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

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к уст ройствам ппя цементирования обсацных колонн, спускаемых в скважину. Известно устройство цля цементиро вания секций обсадных колонн, соцержашее уплотнительную муфту, башмачный патрубок и направляющую пробку V , Недостатком данного устройства явля ется то, что спускаемую в сквашшу секцию вначале стыкуют с ранее спущенной секцией, а затем приподнимают цля провецения цементирования. По окончании цементирования секцию необходимо опустить до полного закрыт.ия боковых отверс тий и соединения уплотнительной муфты с верхней частью ранее спущенной секции цля создания требуемой герметичности, которую можно проверить только после окончания затвердевания цемента и его разбуривания в месте соединения секций. При негерметичности места стыковки необходимо гфоиавасти работы по исправительному и.&лентщюввятз под давлени л, в связи с чем возрастают затраты, связанные с креплений скв0жш1ы Наиболее близким к изобретению является устройство для цементирования секций обсадных колонн, включакяцее ко пус с осевым каналом и радиальными отверстиями, paavIeщeннyю внутри него рабочую втулку, установленную на срезных элементах гильзу и крльцо 2. Однако отсутствие уплотнений между нижней муфтой и кольцом, а также между кольцом и корпусом не позволяет проверить герметичность места стыковки до проведения работ по цемштированию, так как герметичность стыковки проверяется только после разбуривания разделительной пробки и стоп-кольца. При потере герметичности места стыковки требуется проведение исправительных работ по цементированию под давлением, в связи с чем возрастают затраты, связанные с креплением скважины. Недостатком известного устройства для цементирования секций обсадных колонн является также то, что открытие боковых отверстий в корпусе не происходит полностью, так как по мере перемещения нижней муфты с кольцом относительно этих отверстий и их частичног открытия через боковые отверстия, происходит вьфавнивание давления в устрой стве с давлением в камере, вследствие чего, а также при наличии сил трения между нижней муфтой и уплотнением в корпусе отверстия полностью не откры-.. ваются. Это приводит к разрушению верхих торцов муфты и кольца, а также оковых отверстий в корпусе при прокаивании промывочной жидкости и цементого раствора в затрубное пространство. При цементировании скважины во время, промывки, закачки и продавки цементного раствора через боковые otверстия, в интервале ежду торцами верхней и нижней муфт, а также между нижней и подвижной муфтой происходит оседание фазы вромывочного и цементного раствора. Это не позволяет при пе- реметпении вниз верхней и нижней муфтам до упора в неподвижную по окончании процесса цементирования пружинному кольну попасть в кольцевую канавку в корпусе, вследствие чего фиксация верхней муфты относительно корпуса не происходит i что приводит при дальнЫ1шейн эксплуатации устройства к потере герметичности при проведении работ по спуско-подъему и вращению инструмента в процессе бурения. Ликвидащш негерметичности требует проведения дополнительных работ и затрат, связанных с исправительным цементированиол. Целью изобретения является повышение Надежности устройства в работе. Поставленная - цель достигается тем, что в устройстве для цементирования секций обсадных колонн, включающем корпус с осевым каналом и радиальными отверстиями, р измшценную внутри него рабочую втулку, установленную на срезных элементах, гильзу и кольцо, рабочая втулка размешена против радиальных отверстий корпуса и вьшолнена с ответными радиальными отверстиями, а гильза установлена внутри рабочей втулки и образует в ней с кожухом кольцевую полость, перекрытую поршнем и сообщенную с заколонным пространством, причем гильза в верхней части вьшолнена с , опорным уступе, а поршень вьшолнен с пазом под опорный уступ и зафиксирован относительно гильзы. : Кроме того, корпус на внутренней поверхности ниже радиальных отверстий выполни с конической боковой поверхностью, а рабочая втулка снаружи выполнена с ответной конической поверхностью, причем угол наклона сопрягаемых конических поверхностей меньше их угла трения. На фиг. t показано устройство в транспортном положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, в процессе цементирования; на фиг. 3 - то же, после окончания цементирования; на фиг. 4 момент фиксации поцвижной втулки с корпусом. Уртройство состоит из корпуса I с резьбовыми муфтами 2 и 3. В корпусе вьтолнены отверстия 4 и коническая боковая поверхность 5. Внутри корпуса I установлена рабочая втулка 6, зафиксированная срезными штифтами 7, с раци- альными отверсти11ми 8 и конической поверхностью 9, имекяцей колиброванные цилиндрические проточки I О, Рабочая втулка 6 имеет кожух 11 с рациальным отверстиями 12, пилинирическая. полость между кожухом 12 и рабочей втулкой 6 заполнена лш коразбуриваемым материалом 13, например цементным камнем. Внутри рабочей втулки 6 установлена коаксиально гильза 14 с поршнем 15, (Закрепленным срезными штифтами 16 и образующим с кожухом камеру А. Легкоразбуриваемый материал 13 размещен в цилинарической полости с целью жесткого крепления кожуха относительно рабочей втулки 6 и имеет радиальные каналы 17 цля саобщения камеры I с затрубным пространством. Гильза 14, кожух 11 и поршень 15 вьшолнены из легкоразбурива емого материала, например, серого чу- Гуна. Рабочая втулка б имеет ограничительные кольца 18, выполненные из легкоразбурнваоугого материала, наприм серого чугуна. Герметичность подвижных соединений обеспечивается: уплотнитепъяы ми кольцами 19 - 22. Канал23, образованный гитьзой 14, предназначается для осуществления циркуляции и запол нения колонны прсшывочной жидкостью пр спуске секции обсадной олонны. Устройство работае-Гследующим обра зом. К верхней части корпуса I посредство резьбовой М5ФТЫ 2 присоединяется обсадная труба спускаемой секции (не показана), а посредством резьбовой муфты 3 присоединяется стыковочный natpyбок Б, конструкция которого обеспечивает ге{ 4етичность соединения спускаемой секции после стыковки с ранее спущевной секцией. Момент соединения отмечается повышешюи гидравлического давления в тательной линии насосов. При создании в обсадной колонне гидравлического давления заданной величины происходит срез шти})тов 16 и поршень 15 падает под действием собственного веса на дно ,камеры А. При этом открьшаются отверстия 12, радиальные каналы 17 и отверстия 4 и восстанавливается связь с кольцевым пространством. Устройство приходит в положение, показанное на фиг. 2. При таком положении производится промьшка кольцевого пространства с пегпыо выравнивания параметров промывочной жидкости перед закачиванием по обсад- нь1м трубам цементного раствора. После закачивания цементного раствора, разделительной цементировочной пробки и расчетного количества продавочной жидкости получают повьпиение гидрав;ш-. ческого давления, свидетельствующего о том, что разделительная гфобка остановилась на торце кожуха 11 и ограничительном кольце 18. При дальнейшим повышении гидравлического давления в обсадной колонне происходит срез штифтов 7 и рабочая втулка В, перемещаясь вниз по сопряжения конических поверхностей 5 и 9, герметично закрывает боковые отверстия 4 в корпусе 1. Устройство приходит . в положение, показанное на фиг. 3. Сопряжение конических поверхностей 5 и 9 обеспечивает клиновой аффект, при Ьсотором происходит заклинивание подвижной втулки 6 в корпусе 1, чем предупреждается ее осевое перемещение. Усюшв заклинивания пропорционально площади сечения рабочей втутиси 6 на величину гидравлического давления, создаваемого в обсадных трубах в конце цементирования. После опрессовки секции обсадной колонны разбуривают разделительную цемент1фовочную пробку, гильзу 14, кожух 11, кольцевой поршень 15 и ограничительные кольца 18, а также легкоразбуриваемый материал 13, проверяют герметичнорть устройства и продолжают дальнейшее бурение скважины. Конструкция устройства для цементирования секций обсадных колонн исключает затраты времени и средств, необходимых для проведения работ, связанных с исправительным цемент1фованием при потере герметичности, в случае применения устройств иных конструкций.

Фиг.1

Фиг. 2

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СЕКЦИЙ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающее корпус с осевы1 г каналом и радиальными отверстиями, размещенную внутри него рабочую втулку, установленную на срезных элементах, гильзу, и кольцо, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его в работе, рабочая втулка размещена против радиальных отверстий корпуса и выполнена с ответными радиальными отверстиями, а гильза установлена внутри рабочей втулки и образует в ней с кожухом кольцевую полость, перекрытую поршнем и сообщенную с заколонным пространством, причем гильза в верхней части вьгаолнена с .опорным уступом, а поршень выполнен с пазом под опорный уступ и зафикси рован относительно гильзы. 2. Устройство по п. I, о т л и ч а ю щ е е с я т&л, что корпус на внутрен- -ч ней поверхности ниже радиальных отверс- 5S тий выполнен с конической боковой по(Л верхностью, а рабочая втулка снаружи выполнена с ответной конической поверхностью, причем угол наклона сопрягаемых конических поверхностей меньше их угла S фения.