Устройство для цементирования потайной колонны путем обратной циркуляции Советский патент 1991 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к креплению скважин, в частности к устройствам для цементирования обсадных колонн.

Цель изобретения - повышение качества цементирования.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство содержит разъединитель, включающий ниппель 1 и муфту 2, соединенные левой резьбой 3. Ниппель 1и муфта 2

имеют совмещенные срезной шпилькой 4 цементировочные отверстия 5, ниже и выше которых размещены уплотнения 6. Сверху к муфте 2 крепится корпус 7 герметизатора кольцевого пространства, на наружной поверхности которого размещены уплотни- тельные элементы 8 с полусферической рабочей поверхностью, чередующиеся с ме- таллическими кольцами 9, удерживаемые направляющей воронкой 10. Уплотнитель- ные элементы 8 имеют наружный диаметр несколько больше внутреннего диаметра

о ел

о ю

предыдущей обсадной колонны 11. Снизу муфта 2 присоединяется к потайной колонне 12. Разъединитель выполнен в виде гидровибратора,состоящегоиз турбодвигателя 13 (привод генератора) и генератора гидравлических импульсов, имеющего корпус 14 и золотник 15 с щелевыми отверстиями 16 и 17 соответственно.

С корпусом 14 генератора соединена, например, сваркой, заглушка 18, выполненная в виде обратного конуса с боковыми отводами 19, совмещенными также шпилькой 4 с дополнительно выполненными ради- альными отверстиями 20 в муфте 2. Торцовый стык уплотнен кольцами 21, а в отводах 19 размещены предохранительные диафрагмы 22 и перепускные клапаны 23. Внутренний диаметр ниппеля 1 соответствует наружному диаметру корпуса 14 генератора. В ниппеле 1 выполнены шлицевые пазы 24 (фиг.2), которые с корпусом 14 образуют продольные цилиндрические каналы 25 (фиг.1). Причем ниппель 1 и корпус 14 скреплены, например, сварными швами так, что выходные щелевые отверстия 16 корпуса 14 совмещаются с цементировочными отверстиями 5 разъединителя, которые снабжены ребрами 26 жесткости треугольного сечения, расположенные в шахматном порядке в два ряда с зазором, при этом вершины притивоположно направлены. Гидровибратор соединяется с нижним концом несущей колонны 27 с помощью переводника 28.

Устройство для цементирования потайной колонны путем обратной циркуляции работает следующим образом.

В процессе спуска потайной колонны 12 промывочная жидкость перетекает из пространства ниже устройства в пространстве выше устройства по продольным циркуля- цирнным каналам 25 и частично через щелевые отверстия 5-17 разъединителя внутрь несущей колонны 27 (фиг. 1 и 2). Для долива несущей колонны 27, а также при затяжках и заклинивании уплотнительных элементов 8 герметизатора производят профилактические промывки.

В процессе цементирования тампо- нажный раствор закачивают в несущую колонну 27. Последний, проходя через турбодвигатель, приводит во вращение золотник 15. Щели 17 золотника 15 при взаимодействии с щелевыми отверстиями 16 корпуса 14 генератора переменно открываются и закрываются, производя импульсы давления, которые в форме ударной волны распространяются как внутри несущей колонны 27, так и в затрубном пространстве потайной колонны 12 Выходящий лл щ(1лри

16и 17 импульс струи тампонажного раствора, ударяясь о ребра 26 жесткости в цементировочных отверстиях 5 и предыдущую обсадную колонну 11 дополнительно диспергируется, Радиальное биение,создаваемое гидровибратором, смягчается уплотнительными элементами 8 герметизатора. Ребра 26 жесткости треугольного сечения и уплотнительные элементы 8 вместе

0 предупреждают разрушение предыдущей обсадной колонны 11 Наиболее полно вытесняемой при турбулентном режиме из за- колонного пространства буровой раствор перетекает через башмак внутрь потайной

5 колонны 12, откуда обтекая заглушку 18, перетекает по продольным каналам 25 в кольцевое пространство за несущей колонной 27 и далее в циркуляционную систему буровой. При заходе продавочной пробки

0 (не показан) в переводник 28 фиксируют Стоп.

В случае непродолжительных остановок золотника 15 в положении когда перекрыты окна гидровибратора, давление

5 повышается, при этом клапана 23 заглушки 18 открываются и перепускают тампонзж- ный раствор через дополнительные отверстия 20 муфты 2 В случае заклинивания золотника 15 при повышении давления

0 сверх заданного значения срезаются и-диафрагмы 22 (фиг 3).

По окончании цементирования (ОЗЦ) вращением вправо, срезая шпильку 4. отсоединяют ниппель 1 от муфты 2 и несущую

5 колонну 27 и все что находится выше ниппеля 1 разъединителя поднимают на поверхность.

Технико-экономическая эффективность устройства для цементирования потайной

0 колонны путем обратной циркуляции заключается в повышении качества цементирования, особенно в верхней части обсадной колонны при виброобработке и дисперга- ции тампонажного раствора, что создает

5 предпосылки кратно уменьшить высоту перекрытия предыдущей обсадной колонны. Поскольку происходит более полное вытеснение бурового раствора тампонажным, вследствие ранней турбулизации потока, а

0 также удаления пленки новообразований на еще непрогидратировавших частицах цемента непосредственно перед выходом в затрубное пространство потайной колонны. Причем обеспечивается непременное за5 полнение затрубного пространства потайной колонны расчетным объемом тампонажного раствора.

Формула изобретения Устройство для цементирования потайной колонны путем обратной циркуляции

включающее несущую колонну, разъединитель с муфтой и ниппелем с совмещенными цементировочными отверстиями в них, заглушку, продольные циркуляционные каналы, размещенный на муфте выше цементировочных отверстий корпус герметизатора с уплотнительными элементами и направляющей воронкой, отличаю щее- с я тем, что, с целью повышения качества цементирования, разъединитель выполнен в виде гидровибратора золотникового типа. выходные щелевые отверстия которого совмещены с цементировочными отверстия

ми и выполнены с расположенными внутри них ребрами жесткости треугольного сечения, а в ниппеле разъединителя выполнены шлицевые пазы, образующие с корпусом гидровибратора продольные циркуляционные каналы, при этом заглушка соединена с корпусом гидровибратора и выполнена в виде обратного конуса с боковыми отводами, совмещенными с дополнительно выполненными радиальными отверстиями в муфте разъединителя, причем в отводах размещены предохранительные диафрагмы и/или перепускные клапаны.

Изобретение относится к горной промети и предназначено для крепления скважин. Цель - повышение качества цементирования. Для этого разъединитель выполнен в виде гидровибратора золотникового типа. Выходные щелевые отверстия разъединителя совмещены с цементировочными отверстиями и выполнены с расположенными внутри них ребрами жесткости треугольного сечения. Разъединитель имеет ниппель, в котором выполнены шлицевые пазы, образующие с корпусом гидровибратора продольные циркуляционные каналы. Заглушка соединена с корпусом гидровибратора и выполнена в виде обратного конуса с боковыми отводами, совмещенными с дополнительно выполненными радиальными отверстиями в муфте разъединителя. В отводах размещены предохранительные диафрагмы и/или перепускные клапана. При использовании данного устр-ва происходит ранняя турбулизация потоков, удаляется пленка новообразований на еще не прогид- ратировавших частицах цемента непосредственно перед выходом в затрубное пространство потайной колонны, а также обеспечивается непременное заполнение затрубного пространства потайной колонны расчетным объемом томпонажного раствора. 3 ил. (Л С

Фиг.1

Фиг. 2

21

11

Фие.З