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

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для ступенчатого цементирования обсадных колонн. Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, содержащая корпус с заливочными отверстиями, перекрытыми срезной втулкой, несущую колонну, узел передачи вращения от несущей колонны корпусу, верхний и нижний переводни ки и цементировочные пробки lj . Недостатком устройства является то, что закрытие и герметизацию зал вочных отверстий после окончания це ментирования осуществляют путем раз грузки обсадной колонны, что может явиться причиной осложнений (негерметичность резьбовых соединений, не проходимость скважинных приборов и т.п.). Наиболее близкой к изобретению является муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с осевым каналом и циркуляционными отверстиями, несущи строп, втулку, установленную в осевом канале корпуса и узел передачи вращения 2j . Недостатками известного устройст ва являются необходимость герметиза ции устройства путем разгрузки втор ступени обсадной колонны, что приво дит к осложнениям, отсутствие в уст ройстве узла, предотвращающего нару шения целостности обсадной колонны в случае внезапного заклинивания нижней ступени при цементировании е с вращением. Целью изобретения является повышение качества цементирования второй ступени обсадной колонны путем исключения ее изгиба. Поставленная цель достигается тем, что в муфте для ступенчатого цементирования обсадных колонн, вкл чающей корпус с осевым каналом и ци куляционными отверстиями, несущий ствол, втулку, установленную в осевом канале корпуса, и узел передачи вращения, несущий ствол соединен со втулкой передвижным пружинным замком При этом пружинный замок вьтолне в виде разрезного конусного кольца, втулка и ствол по сопрягаемьм поверхностям выполнены с верхними и нижними конусными канавками, причем глубина конусных канавок втулки и нижней конусной канавки несущего ствола равна основанию разрезного конусного кольца, а глубина верхней конусной канавки несущего ствола половине его основания. Кроме того, с целью повышения надежности работы устройства узел передачи вращения выполнен фрикционным. Причем узел передачи вращения выполнен конусным фрикционным. На фиг.1 изображена предлагаемая муфта при установке в обсадной колонне, общий вид; на фиг.2 - то же, в момент открытия циркуляционных отверстий, на фиг.З - то е, в момент смывки излишков цементного раствора первой ступени и закачки цементного раствора второй ступени} на фиг,4 то же, в момент окончания продавки второй ступениJ на фиг.З - то же, после окончания процесса цементирования второй ступени. Муфта содержит корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2 и цилиндрической проточкой 3. Корпус 1 посредством штифта 4 и узла передачи вращения, выполненного в виде конусного фрикционного соединения 5, находится в зацеплении с несущим стволом 6, который через муфту 7 связан с обсадной колонной 8. Втулка 9 связана с несущим стволом 6 посредством передвижного пружинного замка 10, выполненного в виде разрезного пружинного конусного кольца, причем средний диаметр кольца равен наружному диаметру втулки 9 и внутреннему диаметру несущего ствола 6 в месте их соединения. Втулка 9 имеет по наружной поверхности верхние и нижние- конусные канавки 11 и 12, а несуший ствол 6 на внутренней поверхности имеет верхние и нижние конусные канавки 13 и 14, причем канавки 11-13 имеют глубину, равную основанию разрезного конусного кольца, а канавка 14 - глубину, равную половине этого основания. Во втулке 9 имеются циркуляционные отверстия 15,цилиндрическая проточка 16 и срезной пружинный фиксатор 17. нижней части корпуса имеется переодник 18 с посадочным седлом 19. орпус 1 выполнен с осевым каналом 0, в котором установлена втулка 9. Устройство работает следующим обазом.

В исходном положении муфта устанавливается в заданном интервале обсадной колонны. После спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступени с цементировочной пробкой (не показана),

Цементирование производится с вращением, при этом передача крутящего момента происходит через конусное фрикционное соединение 5. В случае заклинивания первой ступени обсадной колонны крутящий момент вырастает до определенного заданного значения, после чего происходит проскальзывание конусных поверхностей, что позволяет избежать аварийных перегрузок обсадной колонны. В конце процесса продавки цементного раствора первой ступени цементировочная пробка садится на упорное кольцо, установленное над башмаком обсадной колонны, что фиксируется повьшением давления на устье. После этого производят разгрузку второй ступени обсадной колонны (фиг.2). Пр разгрузке происходит срезка штифта 4 и несущий .ствол 6 смещается вниз, перемещая втулку 9 до тех пор, пока циркуляционные отверстия 15 втулки не совместятся посредством цилиндрической проточки 16 с циркуляционными отверстиями 2 корпуса. Этот момент характеризуется резким падением давления. Втулка 9 удерживается в нижнем положении срезным пружинным фиксатором 17, вошедшим в цилиндрическую проточку 3 корпуса.

Затем производят натяжение обсадной колонны до первоначального положения (фиг.З). При этом несущий ствол 6 движется вверх относительно нтулки 9, перемещает передвижной пружинный замок 10 из к навки 13 в канавку 12 втулки 9.

В таком положении муфты производят смывку излишков цементного раствора второй ступени.

По окончании процесса продавки цементного раствдра второй ступени верхняя цементировочная пробка (не показана) садится на посадочное седло 19 и перекрывает циркуляционные отверстия 15, что фиксируется повышением давления. После этого производят разгрузку обсадной колонны (фиг.4), а затем натяжение (фиг.З

При разгрузке обсадной колонны 8, несущий ствол движется вниз, а передвижной пружинный замок 10 полностью утапливается в канавке 12, а затем входит в канавку 14 несущего ствола 6 .

При последующем натяжении обсадной колонны передвижной пружинный замок 10 заклинивается между коническими поверхностями канавок 12 и 14, вследствие чего несущий ствол 6 и втулка 9 оказываются жестко связаны между собой. При дальнейшем движении несущего ствола вверх происходит срезка пружинного фиксатора 17 и перекрыв циркуляционных отверстий 2 втулкой 9.

Схватывание цементного раствора второй ступени происходит при натяжении обсадной колонны.

Применение предлагаемой муфты позволит исключить изгиб нижней части второй ступени обсадной колонны, что значительно повысит качество крепления скважин, а также исключит возможность нарушения целостности обсадной колонны в случае заклинивания первой ступени при цементировани ее с вращением.

.l

Фиг.5

1. МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающая корпус с осевым каналом и циркуляционными отверстиями,несущий ствол, втулку, установленную в осевом канале корпуса, и узел передачи вращения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества цементирования второй ступени обсадной колонны путем исключения ее изгиба, несущий ствол соединен с втулкой передвижным пружинньм 3 амком. 2.Муфта по п.1, отличающая с я тем, что пружинный замок выполнен в виде разрезного конусного кольца, втулка и ствол по сопрягаемым поверхностям выполнены с верхними и нижними конусными канавками, причем глубина конусных канавок втулки и нижней конусной канавки несущего ствола равна основанию разрезного конусного кольца, а глубина верхней конусной канавки несущего ствола равна половине его основания. I 3.Муфта по п. 1 , о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повьпие(Л ния надежности работы устройства, узел передачи вращения выполнен фрикционным. 4.Муфта по п.1, отличающаяся тем, что узел передачи вращения вьиолнен конусным фрикционным.