Устройство для ступенчатого цементирования скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение эксплуатационной технологичности устройства при одновременном упрощении его изготовления. Устройство для ступенчатого цементирования включает составной корпус 1 с центральным проходным каналом (ЦПК) 2 и радиальными циркуляционными отверстиями 3. Внутренняя поверхность корпуса состоит из кольцевых выступов 15 и впадин (В) 19. В корпусе установлены двухходовая втулка 5 одностороннего перемещения с радиальными циркуляционными отверстиями 6, 7 и 8, размещенными выше радиальных циркуляционных отверстий 3 корпуса. В корпусе 1 установлен также ограничитель первого хода втулки 5, выполненной в виде кольца 10, односторонне сцепленного с втулкой 5 и размещенного в корпусе 1 с возможностью образования с корпусом 1 и втулкой 5 замкнутой полости 20, образующей гидрофиксатор при перемещении с ней вниз до совмещения циркуляционных отверстий корпуса 1 и втулки 5, разгерметизации гидрофиксатора при последующем перемещении вниз относительно втулки 5. В корпусе 1 размещены выведенные из его ЦПК 2 и выступающие в него выдвижные упоры 16 и 17, размещенные соответственно в верхнем 11 и нижнем 9 кольцевых сепараторах и взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Верхний сепаратор 11 с выдвижными упорами 16 размещен в кольце 10 над выступом 15 с возможностью выдвижения упоров 16 ЦПК 2 при взаимодействии кольца 10 с выступом после первого хода втулки 5. Нижний сепаратор 9 с выдвижными упорами 17 размещен во втулке 5 над В 19 корпуса 1 с возможностью западания упоров 17 во впадину 19 после двух ходов втулки 5. Последняя выполнена с уплотнительными кольцами 22 и с гидротормозом 20 в виде калиброванного отверстия 8, сообщающего одну из впадин корпуса 1 с ЦПК 2, размещенного с возможностью разобщения от него впадины уплотнительным кольцом 22 втулки 5. На выдвижных упорах 16 и 17 установлены магнитные вставки 21, контактирующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Выдвижные упоры 16 закреплены на кольце 10 пружинными отклонителями 18. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

8Йдносторонне сцепленного с втулкой 5 и размещенного в корпусе 1 с возможностью образования с корпусом 1 и втулкой 5 замкнутой полости 20, образующей гидрофиксатор при перемещении с ней вниз до совмещения циркуляционных отверстий корпуса 1 и втулки 5, разгерметизации гидрофиксатора при последующем перемещении вниз относительно втулки 5. В корпусе

Iразмещены выведенные из его ЦП К 2 и выступающие в него выдвижные упоры 16 и 17, размещенные соответственно в верхнем

I1и нижнем 9 кольцевых сепараторах и взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Верхний сепаратор 11с выдвижными упорами 16 размещен в кольце 10 над выступом 15 с возможностью выдвижения упоров 16 ЦПК 2 при

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с близким расположением нефтеводогазоносных, горизонтов и низкопроницаемыми коллекторами, имеющими высокую чувствительность к закупоривающему действию тампонажных растворов.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной технологичности устройства при одновременном упрощении его изготовления.

На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении; на фиг. 2 и 3 - то же, соответственно в периоды продавлива- ния за обсадную колонну дополнительной и Промежуточной порций тампонажных материалов.

Устройство (фиг. 1) состоит из составного ступенчатого корпуса 1 с центральным проходным каналом 2 и циркуляционными отверстиями 3, зафиксированной в корпусе штифтом 4 ступенчатой втулки 5 с радиальными отверстиями 6-9, кольца 10 с радиальными отверстиями 11 и 12, односторонне сцепленного с втулкой 5 посредством пальца 13 и зафиксированного в корпусе с помощью срезного штифта 14 и опорного кольцевого выступа 15. В кольцевых рядах радиальных отверстий 11 и 9, образующих верхний и нижний кольцевые сепараторы, установлены выдвижные упоры 16 и 17, причем упоры 16 частично закреплены припаянными к кольцу 10 пружинами 18. Ступенчатый корпус 1 имеет впадину - кольцевой карман 19 и образует со ступенчатой втулкой 5 кольцевую полость 20 - гидротормоз, сообщенный с провзаимодействии кольца 10с выступом после первого хода втулки 5. Нижний сепаратор 9 с выдвижными упорами 17 размещен во втулке 5 над В 19 корпуса 1 с возможностью западания упоров 17 во впадину 19 после двух ходов втулки 5. Последняя выполнена с уплотнительными кольцами 22 и гидротормозом 20 в виде калиброванного отверстия 8, сообщающего одну из впадин корпуса 1 с ЦПК 2. размещенного с возможностью разобщения от него впадины уплотнительным кольцом 22 втулки 5. На выдвижных упорах .16 и 17 установлены магнитные вставки 21, контактирующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Выдвижные упоры 16 закреплены на кольце 10 пружинными отклонителями 18. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

ходным каналом 2 посредством калиброванного радиального отверстия 8, а выдвижные упоры 16 и 17 оборудованы магнитными вставками 21. Необходимую герметичность

устройств обеспечивают уплотнительные кольца 22. Выступ 15 размещен в интервале положения верхнего сепаратора после первого хода втулки 5, а кольцевой карман 19 - в интервале положения нижнего сепаратора после двух ходов втулки.

Ступенчатое цементирование начинают с последовательной закачки в обсадную колонну расчетных объемов первой и промежуточной порций тампонажных

материалов, не ухудшающих коллекторские свойства продуктивных пластов. Затем пускают в колонну первую цементировочную пробку 23 (фиг. 2) и закачивают на нее расчетный объем дополнительной порции тампонажного материала. После этого пускают в колонну вторую цементировочную пробку 24 и закачивают на нее продавочную жидкость.

В момент подхода цементировочной

пробки 23 к устройству первая и промежуточная порции тампонажных материалов располагаются в интервале от устройства до забоя скважины, причем первая порция - в затрубном пространстве, а вторая - в полости обсадной колонны. Цементировочная пробка 23, проходя через проходной канал 2 устройства и взаимодействуя с упорами 17, срезает штифт 4 и перемещает ступенчатую втулку 5 в промежуточное положение.

При совмещении циркуляционных отверстий 3 корпуса 1 с отверстиями 6 втулки 5 кольцевая полость 20 разобщается от проходного канала устройства, образуя гидрофиксатор ступенчатой втулки 5.

При перемещении втулки 5 вниз односторонне сцепленное с этой втулкой посредством, пальца 14 кольцо 10, срезая штифт 14, также перемещается вниз, выдвигая при этом в проходной канал устройства упоры 16, т.е. образуя седло для верхней цементировочной пробки 24. Продолжая закачку продавочной жидкости в колонну, продавливают в затрубное пространство дополнительную порцию тампонажного материала. При взаимодействии верхней цементировочной пробки 24 с выдвижными упорами 16 происходит смещение кольца 10 (фиг. 3), разгерметизация кольцевой камеры 20 (т.е. вывод гидрофиксатора из рабочего состояния) и вывод выдвижных упоров 16 из проходного канала устройства под опорное кольцо 15.

Цементировочная пробка 24, продолжая движение вниз, входит в зону отверстий 3 и разобщает их от внутриколонного пространства. При этом пробка 24 смыкается с пробкой 23, а может быть и разделена от пробки 23 незначительным объемом тампонажного материала, заключенного между ними. Под действием повышенного давления сверху цементировочная пробка 23, взаимодействуя с упорами 17, перемещает втулку 5 в конечное положение, герметично перекрывая циркуляционные отверстия 3 устройства. В конечном положении втулки выдвижные упоры 17 перемещаются в кольцевой карман 19, освобождая проходной канал 2, и фиксируются на боковой стенке корпуса магнитными вставками 21. Продолжая непрерывную закачку продавочной жидкости в колонну, перемещают цементировочные пробки вниз до посадки нижней пробки 23 на стоп-кольцо. При этом в затрубное пространство скважины, расположенное в зоне продуктивных пластов, продавливается промежуточная порция тампонажных материалов, которая после твердения образует герметизирующий пласты тампонажный камень с необходимыми для этой зоны физико-механическими свойствами. В то же время первая порция перемещается в вышерасположенную зону затрубного пространства, вытесняя вверх дополнительную порцию.

Технические преимущества устройства состоят в следующем. Уменьшено с трех до двух количество кольцевых рядов опорных элементов. Исключены из конструкции трудноразбуриваемые пружинные опорные элементы. Исключена необходимость последовательного взаимодействия первой цементировочной пробки с двумя кольцевыми рядами выдвижных упоров для надежного срабатывания устройства (эта пробка взаимодействует только с одним, нижним кольцевым рядом упоров). Таким образом, повышается эксплуатационная технологичность устройства, а также упрощается его изготовление, т.е уменьшается трудоемкость и стоимость

0Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

0 размещенными выше упомянутых отверстий корпуса, и ограничитель первого хода втулки, выполненный в виде кольца, односторонне сцепленного с втулкой, и установленный с возможностью образования с

5 корпусом и втулкой замкнутой полости, образующей ее гидрофиксатор, при перемещении с ней вниз до совмещения циркуляционных отверстий корпуса и втулки и разгерметизации гидрофиксатора при

0 последующем перемещении вниз относительно втулки, а также выведенные из центрального проходного канала и выступающие в него выдвижные упоры, размещенные соответственно в верхнем и ниж5 нем кольцевых сепараторах и взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной технологичности устройства при одновре0 менном упрощении его изготовления, верхний сепаратор с выдвижными упорами размещен в упомянутом кольце над выступом внутренней поверхности корпуса с возможностью выдвижения упоров в

5 центральный проходной канал при взаимодействии кольца с выступом после первого хода втулки, а нижний сепаратор с выдвижными упорами размещен в двухходовой втулке нвд впадиной корпуса с воэможно0 стью западания упоров во впадину после двух ходов втулки, причем втулка выполнена с уплотнительным кольцом и с гидротормозом в виде калиброванного отверстия, сообщающего одну из впадин корпуса с

5 центральным проходным каналом и размещенного с возможностью разобщения от него впадины уплотнительным кольцом втулки.

магнитными вставками, контактирующими с внутренней поверхностью корпуса.

сти его работы, выдвижные упоры, размещенные в верхнем сепараторе, закреплены на кольце пружинными отклонителями.

Оиг. 3