Устройство для обратного цементирования обсадных колонн 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 методом обратной циркуляции.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

На чертеже представлено устройство, продольный разрез.

Устройство для обратного цементирования обсадных колонн включает корпус 1, обтекатель 2, выполненный в виде патрубка, установленного внутри корпуса 1, запорный элемент 3, размещенный в обтекателе 2 и выполненный из материала с плотностью, большей плотности бурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и посадочное седло k под запорный элемент 3 Обтекатель 2 выполнен в виде верхней 5 и нижней 6 камер, разделенных между собой перегородкой 7, а запорный элемент 3 в виде двух поплавков 8 и 9, жестко соединенных между собой тягой 10 и имеющих одинаковую форму и вес. Поплавки размещены соответственно в верхней и нижней камерах обтекателя. Посадочное седло k выполнено на верхнем торце обтекателя 2. Нижняя камера 6 обтекателя 2 в своей верхней части гидравлически соединена каналом 11 с внешним пространством корпуса , а в нижней части - с нижней частью верхней камеры 5 каналом 12. Упор 13 предотвращает перекрытие запорным элементом канала 12

5

0

5

0

5

0

5

Через устройство можно осуществлять как прямую, так и обратную циркуляции бурового раствора и только прямую-тампонажного раствора.

Устройство работает следующим образом.

Во время промывки скважины через обсадную колонну циркуляция применяется прямая„ Буровой раствор, в котором верхний и нижний поплавок тонут, создает скоростной напор на верхний поплавок сверху вниз, а на нижний - снизу вверх. Таким образом, так как условия обтекания обоих поплавков абсолютно одинаковы, скоростные потоки нейтрализуются, а усилие сжатия нейтрализуется тягой 10. Чтобы оба поплавка не погружались в буровом растворе ниже фиксированного положения в цилиндрах, в устройстве имеется упор 13

При обратной циркуляции на нижний поплавок скоростной напор направлен вниз, а на верхний - вверх Скоростные напоры направлены противоположно, а тяга 10 удерживает поплавки на фиксированном расстоянии между собой.

Когда в обратной циркуляции участвует буровой раствор, плотность которого ниже плотности поплавков, оба поплавка в нем тонут, но удерживаются в зафиксированном положении в обтекателе, упираясь в упор 13. Если в циркуляции участвует раствор, плотность которого выше плотности материала поплавков, результирующая силаj получаемая как разность архимедовой

силы и веса поплавков, направлена вверх. Оба поплавка перемещаются вверх, а верхний поплавок упирается в посадочное седло и перекрывает поток.

Если плотность тампонажного раствора больше плотности поплавков, при его поступлении в устройство циркуляция прекратится.

Преимуществом такой схемы устройства является его простота, надежность и сохранение работоспособности при любом расходе, может быть реализовано в любом канале труб, так как форма поплавков может быть самой различной. Устройство может быть применено и при прямой циркуляции. Это может оказаться необходимым в случаях, когда уже после спуска обсадной колонны обнаружилась неготовность осуществить цементирование обратной циркуляцией (например, когда негермети- зируется кольцевое пространство на устье) или в целях непосредственного цементирования прямой циркуляцией, когда трудно осуществим контроль за объемом продавки. В этом случае после продавки путем открытия задвижки на головке обсадной колонны потоку дается обратный ход. Обратный поток продолжается до тех пор, пока в область устройства не войдет тампонаж- ный раствор с плотностью, превышающей плотность поплавков. Это создает гарантию получить за нижней частью обсадной колонны цемент из тампонажного раствора заданной плотности Эффективность применения устройства

10

,-

66009

состоит в его надежности. Это открывает возможность широко применять обратную циркуляцию при цементировании. Следовательно экономическую эффективность применения предлагаемого устройства можно определить, как эффективность от применения обратной циркуляции вместо прямой при цементировании.

0

-

5

0

5

Формула изобр е тения

Устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее корпус, обтекатель, выполненный в виде патрубка, установленного внутри корпуса, .запорный элемент, размещенный в обтекателе и выполненный из материала с плотностью, большей плотности бурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и посадочное седло под запорный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его работы, обтекатель выполнен в виде верхней и нижней камер, разделенных между собой перегородкой, запорсый элемент - в виде двух жестко соединенных поплавков, имеющих одинаковую форму и вес, и установленных соответственно в верхней и нижней камерах обтекателя, а посадочное седло выполнено на верхнем торце обтекателя, причем нижняя камера обтекателя в верхней части гидравлически соединена с внешним пространством корпуса, а в нижней части - с нижней частью верхней камеры.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в горной промышленности. Цель - повышение надежности устройства в работе. Устройство включает корпус 1, внутри которого установлен обтекатель 2, выполненный в виде патрубка. Внутри обтекателя 2 размещен запорный элемент 3, выполненный из материала с плотностью больше плотности бурового раствора, но меньше плотности цементного раствора. В верхней части обтекателя 2 выполнено посадочное седло 4 под запорный элемент 3. Внутри обтекателя 2 установлена перегородка 7, разделяющая обтекатель 2 на верхнюю 5 и нижнюю 6 камеры. Запорный элемент 3 выполнен в виде двух поплавков 8 и 9, жестко соединенных между собой тягой 10 и имеющих одинаковую форму и вес. Поплавки 8 и 9 размещены соответственно в верхней 5 и нижней 6 камерах обтекателя 2. Нижняя камера 6 в своей верхней части гидравлически соединена каналом 11 с внешним пространством корпуса 1, а в нижней части - каналом 12 с нижней частью верхней камеры 5. Через устройство можно осуществлять как прямую, так и обратную циркуляцию бурового раствора и только прямую - тампонажного раствора. Выполнение запорного элемента 3 в виде двух поплавков, имеющих одинаковую форму и вес, позволяет снивелировать влияние потока раствора и обеспечивает надежное перекрытие устройства только при поступлении в обтекатель 2 тампонажного материала или жидкости, имеющей большую плотность, чем плотность материала, из которого выполнен запорный элемент 3. 1 ил.