УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ Российский патент 1998 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн для создания непроницаемых перемычек, препятствующих межпластовым перетокам жидкости и газа.

Известно устройство для цементирования обсадной колонны, включающее корпус, патрубок, фильтр, продавочную пробку и срезаемые штифты [1].

Недостатком устройства является неточность установки в скважине, поскольку оно выполнено на патрубке. Устройство имеет большое количество отверстий, что увеличивает вероятность получения негерметичной колонны. Изготовление устройства требует большой точности.

Известно устройство для разобщения пластов и цементирования скважин, включающее корпус, камеру, подвижные втулки и срезаемые штифты [2].

Недостатком устройства является неточность установки в скважине, так как оно выполнено на патрубке. Требуется большая точность и сложность изготовления. При прокачивании цементного раствора по устройству велика вероятность заклинивания поршня из-за попадания цементного раствора в зазор между поршнем и корпусом. Необходимость разбуривания шара и поршня после цементирования скважины ведет к образованию зазора между цементным камнем и трубой, что приводит к межпластовым перетокам.

Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототип) является устройство для цементирования скважин, включающее корпус с отверстиями и обратным клапаном в виде шара, фильтрующий элемент, полые пальцы и эластичное кольцо с коническим отверстием [3].

Недостатком устройства является выполнение его на патрубке, расположение клапанов в полых пальцах, которые при прохождении продавочной пробки не срезаются по проточке, а обламываются с выпадением шарового клапана, вследствие чего колонна становится негерметичной, что недопустимо. Ликвидация такой аварии ведет к большим затратам.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности цементирования за счет предотвращения межпластовых перетоков жидкостей и газа.

Задача решается тем, что в известном устройстве для цементирования обсадных колонн в скважинах, включающем корпус с боковым отверстием и расположенным в нем срезаемым штифтом, клапан и фильтрующий элемент, корпус выполнен в виде кольца, снабженного торцевыми резьбовыми каналами, в одном из которых расположен клапан, при этом торцевые резьбовые каналы выполнены с внутренней кольцевой проточкой, которая расположена над клапаном с возможностью сообщения через нее заколонного пространства с внутренней полостью обсадной колонны через фильтрующие элементы, клапан и боковые отверстия после окончания цементирования, причем фильтрующие элементы расположены в торцевых резьбовых каналах.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что выполнение корпуса в виде кольца, снабжение его торцевыми резьбовыми каналами с расположенными в них фильтрующими элементами, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна".

Сущность изобретения заключается в том, что корпус устройства выполнен в виде кольца и может устанавливаться на любой необходимый интервал цементируемого участка по результатам геофизических исследований скважины без специального подбора труб колонны. Для работы устройства необходимо только одно отверстие в обсадной колонне, которое перекрывается срезаемым штифтом, вставленным в боковое отверстие корпуса. Корпус устройства снабжен торцевыми резьбовыми каналами, в одном из которых устанавливается клапан, препятствующий попаданию жидкости из колонны в затрубное пространство. Внутренняя резьбовая нарезка каналов служит для упрощения монтажа фильтрующих элементов в этих каналах. Выполнение каналов без резьбы ведет к усложнению конструкции фильтрующего элемента с применением дополнительных деталей и требует высокой точности установки, что практически недостижимо в эксплуатационных условиях. Все торцевые резьбовые каналы, которых может быть от 1 до 6 в зависимости от мощности создаваемой цементной перемычки, соединены внутренней кольцевой проточкой, проходящей над клапаном и необходимой для вывода фильтрата из-за колонного пространства в обсадную трубу. Во все торцевые резьбовые каналы устанавливаются фильтрующие элементы, которые могут быть выполнены двух видов: плоские для создания цементных перемычек малой мощности в тонких глинистых прослойках и фильтрующие элементы, выполненные из перфорированных трубок, обмотанных стальной проволокой, для создания цементных перемычек большой мощности. Выбирая количество и вид фильтрующих элементов, можно заполнять высокопрочным цементным камнем каверны, в пустотах которых происходит искривление обсадной колонны.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид, с плоскими фильтрующим элементами; на фиг. 2 - устройство, общий вид, с фильтрующими элементами в виде перфорированных трубок, обмотанных стальной проволокой.

Устройство включает корпус 1, который крепится на обсадной трубе 2, клапан 3, фильтрующие элементы 4 в торцевых резьбовых каналах 5, срезаемый штифт 6, вставленный в боковое отверстие 7, торцевые резьбовые каналы 5 соединены внутренней кольцевой проточкой 8.

Устройство для цементирования обсадных колонн скважин работает следующим образом.

Устройство монтируют на трубе обсадной колонны 2, спускают и устанавливают в выбранный интервал цементируемого участка. Осуществляют цементирование скважины, в процессе которого продавочной пробкой (не показано) срезается штифт 6. После срезания штифта 6 жидкость поступает в корпус 1 устройства под клапан 3 и закрывает его. тем самым предотвращая попадание жидкости в заколонное пространство. Продавочная пробка под действием рабочего давления в колонне перемещается вниз до получения "момента стоп". Далее в колонне давление снижается до 0. За счет разности гидростатического давления жидкостей в заколонном и внутриколонном пространстве происходит отфильтровывание жидкой фазы (фильтрата) цементного раствора в районе фильтрующих элементов 4. Фильтрат из цементного раствора через фильтрующие элементы 4, установленные в торцевых резьбовых каналах 5, внутреннюю кольцевую проточку 8 корпуса 1 и клапан 3 поступает во внутреннюю полость обсадной колонны 2, при этом на фильтрующих элементах 4 образуется обезвоженный цементный камень высокой прочности. Подпитка обезвоженного цементного камня наружной пластовой водой делает его расширяющимся, что увеличивает прочность перемычки и надежность герметизации колонны. По истечению суток в колонне возобновляются работы.

Предлагаемое устройство отличается надежностью в работе за счет выполнения клапана в корпусе, уменьшения количества отверстий в обсадной колонне и качества цементирования за счет установки устройства на любой заданный интервал цементируемого участка без специального подбора труб колонны.

Использование: в строительстве нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн для создания непроницаемых перемычек, препятствующих межпластовым перетокам жидкости и газа. Обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности цементирования за счет предотвращения межпластовых перетоков жидкостей и газа. Сущность изобретения: устройство включает корпус с боковым отверстием, в котором расположен срезаемый штифт. Корпус выполнен в виде кольца с торцевыми резьбовыми каналами. В одном из них расположен клапан. Торцевые резьбовые каналы выполнены с внутренней кольцевой проточкой, которая расположена над клапаном и имеет возможность сообщения через нее заколонного пространства с внутренней полостью обсадной колонны через фильтрующие элементы, клапан и боковое отверстие после окончания цементирования. При этом фильтрующие элементы расположены в торцевых резьбовых каналах. 2 ил.

Устройство для цементирования обсадных колонн в скважинах, включающее корпус с боковым отверстием и расположенным в нем срезаемым штифтом, клапан и фильтрующий элемент, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде кольца, снабженного торцевыми резьбовыми каналами, в одном из которых расположен клапан, при этом торцевые резьбовые каналы выполнены с внутренней кольцевой проточкой, которая расположена над клапаном с возможностью сообщения через нее заколонного пространства с внутренней полостью обсадной колонны через фильтрующие элементы, клапан и боковое отверстие после окончания цементирования, причем фильтрующие элементы расположены в торцевых резьбовых каналах.