях втулки с воэ. можностью их последовательного срабатывания при осевых перемещениях: втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США В 3633671, кл. 166-224, опублик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР . по заявке й- 2577064/03, кл. Е 21 В 33/14, 1978 (прототип).

872726

18: д. .!

Ф ф

Фиг.,7

ВНИИПИ Закаэ 897.1/49 Тираж 630 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4