Устройство для ступенчатого и манжетного цементирования скважин Советский патент 1988 года по МПК E21B33/14 

ел to Изобретение относится к области крепления нефтяных и глзопых скважин а имрнно к устройствам для ступенчатого и манжетрюго цементирования. Аналогом и базовым объектом по отнопгению к устройству является устронство для ступенчатого и манжетного цементирования скпажин, включающе корпус с дементировочным 1 отверстиями и установленньп на нем ппотнительным элементом (пакером) и две запорные втулки, нижнюю и верхнюю, установленные на срезных штифтах. Недостатком устройства является то, что в его конструкции заложен принцип проведения запакеррвки и открытия цементировочных отверстий за один прием создания избыточного давления. Поэтому при наращивании избыточного давления в цементировочной головке для срабатывания пакера возможен одновременно с пакеровкой преждевременный срез штифтов, удерживающих Н1-ГЖНЮЮ запорную втулку от переме щения и, таким образом, преждевремен ное открытие отверстий для второй ступени цементирования скважины. Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для ступенчато го и манжетного цементирования скважин включающее ступенчатый корпус с радиальными отверстиями,, уплотнительный элемент, толкатель, дифференциальную втулку,, установленную на корпусе и перекрывающую его радиальные отверстия, и запорную втулку-седло, установленную внутри корпуса против радиальных отверстий. Недостатком известного устройства является его сложность, заключающаяся в большом количестве подвижных втулок, помещенных между несущим кор пусом и кожухом устройства. Кроме того, в случае частичного засорения радиальных (цементировочных) отверстий и возникающего при этом непредвиденного повышения давле ния в колонне в процессе цементирования скважины одна из втулок перекроет отверстия и, таким образом, не -обходимая порция цементного раствора не будет вытеснена в затрубное прост ранство скважины. Целью настоящего изобретения явля ется упрощение устройства, предотвра щение преждевременного перекрытия ра диальных отверстий и повьппение надежности перекрытия затрубного пространства за счет возможности- увеличения давления запакеровки. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ступенчатого и манжетного цементирования скважин, включающем ступенчатый корпус с радиальными отверстиями, уплотнительный элемент, толкатель, дифференциальную втулку с упором, установленную на корпусе и перекрывакяцую его радиальные отверстия, и запорную втулку-седло, установленную внутри корпуса про.тив радиальных отверстий, дифференциальная втулка большим основанием телескопически связана с толкателем и образует с корпусом против радиальных отверстий полость, заполненную жидкостью, при этом запорная втулка- седло установлена с возможностью взаимодействия с толкателем. На фиг.1 изображен общий вид устройства в транспортном положении; на фиг.2 - устройство при посадке шара на втулку-седло и его запакеровке; на фиг.З - устройство в момент открытия цементировочных отверстий и цементирования верхней ступени; на фиг.А - устройство в момент окончания цементирования и закрытия цементировочных отверстий. Устройство сос.тоит из ступенчатого коргтуса 1 с радиальными отверстиями А,Б,В и кольцевыми проточками Г, уплотнительного элемента 2, установленного на корпусе и оборудованного торцовой защитой 3, толкатели 4 (составного) с герметично установленными пальцами 5, оборудованного шаганшйим фиксатором 6, дифференциальной втулки 7, образующей с корпусом кольцевую камеру Д а с толкателем 4 - гер-. метичное телескопическое соединение, упора 8, зафиксированной штифтом 9 запорной стулчси-седла 10 и штифтом 11, верхний втулки 12. Устройство оборудовано жесткими центраторами 13. (верхний центратор на чертеже не показан) . Уплотнительные кольца 14 обеспечивают необходимую герметичность устройства. Устройство работает следующим образом. При посадке шара 15 (фиг,2) на запорную втулку-седло 10 срезаются штифты 9 и втулка-седло через пальцы 5 перемещает вниз составной толкатель 4 и, таким образом, приводит в рабочее положение уплотнительный элемент

2 (происходит запакеропка). Толкател 4 при своем -перемещении вниз выходит из контакта с наружной ступенью дифференциальной втулки 7 и фиксируется в конечном положении шагающим фиксатором 6. После герметизации затрубного пространства (после запакеровки) избыточное давление в цементировочно головке снимают. Необходимым условием перемещения дифференциальной втулки 7 вверх является превышение внутриколонного давления заколонным в интервале установки устройства. При ступенчатом и манжетном цементировании этот перепад достигается закачкой в обсадную колонну последней порции (2-3 мЪ продавочной жидкости например воды, с пониженной плотностью. Кроме того, в случае ступенчатого цементирования указанный перепад может быть достигнут за счет подъема тампонажной смеси выше интервала установки устройства на 30-50 м при цементировании предьщутцей ступени. Указанная выше технологическая операция не осложняет процесса цементирования скважины и может быть осуществлена без всяких затруднений.

Под действием большего перепада давления, действующего со стороны заколонного пространства (фиг.З), дифференциальная йтулка 7 перемещается вверх, открывая при этом радиальные цементировочные отверстия Б, а жидкость из кольцевой камеры Д вы

тесняется в полость колонны через отверстия Б и А. С целью исключения преждевременного перемещения дифференциальной втулки 7 вверх в процессе спуска устройства в наклонную скважину кольцевая камера Д заполнена жидкостью и герметично перекрыта запорной втулкой-седлом 10 (фиг.1).

0

После закачивания расчетного объема тампона :ной смеси в обсадную колонну пускают цементировочную пробку 16 (фиг.4), крторая при взаимодействии с верхней втулкой 12 срезает

5 штифты 11 и герметично перекрывает последней цементировочные отверстия R.

С применением устройства появляется возможность разграничения опера0ций запакеровки и открытия цементировочных отверстий (операция по открытию цементировочных отверстий производится путем снятия избыточного давления в цементировочной голов5ке) .

Благодаря этому обеспечивается:

исключение возможности неполной пакеропки затрубного пространства скважины из-за преждевременного сра0батывания элементов устройства,

отсутствие ограничений области применения устройства, обусловленных невозможностью регулировать давление, приводящее в действие уплотнительный

5 эгемент.

ФИ1.1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО И МАНЖЕТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее ступенчатый корпус с радиальными отверстиями, уш1отните; ь.ный элемент, толкатель, дифференциальную втулку с упором, установленную на корпусе, и перекрывающую его радиальные отверстия, и запорную втулку-седло, установленную внутри корпуса против радиальных отверстий, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы за счет предотвращения преждевременного срабатывания устройства, дифференциальная втулка большим основанием телескопически связана с толкателем и образует с корпусом против радиальных .отверстий полость, заполненную жидкостью, при этом запорная втулка-седло установлена с возможностью взаимодей(Л ствия с толкателем.