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

О

ю

00

о

со Изобретеняе относится к бурению сквааага, в частности к их цементированию, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, относящейся к строительству нефтяных и газовых сквакшн. Известно устройство для цементирования скважин, устанавливаемое в нижней части обсадной колонны, например упорное кольцо ij. Это устройство вьгаолняет определенные технологические функции: получение сигнала об окончании продавливания тампонажкого раствора,. Однако устройство не позволяет управ лять скоростью потока наадкости в колон не, В процессе цементироввиия столб тампонажного раствора в колонне движет ся сначала с ускорением в зависимости от его высоты, а зат&л с замедлением до момента выхода половины его (по высоте) в затрубное пространство. Проис ходит отрыв в колонне от струи в цемен тировочной Головке, а когда эта струя догоняет оторвавшийся раствор,- воамо -. жен гидроудар с осложнениями процесса и повреждениями обсадной колонны. Наиболее близким к изобретению яв-, ляется устройство для цементирования скважин, помиценное в нимжей части обсадной колонны и включаюшее корпус с осевым каналом и циркуляционными отверстиями и ограничитель расхода тампонажного. материала через циркуляционные отверстия 2j Недостатком известного устройства яв ляется то, что ограничитель расхода уста навливается в башмаке обсадной колонны заблаговременно, а это создает определенные технологические ограничения при спуске обсадных колонн, их промывке (при необходимости) и пр. Целью изобретешет является обеспечение возможности включения устройства в работу непосредственно перед цемен тированив. Поставленйая цель достигается тем, что в устройстве для цементирования скважин,помещенном в нижней части обсадной колонны и включающем корпус с осевым каналом и циркуляционными отверсти ями и ограничитель расхода тампонажног раствора через циркуляционные отверстия корпус вьшолнен в виде двухстенногр пат рубка с кольцевой полостью, а ограничитель расхода тампонажного раствора выполнен в виде подцружиненного относител но корпуса поршня, жестко связанного с помощью штоков с заслонками, причем поршень размещен в кольцевой полости, заслонки установлены в. циркуляционных отверстиях, полость кольцевых полостей над пopшн«v гидравлически сообщена с осевым каналом, а под поршнем - с заколонным пространством через обратный клапан. На фиг, I изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение по заслонкам Устройство включает корпус I с осевым каналом, причем корпус выполнен в виде двухстенного патрубка с кольцевой полостью 2, а ограничитель расхода тампонажного раствора выполнен в виде поршня (кольцевого) 3, подпружиненного пружиной 4 относительно корпуса (элемента корпуса). К нижней части корпуса присоединен переводник 5 с осевым центральным каналом 6 и циркуляционными .(боковыми) отверстиями 7, В осевом канале 6 разметцено седло 8 под запорный элемент (шар) 9. В циркуляционных отверстиях размещены заслонки Ю, которые могут перемещаться вниз и вверх по гнездам 11 переводника 5, соответственно уменьшая или увачичивая переходное отверстие. Поршень 3 жестко связан с заслонками 10 штоками 1-2. В корпусе 1 выполнены отверстия 13. Кольцевая полость под поршнем 3 гидравЛ1гч ески связана через боковые отверстия 7 с осевым каналом. Пространство под поршнем изолировано от наклонного пространства герметизирующими кольцами 14, сальником 15 штока 12, а сообщено с ним через обратный клапан 16, расположенным в нижней части кольцевой полости 2. Устройство работает следяошим образом. Устройство полностью собирается (без установки шара) и подсоединяется в верхней части к обсадным трубкам, а в нижней - к с направляющей пробкой. Выше устройства на обсадных трубках соб1фается вся необходйм1ая технологическая оснастка (упорное кольцо или другое устройство для.определения окончания процесса цементирования, центраторы и т. д.). При необходимости оснащений обсадной колонны обратным клапаном устанавливается клапан с тарелкой откидного типа. Обсадная колонна спускается в скважину. По достижении проектной глубины и проведении процесса промывки в скпажлну перед цементированием сбрасывают шар 9, который подается в седло 8 и перекрывает осевой канал б. Дальнейшая циркуляция идет через циркуляцион ные отверстия, По мере заполнения колонны тампонажным . раствором перепад давления (изза разности плотностей тампонажного и бурового растворов) через.отверстия 13 в корпусе I будет воздействовать на поршень 3, Такой же перепад будет воздейст вовать и на торцы плашек Ю. Поскольку площадь поршня больше площади торцов заслонок Ю и они жестко соединены штоками 12, вся система будет переме щаться в сторону заслонок, уменьшая при этом проходное сечение циркуляцион. ных отверстий 7, Это будет вызывать дг. полнительные г щродинамические сопротив ления. Соотношение площадей поршня 3 и тор цов заслонок Ю, а также усилие пружины 4 можно подобрать так, чтобы уменьше.ние отверстия в заслонке, вызываемое перепадом давления от разности плотностей, создавало эквивалентный перепад давления от гидродинамических сопротивлений. Например, минимальное отверстае окружность Б, показанная наполовину сплошной и наполовину штриховой линией (фиг. 2), до которого должна закрыться заслонка Ю, будет определяться перепадом давления от максимального заполнения обсадной колонны тампбнажным раствором. Таким образом, устройство позволяет управлять выходом жшцсости в затрубное пространство за счет создания дополнительного гидродинамического сопротивления из-за уменьшения pa3Mqpa циркуляционного канала, соединяющего колонну с затрубнь1М пространством. Это будет предотвращать сплошности потока жидкости в верхней части колонны, имеющий место при цемеитировании с использованием известных устройств. Тем са- . МЫ щ едот&ращак тсй пщравлические удары с возможными осложнениями процесса и поврежденнями кблоаы. Предложенное устройство позволит исключить явления гидроударов в обсадной колонне во время ее Ц1й4ентирования, что будет способбтвовать ее герметич- , ности и, следовательно, качествешюму разобщению пластов. Применение устрЫ1ства поавологг на 1О-Т5% снизить объем аварийных ситуаций, связанных с негерметично( колонн, что даст экономический аффект от внедрения 5 О тыс. руб. в год.

/J

/J

0vf.f

Фг/г.г

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЛШН, помещенное в нижней части обсадной колонш 1 и вклкучающее корпус с осевым каналом И циркуля|Ь:ШЙ1ЕЛЯ I -ТЕ15а; й - Ай , -VUiTir. овошпд ш orac icTBBMB в огрвкичятель расхода г&лао иакяаг9 раствора пиркул$шнов8ые отверс7Ш1 отличающеес я тем, что« с вюлью обсснокювявбоаможяостя вхгаачйяая устройства в работу K«iocp«ecT&emo яюрва цемемтцкАавяем, ъыяопав л «кде даужсгейвоге патрубка с кооьаямзв далосхък, а тепь расасооа тюшовамюго {мютвора выполнен в взде поппрумтеввого отвоеягтеяьно корпуса поршня, жослсо ciMiaaHHoro-C помощью urroKOB с аасповкамв, тфячвм поршень в кольаевЫ1 попоста, аасцонкв устешовпены в пяркуляивоввых oi верствйх, полость кольцевых полостеА над поршнем гвдравдвчески сообшена с осеW. вым квваясм, а йод псфшвем - с аакопонным apoctpaacTBOM обратный клапан .