Цементировочная пробка Советский патент 1990 года по МПК E21B33/14 

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

Цель изобретения - повышение надежности работы цементировочной проб- ки путем предотвращения гидравлического удара.

На чертеже представлена цементировочная пробка, продольный разрез.

Цементировочная пробка имеет кор- пус 1 с выполненной в нем камерой 2, заполненной жидкостью, имеющей возрастающую снизу вверх по высоте камеры консистенцию, поршень 3 зафиксирован с помощью штифтов 4 внутри камеры и установлен в верхней части корпуса 1 с возможностью перемещения относительно последнего. Манжетное уплотнение 5 установлено на наружной поверхности корпуса 1. Разрушаемая диафраг- ма 6 установлена в нижней части корпуса и выполнена с калиброванным углублением 7. Поршень 3 имеет на нижнем торце выступы 8, размещенные по периферии. В качестве жидкости,, за- полняющей камеру 2 и имеющей переменную консистенцию, может быть использована смазка Литол-24. Для регулирования консистенции используется добавка растворителей, например бензи- на, уайт-спирита и других до 5%.

Цементировочная пробка работает следующим образом,

После закачивания в скважину необходимого количества цементного ра створа цементировочную пробку продавливают в обсадную колонну. Под действием давления, развиваемого продавоч- ными насосами, цементировочная пробка перемещается вниз по колонне обсадных труб до посадки ее на стоп- кольцо .

Под действием избыточного давления над цементировочной пробкой сре

. O 5

5

заются штифты 4 и поршень 3 начинает давить на жидкость,. заполняющую камеру 2, и давление передается на разрушаемую диафрагму 6. Под действием возрастающего давления происходит порыв разрушаемой диафрагмы 6 в месте калиброванного углубления 7. Через возникшее отверстие жидкость из камеры 2 начинает вытесняться до посадки поршня 3 на разрушаемую диафрагму 6. При этом за счет того, что жидкость, заполняющая камеру 2, имеет переменную консистенцию (уменьшающуюся книзу по высоте камеры 2), удается плавно погасить гидравлический удар и предотвратить возможность повреждения обсадной колонны, получив при этом надежный сигнал Стоп на устье скважины.

Аналогичным образом удается предотвратить гидравлический удар в случае аварийной остановки цементировочной пробки в колонне труб при заклинивании последней в местах сужения колонны, интенсивного искривления и т.д. В этом случае после получения сигнала Стоп (произошла посадка поршня 3 на разрушаемую диафрагму 6) продавочными насосами создают избыточное давление в колонне, под действием которого происходит разрыв разрушаемой диафрагмы 6, и П9следняя вместе с поршнем 3 движется вниз. Дальнейшая продавка цементного раствора идет через полый корпус 1.

Выступы 8 на нижнем торце поршня 3 предотвращают перекрытие последним отверстия стоп-кольца и возможности остановки циркуляции,

В зависимости от технологических параметров цементирования выбирается усилие среза штифтов 4 и глубина калиброванного углубления 7, однако в любом случае необходимо, чтобы усилие полного разрыва разрушаемой диафрагмы

6превышало усилие разрушения калиб- рованного углубления 7, что легко достигается путем тарировки. Усилие разрушения калиброванного углубления

7должно превышать усилие среза штифтов 4.

Предупреждение гидроудара при использовании цементировочной пробки позволяет исключить возникновение дополнительных осевых нагрузок на обсадную колонну и возможности ее повреждения, в частности разгерметизацию резьбовых соединений или появление трещин в теле трубы..

Восстановление циркуляции при ава- рийной остановке пробки позволяет предотвратить затвердевание цементного раствора в обсадной колонне, что привело бы к сложным работам по устранению аварий и значительным затратам времени и средств.

Формула изобретения

Цементировочная пробка, включающая корпус с выполненной в нем камерой, заполненной жидкостью, поршень, зафиксированный внутри камеры и установленный с возможностью перемещения относительно корпуса, и манжетное

уплотнение, установленное на наружной поверхности корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее работы путем предотвращения гидравлического удара, она

5 снабжена-разрушаемой диафрагмой, размещенной в нижней части корпуса, при этом поршень установлен в верхней части корпуса и имеет выступы на нижнем торце, размещенные по периферии,

разрушаемая диафрагма выполнена с калиброванным углублением, а жидкость, заполняющая камеру, имеет возрастающую снизу вверх по высоте камеры консистенцию.

Изобретение относится к области горной промышленности. Цель - повышение надежности работы цементировочной пробки путем предотвращения гидравлического удара. Цементировочная пробка включает корпус (К) 1 с выполненной в нем камерой 2, заполненной жидкостью, имеющей возрастающую снизу вверх по высоте камеры 2 консистенцию. В верхней части К 1 внутри камеры 2 установлен на штифтах 4 поршень (П) 3 с возможностью перемещения относительно К 1. На наружной поверхности К 1 установлено манжетное уплотнение 5. В нижней части К 1 размещена разрушаемая диафрагма 6 с выполненным калибровочным углублением 7. На нижнем торце П 3 имеются выступы 8. Устройство работает следующим образом. Цементировочная пробка запускается в обсадную колонну после заканчивания всего объема цементного раствора. При посадке цементировочной пробки на стоп-кольцо или при аварийной остановке внутри колонны избыточное давление давит на П 3 и срезает штифты 4. При перемещении П 3 в разрушаемой диафрагме в месте выполнения калибровочного углубления 7 возникает канал, через который истекает жидкость из камеры 2. Поскольку консистенция жидкости возрастает T_о, возрастает постепенно сопротивление перемещению П 3. В дальнейшем П 3 садится на стоп-кольцо, а выступы 8 на его нижнем торце позволяют осуществить циркуляцию через стоп-кольцо в случае необходимости. 1 ил.