Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

 

(111994690

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз -Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к евт. свид-ву(22) Заявлено 230681 {21) 3310696/22-03 ($1) ha. Ngl. Е 21 В 33/14 с присоединением заявки ИоГосударетвенниЯ яомнтет

СССР ио делам изобретениЯ и отярмтиЯ (23) Приоритет —(33) УДЦ 622,245, .42 (088.8) Опубликовано 07.02.83- бюллетень йо 5

Дата опубликования описания 070283 (54) МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНЦХ КОЛОНН!

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

Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн,включающая верхнюю и нижнюю части корпуса с залнвочиыми отверстиями, втулки, штифты, цементировочные проб- с ).

Недостатками этого устройства являются низкая надежность работы иэ- за необходимости применения.специальной пробки (бомбы) для открытия заливочных отверстий после цементирования нижней ступени и посадки- - - 15 нижней пробки на кольцо. стоп, отри-.цательное влияние гидрозатвора на перемещение перекрывающих втулок, что приводит к различного рода осложнениям и авариям; сложность койструкции некоторых основных узлов устройства. Эти недостатки особенно проявляются при значительной глуби-не.установки муфты, когда сильно влйяние гидрозатвора и скорости па- 25 дания бомбы в колонне.

Наиболее близкой к предлагаемой— является муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными от-. верстиями и пазом на его внутреййей поверхности, гильзу, размещенную внутри корпуса и выполненную с гнездами, в которых размещены эапорные шары, входящие в паэ корпуса, опорную втулку, перекрывающую гнезда с запорными шарами и установленную внутри гильзы на фиксирующих элементах, и закрывающую втулку с седлом,- установленную под опорной втулкой (2 .

Недостатками этого устройства являются ненадежность работы иэ-за малой вероятности освобождения сечения колонны н падения срезной втулки, удерживающей шары, необходимости расхаживания и проворачивания второй ступени для открытия и закрытия заливочных (циркуляционных) отверстий, а также в результате заклинивания эапорных шаров при госадках колонны в процессе ее спускау необходимость разгрузки верхней части колонны на зацементированную часть нижней ступени, что по существующим условиям цементирования скважин не допустимо; сложность конструкции оСновных узлов (патрубок, гильза, седло).

994690

Цель изобретения - повышение надежности автоматического освобожде" ния внутреннего сечения обсадной колонны после .окончания цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн,включающая корпус с циркуляционными отверстиями и пазом на его внутренней поверхности, гильзу, размещенную внутри корпуса и выполненную с гнездами„ в которых размещены запорные шары, входящие в паз корпуса, опорную втулк, перекрывающую гнезда с запорными шарами и установленную внутри гильзы на фиксирующих элементах, и закрывающую втулку с седлом, установленную над опорной втулкой, снабжена подпятниками, установленными в гнездах с внутренней стороны гильзы, выходящими за пределы ее боковой поверхности и взаимодействующими с опорной втулкой, образующей с гильзой кольцевую полость, фиксирующий элемент выполнен в виде наборного из отдельных секторов кольца, поджатого изнутри пружинным кольцом и герметизирующего кольцевую полость, а паз в корпусе выполнен по винтовой линии.

Закрывающая втулка с седлом выполнены разъемными по конической поверхности, седло имеет косой разъем по цилиндрической поверхности, а секторы наборного кольца подпружинены друг относительно друга.

На фиг.1 показано устройство, рабочее положение перед окончанием цементирования первой (нижней) ступени, после посадки первой пробки с обратным клапаном на упорную втулку; фиг.2 - то же, рабочее положение, перед окончанием цементирования второй (верхней) ступени обсадной колонны; на фиг.3 — то же, положение после окончания цементирования.

Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн состоит из корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 2 и гильзы 3, соединенных запорными шарами 4, размещенными в отверстиях 5 гильзы 3 и взаимодействующими с пазом 6 корпуса 1. Паз

6 выполнен по винтовой линии с таким расчетом, чтобы разместить необхо димое количество шаров из расчета допустимого их давления в месте контакта, а отверстия 5 в гильзе размещены вдоль оси так же по винтовой линии с шагом равным шагу винтовой, линии паза. Муфта включает опорную втулку 7, зафиксированную разъемным кольцом 8 в гильзе 3. Разъемное кольцо 8 выполнено в виде разъемных и состыкованных секторов, например трех, подпружиненных изнутри пружинным кольцом 9, расположенным в канавке секторов кольца 8. Герметичность соединения обеспечивается уплотнительными кольцами, Шары 4 через подпятники 10 уперты в опорную

S втулку 7. Благодаря такому исполнению между наружной поверхностью опорной втулки 7 и внутренней поверхностью устройства или обсадных труб можно обеспечить достаточный

10 зазор для свободного падения втулки

7 вместе с,обратным клапаном. Закрывающая втулка 11 соединена подвижно с гильзой 3 и штифтом 12 корпуса 1. Седло 13, установленное на внешней конической поверхности зак- рывающей втулки 10, выполнено в виде разрезного кольца, с косым разрезом на стыке. Устройство включает также обратный клапан 14 с первой прода2О вочной пробкой 15, контейнер 16 и вторую пробку 17. Для обеспечения герметичности между частями корпуса упорной втулки, закрывающей втулки и обратного клапана установлены уплотнительные элементы 18. В конечном положении части корпуса зафиксированы буртом 19 и седлом 13.

Устройство работает следующим образом.

Его устанавливают в заданный ин-@ терзал обсадной колонны, Цементный раствор первой ступени продавливают первой цементировочной пробкой 15, соединенной срезным фиксатором с обратным клапаном 14. Пробка прохоЗ5 дит опорную втулку 7, а обратный клапан 14 фиксируется в ней. При дальнейшей прокачке пробка отрывается от обратного клапана 14 и движется в башмаку обсадной колонны.

4Q При получении давления. Стоп обратный клапан 14 закрывается и он вместе с опорной. втулкой 7 и кольцом

8 смещается вверх до выточки в гильзе 3. При этом под действием пружинного кольца 9 секторы кольца 8 раздвигаются, освобождаются и выпадают на забой скважины подпятники

10 и запирающие шары 4, а также

-опорная втулка 7 с обратным клапаном 14. В этот момент корпус 1 и гильза 3 смещаются друг относительно друга и открывают циркуляционные отверстия 2, через которые промывают верхнюю часть скважины. Об открытии отверстий судят по падению давления на цементировочной головке. Если по какой-либо причине нижнюю ступень обсадной колонны прихватило и не произошло открытия отверстий 2, их открывают натяжкой верхней ступени обсадной колонны. Смещаясь, части г корпуса открывают циркуляционные отверстия,.через которые промывают верхнюю часть скважины. При этом нижняя часть колонны висит на бурте

65 19 °

994690

При окончании цементирования второй ступени цемент также продавливают второй пробкой 17 вместе с контейнером 16 которая после посадки последнего на седло 13 заходит в него. При получении давления Стоп срезается штифт 12 и закрывающая втулка 11 вместе с седлом 13 перемещается и закрывает циркуля.цконные отверстия 2. При этом седло

13, взаимодействуя с конической поверхностью втулки ll, раздвигается, заходя B. расточку внешней части корпуса 1, и контейнер 16 вместе с пробкой 17 падает на забой. В этом положении седло 13 запирает части корпуса от возможного их относительного смещения.

Использование -предлагаемой муфты для ступенчатого цементирования обсадных колонн обеспечивает надежное цементирование колонн беэ оставления цементных мостов, исключает применение бомб, необходимость расхаживания и проворачивания обсадных колонн (ступекей)р уменьшает влияние прихватов на срабатывание устройства. Это позволяет получить значительную экономию средств при проводке скважин, исключает вероятность .повреждения обсадных колонн при разбуркваккк моста и неудачное цемекткроваике колонн. Экономический. эффект составляет 10 тыс.р на скважину.

Формула изобретения

1. Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями и пазом на его внутренней по-. верхности, гильзу, размещенную внут" ри корпуса и выполненную с гнездами, .в которых размещены запорные шары, входящие в паз корпуса, опорную втулку, перекрывающую гнезда с запорньми шарами и установленную внутри гильзы на фиксирующих элементах, и закрывающую вт;лку с седлом, установленную над опорной втулкой, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности автоматического освобождения внутреннего сечения обсадной колонны после окончании цементирования, она снабжена подпятниками, установленными в гнеэ дах с внутренней стороны гильзы, выходящими эа пределы ее боковой поверхности и взаимодействующими с опорной втулкой, образующей с гиль20 зой кольцевую полость, фиксирующий элемент выполнен в виде наборного из отдельных секторов кольца, поджа" того изнутри пружинным кольцом и герметизирующего кольцевую полость, 25 а паз в корпусе выполнен по винтовой линии.

2. Муфта по и. l отличающ а я с я тем, что закрывающая втулка с седлом выполнены разъемныЗ-О ми по конической поверхности, седло имеет косой разъем по цилиндрическойповерхности, а секторы наборного кольца подпружинены друг относительно друга.

35 . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, 9 717286р кл. Е 21 В 33/14, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР рр 763581, кл. Е 21 B 33/14р 1976 (прототип) Тирам 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35> -Payutctcas наб. д, 4/5

Заказ 596/14

Филиал ППП Патент, г..Икгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Гришанов

Редактор И. Касарда Техред A.Бабинец. Еорректор Л. Вокшан