Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1991 года по МПК E21B33/14 

(Л

с

Изобретение относится к горной промышленности и используется при двухступенчатом цементировании обсадных колонн. Цель - повышение надежности работы муфты ступенчатого цементирования. Муфта включает корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2 внутри которого размещена подвижная втулка 4 (ПВ 4) с циркуляционными отверстиями 5 и посадочная втулка 3. На последней устанавливается контей

у ю со

4ь

00

сь

нер с уплотнением,внутрь которого по окончании цементирования заходит цементировочная пробка. Относительно корпуса 1 ПВ 4 фиксируется с по- мощью узла фиксации, включающего разрезное кольцо 9, взаимодействующее с корпусом 1 с замковой втулкой. В верхней части ПВ 4 выполнены бурт 14 камера и радиальные отверстия 16. Замковая втулка в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом, взаимодействующим с ответным скосом, выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца. При этом угол ско- са замковой втулки больше угла трения между материалом последней и разрезного кольца 9. Муфта работает

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть ис- пользовано при ступенчатом цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения - повышение надежности в работе муфты ступенчатого цементирования обсадных колонн.

На фиг, .1 представлена муфта ступенчатого цементирования в исходном положении, разрез; на фиг.2 - то же, с контейнером внутри муфты перед цементированием второй ступени, на фиг.З - узел фиксации подвижной втулки и уплотнительный элемент контейнера; на фиг.4 - муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн после окончания цементирования.

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн включает корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2, посадочную втулку 3, подвижную втулку 4 с циркуляционными отверстия- ми 5, установленные внутри корпуса 1 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1, цементировочную пробку 6, контейнер 7 с уп- лотнительным элементом 8. установлен- ный внутри корпуса 1 с возможностью распакеровки его уплотнительного элемента 8 внутри подвижной втулки 4, узел фиксации подвижной втулки 4, выполненный в виде разрезного кольца 9, взаимодействующего с корпусом 1 , посредством резьбового соединения 10 треугольного профиля, замковую втулку 11 с уплотнениями 12, зафиксированную

следующим образом. После установки в заданном интервале осуществляют цементирование первой ступени с применением верхней разделительной пробки. При этом наличие узла фиксации предотвращает преждевременной открытие циркуляционных отверстий муфты. В процессе промывки скважин в нее сбрасывают контейнер и производят цементирование второй ступени с применением цементировочной пробки. После ее захода внутрь контейнера происходит герметизация муфты, а контейнер вместе с цементировочной пробкой и посадочная втулка 3 опускаются на забой скважины. 4 ил.

с помощью срезных элементов 13 внутри корпуса 1 с возможностью осевого перемещения. Подвижная втулка 4 в верхней части выполнена с внешним буртом 14, кольцевой камерой 15 и перепускными радиальными отверстиями 16, размещенными в нижней части кольцевой камеры 15. Замковая втулка 11 в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом 17, взаимодействующим с ответным скосом 18. выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца 9, при этом угол скоса замковой втулки 11 больше угла трения между материалом последней и материалом разрезного кольца 9.

Контейнер 7 выполнен с радиальными каналами 19 и установлен с возможностью распакеровки его уплотнительного элемента 8 выше перепускных радиальных отверстий 16 подвижной втулки 4. Посадочная втулка 3 может устанавливаться внутри корпуса 1 с зазором относительно внутреннего диаметра обсадных труб, достаточным для обеспечения свободного падения посадочной втулки 3 на забой скважины. Резьбовые подпружиненные сухари 20 установлены в окнах подвижной втулки 4 . К нижнему торцу подвижной втулки 4 может быть подсоединен узел уплотнения посадочной втулки 3, включающей манжету 21, разрезную шайбу 22 и отжимную втулку 23. Манжета 21 и элементы разрезной шайбы 22 взаимодействуют с посадочной втулкой 3 и герметизируют зазор посадочная втулка 3 - подвижная втулка 4. Для обеспечения герметизации внутренней полости обсадной колонны с внешним пространством между циркуля- цмонными отверстиями 2 и 5 может устанавливаться дифференциальная втулка 24, зафиксированная срезными элементами 25.

Муфта работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.1, муфта устанавливается в обсадной колонне в заданном интервале. После окончания спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступе-,5 ной пробки 6 в контейнер 7 уплотнини с использованием верхней цементировочной пробки (не показана).

При посадке цементировочной пробки на упорное кольцо стоп, установленное в нижней части обсадной колонны, под действием избыточного давления на дифференциальную втулку 24 разрушаются срезные элементы 25, удерживающие дифференциальную втулку относительно корпуса 1. Дифференциальная втулка 24 перемещается вверх, при этом открываются циркуляционные отверстия 2 и 5, о чем свидетельствует резкое падение давления в обсадной колонне.

В процессе промывки ствола скважины от излишков цементного раствора первой ступени и колонну сбрасывается контейнер 7, который под действием собственного веса и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне впиз до момента посадки на посадочную втулку 3 При этом перекрывается осевой канал муфты ниже циркуляционных отверстий, а циркуляция промывочной х.идкости осуществляется через радиальные каналы 19 в контейнере 7 и циркуляционные отверстия 2 и 5.

После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к закачиванию цементного раствора второй ступени. После закачивания

20

25

30

15

40

45

тельный элемент 8 остается прижатым подвижной втулке 4, поскольку происходит непрерывный рост давления над уплотнительным элементом 8. Таким образом, после захода цементировочно пробки 6 в контейнер 7 осевой канал муфты герметично перекрывается, что приводит к нарушению гидравлического равновесия между полостями узла фикс ции.

Давление в колонне продолжают повышать до тех пор, пока не произойде разрушение срезных элементов 13. Замковая втулка 11 смещается вниз, и разрезное кольцо 9 выходит из зацепления с корпусом 1. При этом происходит следующее. В результате движения вниз подвижной втулки 4 подпру - жиненные сухари 20 выпадают во внутреннюю полость корпуса 1, герметизируются циркуляционные отверстия 2 и 5, а отжимная втулка 23 утапливает1 разрезную шайбу 22 и манжету 21 вовнутрь. Посадочная втулка и контейне 7 с цементировочной пробкой 6, не имеющие связи с колонной, свободно падают на забой скважины. Уплотнительный элемент 8 возвращается в исходное положение.

Применение муфты позволяет повысить надежность процесса ступенчатог цементирования путем исключения возможности преждевременного закрытия

Применение муфты позволяет повысить надежность процесса ступенчатог цементирования путем исключения возможности преждевременного закрытия

расчетного объема цементного раствора в колонну опускают цементировочную $0 муфты при прохождении через нее це- пробку 6.ментировочной пробки первой ступени,

В процессе пуодавливания цементного раствора в затрубное пространство происходит рост давления в колонне. Усилие от перепада давления над муфтой и под ней через посадочную втулку 3, подпружиненные сухари 20, подвижную втулку 4 передается на разч резное кольцо 9, находящееся в за55

а также за счет повышения надежности закрытия муфты.

Формула изобретения

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая ко пус с циркуляционными отверстиями,

цеплении с корпусом 1. Замковая втулка 11 удерживает разрезное кольцо 9 в исходном положении.

В момент окончания продавливания цементного раствора второй ступени цементировочная пробка 6 заходит в контейнер 7, При этом манжеты цементировочной пробки 6 разжимают уплотнительный элемент 8 до его соприкосновения с внутренней поверхностью подвижной втулки 4 выше перепускных радиальных отверстий 16. После окончательного захода манжет цементировоч

5

0

5

0

5

тельный элемент 8 остается прижатым к подвижной втулке 4, поскольку происходит непрерывный рост давления над уплотнительным элементом 8. Таким образом, после захода цементировочной пробки 6 в контейнер 7 осевой канал муфты герметично перекрывается, что приводит к нарушению гидравлического равновесия между полостями узла фиксации.

Давление в колонне продолжают повышать до тех пор, пока не произойдет разрушение срезных элементов 13. Замковая втулка 11 смещается вниз, и разрезное кольцо 9 выходит из зацепления с корпусом 1. При этом происходит следующее. В результате движения вниз подвижной втулки 4 подпру - жиненные сухари 20 выпадают во внутреннюю полость корпуса 1, герметизируются циркуляционные отверстия 2 и 5, а отжимная втулка 23 утапливает1 разрезную шайбу 22 и манжету 21 вовнутрь. Посадочная втулка и контейнер 7 с цементировочной пробкой 6, не имеющие связи с колонной, свободно падают на забой скважины. Уплотнительный элемент 8 возвращается в исходное положение.

Применение муфты позволяет повысить надежность процесса ступенчатого цементирования путем исключения возможности преждевременного закрытия

0 муфты при прохождении через нее це- ментировочной пробки первой ступени,

а также за счет повышения надежности закрытия муфты.

Формула изобретения

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая кор пус с циркуляционными отверстиями,

посадочную втулку, подвижн-yn втулку с циркуляционными отверстиями, установленные в корпусе с возможностью осевого перемещения, цементировоч- ную пробку, контейнер с радиальными отверстиями и уплотнительным элементом, установленный в корпусе с возможностью распакеровки утшотнительного элемента внутри подвижной втулки, и узел фиксации подвижной втулки, выполненный в виде разрезного кольца, взаимодействующего с корпусом посредством резьбового соединения треуголь- Hdro профиля, отличающаяся тей, что, с целью повышения надежности в работе, она снабжена замковой втулкой с уплотнениями, зафиксированФшг

Составитель Н.Чепига Редактор В.Петраш Техред Л.Кравчук

ной в корпусе с возможностью осевого перемещения, подвижная втулка в верхней части выполнена с внешним буртом, кольцевой камерой и перепускными радиальными отверстиями, размещенными в нижней части кольцевой камеры, замковая втулка в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом, взаимодействующим с ответным скосом, выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца, при этом угол скоса замковой втулки больше угла трения между материалом последней и разрезного кольца, а контейнер установлен с возможностью распакеровки его уплот нительчого элемента выше перепускных радиальных отверстий подвижной втулки 1

14

Фиг.4

Корректор Н.Ревская