Устройство для цементирования обсадных колонн Советский патент 1986 года по МПК E21B33/14 

12В0

отверстия 6 эаколониое пространство сообщается с циркуляционной П. Канал 22 перекрыт перепускной манжетой 23 одностороннего действия. Для предотвращения загрязнения кольцевой П фильтра 1А ойа разобщена от отверстий 6 манжетой 28 также одностороннего действия. Взаимодействие ДТ 16 и патрубка 15 обеспечивается наличием в ПМ присоединительного переводника 16

1

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для цементирования скважин в случаях необходимости разобщения пластов в заданных интервалах, например в ка- вернах.

Целью изобретения является повышение качества цементирования обсадных колонн за счет возможности дозированного обезвоживания тампонажного раствора.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство в транспорт- нрм положении; на фиг.2 - то же, в рабочем положении; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1.

Устройство состоит из корпуса 1 с осевым каналом 2 и нагнетательными отверстиями 3, кожуха 4, помещенного на корпусе 1. Кожух и корпус образуют между- собой циркуляционную полость 5, сообщенную с заколонным пространством через впускное отверстие 6 и выпускные отверстия 7, перекрытые клапа- нами 8. В, циркуляционной полости 5 помещен эластичный элемент 9 против нагнетательных отверстий 3 корпуса 1. На внутренней поверхности кожуха установлены перепускные накладки 10. Нагнетательные отверстия 3 перекрыты I рабочей втулкой 11. Оба конца элас- .тичного элемента 9 неподвижно закреплены обоймами 12. Уплотнительные кольца 13 обеспечивают необходимую герметичность соединений устройства.; На корпусе устройства (над его циркуляционной полостью) установлен фильтр 14, который образует с корпусом 1 кольцевую полость А. гидравлически связанную с циркуляционной полостью 5. Выше фильтра 14 на корпусе 1 по

12

и пружинных фиксаторов 24 и 2.5. Наличием в устр-ве ПМ фильтра и системы перепускных каналов с установленными в них манжетами одностороннего действия обеспечивается последовательное сообщение впускных отверстий 6 устр-ва с заколонным пространством, а при конечном положении патрубка 15 - только с фильтрам 14. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

мещен переключающий механизм в виде патрубка 15 и взаимодейс твующего с ним дифференциального толкателя 16. При этом дифференциальный толкатель 16 образует с корпусом 1 кольцевую полость 17 для сообщения ее с осевым каналом 2 корпуса 1, а патрубок 15 выполнен с возможностью осевого перемещения при осевых перемещениях дифференциального толкателя и установлен с возможностью перекрытия впускных отверстий 6 в рабочем положении.

Фильтр включает в себя продольные планки 18, стаканы 19, установленные на столе 20, образующем с корпусом канал 21 и циркуляционный канал 22. Через этот ци{ куляционный канал и впускные отверстия 6 заколонное пространство сообщено с циркуляционной полостью 5. ЦиркуляционньШ канал 22 перекрыт перепускной манжетой 23 одностороннего действия.

Переключающий механизм кроме патрубка 15 и дифференциального толкателя 16 включает присоединительный переводник, пружинный фиксатор 24 и 25, обеспечивающие взаимодействие дифференциального толкателя 16 с патрубком 15, Кольцевая полость 17 переключающего механизма выполнена с возможностью сообщения с осевым каналом 2 корпуса, через оотверстия 26 в корпусе, перекрытые полой срез ной пробкой 27. Для предотвращения загрязнения кольцевой полости фильтра, последняя разобщена от впускных отверстий манжетой 28 одностороннего действия.

Устройство работает следующим образом.

312

Устройство устанавливают на обсадной колонне в кавернозном участке ствола скважины. При прохождении цементировочной пробки (не показана) через устройство срезается полая пробка 27 и кольцевая полоСть 17 через отверстия 26 сообщается с осевым каналом 2, чем достигается подготовк устройства к работе. После окончания процесса цементирования скважины (по лучения момента Стоп) сбрасывают давление в цементировочной головке и рабочая втулка 11 (фиг.2), перемещаясь вниз, открывает нагнетательные отвер стия 3 корпуса 1.

При повторном наращивании давлени в цементировочной головке жидкость осевого канала 2 через нагнетательные отверстия 3 поступает под эластичный элемент 9, и расширяя его, вытесняет из циркуляционной полости 5 жидкую добавку в заколонное пространство скважины через выпускные отверстия 7. После вытеснения добавки из циркуляционной полости 5 повторно сбрасываю давление в цементировочной головке. При этом тампонажный раствор, находящийся в заколонном пространстве под действием разности заколонного и внут риколонного давлений через выпускные отверстия 6, канал 21 и циркуляционный канал 2, отгибая оторочку перепускной манжеты 23 одностороннего действия поступает в циркуляционную полость 5, полностью заполняя ее.

При последующем цикле наращивания давления в обсадной колонне эластичный элемент 9, расширяясь, вытесняет через вьтускные отверстия 7 тампонажный раствор в заколонное пространст- во, который будет перемешиваться с защемленным в каверне глинистым раствором, добавкой и тампонажным раствором затрубного пространства. Таким образом, при подъеме и снятии давле- ния в цементировочной головке осуществляется местная циркуляция тампо- нажного раствора в зоне установки .устройства.

Одновременно с созданием местной циркуляции приводится в действие переключающий механизм устройства, который работает следующим образом. При первом сбросе давления в обсад- ной колонне (после момента Стоп) дифференциальный толкатель 16 под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным давлением перемещается вверх, вьщавливая

О 5

0 5 g

Q

0 5

;

124

жидкость из кольцевой полости 17 через отверстия 26 во внутриколонное пространство и перемещая пружинный фиксатор 24 в расположенный паз патрубка 15. При наращивании давления в обсадной колонне жидкость поступает в кольцевую полость 17 и дифференциальный толкатель 16 перемещается вниз, сдвигая при этом в этом же направлении патрубок 15, связанный с ним посредством пружинного фиксатора 24. Таким образом, при каждом цикле снижения и повышения давления в колонне (чем обеспечивается местная циркуляция жидкости в зоне установки устройства) достигается шаговое поступательное перемещение патрубка 15, который после каждого шагового перемещения фиксируется пружинным фиксатором 25. Заданное количество шаговых перемещений патрубка 15 определяется соотношением объемо1В циркуляционной полости 6 устройства и обрабатываемой кольцевой полости заколонного пространства скважины. После заданного количества шаговых перемещений, патрубок 15 разобщает впускные отверстия 6 от заколонного пространства, обеспечивая сообщение последних только с внутренней полостью фильтра. При этом после очередного сброса давления в обсадной колонне, посредством фильтра 14 происходит дозированный отбор фильтрата из тампонажного раствора, находящегося в зоне установки устройства. Фильтрат проходит через фильтр 14 в полость А через впускные отверстия 6, канал 21 и циркуляционный канал 22 заполняют циркуляционную полость 5. Тем самым улучшается качество формируемого цементного камня в затрубном пространстве.

Особенностью предлагаемого устройства является наличие переключающего механизма, фильтра и системы перепускных каналов с установленной в них манжетой одностороннего действия, чем посл.едовательно обеспечивается сообщение впускных, отверстий устройства с заколонным пространством, а при конечном положении патрубка - только с фильтром.

Формула изобретения

1. Устройство т;,ля цементирования обсадных колонн, включающее корпус с нагнетательными отверстиями и осевым каналом, помещенный на корпусе

517J

кожух, образующий с корпусом uiioKy- ляционнук полость, сообщенную с яа колонным пространством ч(фез впускные и выпускные отверстия, последние из которых перекрыты клапанами, элас тичный элемент, помещенный в циркуляционной полости против нагнетательных отверстий корпуса и жестко связанный с ним в верхней и нижней частях, отличающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования обсадных колонн за счет возможности дозированного обезвоживания тампонажного раствора, оно снабже но фильтром, установленным на корпусе и образующим с ним кольцевую полость, и переключающим механизмом в виде патрубка и взаимодействующего с ним дифференциального толкателя

7А

поршня, 1 омо1ден 1С)гч1 и.ч корпусе вьш1е фильтра, причем ди4к})с.рен11на:1ьиый толкатель образует с корпусом кольцевую полость для сообщения ее с осевым каналом корпуса, а патрубок выполнен с возможностью осевого перемещения при осевых перемещениях дифференциального толкателя и установлен с возможностью перекрытия впускных отверстий в его рабочем положении и обеспечения гидравлической связи кольцевой полости с циркуляционной полостью.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью предотварщения загрязнения кольцевой полости последняя разобщена от }зпуск ных отверстий манжетой одностороннего действия.

2f

Редактор Ю,Середа

Puz.2

Составитель Е.Молчанова

Техред И,Попович Корректор С,Черни

,.3

Заказ 70.31/29 Тираж 548Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по дех1ам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиг-рафическое предприятие , г, Ужгород, ух; .Проектная,