Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1984 года по МПК E21B33/14 

2, Муфта по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что контейнер выполнен в виде двух втулок с телескопичес1-:им соединением, а уплотнительный элемент размещен в телескопическом соединении.

1 .МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОЬСАДНЫХ КОЛОНН,включающая корпус и кожух с циркуляционными отверстиями, посадочную втулку, установленную в осевом канале корпуса, контейнер, перекрывающую пробку и упорные шары, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности закрытия циркуляционных отверстий, контейнер выполнен в виде стакана с эластичным уплотнительным элементом на его боковой поверхности и радиальнЕлмн отверстиями ниже уплотнительного элемента,выполненными с возможностью гидравлического сообщения с циркуляционными отверстиями .корпуса и кожуха, а упорные шары установлены с возможностью фиксации ими посадочной втулки относительно Ф корпуса. со о 00 У1 г

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их ступенчатого цементирования. Известно устройство двухступенча того цементирования скважин, содержащее корпус, дифференциальную втул ку, срезной элемент шар и цементиро вочную пробку 1, Недостатком указанного устройств является необходимость проталкивани цементировочной пробки до башмака обсадной колонны насосно-компрессор ными или бурильными трубами с целью освобождения внутреннего сечения .колонны I после окончания процесса цементирования. Наиболее близким к изобретению является устройство для ступенчатог цементирования обсадных колонн, включакяцее патрубок и внутреннюю гильзу с заливочными отверстиями на них, посадочное седла, контейнер и продавочную пробку 2. Недостатком известного устройств .является его низкая надежность из-з Необходимости вращения и движения Ьбсадной колонны /в осевом направле нии с целью закрытия заливочных , отверстий игерметизации устройства что не всегда удается осуществить из-за возможности прихвата обсадной колонны выше устройства в открытом стволе скважины. Целью изобретения является повышение надежности закрытия циркуляционных отверстий. Поставленная цель достигается тем, что в муфте для ступенчатого цементирования обсадных колонн, вклю чающей корпус и кожух с циркуляционными отверстиями, посадочную втулку, установленную в осевом канале корпуса, контейнер, перекрывающую пробку и упорные шары, контейнер выполнен в виде стаканагС эластичным уплотни тельным элементов., на его боковой поверхности и радиальными отверстиям ниже уплотнительнЪго элемента, выполненными с возможностью гидравлического сообщения с циркуляционными отверстиями корпуса и кожуха, а упор ные шары установлены с возможностью .фиксации ими посадочной втулки относительно корпуса, Кроме того, контейнер выполнен в зиде двух втулок с телескопическим соединением, а уплотнительный элемент размещен в телескопическом соединении. На фиг. изображено устройство в исходном положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, после цементирования первой ступени и открытия циркуляционных отверстий; на фиг. 3 - то же, в момент окончания продавки второй ступени и посадки цементировочной пробки в контейнер;- на фиг. 4 - то же, после окончания процесса цементирования скважины; на фиг. 5 - контейнер, общий вид. Устройство (фиг.1 и 2) содержит корпус 1 и кожух 2 с циркуляционными отверстиями 3 и дополнительными отверстиями 4, выполненными в кожухе: коаксиально расположенные посадочную втулку 5, установленную в осевом канале корпуса 1 дифференциальную втулку 6, ограничительную втулку 7, нажимную втулку 8, уплотнительный элемент 9 из эластичного материала. Посадочная втулка 5 удерживается относительно корпуса 1 упорными шарами 10. Устройство содержит также упорную втулку 11, сбрасываемую перекрывающую пробку 12 и контейнер 13. Корпус 1 и втулки б и 7 имеют кольцевые уплотнительные элементы 14, обеспечивающие герметичность устройства. Корпус 1 имеет дополнительные отверстия 15 и конические отверстия 16 под упорные шары 10, стопорное кольцо 17. Дифференциальная втулка 6, имеющая возможность перемещатьсзя в кольцевой полости между Корпусом и кожухом, фиксируется относительно корпуса срезными элементами 18. Нажимная втулка 8 телескопически взаимодействует ограничительной стулкой 7, торцом поджимает уплотнительный элемент 9 и фиксируется срезными элементами 19 относительно пбфеводника. Посадочная втулка 5 имеет на наружной поверхлости кольцевую канавку под упорные шары 10, а на внутренней поверхности - конусное седло для поссщки контейнера 13. СС расываемый контейнер 13 выполнен в виде стакана, состоящего из днух коаксиально размещенных вту-лок 20 и 21, телескопически взаимодействующих между.собой, соединенны штифтами 22, и эластичного уплотнительного элемента 23, размещенного в телескопическом соединении втулок 20 и 21, Нижняя часть втулки 21 выполнена и виде конусной пробки 24, выше которой в нем имеются радиальные отверстия 25. Устройство работает следующим образом. В положении, показанном на фиг.1 оно устанавливается в обсадной коло не в заданном интервале. После окон чания спуска обсадной колонны прот изводится цементирование первой сту пени в обычном порядке с применение эластичной цементировочной верхней пробки (не показана). При посадке цементировочной проб ки на упорное кольцо стоп, уста новленное в нижней части обсадной колонны, под действием избыточного давления на дифференциальную втулку 6 срезаются элементы 18 и втулка 6 перемещается вверх до упора, при этом открываются циркуляционные . отверстия 3, о чем свидетельствует резкое падение давления в обсадной колонне. Б процессе промывки ствола скваж ны от излишков цементного раствора первой ступени в колонну сбрасывают контейнер 13, который под действием собственной массы и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне вниз до момента посадки конусной пробки 24 в седло посадочной втулки 5, При этом перекрывается внутреннее сечение устройства ниже циркуля ционных отверстий, а циркуляция про мывочной жидкости осуществляется через отверстия 25 и 3 (фиг. 1 и 2) После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к закачке цементного раствора второй ступени. После закачки расчетного объема цементного раствора в колонну бросают пробку 12 (фиг.З). Б момент окончания продавки цементного раствора второй ступени пробка 12 салится ка контейнер 13, при этом прекращается циркуляция и начинает расти давление внутри колонны. Давление продолжают повышать, при этом происходит распакеровка эластич ного уплотнительного элемента 23, а пробка 12 начинает входить в контейнер 13. При полной посадке пробки 12 в контейнер 13 ее движение останавливается, и этот момент отмечается резким повышением давления. При возрастании давдения до расчетной величины происходит срез элементов 19, Корпус 1 (фиг, 3 и-4) перемещается вниз до упора вместе с дифференциальной втулкой 6 и контейнером 13 с сидящей внутри контейнера пробкой 12. Б процессе этого перемещения происходит перекрытие циркуляционных отверстий 3 дифференциальной втулкой б, выключение упорных шаров 10 и восстановление эластичных уплотнительных элементов 9 и 23 до своих первоначальных размеров, а освободившийся контейнер 13 с запрессованной внутрь перекрывающей пробкой 12 и посадочной втулкой 5 свободно подают на забой скважины. Предлагаемое устройство для двухступенчатого цементирования обсадных колонн позволяет повысить .надежность работы устройства за счет замены процесса управления закрытием и герметизацией устройства с помощью движения обсадной колонны на процесс управления закрытием и герметизацией устройства давлением через специальную пробку - пакер контейнер.