Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1985 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройству для ступенчатого цементирования обсадных колонн. Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая патрубок и внутреннюю гильзу с заливочными отверстиями на них, продавочную пробку, посадочные седла и контейнер 1. Недостатком данного устройства является возможность нарушения его герметичности с течением времени за счет старения кольцевых уплотнительных элементов. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с радиальным циркуляционным иОсевым каналами, посадочную втулку, зафиксированную в осевом канале корпуса, и кожух с радиальными циркуляционными каналами, образующий с корпусом кольцевую полость, в которой помещена дифференциальная втулка 2. Недостатками известного устройства являются невысокая надежность работы устройства из-за возможности его разгерметизации по циркуляционным каналам, а также возможность отказа перемещений дифференциальной втулки. Цель изобретения - повышение надежности в работе муфты. Поставленная цель достигается тем, что в муфте для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающей корпус с радиальным циркуляционным и осевым каналами, посадочную втулку, зафиксированную в осевом канале корпуса, и кожух с радиальными циркуляционными каналами, образующий с корпусом кольцевую полость, в которой помещена дифференциальная втулка, корпус выполнен разъемным и содержит верхний элемент с соединительной резьбой и нижний элемент с ответной соединительной резьбой, радиальный циркуляционный канал корпуса -образован торцами его верхнего и нижнего элементов, первый из которых связан с кожухом упорным телескопическим соединением и выполн ен с возможностью взаимодействия с дифференциальной втулкой при соединении элементов корпуса. На фиг. 1 изображено устройство в момент закачки цементного раствора первой ступени, общий вид; на фиг. 2 - то же, в момент окончания продавки цементного раствора второй ступени; на фиг. 3 - то же, после окончания цементирования. Устройство состоит из корпуса, содержащего верхний элемент 1 и нижний элемент 2 соответственно с соединительными резьбами 3 и 4. Корпус имеет осевой канал 5, а торцы его элементов образуют между собой радиальный циркуляционный канал 6. Внутри корпуса установлена посадочная втулка 7, кроме того, устройство содержит упорную втулку 8, нажимную втулку 9, уплотнительный элемент 10. Посадочна,я втулка 7 зафиксирована в осевом канале корпуса (в упорной втулке 8) с помощью упорных шаров 11. Снаружи корпуса установлен кожух 12 с радиальными каналами 13. Он образует с корпусом кольцевую полость 14, в которой помещена дифференциальная втулка 15. В комплект устройства входит также разделительная пробка 16 и сбрасываемый с устья контейнер 17 пробки. Нажимная втулка 9 телескопически связана с упорной втулкой 8, торцом поджимаг ет уплотнительный элемент 10 и фиксируется срезными элементами 18 относительно переводника 19. Кожух 12 жестко связан с нижним элементом 2, а верхний элемент 1 связан с кожухом упорным телескопическим соединением, выполненным с наружным выступом 20 на верхнем элементе и внутренним выступом 21 на кожухе. В транспортном положении верхний элемент корпуса и кожух связаны, например, срезными элементами 22. Дифференциальная втулка в транспортном положении зафиксирована, например, на корпусе срезными элементами 23. Контейнер под разделительную пробку выполнен с радиальными отверстиями 24. Устройство работает следующим образом. В положении, показанном на фиг. 1, оно устанавливается в обсадной колонне в заданном интервале скважины. После окончания спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступени в обычном порядке с применением эластичной цементировочной верхней пробки (не показана). При посадке цементировочной пробки на упорное кольцо «Стоп, установленное в нижней части обсадной колонны, под действием избыточного давления на дифференциальную втулку 15 срезаются элементы 23 и дифференциальная втулка перемещается вверх до упора, при этом открываются циркуляционные каналы 8 и 6 кожуха, о чем свидетельствует резкое падение давления в обсадной колонне. В процессе промывки ствола скважины от излищков цементного раствора первой ступени в колонну сбрасывают контейнер 17, который под давлением собственной массы и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне вниз до момента посадки разделительной пробки 16 в седло посадочной втулки 7. При этом перекрывается внутреннее сечение устройства, а циркуляция промывочной жидкости осуществляется через циркуляционные каналы 6 и 8. После выжидания технологически необходимого интервала времени приступают к закачке цементного раствора второй ступени.

После закачки цементного раствора в колонну сбрасывают разделительную пробку 16. В момент окончания продавки цементного раствора второй ступени эта пробка заходит в контейнер 17. При этом прекращается циркуляция через отверстия 24 и внутри колонны возрастает давление за счет гидравлических потерь в зазоре контейнер - корпус.

В момент возрастания давления производят опускание обсадной колонны и образуют резьбовое соединение 3 и 4 вращением верхнего элемента корпуса. Это создает соединение, эквивалентное резьбовым соединениям обсадной колонны.

При этой операции срезаются элементы 22 и 18, дифференциальная втулка возвращается в исходное положение, выключаются упорные шары 11 и эластичный уплотнительный элемент 10 восстанавливается до первоначальных размеров. Освободившийся контейнер 17 с запрессованной внутрь разделительной пробкой 16 и посадочной втулкой 7 свободно падают на забой скважины. Свинчивание корпуса с кожухом после цементирования позволяет получить резьбовое соединение, эквивалентное резьбовым соединениям обсадных труб, и исключить таким образом, влияние циркуляционных

отверстий и кольцевых уплотнительных элементов на герметичность муфты, а принудительное перемещение дифференциальной втулки повышает надежность привода ее в рабочее положение.

Высок-ая технико-экономическая эффективность предлагаемой муфты обеспечивается исключением необходимости проведения работ по восстановлению герметичности устройства.

-Ю

МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающая корпус с радиальным циркуляционным и осевым каналами, посадочную втулку, зафиксированную в осевом канале корпуса,и кожух с радиальными циркуляционными каналами, образующий с Kopi пусом кольцевую полость, в которой помещена дифференциальная втулка, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности в работе муфты, корпус выполнен разъемным и содержит верхний элемент с соединительной резьбой и нижний элемент с ответной соединительной резьбой , радиальный циркуляционный канал корпуса образован торцамн его верхнего и нижнего элементов, первый из которых связан с кожухом упорным телескопическим соединением и выполнен с возможностью взаимодействия с дифференциальной втулкой при соединении элементов корпуса.