Устройство для обратного цементирования скважин Советский патент 1984 года по МПК E21B33/14 

со сд . 1 Изобретение относится к технике крепления нефтегазовых скважин, а именно к устройствам для их цементи рования. Известно устройство для обратного цементирования скважин, содержащее корпус с цементировочным отверстием и элемент временного перекрытия цементировочных отверстий СП. Недостатком устройства является низкая надежность его применения при обратном цементировании сквс1жин. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обратного це ментирования скважин, включающее кор пус с осевым каналом и втулку с толкателем, выполненным из термочувстви тельного материала 2. Недостатком известного устройства является сложность конструктивного исполнения. Устройство предназначена для обратного цементирования верхней секции обсадных колонн при двухступенчатом цементировании скважин и по своему конструктивному назначению не может быть применено для цементирова ния башмака обсадных колонн. Кроме того, за счет инерционного эффекта (запаздывания срабатывания) в обсадную колонну поступает значительное ко личество цемента, что требует дополнительных затрат времени на последующее разбуривание цементного стакана до необходимой величины. Цель изобретения - уменьшение количества цемента, поступающего в обсадную колонну, за счет снижения инерционного эффекта термочувствительных элементов и возможности своевременного срабатывания устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство для обратного цементирования скважич, включающее корпус с осевым каналом и втулку с толкателем, вьтолненным из термочувствитель кого материала, снабжено дополнительным толкателем из термочувствительного материала и жестко связанным с ним запорным органом, размещенным в корпусе и перекрывающим его осевой канал, а втулка выполнена с посадочным седлом под запорный орган и размещена в осевом канале корпуса, причем толкатели выполнены в форме пружин, закрепленных на корпусе с возможностью встречного относительного перемещения втулки и запорного органа, а корпус выполнен с обводными каналами, сооб182щенными с осевым каналом корпуса выше и ниже запорного органа. На чертеже изображено устройство, общий вид. Устройство для обратного цементирования скважин включает корпус 1 с осевьм каналом 2 и втулку 3 с толкателем 4, выполненным из термочувствительного материала.В корпусе 1 размещен дополнительный толкатель 5 из термочувствительного материала и жестко связанный с ним запорный орган 6, последний перекрывает осевой канал 2 корпуса 1. Втулка 3 выполнена с посадочным седлом 7 под запорный орган 6 и размещена в осевом канале 2. Толкатели 4 и 5 выполнены в форме пружин и жестко закреплены одним концом на корпусе с возможностью встречного относительного перемещения втулки 3 и запорного органа 6. Корпус 1 выполнен с обводными каналами 8, сообщенными с осевым каналом 2 корпуса 1 выше и ниже запорного органа 6. Устройство работает следующим образом. Устройство монтируют на башмаке колонны и вместе с колонной труб опускают на заданную глубину для крепления скважины обратным цементированием. Во время спуска колонны устройство позволяет заполнить колонну труб скважинной жидкостью или осуществить прямую или обратную промывку скважин. После установки обсадной колонны на заданной глубине приступают к подготовительным работам по цементированию скважины. Осуществляют обратную промывку скважин и известным способом задавливают заданный объем цементного раствора в заколонное пространство. При достижении цементным раствором башмака колонны труб изменяется температура в призабойной зоне. Прохождение цементного раствора через осевой канал 2 корпуса толкатели 4 и 5 из термочувствительного материала постепенно нагреваются.Вследствие температурного удлинения этих элементов втулка 3 и запорный орган 6 смещаются с исходного положения и приближаются друг к другу. В результате дальнейшего нагрева толкателей происходит посадка запорного органа 6 на посадочное седло 7 втулки 3, перекрывается осевой канал 2 корпуса и разобщается заколонное пространство от внутриколонного. Повышение давления в заколонном пространстве сиг311

нализирует о заканчивании цементирования скважин. -Вследствие перепада давления в канале втулки 3 последняя частично перемещается вверх, это перемещение будет достаточным для перекрытия обводных каналов 8, так как оно заранее тарировано силой растяжения толкателя 4 (пружины). Под действием разниц давлений в обводных каналах 8 и в верхнем проходном сечении осевого канала- 2 втулка 3 частично смещается вверх, но это перемещение также заранее ограничено силой сжатия тарированной пружины (толкателя 5). Поэтому при течении тампонажного pacтвора в начале осевой канал корпуса открыт и только при появлении чистой цементной массы с заданной температурой нарушается равновесие сил в тарированных пружинах и вследствие их температурного удлинения обеспечивается встречное относительное перемещение втулки и запорного органа. При таком выполнении устройства исключается инерционность его работы. Небольшое изменение температуры, вызванное появлением.в районе башмака цементного раствора, вызывает практически безынерционное срабатывание устройства за счет встречного перемещения взаимодействующих элементов, а возможность получения значительного прироста температурной деформации элементов определяет силовое взаимодействие этих элементов, что повышает герметичность устройства.

Экономическая эффективность от внедрения предложенного изобретения вытекает из повышения качества крепления скважин, упрощения ряда технологических процессов по продавке цементного раствора в заколонное пространство и упрощения конструкции устройств, применяемых для этой цели. По сравнению с базовым объектом (лрототипом) предлагаемое изобретение исключает создание высоких давлений в колонне труб и в заколонном пространстве, что предотвращает гидроразрыв пласта и уменьшает степень загрязнения продуктийного пласта. Ускорение процесса крепления скважин, исключение необходимости применения продавочных агрегатов с высокой мощностью дают возможность сэкономить средства от применения одного устройства в среднем на 2-3 тыс. руб.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с осевым каналом и втулку с толкателем, выполненным из термочувствительного материала, отличающееся тем, что, с целью уменьшения количества цемента, поступающе-го в обсадную колонну, за счет снижения инерционного эффекта термочувствительных элементов и возможности своевременного срабатывания устройства, оно снабжено дополнительным толкателем из термочувствительного материала и жестко связаннь1м с ним запорным органом, размещенным в корпусе и перекрьшающим его осевой канал, а втулка выполнена с посадочным седлом под запорный орган и размещена в осевом канале корпуса, причем толкатели выполнены в виде пружин, закрепленных на корпусе с возможностью встречного относительного перемещения втулки и запорного органа, а корпус выполнен (Л с обводными каналами, сообщенными с осевым каналом корпуса выше и йиже запорного органа.