Устройство для цементирования обсадных колонн Советский патент 1988 года по МПК E21B33/14 

/

4 Ю СП

ОО О ОО

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к сооружению нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано при цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения - повышение качества проведения работ путем обеспечения возможности отбора фильтрата из цементного раствора внутри обсадной колонны.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в исходное положении в момент захода в него управляюшей пробки, разрез; на фиг. 2 - то же, в момент отбора фильтрата из цементного раствора внутрь обсадной колонны, разрез.

Устройство для цементирования обсадных колонн включает полый цилиндрический корпус 1. опорную плиту 2 с осевым каналом 3, размешенную внутри корпуса 1, и с выполненным в ее нижней части посадочным седлом 4 для подпружиненной тарелки 5, шарнирно установленной на опорной плите 2, втулку 6, размещенную внутри осевого канала с возможностью фиксации подпружиненной тарелки 5 в положении, не перекрывающем осевой канал опорной плиты, направляющую воронку 7, установленную над опорной плитой 2 и соединенную с втулкой б, посадочное седло 8 под управляющую пробку 9, разделительную пробку 10, фильтр 11, установленный в сквозном канале 12 тарелки 5. Разделительная проб- :ка может быть снабжена пружинным фиксатором 13, посадочное седло 14 под разделительную пробку 10 выполнено с кольцевой проточкой 15 под пружинный фикса- |тор 13, а направляюшая воронка - с циркуляционными каналами 16, расположенными выше опорной плиты 2, но ниже посадочного седла 14 разделительной пробки 10, и {торцовыми наружными пазами 17 в верхней |части.

Устройство работает следуюшим обра|ЗОМ.

в собранном виде (фиг. 1) устройство устанавливается над башмаком обсадной колонны. При спуске обсадных труб через диафрагму 8 происходит их автоматическое заполнение (самодолив) находящимся в скважине буровым раствором. После спуска обсадной колонны приступают к закачке и про- давке тампонажного раствора с одной или двумя разделительными пробками. В зависимости от выбранной схемы цементирования возможны различные варианты управления работой устройства.

Перед закачкой тампонажного раствора в колонну бросают управляю цую пробку, диаметр которой несколько меньше внутреннего диаметра втулки 6. При попадании управляюшей пробки во втулку она перекрывает канал диафрагмы 8. В результате роста давления при циркуляции срезаются штифты, втулка вместе с пробкой выпадает

0

5

из устройства и оно начинает работать как обратный клапан.

После окончания продавки тампонажного раствора верхняя часть обсадной колонны

разгерметизируется и давление в ней снижается до атмосферного. Вследствие разности гидростатических давлений в затрубном пространстве и колонне начинается отфильтро- вывание жидкости затворения тампонажного раствора в колонну с переливом бурового раствора из колонны на устье скважины. При посадке разделительной пробки 10 в направляющую воронку пробка в воронке фиксируется пружинным фиксатором 13, попадающим в кольцевую проточку 15. Движе2 ние фильтрата показано стрелкой (фиг. 2): через отверстия 16, наружные пазы 17 и выше, отжимая манжеты пробки. В результате частичного обезвоживания тампонажного раствора и снижения давления в колонне в период ОЗЦ в зоне башмака происходит

0 упрочнение цементного кольца, улучшается его контакт с обсадными трубами, повышают ся герметичность затрубного пространства и несущая способность кольца в нижней части обсадной колонны.

По данным исследований высота уплотненного обезвоженного столба тампонажного раствора в зависимости от перепада давления, свойств тампонажного раствора и коэффициента проницаемости фильтрующего элемента составляет 12-18 м.

Q Технико-экономическая эффективность от применения предлагаемого устройства определяется повышением герметичности и несущей способности цементного кольца в интервале башмака обсадной колонны, что понижает вероятность поступления пластовых

5 ф тюидов в ствол буряшейся скважины и уменьшает затраты на ликвидацию связанных с этим же осложнений; уменьшением верояности разрушения и осыпания цементного камня из затрубного пространства в ствол скважины и связанным с этим отворо0 том нижних обсадных труб, что приводит к тяжелым авариям, заканчивающимся в некоторых случаях ликвидацией скважин; сокращением времени спуска обсадных труб за счет автоматического их заполнения буровым

г раствором, а также снижением величины гидродинамического давления на стенки скважины в процессе спуска колонны, что уменьщает вероятность гидроразрыва пород, поглощений бурового и неподъем тампонажного растворов.

Формула изобретения

I. Устройство для цементирования обсадных колонн, включающее полый цилиндрический корпус, опорную плиту с осевым ка- 5 налом, размешенную внутри корпуса, и с выполненным в ее нижней части посадочным седлом для подпружиненной тарелки, шарнирно установленной на опорной плите.

втулку, размещенную внутри осевого канала с возможностью фиксации подпружиненной тарелки в положении, не перекрывающем осевой канал опорной плиты, направляющую воронку, установленную над опорной плитой и соединенную с втулкой, управляющую пробку, посадочное седло под управляющую пробку, разделительную пробку и посадочное седло под разделительную пробку, отличающееся тем, что, с целью повышения качества проведения работ, оно снабжено фильтром, а подпружиненная тарелка выполнена со сквозным каналом, в котором установлен фильтр, при этом посадочное седло под управляющую пробку выполнено в виде кольцевой эластичной диафрагмы, установленной в нижней части втулки, посадочное седло

под разделительную пробку выполнено в верхней части направляющей воронки, причем втулка и направляющая воронка соединены с возможностью их разъединения при посадке управляющей пробки в кольцевую эластичную диафрагму.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что разделительная пробка снабжена пружинным фиксатором, посадочное седло под разделительную пробку выполнено с кольцевой проточкой под пружинный фиксатор, а направляющая воронка выполнена с циркуляционными клапанами, расположенными выше опорной плиты, но ниже посадочного

седла разделительной пробки, и торцовыми наружными пазами в верхней части.

Изобретение относится к горной пром-сти и позволяет повысить качество проведения работ путем обеспечения возможности отбора фильтрата из цементного раствора внутри обсадной колонны. Устр-во включает полый цилиндрический корпус 1, опорную плиту 2 с осевым каналом, втулкой 6 в нем и посадочным седло.м под подпружиненную тарелку 5 со сквозным каналом 12, в которой установлен фильтр П. Посадочное седло 8 под управляю1цую пробку 9 устр-ва выполнено в виде кольцевой эластичной диафрагмы, установленной в нижней части втулки 6, а под разделительную пробку устр-ва - в верхней части направляющей воронки 7, выполненной с циркуляционными клапанами. Пробка имеет упругий фиксатор, а ее седло - кольцевую проточку 15 под пружинный фиксатор. После продавки тампонажного раствора происходит разгерметизация верхней части обсадной колонны и начинается отфиль- тровывание жидкости затворения раствора в колонну. При посадке пробки в воронку направление движения фильтра изменяется, в результате отжимаются манжеты пробки, происходит упрочнение цементного кольца и улучшается его контакт с обсадными трубами. I 3. п.- ф-лы, 2 ил. с S СО