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

Изо6рете1ше относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их ступенчатого цементирования. Известно устройство для ступенчатого цеменпфования скважин, вкшочающ Kfypayc с радиальными отверстиями, подвижные втулки и пакер flj , . Недостатком устройства является оставлен1Ш аемеипгной перемычки и проток в полость колоннь: между ступенями цементирования. Наиболее близким к.изобретению является устройство для ступенчатого цементирования скважин, включшошве корпус с осевым каналом и кожух, оше между собой кольцевую полость , н выполненные с радиальными ртверстиякш золотник, втушсу и нажимной nopaiefibt усташ вленные в кольцевой , и riaKep| 2j , Недостатком известного устройства является наличие перемычки между ступенями цемент{фования. Целью изобретения является повышение качества цементирования за счет исшвочения перемычки между ступенями аемент1фования; Поставлеяная я&пь достигается тем, что в ycTiK lteTBe для ступенчатого цемё Т1{ровавив скважин,. шипочаюшем корпус с к&нааом в кожух, образующие между сосбой кольцевую полость, и выполаюшые с {жднальными отверстиями аопотуалк и втулку, )ясТановленные в копы1евой когюсти, и пакер с. размешенВЬ М в кольцевой яожхзти назкимным нсршнем, камера над которым сообщена с осевым каналом корпуса, золотник выполнен со сквозш 1ми осевыми каналами и установлен под втужой в кольцевой полости между радиальными отверстиями корпуса и кожуха. На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении, общий вид; на фиг, 2 - то же, в мснлент окончания цементирсжания первой ступени после получения сигнала Стоп и запакеро KHj на фиг. 3 - то же, в момент открытия 1Ю ркуляцнонш 1х отверстий и начала 1фоцесса аемент1фования второй ступени; на фиг. 4 - то же, в сжончания цеменТ1фОвания второй ступени я за1фытия циркуляционных отверстий. Устройство для ступенчатото цеменТ1фования скважин (фиг, 1) имеет карпус 1 с радиаш9ными отверстиями 2, На концах корпуса выполнены резьбы дл присоединения к нему в хнего 3 и нижнего 4 переводников, предназначенных для присоединения устройства к о&садной колонне, .Относительно корпуса концентрично расположен кожух 5, имеющий радиальные отверстия 6 и разгрузочные верхние и нижние отверстия 7 и 8, Внутри кожуха предусмотрены кольцевые выточки 9 и Ю поя стопором. Корпус и кожух центрируются между собой опорным кольцом 11, связаны верхним переводни ком 3 и офазуют кольцевую полость, в которой размешена втулка 12, зафиксированная срезным цггифгом 13, перекрывающим радиальные отверстия 6 кожуха. Втулка-12 герметизируется уплотнениями 14 - 16, В ее кольцевой проточке установлено и зафиксировано штифтом 17 срезное предохранительное кольцо 18, служащее для прикрытия уплотнительного кольца 16 при цирку- ляции растворов в процессе ц ментирования, в кольцевой полости между корпусом и кожухом (под втулкой) установ- лен золотник 19, выполненный со сквозными осевыми каналами 2 О, размещенНЁ1МИ по окружности, в нижней части которых выполнены конусные гнезда 21, Золотник 19 связан с кожухом срез. ными штифтами 22, имеет уплотнения 23 и 24 и пружинный фиксатор 25 для стопорения в кольцевой выточке 9. Межгду кс зпусом и кожухом также размещен кольцевой нажимной 26, уплотняемый кольцами 27 и 28, которьхй скреплен с кожухом срезными штифтами 29. этом камера над поршнем сообщена с осевым каналом корпуса. На кольцевом нажимном поршне установлен пружиш1ый фиксатор 30, предназначенный для его стопорения в кольцевой выточке Ю после срабатывания. На корпусе между кольцевымнажимным поршнем и нижним переводником 4 установлен пакер 31, вьшолиенный в виде втулки из эластичного материала и преднаэначенный для разобиюния и герметизации заколонного пространства между ступенями цементирования. Устройство снабжено нижней продавочной разделительной пробкой (не показана). Для работы устройства 1к;пол.ьзуют шарики 32 (фиг,4), выполненные из любого материала, -например из пластмассы, плотность равна, например, плотности ВУС а. Ступенчатое цементирование скважины после спуска обсадной колонны с применением в ее компоновке предлагаемого устройства, установленного на расчетной гпубине, осуществляют следующим образом.

Вначале, цементируют первую ступень от башмака обсадной колонны до интервала установки устройства при закрытых циркуляционных отверстиях 6 втулкой 12 (фиг.1).

После продавливаниярасчетного объема тампонажного раствсфа первой ступ&ни, посадки разделительной пробки на упорное кольцо (не показано) и получения сигнала Стоп в обсадной колонне повышают давление, Внутриколонное давление жидкости через отверстия 2 передается на кольцевой нажимной поршень 26 При достижении расчетной величины и &1ТОЧНОГО давления срезаются штифты 29 а кольцевой нажимной поршень 26, щаясь вниз, деформирует эластичный па кер 31 и стопорится в кольцевой выточке пружинным фиксатором ЗО (фиг.2). От деформации эластичный пакерирукпций элемент расширяется, что обеспечивает запакеровку заколонного пространства,Для начала процесса цементирования второй ступени необходимо радиальных отверстий 6, что осуществляет ся путем дальнейшего повышения внут риколонного давления на заданную расчеткую величину. При этом давление жидкости через осевые каналы 20 воздействует на втулку 12, срезаются штифты 13, втулка смещается вверх и открывает радиальные отверстия 6 в кожухе 5 {фиг.З), Для беспрепятственного перемещения втулки 12 вверх до опорного кольца 11, предусмотрены разгрузочные отверстия 7, через которые вытесняется жидкость из кольцевой полости корпусом и кожухом.

После открытия радиальных отверстий в обсадную колонну закачивают буферную жидкость, за ней порцию вязкоупруго го состава, а зaтe i расчетный объем там понажного раствора для второй ступени, Вязкоупругий состав закачивают перед такшонажным раствором для предотвращения его проседания в колонну ниже циркуляционных отверстий корпуса.

Вслед за тампонажным раствором закачивают небольшую порцию вязкоупругого состава, в объем которого вводят запорные шарики в количестве, превышак щем число отверстий в золотнике 19, Затем закачивают реючетный объем продавочной жидкости. Сигналом оксжчаяйя процесса продавки и выхода тампсжахшог раств(а в заколонное .пространство служи резкий скачок давления на цементировочно головке. В этот момент запечные 32 (фиг,4) находятся в конусных гнездах 21, перекрывая каналы 2О золотника 19,

При дальнейшем увеличении давления до расчетной величины пронсходвт срез штифтов 22 (фиг.З,) н перемешенне золотника 19 до упора в срезное предояранитвльяое копьао 18, Г э1юм срезается штнфчг 17, 1фе10О фаш1тепы1ое киль по 18 сдвигается , ушюг8вте1шш 1 поверхносуга avyaat 12 я эслагншш 19 сопрягаются и г«рметизщ}уются ywioiw нителышм кояыюм 16, jQUieebrreciieHHfl жкакосп цааюкеятя зопотвюса 19 вверх щ едусмотреиыразг{)уаачвые отв рстня В, Радиаяьиые 2 в корпусе1 и 6 в кожухе 5 .|1ерек|ядв ются, а прухошный фиксатор 25 стс«к рит зошугаик 19 от перемвшання ввиэ относительно н кожуха.

/Техническими преимуществами вр«олагаемого устройства ява$аогся: отсутствие -зле тштов, п рек1№1вв1оших проходной канал колонны в тпералае му ущющение конструкции устройства, заклвочаюшееся в уменшенки оСнивго количества веталеб.

Таким офазом, эффект от применения иао ретения дюствгаечся за Счет аскяочеьия дсоояМительньпс затрат ареивия работы буровой устшювпя, мотерналов я прсжата оборудования иа paзбypивaниe/цeкюнtlфoacnшIX щ(ок и посадочных седел.

Экономический эффект от ttcnom ai вання устройства будет существенно аа- висеть от кскцфетных условий буреиия (глубины скважины, глубины установки цемент1фовочной муфты, условий tpaaoгюртого обслуживания, объема использования на конкретном местсфождении н др.).

Фиг. f

Фш.г

Фaг.J

Фг/г.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТС9Х) ЦЕМЕНТИРОВАШЯ СКВАЖИН, включающее корпус с осевым каналом и кожух, обраэую11й1е между собой кольцевую полость, выполненные с радиемь ными отверств1ями золотник и втулку, установленные в копьаевЫ) : полости,., и пакер с pa3KfetaeHiaiiM в кольцевой полоств нажик иым поршнем, камера над которым сообщена с осевым каналом ко|Я1уса, отличающееся текц что, с оелЕАо повышения качества цементирования п тем исключения п мычки между ступенями цемент1фованш1, золотник выполнен со сквозш|1ми осевыми каналами и установлен поп в кольцевой полости § между радиалымми отверстаями корпуса и кожуха.