Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1983 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее нефтегазодобывающей и может быть использовано при бурении скважин.

Известно устройство для цементирования секций обсадных колонн, включащее корпус с циркуляционными отверстиями, открывающую и закрывающую втулки, образующие с корпусом кольцевую камеру, сообщенную с затрубным пространством, пружинное кольцо, срезные штифты и продавочную пробку.

Недостатками известного устройства являются: возможноть преждевременного открытия циркуляционных от- верстий при возникновении перепада давления в процессе спуска верхней секции и цементирования нижней секции (,ступени); необходимость разбуривания продавочной пробки и упорного кольца; необходимость строгой таррировки большого количества срезных штифтов; возможность разъединения секций при создании избыточного давления и необходимость разгрузки верхней секции на нижнюю усложнение конструкции деталей - наличие зубьев на втулках для фиксации их от проворота при разбуривании. Эти недостатки существенно снижают надежность работы устройства и при его отказе приводят к необходимости проведения дорогостоящих ремонтных работ или к ликвидации скважины. Убытки в этом

. 5 случае исчисляются от десятков до сотен тысяч рублей на скважину.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для ступенчатого цемент1 ования

10 обсадных колонн, включающее корпус с циркуляционными отверстиями, закрывающую втулку, упорные и неподвижную разделительную втулки с посадочными седлами, шаровой Фиксатор закры15вающей втулки, контейнер с цементировочной пробкой и управляющую пробку 2.

Однако расположение втулки на внешней стороне может привести к ее преж20девременному срабатыванию и перекрытию отверстий, а также отсутствие разделяющего узла верхней и нижней ступени при цементировании снижает надежность работы устройства.

25

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ступенчатого цементирования обсадных колонн, вклю30чающем корпус с циркуляционными отверстиями, закрывающую втулку, упорную и неподвижную разделительную втулки с посадочными седлами, шаровой фиксатор закрывающей втулки, контейнер с цементировочной пробкой и управпяющую пробку, верхняя часть закрывающей втулки выполнена с посадочным седлом в виде упругого кольца, а нижняя часть размещена между корпусом и разделительной неподвижной втулкой и образует с последней сообщающуюся с затрубным пространством кольцевую камеру, внутри которой расположено срезное кольцо, причем контейнер выполнен в виде стакана с обратном клапаном в нижней части, боковыми отверстиями и выступом на боковой поверхности для взаимодействия с посадочным седлом закрывающей втулки, при этом кольцевая камера заполнена смазкой и перекрыта пробкой-заглушкой.

Кроме того, посадочное седло неподвижной разделяющей втулки выполнено в виде кольца из легкоразрушаемого материалаi

На ,фиг.1 показано устройство в рабочем положении перед окончанием цементирования первой (нижней) ступени (.секции) обсадной колонны, после посадки нижней управляемой пробки на упорную втулку; на фиг.2 - то же, перед окончанием цементирования второй (.верхней ) ступени обсадной колонны; на фиг.З - то же, в положении окончания цементирования колонны.

Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн состоит из корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 2, неподвижной разделительнойвтулки 3, закрепленной при помощи гайки 4 и переводника 5 в корпусе 1 с образованием кольцевой полости б, закрывающей втулки 7 с циркуляционными отверстиями. 8, установленной между корпусом 1 и неподвижной раз1:елительной втулкой 3 при помощи шаров фиксаторов 9 и -упорной втудки 10, закрепленной в гайке 4 при помощи разъемного подпружиненного кольца 11 и пружинного срезного кольца 12, посадочного седла 13, .вы-г полненного в виде упругого кольца с косым разрезом на стыке и установленного на верхнем торце закрывающей втулки 7 и посадочного седла 14,. расположенного на резделяющей втулке, выполненного в виде разрушаемого уплотняющего кольца.

Устройство включает также контейнер 15, выполненный в виде стакана с обратным клапаном 16, боковыми отверстиями 17 и выступом на боковой поверхности установленной в седлах 13 и 14, вторую п-родавочную пробку 18 с обратным клапаном 19 и

срезное кольцо 20, разделяющее кольцевую полость 6 на две части и установленное в канавке корпуса 1.

Для обеспечения герметичности между корпусом, втулками, контейнером, седлами и пробками установлены уплотнительные элементы 21. В конечном положении закрывающаяся втулка 7 зафиксирована седлом 13 в выточке 22 корпуса 1.

Шары-фиксаторы 9 выступают за внутренний диаметр разделительной втулки на величину зазора, достаточного для свободного падения упорной втулки 10 с управляющей пробкой 23 на забой скважины, а кольцевая полость 6 заполнена густой смазкой. Отверстие 24, сообщающее цолость 6 с затрубным пространством, в транспортном положении закрыто пробкой 25.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают : в заданный интервал обсадной колонны. Цементный раствор первой ступени продавливают первой продавочной пробкой, соединенной с управляющей пробкой 23 срезным фиксатором. После посадки пробки 23 в опорную втулку 10, дальнейшей прокачке жидкости продавочная пробка открывается от управляющей пробки 23 ч движется к башмаку колонны.

При 3-х кратном получении давления Стоп управляющая пробка 23 закрывается. Повышением давления жидкости в обсадной колонне срезается кольцо 12, и упорная втулка 10 вместе с разъемньаи кольцом 11 движется вниз. Подавая в выточку гайки 4 разъемное кольцо 11 раздается, освобождая опорную втулку, которая получая возможность падении на забой вместе с пробкой 23. При этом освобождаются и выпадают шары-фиксаторы 9. В этот момент под действием перепада давления закрывающая втулка 7 смещается в кольцевой полости 6 до упора в йрезное кольцо 20 и открывает циркуляционные отверстия 8 и 2, через которое промывают верхнюю часть скважины. Об открытии отверстий судят по падению давления на цементировочной головке.

Перед окончанием промывки в колонну спускают контейнер 15, который садится на седло 13 и заходит в нижнее седло 14. При этом полость нижней ступени разобщается от верхней.

При окончании цементирования второй ступени цемент также продавливают второй продавочной пробкой 18 с обратным клапаном 19, которая заходит в контейнер 15. При получении давления Стоп срезается кольцо 20 и закрывающаяся втулка 7 вместе с седлом 13 и контейнером перемещается вниз, .закрывая циркуляционные отверстия 2. При этом седло 13 заходит в выточку 22 и фиксирует втулку 7. В этот момент седло 13 раздается, освобождая контейнер, который, смещаясь вниз, ра зрушает нижнее 14 и вместе с его остатками свободно падает на забой скважины. Использование устройства обеспечивает нгшежное цементирование обсадных колонн без преждевременного открытия циркуляционных отверстий, оставления цементных мостов и необходимости разбуриваиия их и оставшихся детелей (колец, пробок), чтопозволяет повысить качество цементи рования, сократить затраты времени и средства на ликвидацию осложнений и разбуривание цементного стакана и деталей устройства, также исключает возможность повреждения обсадной колонны в результате разбуривания. Ожидаемый экономический эффект может превысить 10 тыс. руб. на скв жину. . Формула изобретения Устройство для ступенчатого цеме тирования обсадных колонн включающее корпус с циркуляционными отверстиями, закрывающую втулку, упорную и неподвижную разделительную втулки с посадочными седлами, шаровой фиксатор закрывающей втулки, контейнер с. цементировочной пробкой и управляющу С пробку, о тличающееся тем, что с целью повышения нaдeжнoctи работы устройства, верхняя часть эакрялвающёй втулки выполнена с посадочным седлом в виде упругого кольца, а нижняя г ; часть размещена между корпусом и неподвижной разделительной втулкой и : образует с последней (сообщающуюся с затрубным пространЬтвом кольцевую камеру, внутри которой расположено срезное кольцо, причем контейнер выполнен в виде стакана с обратным клапаном в нижней части, боковыми отверстиями и выступом на боковой поверхности для взаимодействия с посадочным седлом закрывающей втулки, при этом кольцевая кгмера заполнена смазкой и перекрыта пробкой- заглушкой.: 2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что посадочное седло, неподвижной разделяющей втулки выполнено в виде кольца иэ .легкоразрушаемого материала.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 589371, кл. Е 21 В 33/14, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР 763581, кл. Е 21 В 33/14, 1976 прото-тип).

/cTv

//

фуг. /

Фуг.г