Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн в скважинах Советский патент 1990 года по МПК E21B33/14 

. г/г /

отверстия t) ротив ради;)льиых отвер- 2 корпуса 1 , Муфта 7 и корпус I вьптол) ..мы с проточками 12, образующими кольцевую полость поц, расширяющееся стопорное кольцо 10. Корпус 1 имеет ступенчатую кольцевую проточку для обеспечения, возможности вывода кольца 10 из зацепления с муфтой 7 при осевом перемещении последней в промежуточное положение устройства и

фиксации кольцом 10 муфты 4 в ее конечном положении. После захвата и зажима кольца 10 в зазоре между корпусом 1 и верхней части муфты 7 кольцо больше не входит в контакт или зацепление с муфтой 7 и она может легко извлекаться из скважины вместе с бурильной колонной. Далее отверстия

6 смещаются относительно отверстий 2. 5 ши

Изобретение относится к первичному цементированию скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирования. Для этого наружная поверхность перемещающей муфты 7 взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты 4 и образует с ней герметичную поверхность. Муфта 4 имеет радиальные отверстия 6 против радиальных отверстий 2 корпуса 1. Муфта 7 и корпус 1 выполнены с проточками 12, образующими кольцевую полость под расширяющееся стопорное кольцо 10. Корпус 1 имеет ступенчатую кольцевую проточку для обеспечения возможности вывода кольца 10 из зацепления с муфтой 7 при осевом перемещении последней в промежуточное положение устройства и фиксации кольцом 10 муфты 4 в ее конечном положении. После захвата и зажима кольца 10 в зазоре между корпусом 1 и верхней части муфты 7 кольцо больше не входит в контакт или зацепление с муфтой 7 и она может легко извлекаться из скважины вместе с бурильной колонной. Далее отверстия 6 смещаются относительно отверстий 2. 5 ил.

Изобретение относится к первич- Йому цементированию скважин, в част- к устройствам для ступенчатого цементирования скважин,

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирования .

На фиг, 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2-4 - то же, в про- Цессе работы; на фиг, 5 - механизм привода устройства в рабочее положе- ние.

Устройство содержит полый корпус 1 с радиальными отверстиями 2 для сообщения полости 3 корпуса с зако- понным пространством скважины, закрывающую муфту 4, помещенную в корпусе 1 на срезных элементах 5, вьшолнен- ную с радиальными отверстиями 6 и возможностью перекрытия радиальных отверстий 2 корпуса при ее осевом перемещении, механизм перемещения закрывающей муфты из транспортного положения в рабочее, выполненный в виде перемещающем муфты 7 с соединением 8 под- бурильную колонну 9 с возможностью осевого перемещения при осе- вон перемещении бурильной колонны 9

-и взаимодействия с закрывающей муфтой 4 и элемент взаимодействия перемещающей муфты с закрывающей муфтой, выполненный в виде расширяющегося стопорного кольца 10 установленного на перемещающей, муфте 7., При этом закрывающая муфта

4 и корпус 1 образуют равнопроходный осевой канал I1. Наружная поверхность перемещающей муфты 7 взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты 4 и образует с ней герметичную поверхность.

0

5 -

5

0

0

Закрывающая муфта 4 выполнена с радиальными отверстиями 6 против радиальных отверстий 2 корпуса, а перемещающая муфта 7 и корпус 1 выполнены с проточками 12, образующими кольцевую полость 13 под расширяющееся стопорное кольцо 10.

При этом корпус 1 выполнен со ступенчатой кольцевой проточкой для возможности вывода расширяющегося стопорного кольца 10 из.зацепления с перемещающей муфтой 7 при ее осевом перемещении в промежуточное по ложение устройства. Этим же расширяющимся стопорным кольцом 10 закрывающая муфта 4 фиксируется в ее конечном положении. Закрывающая муфта 4 имеет множество выточек для размещения уплот- нительных элементов типа обычных уп- лотнительных колец 14 и набивки прокладки 15 для обеспечения непроницаемой для жидкости герметизации между смежными поверхностями закрывающей муфты 4 и корпуса.

Перемещающая муфта 7 также имеет множество выточек для приема уплотняющих элементов, таких как уплотняющие кольца 16, чтобы создать непроницаемую для жидкости герметизацию между смежными поверхностями перемещающей муфты 7 и закрывающей муфты 4.

Нижний конец перемещающей муфты 7 содержит множество пальцев 17 разрезного цангового зажимного патрона, который используется для исходной установки и .удерживания этой муфты в корпусе. Предусмотрено множество проти- вовращательных выступов (шипов) 18 (показан только один) на корпусе с расчетом размещения между пальцами 17 зажимного патрона. Нижние концы пальцев 17 первоначально устанавливаются

в свободном и ненапряжённом состоянии в соответствующем пазу 1 9.

Уплотнитешьные кольца 16 образуют непроницаемую для жидкости герметизацию выше и ниже радиальных каналов 6 закрывающей муфты.

Бурильная колонна 9 в нижней части имеет элемент 20 перемещения, выполненный с кольцевой проточкой 21 по наружной поверхности, радиальными каналами 22 против кольцевой проточки уплотнительними элементами 23 по-обе стороны кольцевой проточки 21.

Устройство работает следующим образом.

Если работы в забое скважины доведены до момента, когда требуется открыть устройство для ступенчатого цементирования, чтобы произвести цементирование, элемент 20 перемещения бурильной колонны 9 входит в зацепление с перемещающей муфтой 7. В этот момент .муфта устройства для ступенчатого цементирования находится в закрытом положении (фиг. 2). Бурильную колонну 9, имеющую элемент 20 перемещения, перемещают вверх для смещения перемещающей муфты 7. Прилагается достаточное направленное вверх усилие, чтобы принудить пальцы 17 зажимного патрона выйти из пазов 19, и для передвижения перемещающей муфты 7 вверх. Расщиряющееся кольцо 10 продолжает оставаться в проточке 12, также перемещается вверх с перемещаемой муфтой 7.

Расширяющееся стопорное кольцо 10 сжимается в кольцевой проточке перемещающей муфты 7, в проточке 12 и удерживается там с помощью противоположной части корпуса.

Движение вверх перемещающей муфты 7 и расщиряющегося стопорного кольца 10 продолжается до тех пор, пока верхняя периферийная кромка расширяющегося стопорного кольца не войдет в контакт или соприкосновение с нижней периферийной кромкой закрывающей

муфты 4. Это соприкосновение или кон- 50 стопорное кольцо 10 и перемещающая

такт фиксируют на поверхности по резкому увеличению усилия натяжения. Множество срезаемых винтов и противо- вращательных выступов (не показаны)

муфта 7 движутся вверх до момента, когда верхняя периферийная кромка закрывающей муфты 4 войдет в контакт с кромкой нижнего плечика корпуса предусмотрено для предотвращения даль-55 Расширяющееся стопорное кольцо 10 нейшего движения вверх закрывающей далее расширяется и зажимается в за- муфты 4 в это время, и необходимое зоре, который образуется в результа- прй этом усил . э натяжения, приложен- те движения вверх закрывающей, муфты ное к перемещающей муфте 7, не должно 4 в сторону от нижней ч:и-ли корпуса.

превышать усилие среза элементов 5 Расстояние вверх, пройденное бурильной колонкой 9,перемещающей муфтой 7 и расширяющимся стопорным кольцом 10, из положения, показанного на фиг. 2, в положение, показанное на фиг. 3, может отмечаться на поверхности путем маркировки бурильной колонны и составлять, например, около двух дюймов.

Выточка корпуса захватывает расширяющееся стопорное кольцо 10, когда оно движется вверх, и находится в контакте с закрывающей муфтой 4. Так как расширякяцееся стопорное кольцо . первоначально сжимается в кольцевой проточке 12 перемещающей муфты, выточка корпуса д&ет возможность стопорному кольцу 10 расшириться в сторону от перемещающей муфты 7, как показано на фиг. 3. Однако выточка корпуса является неглубокой и достаточно узкой, так что расширяющееся

стопорное кольцо 10 еще частично

удерживается в кольцевой проточке 12 и, таким образом, продолжает в рабочем положении находиться в зацеплении с перемещающей муфтой 7.

Когда движение вверх предотвращается расширяющимся стопорным кольцом 10, входящим в зацепление с закрывающей муфтой 4, радиальные отверстия корпуса перемещающей и закрывающей

муфт совмещаются (фиг. 3). Устройство подготовлено к цементированию.

После завершения цементирования необходимр снова закрыть устройство для ступенчатого цементирования, чтобы обеспечить изоляцию зоны.

Бурильную колонну поднимают с закрывающим усилием от 30 до 40 тыс. фунтов больше веса колонны. Усилие прилагают к перемещающей муфте 7

через бурильную колонну 9. Это усилие связано с закрывающей муфтой 4 с помощью расщиряющегося стопорного кольца 10, При срезке элементов 5 закрывающая муфта 4, расширяющееся

Фиг. 2

Фиг. 5

Фи5.

Составитель В.Гришанов Редактор Н,Тупица Техред М.Ходанпч Корректор В.Гирняк

Заказ 3627

Тираж 471

ВНИИПИ Государственного комитета по- изобрет(ниям и открыт .тям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З , Раушская илб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.. жгорол, ул. Гагарина, 101

Фиг. 5

Подписное