МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН Российский патент 1997 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании эксплуатационных колонн в две стадии в нефтяных и газовых скважинах с большими углами наклона ствола, включая и горизонтальные участки.

Как известно, в настоящее вpемя до 98% скважин бурится наклонными, с углом наклона ствола свыше 30^o. Широко начали применять в мировой практике (в т.ч. и отечественной) строительство горизонтальных скважинах.

Известны устройства (муфты) для ступенчатого цементирования эксплуатационных колонн, широко применявшихся в зарубежной и отечественной практике типа МСЦ-1 и МЦН-2 (1). Однако эти муфты имею три принципиальных недостатка, не позволяющих их применять в скважинах с большими углами наклона и горизонтальных скважинах: муфты имеют неравнопроходное сечение, т.е. внутренний диаметр муфты существенно меньше внутреннего диаметра обсадной (эксплуатационной) колонны, поэтому при спуске насосно-компрессорных труб в скважины их муфты приходят в зацепление со втулкой-заслонкой МСЦ-1 или МСЦ-2; что зачастую приводит к аварийной ситуации; в указанных муфтах открытие заливочных отверстий производится путем сбрасывания "падающей" пробки ("бомбы"), в этом случае большого угла наклона (более 25-30^o) падающая пробка не садится на седло муфты, заливочные отверстия не открываются и муфта не срабатывает; при разбуривании возможны вращения втулки-заслонки и разгерметизация ее резиновых уплотнительных элементов.

Более совершенными, но обладающими теми же или одним из вышеуказанных недостатков обладают устройства по: авт. св. СССР 1006722, А кл. Е 21 В 33/14, опубл. 23.03.83 в Бюл. N 11; 732498, кл. Е 21 В 33/14, опубл. 05.05.80 ш. бюл. N 17, 17.07.87, А 1 кл. Е 21 В 33/14, опубл. 21.01.92. Бюл. N 3, авт. св. ПАТ Российской Федерации 2004777 С 1 (51) 5 Е 21 В 33/14, опубл. 15.12.92 г. бюл. N 45-46.

Наиболее близким аналогом (прототипом), муфты для ступенчатого цементирования обсадной колонны по авт. св. СССР N 1694861 А1 кл. Е 21 В 33/14, опубл. 30.11.91 г. бюл. N 44.

1. Указанная муфта для ступенчатого цементирования обсадной колонны, включающая корпус с циркуляционными отверстиями, и установленными в них пробками, упором для закрывания втулки, установленной внутри корпуса, посадочную втулку под разделительную пробку.

Эта муфта имеет следующие недостатки: внутреннее сечение муфты меньше внутреннего сечения обсадной колонны за счет заслонки, закрывающей заливочные отверстия; это препятствует нормальному спуску насосно-компрессорных труб в наклонных скважинах; давление разрыва обоймы, как правило, нестабильное (нельзя четко установить необходимое давление открытия заливочных отверстий, за счет растягивания обоймы, разгерметизации пробки, чему способствует его конусность и начало утечки жидкости через заливочные отверстия до завершения цементирования первой ступени и открытия заливочных отверстий; при разбуривании цемента внутри муфты возможна разгерметизация колонн за счет разрушения заслонки, выступающей внутри колонны.

Для надежной работы муфты при цементировании наклонных и горизонтальных скважин в различных геолого-физических условиях (различных давлений открытая муфта) необходимо четкое открытие ее циркуляционных отверстий при заданном давлении, исключить разгерметизацию муфты при разбуривании цементного стакана внутри колонны, предотвратить зацепление о муфту насосно-компрессорных труб и иного скважинного оборудования при их спуске в скважину и подъеме на поверхность.

Указанная задача достигается в предлагаемом изобретении за счет следующих технических решений.

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с упором и циркуляционными отверстиями, закрытыми заглушками, заслонку, помещенную внутри корпуса, и продавочную пробку, отличающаяся тем, что заглушки зафиксированы в циркуляционных отверстиях сменными тарированными срезными шпильками и имеют уплотнительные кольца, а заслонка выполнена в виде герметизирующей обоймы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру обсадной колонны, имеет зафиксированное внутри нее посадочное кольцо из легкоразбуриваемого материала и шариковый фиксатор относительно корпуса, причем заслонка и упор выполнены с взаимоответными пазами и выступами.

На фиг.1 показано устройство муфты в тpанспортном положении в компоновке обсадной колонны; на фиг.2 муфта после заливки II ступени. Муфта состоит из корпуса 1, в котором имеются два отверстия 2 закрытые цилиндрическими пробками 3 с уплотнением 4, срезныхтарированных шпилек 5, стальной заслонки 6, прикрепленной к корпусу с помощью срезных шпилек 7, разбуриваемая втулка для посадки продавочной пробки второй ступени 8, соединенная со стальной заслонкой с помощью шпилек 9, продавочной пробки 10 с разбуриваемой посадочной плитой 11, запорного шарового замка 12 для фиксации заслонки после закрытия заливочных отверстий. Заслонка 6 и упор 13 имеют ответные пазы 1 и выступы 15 для предупреждения проворачивания заслонки при разбуривании втулки 8. Проходящая через втулку 8 продавочная пробка первой ступени не показана на рисунке. В качестве таковой могут быть использованы известные пробки.

Муфта работает следующим образом. Затворяют, закачивают в скважину и продавливают цементный раствор первой ступени, получают давление "стоп" первой ступени, затем повышают давление заданного для среза шпилек при этом шпильки 15 срезаются, пробка 3 выпадает и открываются циркуляционные отверстия 2, производится срезка излишков цементного раствора и вымывание их на поверхность, затем готовится и закачивается в скважину цементный раствор второй ступени, при завершении операции заливки продавочная пробка 10 с плитой 11 садится на заслонку 6 и втулку 8, при дальнейшем повышении давления до заданного срезаются шпильки 7 и заслонка 6, продвигаясь вниз до упора 13, входит в зацепление, закрывает заливочные отверстия 2, срабатывает шаровой замок 12. После получения давления "стоп" второй ступени скважина оставляется на затвердевание цемента. После затвердевания цемента втулка (обойма 8 со штифтами 9 и продавочная пробка 10 с плитой 11 разбуриваются).

Заявляемая муфта проста и надежна в работе, усложнению технологического цикла не способствует.

Использование: в нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при цементации эксплуатационных колонн в две стадии в нефтяных и газовых скважинах. Обеспечивает повышение надежности работы устройства при цементировании наклонных и горизонтальных скважин. Сущность изобретения: устройство включает корпус с упором и циркуляционными отверстиями. Последние закрыты заглушками. Они зафиксированы в циркуляционных отверстиях сменными тарированными срезными шпильками и имеют уплотнительные кольца. В корпусе помещена заслонка. Она выполнена в виде герметизирующей обоймы. Ее внутренний диаметр равен внутреннему диаметру обсадной колонны. Заслонка имеет посадочное кольцо из легкоразбуриваемого материала. Оно зафиксировано внутри заслонки. Кроме того, оно имеет шариковый фиксатор относительно корпуса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с упором и циркуляционными отверстиями, закрытыми заглушками, заслонку, помещенную внутри корпуса, и продавочную пробку, отличающаяся тем, что заглушки зафиксированы в циркуляционных отверстиях сменными тарированными срезными шпильками и имеют уплотнительные кольца, а заслонка выполнена в виде герметизирующей обоймы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру обсадной колонны, имеет зафиксированное внутри нее посадочное кольцо из легкоразбуриваемого материала и шариковый фиксатор относительно корпуса. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что заслонка и упор выполнены с взаимоответными пазами и выступами.