МУФТА ДЛЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ЧАШЕЧНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ Российский патент 2024 года по МПК E21B33/16 E21B43/12 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящий документ основан на предварительной заявке США № 62/934 313, поданной 12 ноября 2019 г., и испрашивает приоритет по указанной заявке, содержание которой полностью включено сюда путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Во многих случаях, при бурении скважины производят бурение ствола скважины, в который помещают обсадную колонну. Для размещения цемента в желаемых местах вдоль обсадной колонны, могут выполняться операции цементирования. Например, цементную суспензию можно закачивать вниз и выдавливать ее в кольцевое пространство между обсадной трубой и стеной, окружающей ствол скважины. Иногда для цементирования интервалов обсадной колонны, например, интервалов, расположенных над башмаком обсадной колонны, применяют муфты для многоступенчатого цементирования. Однако существующие системы и методы часто включают дополнительные проходы в глубину скважины для разбуривания и очистки после выполнения операции цементирования. Дополнительные проходы в глубину скважины могут быть дорогостоящими и времязатратными.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В общем случае, предложены методология и система для облегчения упрощенных операций цементирования в буровой скважине с меньшим числом проходов вглубь скважины. В способе применяется система цементирования, имеющая муфту для многоступенчатого цементирования в комбинации с чашечным инструментом. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения муфта для многоступенчатого цементирования может содержать основную часть муфты, блокирующий элемент, соединенный с основной частью муфты, и запорную втулку порта, которая служит в качестве клапана, предназначенного для закрытия/открытия портов потока, проходящих в боковом направлении через основную часть муфты. Чашечный инструмент может транспортироваться вниз по скважине, например, на составной трубе или гибкой насосно-компрессорной трубе для зацепления с запорной втулкой порта. Чашечный инструмент применяют для перемещения запорной втулки порта между рабочими положениями, например, от положения с открытым портом к положению с закрытым портом.

[0004] Тем не менее, многочисленные модификации могут быть осуществлены без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, определенный в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения далее в настоящем документе будут описаны со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы. Однако следует понимать, что прилагаемые фигуры показывают различные варианты реализации, описанные в настоящем документе, и не предназначены для ограничения объема различных технологий, описанных в настоящем документе, и при этом:

[0006] на фиг. 1 показано поперечное сечение примера муфты для многоступенчатого цементирования, расположенной в буровой скважине и имеющей запорную втулку порта, которую можно применять как клапан, предназначенный для открытия или закрытия портов потока, проходящих между внутренней и наружной частью муфты для многоступенчатого цементирования, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0007] на фиг. 2 показано поперечное сечение примера запорной втулки порта в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0008] на фиг. 3 показано поперечное сечение примера узла чашечного инструмента, в котором чашечный инструмент расположен вдоль насосно-компрессорной колонны, образованной составной трубой или гибкой насосно-компрессорной трубой, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0009] на фиг. 4 показано поперечное сечение части чашечного инструмента, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0010] на фиг. 5 показано поперечное сечение чашечного инструмента, расположенного в колонне труб, содержащей муфту для многоступенчатого цементирования, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения

[0011] на фиг. 6 показано поперечное сечение части чашечного инструмента, расположенного в колонне труб, содержащей муфту для многоступенчатого цементирования, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0012] на фиг. 7 показано поперечное сечение примера общей цементирующей системы, содержащей чашечный инструмент, расположенный в муфте для многоступенчатого цементирования, после перемещения запорной втулки порта в положение с открытым портом потока, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0013] на фиг. 8 показано поперечное сечение примера чашечного инструмента, расположенного в муфте для многоступенчатого цементирования в течение операции цементирования, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0014] на фиг. 9 показано поперечное сечение примера чашечного инструмента, расположенного в муфте для многоступенчатого цементирования, и посаженной закачиваемой цементировочной пробки, закрывающей порты чашечного инструмента, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0015] на фиг. 10 показано поперечное сечение, показывающее запорную втулку порта, когда запорная втулка порта перемещена назад в закрытое положение, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0016] на фиг. 11 показано поперечное сечение примера чашечного инструмента, расположенного в муфте для многоступенчатого цементирования, и посаженной закачиваемой цементировочной пробки, которая была срезана и смещена вниз, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0017] на фиг. 12 показано поперечное сечение примера чашечного инструмента, расположенного в муфте для многоступенчатого цементирования в течение обратной циркуляции, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0018] на фиг. 13 показано поперечное сечение примера части чашечного инструмента, имеющего циркуляционный переводник, который можно открыть, чтобы облегчить извлечение чашечного инструмента из скважины для обеспечения регулирования скважины, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

[0019] на фиг. 14 показано поперечное сечение примера части чашечного инструмента, в котором циркуляционный переводник был перемещен в открытое положение в течение извлечения из скважины, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020] В последующем описании изложены многочисленные подробности, чтобы обеспечить понимание некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что указанная система и/или методология могут быть реализованы на практике без этих подробностей и что возможны многочисленные вариации или модификации описанных вариантов осуществления.

[0021] Изобретение, описанное в настоящем документе, включает, в общем случае, методологию и систему, которые облегчают упрощенные операции цементирования в буровой скважине, например, в стволе скважины, с более редкими проходами вглубь скважины. В способе применяется система цементирования, имеющая муфту для многоступенчатого цементирования в комбинации с чашечным инструментом. Чашечный инструмент может транспортироваться вниз по скважине с помощью подходящего средства транспортировки, такого как составная труба или гибкая насосно-компрессорная труба, и может быть съемно зацеплен с муфтой для многоступенчатого цементирования.

[0022] В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения муфта для многоступенчатого цементирования может содержать основную часть муфты, блокирующий элемент, соединенный с муфты, и запорную втулку порта, которая служит в качестве клапана, предназначенного для закрытия/открытия портов потока, проходящих через стенку основной части муфты. Например, основная часть муфты может содержать множество портов потока, например, восемь или более портов потока, которые проходят в боковом направлении через основную часть муфты для обеспечения возможности сообщения по текучей среде между внутренним и внешним пространствами муфты для многоступенчатого цементирования. Чашечный инструмент можно применять для перемещения запорной втулки порта между рабочими положениями, например, от положения с открытым портом к положению с закрытым портом, для облегчения различных операций цементирования и испытания давлением. Например, запорную втулку порта можно перемещать между открытым и закрытым положениями, в зависимости от этапа операции цементирования и/или испытания давлением.

[0023] Следует отметить, что чашечный инструмент можно применять в комбинации с блокирующим элементом для установки рабочей колонны и в качестве запорной части запорной втулки порта. Кроме того, чашечный инструмент может представлять собой часть рабочей колонны и может иметь съемное гнездо закачиваемой цементировочной пробки для приема закачиваемой цементировочной пробки, например, очистительной цементировочной пробки. Например, гнездо закачиваемой цементировочной пробки может удерживаться в чашечном инструменте срезным элементом, например, срезными винтами. Чашечный инструмент может также содержать сферическое гнездо для приема шара, который применяется для перекрытия внутреннего сквозного канала чашечного инструмента. В некоторых вариантах осуществления сферическое гнездо может быть расположено в съемном гнезде закачиваемой цементировочной пробки.

[0024] Как более подробно описано ниже, муфту для многоступенчатого цементирования и чашечный инструмент можно применять в комбинации для облегчения желаемых операций цементирования. После операции цементирования закачиваемая пробка может быть прокачана вглубь скважины и вдоль внутреннего прохода чашечного инструмента для выдавливания цементной суспензии в окружающее кольцевое пространство. Шар перекрывает поток цемента через нижний конец чашечного инструмента и, таким образом, обеспечивает выдавливание цемента в боковом направлении в окружающее кольцевое пространство. После того как закачиваемая пробка посажена в гнездо пробки, удаление цемента можно проверить с помощью сигнала давления. Впоследствии можно приложить давление, достаточное для среза срезного элемента и для освобождения гнезда закачиваемой пробки, тем самым создавая возможность обратной циркуляции для удаления избыточного цемента. Удаление избыточного цемента помогает избежать дополнительных проходов вглубь скважины для процедур разбуривания.

[0025] Комбинация компонентов и деталей, описанных в настоящем документе, создает систему и методологию с различными возможностями для облегчения и упрощения операций цементирования. Например, система обеспечивает возможность приема закачиваемой цементировочной пробки, которая вытесняет цемент из рабочей колонны и герметизирует внутреннюю часть чашечного инструмента, обеспечивая указание того, что объем цемента покинул чашечный инструмент. В соответствии с вариантом осуществления закачиваемую цементировочную пробку можно впоследствии срезать и вытеснить для восстановления гидравлической связи с муфтой для многоступенчатого цементирования и, таким образом, обеспечить возможность последующей обратной циркуляции и испытания давлением.

[0026] Кроме того, система дает возможность осуществлять испытание давлением после завершения операции цементирования для подтверждения полного закрытия и герметичности под давлением муфты для многоступенчатого цементирования. В некоторых вариантах осуществления часть чашечного инструмента, например, циркуляционный переводник, может быть открыта для восстановления циркуляции и, таким образом, сохранения контроля над скважиной во время извлечения чашечного инструмента на поверхность после операции цементирования. Система также обеспечивает возможность обратной циркуляции чистой жидкости вниз через кольцевое пространство между чашечным инструментом и муфтой ступенчатого цементирования для удаления излишков цемента. Например, избыток цемента, остающийся между верхним и нижним манжетными свабами чашечного инструмента, может быть удален, когда чистая жидкость циркулирует в обратном направлении вниз мимо верхних манжетных свабов во внутренний проход чашечного инструмента.

[0027] Обратимся в общем к фиг. 1, на которой показан пример муфты 30 для многоступенчатого цементирования, расположенной вдоль колонны труб 32, например, обсадной колонны, установленной в скважине 34, например, в стволе скважины. В этом варианте осуществления муфта 30 для многоступенчатого цементирования содержит основную часть 36 муфты, блокирующий элемент 38, соединенный с основной частью 36 муфты, и запорную втулку 40 порта. Блокирующее устройство 38 может быть соединено с основной частью 36 муфты трубчатым переводником 42. Дополнительные трубчатые переводники 43 могут быть присоединены с противоположных концов основной части 36 муфты и блокирующего элемента 38, как показано, резьбовым соединением или другим подходящим соединением.

[0028] Кроме того, основная часть 36 муфты может содержать по меньшей мере один порт 44 потока, через который в процессе цементации выгружается цемент для его подачи в кольцевое пространство 46 между колонной труб 32 и окружающей стенкой скважины 34. Например, по меньшей мере один порт 44 потока может проходить в боковом направлении через стенку основной части муфты 36 между внутренним и наружным пространствами основной части муфты 36 и может содержать множество портов 44 потока, например, восемь или более портов потока. На фиг. 1 показана запорная втулка 40 порта в спущенном положении, в котором порты 44 потока перекрыты, т. е., закрыты запорной втулкой 40 порта.

[0029] Обратимся дополнительно к фиг. 2, на которой показано, что запорная втулка 40 порта может содержать часть 48 втулки, на которой расположено множество уплотнений 50, например, четыре связанных уплотнения. Множество уплотнений 50 может быть расположено таким образом, что по меньшей мере одно уплотнение находится с каждой стороны от портов 44 потока, когда запорная втулка 40 порта находится в закрытом положении, как показано на фиг. 2. Запорная втулка порта 40 может также содержать секцию 52 зажимной втулки, имеющую гибкие цанги 54, предназначенные для обеспечения взаимодействия с соответствующим гнездом или гнездами 56 цанги, сформированными вдоль внутренней поверхности 58 основной части муфты 36 (см. фиг. 2). Цанги 54 могут иметь расширенные головки или различные детали, выполненные с возможностью съемного зацепления с гнездом (-ами) 56.

[0030] В некоторых вариантах осуществления зажимная секция 52 может также содержать гибкие фиксаторы, принимаемые в соответствующие гнезда фиксаторов, расположенные вдоль внутренней поверхности 58 основной части 36 муфты. Например, гибкие фиксаторы могут быть размещены для содействия удерживанию запорной втулки 40 порта в открытом для потока положении, когда запорная втулка 40 порта смещена в положение, позволяющее потоку протекать через порты 44 потока. Кроме того, зажимная секция 52 может содержать уступ 60. На фиг. 1-2 запорная втулка 40 порта показана как удерживаемая в закрытом спущенном положении головками гибких цанг 54, зафиксированных в соответствующем гнезде (-ах) 56. Когда она находится в этом положении, гибкие фиксаторы будут оставаться зажатыми внутри внутренней поверхностью 58.

[0031] Обратимся в общем к фиг. 3, на которой пример узла 62 чашечного инструмента показан с чашечным инструментом 64, расположенным вдоль рабочей колонны 66, например, колонны насосно-компрессорных труб. Рабочая колонна 66 может содержать насосно-компрессорные трубы 68, образованные, например, составной трубой или гибкой насосно-компрессорной трубой. В показанном варианте осуществления чашечный инструмент 64 содержит основную часть 70 чашечного инструмента, имеющий внутренний проход 72 и по меньшей мере один порт 74 чашечного инструмента, проходящий между внутренним проходом 72 и наружным пространством чашечного инструмента 64. Например, множество боковых портов 74 чашечного инструмента может быть расположено вокруг основной части 70 чашечного инструмент, чтобы обеспечивать возможность потока текучей среды во внутренний проход 72 и из него.

[0032] В показанном примере чашечный инструмент 64 дополнительно содержит цанговый элемент 76, смонтированный на основной части 70 чашечного инструмента и предназначенный для съемного зацепления с запорной втулкой 40 порта. Цанговый элемент 76 может содержать различные типы соединительных деталей 77, предназначенных для зацепления с запорной втулкой 40 порта, для обеспечения возможности открытия и закрытия запорной втулки 40 порта линейным перемещением чашечного инструмента 64. Например, соединительные детали 77 могут быть выполнены с возможностью съемного зацепления с уступом 60 запорной втулки 40 порта. Чашечный инструмент 64 может также содержать множество манжетных свабов 78, выходящих из основной части 70 чашечного инструмента с обеих сторон цангового элемента 76. Например, два или более эластомерных манжетных свабов 78 могут быть расположены на каждой из верхней и нижней сторон цангового элемента 76. Как показано, чашечный инструмент 64 может также содержать блокирующий элемент 80, например, a блокирующее кольцо, предназначенное для зацепления с блокирующим элементом 38 муфты 30 для многоступенчатого цементирования.

[0033] Обратимся дополнительно к фиг. 4, на которой чашечный инструмент 64 может содержать также съемное гнездо 82 для приема закачиваемой пробки, например, закачиваемой очистительной цементировочной пробки. Съемное гнездо 82 может сниматься с помощью срезного элемента 84, например, ряда срезных винтов. В показанном примере съемное гнездо 82 содержит уплотнения 86, установленные для уплотнения с окружающей внутренней поверхностью стенки основной части 70 чашечного инструмента на противоположных сторонах портов 74 чашечного инструмента. Как показано, съемное гнездо 82 может также иметь боковые отверстия 88, которые находятся в сообщении по текучей среде с портами 74 чашечного инструмента. Съемное гнездо 82 может дополнительно содержать внутреннее сферическое гнездо 90 и элемент 92 для удерживания шара, например, стопорное кольцо для удерживания шара в уплотняющем зацеплении со сферическим гнездом 90. Тем не менее, внутреннее сферическое гнездо 90 может быть расположено в других местах внутри чашечного инструмента 64.

[0034] В соответствии с некоторыми вариантами реализации, чашечный инструмент 64 может также содержать перепускную трубу 94 для текучей среды, содержащую продольный проход или проходы, проходящие через основную часть 70 чашечного инструмента между перепускными портами 96. Перепускные порты 96 могут быть покрыты подходящими фильтрами 98. Перепускная труба 94 для текучей среды может применяться для облегчения ввода в действие чашечного инструмента 64, поскольку дает возможность текучей среде обходить манжетные свабы 78 в течение, например, движения чашечного инструмента 64 вниз, в муфту 30 для многоступенчатого цементирования. Кроме того, чашечный инструмент 64 может содержать промывочные порты 100, которые исходно блокированы втулкой 102 промывочных портов. Тем не менее, когда чашечный инструмент 64 извлекают из скважины, втулка 102 промывочных портов может быть сдвинута, чтобы промывочные порты 100 получили возможность пропускать желательный промывочный поток, что более подробно описано ниже.

[0035] В рабочем примере чашечный инструмент 64 проводят с поверхности на составной трубе/гибкой насосно-компрессорной трубе 68 когда запорная втулка 40 порта находится в закрытом положении. Теперь шар 104 можно двигать вниз через насосно-компрессорную трубу 68 вдоль внутреннего прохода 72 и в уплотняющее зацепление со сферическим гнездом 90, как показано на фиг. 5 и 6. Элемент 92 для удерживания шара можно применять для удерживания шара 104 в сферическом гнезде 90. Кроме того, должную посадку шара 104 можно определить по скачку давления на поверхности, подтверждающему посадку шара 104.

[0036] Следует отметить, что в некоторых скважинах, например, в скважинах с большим наклоном, может быть трудно закачать шар 104 вниз через скважину и в зацепление со сферическим седлом 90. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления могут применяться другие механизмы для блокирования потока таким образом, чтобы облегчить операцию цементирования. Например, нижний переводник или другие подходящие компоненты чашечного инструмента 64 могут быть изготовлены с разрывной мембраной 105 (как показано пунктиром на фиг. 5). Мембрана 105 выполнена с возможностью разрыва при наложении заданного давления. В варианте осуществления такого типа чашечный инструмент 64 продвигают в «заглушенную» конфигурацию без проходящего через нее осевого потока от поверхности вниз к муфте 30 для многоступенчатого цементирования. Конфигурация такого типа дает возможность избегать применения шара 104 в определенных типах скважин, например, в скважинах с большим наклоном.

[0037] Обратимся опять к фиг. 6, где показано, что перемещение чашечного инструмента 64 в муфту 30 для многоступенчатого цементирования можно продолжать до тех пор, пока цанговый элемент 76 не войдет в зацепление с запорной втулкой 40 порта, например, пока соединительная деталь 77 не будет перемещена в зацепление с уступом 60 запорной втулки 40 порта. После вхождения в зацепление непрерывное линейное движение чашечного инструмента 64 вынуждает запорную втулку 40 порта смещаться в положение с открытым потоком, как показано на фиг. 7. По существу, комбинация чашечного инструмента 64 и муфты 30 для многоступенчатого цементирования создает полезную цементирующую систему 106, которую можно применять для ограничения или исключения дополнительных проходов вглубь скважины, поскольку появляется возможность осуществлять цементирование и очистку в течение единственного прохода вглубь скважины.

[0038] Во время перемещения запорной втулки 40 порта в открытое положение, осевая сила, приложенная к запорной втулке 40 порта чашечным инструментом 64 превышает упругую силу гибких цанг 54. Это вынуждает запорную втулку 40 порта перемещаться, пока блокирующее кольцо 80 чашечного инструмента 64 не соединится с блокирующим элементом 38 муфты 30 для многоступенчатого цементирования. Это перемещение по существу сдвигает запорную втулку 40 порта в открытое положение, в котором порты 44 потока открыты для потока. Как показано на фиг. 7 и 8, порты 74 чашечного инструмента и порты 44 потока открыты и находятся в соединении по текучей среде, что создает возможность течения жидкости между внутренним проходом 72 и кольцевым пространством 46, окружающим муфту 30 для многоступенчатого цементирования. На этом этапе внутренний проход 72 остается закрытым для потока вглубь скважины шаром 104, герметично зацепленным со сферическим гнездом 90.

[0039] Когда порты 74 чашечного инструмента и порты 44 потока открыты для потока, цемент в виде цементной суспензии можно прокачивать вниз через насосно-компрессорную колонну 68, через внутренний проход 72, наружу через порты 74 чашечного инструмента и порты 44 потока, и в кольцевое пространство 46, окружающее муфту 30 для многоступенчатого цементирования, как показано стрелками 108 на фиг. 8. Манжетные свабы 78 предотвращают чрезмерную миграцию цементной суспензии в кольцевую область между чашечным инструментом 64 и муфтой 30 для многоступенчатого цементирования. В некоторых вариантах осуществления циркулирующую промывочную жидкость от операции цементирования можно проверять на поверхности.

[0040] За цементом может следовать закачиваемая пробка 110, например, закачиваемая очистительная цементировочная пробка, которую закачивают для выдавливания цемента из чашечного инструмента 64. Закачиваемая пробка 110 движется вниз вдоль внутреннего прохода 72, пока не опустится и не закроет съемное гнездо 82, как показано на фиг. 9. После посадки в гнездо 82 закачиваемая пробка 110 блокирует дальнейший поток текучей среды через порты 74 чашечного инструмента посредством, например, соответствующим образом помещенного уплотнения или уплотнений 112. В некоторых вариантах осуществления закачиваемая пробка 110 может также содержать уплотняющее запорное кольцо 114. Закачиваемая пробка 110 может дополнительно содержать подходящие проходы 116, предназначенные для слива текучей среды, находящейся над шаром 104, когда закачиваемая пробка 110 садится на съемное гнездо 82 пробки. Закрытие портов 74 чашечного инструмента можно применять также для создания сигнала давления на поверхности, который указывает, что закачиваемая пробка 110 уже села, и что цемент полностью выдавлен из чашечного инструмента 64.

[0041] После посадки закачиваемой пробки 110, чашечный инструмент 64 можно двигать, например, поднять насосно-компрессорной колонной 68, так что цанговый элемент 76 сдвинет запорную втулку порта 40 вверх в закрытое положение, как показано на фиг. 10. Продолжительный подъем чашечного инструмента 64 выводит цанговый элемент 76 из зацепления с запорной втулкой 40 порта. В закрытом положении часть 48 запорной втулки 40 порта опять блокирует поток через порты 44 потока. Запорную втулку 40 порта можно удерживать в этом положении гибкими цангами 54, которые входят в зацепление с соответствующими зажимными гнездами 56, как дополнительно показано на фиг. 10.

[0042] На этом этапе давление во внутреннем проходе 72 может быть увеличено для высвобождения съемного гнезда 82, например, путем срезания срезного элемента 84. Это дает возможность переместить вглубь скважины закачиваемую пробку 110 и гнездо 82 и повторно открыть порты 74 чашечного инструмента, как показано на фиг. 11. После перемещения закачиваемой пробки 110 и повторного открытия портов 74 чашечного инструмента, можно опять приложить давление, направленное вниз, в насосно-компрессорной колонне 68 для испытания давлением запорной втулки 40 порта, например, чтобы убедиться, что давление не уходит через порты 44.

[0043] После испытания давлением чистую жидкость можно закачать вниз через кольцевое пространство 118 между чашечным инструментом 64 и окружающей муфтой 30 для многоступенчатого цементирования, как показано стрелкой 120 на фиг. 12. Чистую жидкость 120 можно продавить под давлением через верхние манжетные свабы 78, чтобы смыть любые остатки цемента. Поток чистой жидкости 120 с любыми остатками цемента проходит через порты 74 чашечного инструмента и во внутренний проход 72 для возвращения на поверхность. Эта обратная промывка может продолжаться до достижения желательной степени очистки. После обратной циркуляции можно опять провести дополнительное испытание или испытания давлением запорной втулки 40 порта, прилагая давление, направленное вниз, в насосно-компрессорной колонне 68.

[0044] После завершения обратной циркуляции можно приложить давление, направленное вниз, в насосно-компрессорной колонне 68, достаточное для смещения втулки 102 промывочных портов соответствующего циркуляционного переводника 122 из закрытого положения (см. фиг. 13) в открытое положение, как показано на фиг. 14. Следует отметить, что циркуляционный переводник 122 предназначен для исключения заводнения трубы при извлечении чашечного инструмента 64 из скважины при одновременном обеспечении возможности циркулирования текучей среды для регулирования скважины. Когда циркуляционный переводник 122 находится в открытом положении, например, промывочная жидкость может протекать через промывочные порты 100. В некоторых вариантах осуществления чашечный инструмент 64 поднимают в положение над муфтой 30 для многоступенчатого цементирования, а затем подают в насосно-компрессорную колонну 68 давление, достаточное для среза и открытия втулки 102 промывочных портов циркуляционного переводника 122. На этом этапе чашечный инструмент 64 можно извлечь из скважины, при этом промывочная жидкость протекает вниз и наружу через циркуляционный переводник 122, как показано стрелкой 124 на фиг. 14.

[0045] Следует отметить, что муфта 30 для многоступенчатого цементирования и чашечный инструмент 64 могут быть изготовлены с различными размерами и в разных конфигурациях. Кроме того, в каждом из этих компонентов общей цементирующей системы 106 могут применяться различные соединительные детали, уплотнения, компоновки портов потока, проходы для потока и/или другие элементы, обеспечивающие возможность осуществления желаемой операции. Кроме того, муфту 30 для многоступенчатого цементирования и чашечный инструмент 64 можно вводить в действие в глубине скважины и управлять ими через множество обсадных и насосно-компрессорных колонн, и/или других транспортировочных средств. В соответствии с параметрами данного применения, с операциями цементирования могут быть объединены различные дополнительные испытания, очистка и/или другие операции.

[0046] Несмотря на то, что выше подробно описаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут, что возможно множество модификаций без существенного отступления от идей настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, определенный в формуле изобретения.

Группа изобретений относится к цементированию скважин. Технический результат - облегчение операции цементирования в буровой скважине, меньшее числом проходов вглубь скважины. Система для цементирования скважины содержит муфту для многоступенчатого цементирования и чашечный инструмент, выполненный с возможностью съемного зацепления с муфтой для многоступенчатого цементирования. Муфта для многоступенчатого цементирования имеет основную часть муфты, блокирующий элемент, соединенный с основной частью муфты, и запорную втулку порта, предназначенную для избирательного закрытия портов, проходящих в боковом направлении через основную часть муфты. Чашечный инструмент имеет основную часть чашечного инструмента; внутренний проход, находящийся в гидравлической связи с портами чашечного инструмента; цанговый элемент, расположенный над основной частью чашечного инструмента для зацепления с запорной втулкой порта; манжетные свабы, предназначенные для зацепления с внутренней поверхностью муфты для многоступенчатого цементирования, и съемное гнездо для приема очистительной цементировочной пробки и удерживания очистительной цементировочной пробки в положении блокировки потока через порты чашечного инструмента. Причем чашечный инструмент выполнен с возможностью избирательного смещения для перемещения запорной втулки порта между положениями с блокированием потока через порты муфты и с пропусканием потока через порты муфты для проведения операции цементирования. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ цементирования скважины, включающий:

спуск в глубину скважины муфты для многоступенчатого цементирования, имеющей основную часть муфты, блокирующий элемент, соединенный с основной частью муфты, и запорную втулку порта, предназначенную для избирательного закрытия портов, проходящих в боковом направлении через основную часть муфты;

транспортировку чашечного инструмента в муфту для многоступенчатого цементирования до вхождения цангового элемента чашечного инструмента в зацепление с запорной втулкой порта;

применение чашечного инструмента для смещения запорной втулки порта до позиции, при которой порты окажутся в открытом положении;

закачку цемента вниз через чашечный инструмент, наружу через порты чашечного инструмента, а затем наружу через порты основной части муфты в кольцевое пространство скважины;

перемещение закачиваемой пробки в опущенное положение в чашечном инструменте после закачки цемента для герметизации портов чашечного инструмента и, таким образом, предоставления указания о том, что цемент удален из чашечного инструмента;

перемещение запорной втулки порта для повторного закрытия портов; и

перемещение закачиваемой пробки для открытия портов чашечного инструмента для восстановления гидравлической связи с муфтой для многоступенчатого цементирования и обеспечения возможности последующего испытания давлением.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий проведение последующего испытания давлением для подтверждения закрытия портов и герметичности под давлением муфты для многоступенчатого цементирования.

3. Способ по п. 1, дополнительно включающий обратную циркуляцию чистой жидкости вниз, через кольцевое пространство между муфтой для многоступенчатого цементирования и чашечным инструментом, внутрь, через порты чашечного инструмента, и вверх, через внутренний проход чашечного инструмента, для выноса остатков цемента на поверхность.

4. Способ по п. 1, дополнительно включающий удерживание запорной втулки порта в положении с закрытыми портами с помощью гибких цанг, находящихся в зацеплении с внутренней поверхностью основной части муфты.

5. Способ по п. 1, в котором применение чашечного инструмента для сдвига запорной втулки под давлением включает линейное перемещение чашечного инструмента до его упора в блокирующий элемент.

6. Способ по п. 1, дополнительно включающий применение промывочных портов для облегчения извлечения чашечного инструмента из скважины.

7. Способ по п. 1, дополнительно включающий помещение шара в сферическое гнездо чашечного инструмента для облегчения операции цементирования и приложения давления.

8. Способ по п. 1, дополнительно включающий применение разрывной мембраны, расположенной вдоль внутреннего прохода чашечного инструмента, для облегчения операции цементирования и приложения давления.

9. Способ по п. 1, в котором перемещение запорной втулки порта для повторного закрытия портов включает подъем чашечного инструмента, когда он соединен с запорной втулкой под давлением.

10. Способ по п. 1, в котором перемещение закачиваемой пробки включает приложение давления до тех пор, пока срезной элемент не будет срезан для освобождения закачиваемой пробки.

11. Способ по п. 3, дополнительно включающий проведение дополнительного испытания давлением после обратной циркуляции чистой жидкости.

12. Способ по п. 3, в котором обратная циркуляция чистой жидкости включает прокачивание чистой жидкости через манжетные свабы чашечного инструмента.

13. Система для цементирования скважины, содержащая:

муфту для многоступенчатого цементирования, имеющую основную часть муфты, блокирующий элемент, соединенный с основной частью муфты, и запорную втулку порта, предназначенную для избирательного закрытия портов, проходящих в боковом направлении через основную часть муфты; и

чашечный инструмент, выполненный с возможностью съемного зацепления с муфтой для многоступенчатого цементирования, содержащий основную часть чашечного инструмента, имеющий внутренний проход, находящийся в гидравлической связи с портами чашечного инструмента, цанговый элемент, расположенный над основной частью чашечного инструмента для зацепления с запорной втулкой порта, манжетные свабы, предназначенные для зацепления с внутренней поверхностью муфты для многоступенчатого цементирования, и съемное гнездо для приема очистительной цементировочной пробки и удерживания очистительной цементировочной пробки в положении блокировки потока через порты чашечного инструмента,

причем чашечный инструмент выполнен с возможностью избирательного смещения для перемещения запорной втулки порта между положениями с блокированием потока через порты муфты и с пропусканием потока через порты муфты для проведения операции цементирования.

14. Система по п. 13, в которой запорная втулка порта содержит множество уплотнений, предназначенных для герметичного зацепления с внутренней поверхностью основной части муфты.

15. Система по п. 14, в которой запорная втулка порта содержит множество гибких цанг, предназначенных для зацепления с внутренней поверхностью основной части муфты.

16. Система по п. 15, в которой запорная втулка порта содержит уступ, предназначенный для зацепления с цанговым элементом чашечного инструмента таким образом, чтобы обеспечивалась возможность линейного движения чашечного инструмента для перемещения запорной втулки порта между рабочими положениями.

17. Система по п. 13, в которой съемное гнездо дополнительно содержит сферическое гнездо для приема шара, чтобы обеспечивать герметичное уплотнение вдоль внутреннего прохода.

18. Система по п. 17, в которой съемное гнездо съемно зафиксировано в чашечном инструменте с помощью срезного элемента.

19. Система по п. 18, в которой срезной элемент содержит множество срезных винтов.

20. Система по п. 17, в которой элемент для удерживания шара предназначен для удерживания шара в сферическом гнезде.