Головка цементировочная Советский патент 1985 года по МПК E21B33/05 

Изобретение относится к горной :промьшшенности,а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировании обсадных колонн, Целью изобретения является повышение надежности работы за счет снижения натяга манжет пробки в корпусе. На фиг, 1 изображена цементироночная головка, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, ; Цементировочная головка содержит полый корпус 1 с боковыми отводами 2 и 3, крышку 4, разделительную пробку 5, стопор пробки, выполненный, например, в виде винта 6, и перепускной узел для гидравлической связи между над- и подпробочным пространством, вьшолненный в виде основ ного и дополнительного стержней 7 и 8, закрепленных на внутренней поверхности корпуса, так что их концы выступают выше и ниже манжет разделительной пробки. В контакте мезкду манжетами пробки и стержнями образуются переточные каналы 9 и 10. Цементировочная головка работает следующим образом. Головку соединяют нннсним резьбовым концом ее корпуса 1 и с верхней трубой обсадной колонны. Ввинчивают стопор 6 внутрь корпуса до отказа. Затем вставляют в корпус разделитель ную пробку 5 до стопора 6. При этом манжеты пробки отжимаются от стенки корпуса парой основного и дополнител ного стержней 7 и 8 (фиг. 2). Далее на корпус навинчивают крышку 4, подсоединяют к бГКовьтм отводам 2 и 3 линии от цементировочных агрегатов и приступают к цементированию. Сначала закачивают в колонну цементный раствор через отвод 2, под пробку. При этом давление под пробкой изменя ется от наибольшего начального до ну ля, так как столб цементного раствора, увеличиваясь по высоте, перемеща ется вниз под действием собственного веса. Поскольку посредством переточных каналов 9 и 10 обеспечена постоянная гидравлическая связь между над- и подпробочным пространством, давление над пробкой всегда равно давлению под ней. . По окончании закачки цементного раствора вывинчивают винтовой стопор 6 и закачивают в головку через отвод 3 продавочную.жидкость, которая продавливает пробку из головки в колонну и вытесняет таким образом цементный раствор из колонны в затрубное пространство. Повышение давления на устье в момент посадки разделительной пробки на установленное в нижней части колонны упорное кольцо стоп свидетельствует об окончании операции продавливания и процесса цементирования в целом. Таким образом, исполнение в конструкции головки перепускного узла в виде пары вертикальных основного и до полнительного стержней вместо одного обеспечивает образование дополнительного переточного канала 10, имеющего близкую к прямоугольной форму и большие размеры сечеНия при меньших поперечных размерах стержня (4-6 мм вместо 12-14). Выбранное соотношение зазора между стержнями и их диаметрами (0,22,0) обосновывается следующими аргументами. Для того, чтобы сопротивление за-i рядки пробки в головку при использовании перепускного канала в виде пары стержней было меньше , чем при исполнении канала с помощью одинарного стержня диаметром D, необходимо, чтобы диаметр стержней в паре (d) был уменьшен на 25% и более т.е. нужно выполнить соотношение ,75D Практически достаточные результаты получают при d(0,65-0,7)D. Однако . при этом, если стержни в паре расположены без зазора, сечение перепускного канала получается меньше, чем в известном устройстве. Следует учитывать следующие соотношения сечений каналов в известном F и предложенном устройствах F, . - D2 0,21 D2 ; F, 0,,185D2. F2 2d2-2 Для повышения надежности работы перепускного канала необходимо обеспечивать соотношение F, F, что достигается за счет зазора между стержнями в паре. Уже при зазоре 0,1 d F,, 0,2802 F 0,215 D.

3

Чтобы этот эффект проявлялся заметнее, ограничивают нижний предал зазора между стержнями значением 0,2d.

Верхний предел зазора оНределяется условиями, при которых прогиб резиновых манжет между стержнями за счет упругих сил приближается по величине к диаметру стержня. При дальнейшем увеличении зазора манжета касается корпуса между стержнями и эффект парного расположения стержней

867844

пропадает, так как каждьй из стержней работает сам по себе.

Прогиб манжет меяоду стержнями зависит не только от зазора, но и от 5 целого ряда факторов: предварительного натяга манжет в корпусе, формы и размеров манжет, упругих свойств материала, из которого они изготовлены. Установлено, что увеличивать to зазор более, чем до 2,0 нецелесообразно, так как утрачивается положительный эффект, в частности повышение надежно&ти работы перепускного устройства.

ГОЛОВКА ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ, включающая полый корпус с боковыми отводами , крышку, разделительную пробку с манжетами, стопор разделительной пробки и перепускной узел, выполненный в виде продольных каналов, образованных между корпусом и манжетами пробки, деформированными основным продольным стержнем, закрепленным на внутренней поверхности корпуса, отличающаяся тем, что, с цепью повьшения надежности в работе путем снижения натяга манжет пробки в корпусе, она снабжена дополнительным стержнем, закрепленным внутри корпуса паралI лельно основному стержню, а расстояние между основным и дополнительным (Л стержнями находится в пределах от О,1 до 2,0 диаметров стержней. 00 0) ч 00 4