Устройство для цементирования скважин Советский патент 1989 года по МПК E21B33/14 

1514

7. Ниже П 6 на валу 2 жестко закреш- лен кольцевой диск 8 с коническим углублением 13. Над диском 8 установлена с возможностью осевого перемещения и перекрытия кангэла 7 в верхнем слоем положении коническая втулка (КВ) 9, Между KB 9 и диском 8 размещены шары 10. В П6 вьтолнены периферийные отверстия 11. Канал 7 имеет ответную коническую поверхность 12 под KB 9. Шары 10 установлены с возможностью радиальног о перемещения по коническому углублению 13 и возможностью взаимодействия с нижним торцом KB 9. При

-1

закачивании цементного раствора за счет разности плотностей бурового и цементног о раствора впоследствии, за счет роста скорости, происходит разрыв сплошности потока. Установленное в нижней части обсадной колонны устройство за счет вращения вала 2 и радиального перемещения шаров 10 позволяет изменять площадь центрального

канала 7. Это приводит к уменьшению скорости п отока цементного раствора. После снижения скорости вращения вала 2 происходит саморегулирование площади канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Цель - повышение качества цементирования скважин путем предупреждения разрыва сплошности цементного раствора. Внутри корпуса (К) 1 устройства установлен вал 2 с турбиной 3 с возможностью вращения. В нижней и верхней частях К 1 соответственно размещены нижняя 5 и верхняя 4 опоры вала 2. В центральной части К 1 установлена перегородка (П) 6 с центральным каналом 7. Ниже П 6 на валу 2 жестко закреплен кольцевой диск 8 с коническим углублением 13. Над диском 8 установлена с возможностью осевого перемещения и перекрытия канала 7 в верхнем своем положении коническая втулка (КВ) 9. Между КВ 9 и диском 8 размещены шары 10. В П 6 выполнены периферийные отверстия 11. Канал 7 имеет ответную коническую поверхность 12 под КВ 9. Шары 10 установлены с возможностью радиального перемещения по коническому углублению 13 и возможностью взаимодействия с нижним торцом КВ 9. При закачивании цементного раствора за счет разности плотностей бурового и цементного раствора, впоследствии за счет роста скорости, происходит разрыв сплошности потока. Установленное в нижней части обсадной колонны устройство за счет вращения вала 2 и радиального перемещения шаров 10 позволяет изменять площадь центрального канала 7. Это приводит к уменьшению скорости потока цементного раствора. После снижения скорости вращения вала 2 происходит саморегулирование площади канала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировании скважин.

Цель изобретения - повышение ка- чества цементирования путем предупреждения разрыва сплощности цементного раствора.

На чертеже представлен продольньй разрез предлагаемого устройства.

Устройство включает полый цилиндрический корпус 1, вал 2 с турбиной 3, установленный внутри корпуса с возможностью его вращения между верхней 4 и нижней 5 опорами, перегородку 6 с центральным каналом 7, размещенную в центральной части корпуса, кольцевой диск 8, жестко остановленный на валу 2 ниже перегородки. 63 коничес- кую втулку 9, размещенную на валу 2 с возможностью осевого перемещения и перекрытия центрального канала 7 перегородки 6 в верхнем своем положении, и шары 10, размещенные между конической втулкой 9 и кольцевым диском 8, Перегородка 6 выполнена с периферийными отверстиями 11, центральный канал - с ответной конической поверхностью 12 под коническую втулку 9, а кольцевой диск 8 - с коническим углуб лением ,13 на верхнем торце. Шары 10 установлены с возможностью радиального перемещения по коническому ух луб- лению 13 и возможностью взаимодействия с нижним торцом конической втул- ки 9. Коническое у:глубление 13 копь- цевого диска 8 может быть вьшолнено с радиальными каналами с наклоном к оси вала 2, а щары 10 устанавливаются в этих каналах. Это предотвратит смещение по окружности шарой 10 один относительно другого.

Устройство работает следующм образом.

Устройство устанавливают в башмак обсадной колонны, спускают в скважин до. проектной глубины и после проведения подготовительных работ приступают к закачке цементного раствора.

При движении жидкости внутри обсадной колонны она воздействует на лопасти турбины 6, что заставляет вращаться вал 2. Вместе с валом 2 вращается кольцевой диск 8 с щарами 10. Коническая втулка 9 может вращаться вместе с валом 5 за счет силы трения между нижним торцом и шарами. По закону вращающихся масс на шары 10 будут действовать центробежные силы, которые стремятся перемести 1;ь шары в радиальном направлении от оси вала.

При малой скорости движения жидкости, что имеет мес.то в начале закачки цементного раствора, величина центробежной силы будет недостаточно дпя разведения шаров 10 в радиальном направлении. Однако неизбежно наступит такой момент, когда за счет гравитационных сил, вызванных разностью плотностей цементного и бурового растворов, скррость движения жидкости /внутри обсадной колонны увеличится.

Соответственно увеличится скорость вращения турбины 3 и .вала 2 с шарами 10, что приведет к увеличению центробежной силы, под действием которой шары переместятся в радиальном направлении, приподнимая коническую втулку 9 и уменьшая зазор между конической поверхностью 12 конической втулки 9, что приводит к снижению расхода цементного раствора. Снижение расхода позволяет предотвратить разрыв сплошности потока цементного раствора. Одновременно уменьшается скорость вращения турбины 3 и центробежной силы, действующей на шары 10. Это приведет к обратному перемещению шаров к оси вала.

При максимальном радиальном удалении шаров от оси вала 2, что имеет место при максимальной скорости вращения вала после разрыва сплошности потока раствора, коническая втулка 9 полностью перекроет центральный канал 7. Минимальный необходимьй расход жидкости будет обеспечен через периферийные отверстия 11.

В этом случае шары Ю под действием составляющей силы и собственного веса и реакции со стороны конической втулки 9 переместятся по наклонной плоскости к оси вала 2, тем самым увеличивая площадь, через которую протекает жидкость.

При увеличении зазора жидкость приходит в движение и скорость вращения вала также возрастает, а значит шары 10 .опять будут перемещаться в радиальном направлении от оси вала. Данный процесс будет иметь место до момента стабилизации скорости движения цементного раствора и продавоч- ной жидкости-внутри обсадной колонны.

Постоянно меняющаяся величина зазора в местном сопротивлении позво- .лит предотвратить разрыв сплошности потока цементного раствора, а также проводить процесс закачки и продавки

е о

151А9106

с меньшими даш1ениями и с большей скоростью по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

диск, жестко установленный на валу ниже перегородки, отличающееся тем, -что, с целью повьш1е- ния качества цементирования путем предупреждения разрыва сплошности

потока цементног о раствора, оно снаб- жено конической втулкой, установленной на валу с возможностью осевого перемещения и перекрытия центрального канала перегородки в верхнем своем

положении, и шарами, размещенными между конической втулкой и кольцевым диском, при этом перегородка выполнена с периферийными отверстиями, центральный канал - с ответной конической

поверхностью под коническую втулку, а кольцевой диск - с коническим уггт лублением на верхнем торце, причем шары установлены с возможностью радиального перемещения по коническому

углублению и возможностью взаимодействия с нижним торцом конической втулки,

углубление кольцевого диска вьтолне- но с радиальными каналами с наклоном к оси вала, а шары .установлены в радиальных каналах.