Устройство для цементирования потайной колонны обратным способом 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 эффективности спуска и качества цементирования потайной колонны.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство содержит совмещенные шпилькой 1 ниппель 2 и муфту 3 разъединителя с левой резьбой 4, сальниковыми уплотнениями 5. цементировочными б и циркуляционными 7 каналами, а также заглушку ниппеля 2 в виде патрубка 8 с перфорированным дном 9 и поршнем 10, зафиксированным срезным элементом 11. На муфте 3 разъединителя закреплены, например, сваркой буртики12, между которыми расположены наклонные центрирующие планки 13, жестко связанные между собой обручами 14, скользящими по наружной поверхности муфты 3. Вверх муфты 3 разъединителя имеет перепускные отверстия 15 и выполнен с направляющим упором 16 выше перепускных отверстий, который входит в зацепление с подобным направляющим упором 17 корпуса 18 герметизатора. На наружной поверхности корпуса t8 герметизатора расположены чередующиеся с металлическими кольцами 19, уплотнительные элементы 20 с полусферической рабочей поверхностью, удерживаемые сверху направляющей воронкой 21. Уплотнительные элементы 20 имеют наружный диаметр несколько больше внутреннего диаметра предыдущей обсадной колонны 22. Длина корпуса 18 герметизатора и муфты 3 раъе- динителя подобраны так, чтобы не допустить контакт торцового упора 23 направляющей воронки 21 с направляющим упором 16 при дополнительном ходе потайной колонны 24 вверх в процессе спуска, а в случае контакта не допустить закрытие цементировочных каналов 6. Направляющие упоры 16 и 17 выполнены многоуровневыми, пространство между которыми заполнено смазкой 25. Крайние уровни 26 снабжены системой герметизации их съемных 27 и контактных уплотняющих 28 колец. Внутренние уровни 29, взаимодействующие торцовые и контактирующие поверхности муфты 3, корпуса 18 и направляющей воронки 21 представляют опоры скольжения. К ниппелю 2 разъединителя присоединяется несущая колонна 30. Корпус 18 герметизатора образует с муфтой 3 кольце, вую полость 31, сообщенную при перепускном отверстиями 15 с полостью муфты 3.

Устройство для цементирования потайной колонны обратным способом работает следующим образом.

В процессе спуска потайной колонны 24, уплотнительные элементы 20 герметизируют кольцевое пространство между потайной 24 и предыдущей 22 обсадными колоннами. Промывочная жидкость по цементировочным 6 и циркуляционным 7 каналам разъединителя перетекает из пространства ниже устройства в пространство выше устройства. Направляющий упор 16 муфты 3 входит в зацепление с направляющим упором 1.7 корпуса 18 и они вместе опускаются. Затем несущую колонну 30 подвешивают .на клиньях ротора. После наращивания очередной трубы колонну приподнимают для открытия клиньев. Поскольку .имеет место трение уплотнитель- ных элементов 20 о предыдущую обсадную

колонну 22, герметизатор относительно последней неподвижен, а направляющие упоры 16 и 17 муфты 3 и корпуса 18 из-за наличия смазки 25 скользят соответственно

по внутренней поверхности корпуса 18 и наружной поверхности муфты 3.- После этого они совершают обратный путь, Промывочная жидкость, поступившая в полость 31 между корпусом 18 и муфтой 3, предупреждающая образование вакуума и увлечение за собой герметизатора, вытесняется через те же перепускные отверстия 15. Амортизирующий эффект перетока жидкости позволяет начать плавное движение

герметизатора вниз. Перекосы верха потайной колонны в процессе спуска предупреждаются центрирующими планками 13.

В процессе цементирования, расхаживая на величину, не превышающую дополнительный ход в процессе спуска, и/или вращая несущую колонну 30 на поверхности, возвратно-поступательное и вращательное движение через разъединитель передается потайной колонне 24. Но в обоих случаях корпус 18 герметизатора м, следовательно, уплотнительные элементы 20 также неподвижны. При вращении потайной колонны 24 возможно вращение обручей 14 относительно муфты 3 в случае

повышенного усилия сцепления центрирующих планок 13с предыдущей обсадной колонной 22. При вращении величина усилия среза шпильки 1 из-за трения потайной колонны 24 о стенки скважины и структурнореологических свойств бурового м

тампонажного растворов не должна превышать предельную. Повышению степени замещения промывочной жидкости цементным раствором способствует и наклонное расположение на муфте 3 планок 13, которые турбулизируюгпоток.

В процессе 03 Ц потайную колонну 24 оставляют в покое, а по окончании твердения цемента вращением вправо, срезая

шпильку Т, отсоединяют ниппель 2 от муфты 3 и несущую колонну 30 поднимают на поверхность.

Технико-экономическая эффективность устройства для цементирования потайной

колонны обратным способом заключается в значительном повышении надежности герметизации межколонного пространства за счет сохранения герметизирующих свойств уплотнительных элементов уменьшением

общего хода и ограниченным лишь односторонним износом в процессе спуска потайной колонны. Кроме того, представляется возможность повысить качество цементирования, используя расхаживание и вращение потайной колонны, а также турбулизацию

потока цементного раствора наклонными планками, тем самым способствуя наиболее полному замещению бурового раствора тампонажным в затрубном пространстве потайной колонны.

Формула изобретения

Устройство для цементирования потайной колонны обратным способом, включающее несущую колонну, заглушенный нипель и муфту разъединителя с цементировочными и циркуляционными каналами, установленный выше цементировочных каналов корпус герметизатора с уплотнительными элементами, разделенными металлическими кольцами, и удерживаемые упором корпуса и торцовым упором направляющей воронки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности спуска и качества цементирования потайной колонны, оно снабжено наклонными центрирующими планками, жестко связанными между

собой и размещенными на наружной поверхности нижней части муфты с возможностью вращения, корпус герметизатора размещен на муфте с возможностью врэщения и осевого перемещения, вверх муфты выполнен с перепускными отверстиями и снабжен направляющим упором выше перепускных отверстий, взаимодействующим с внутренней поверхностью корпуса

0 герметизатора и торцевым упором направляющий воронки, а корпус герметизатора выполнен с направляющим упором, контактирующим с наружной поверхностью муфты, и образует с муфтой кольцевую полость ,

5 сообщенную перепускными отверстиями с полостью муфты, причем, направляющие упоры выполнены многоупровневыми, пространство между ними заполнено смазкой. крайние уровни имеют систему герметиза0 ции, а внутренние уровни.взаимодействующие торцевые и контактирующие поверхности выполенны в виде опор скольжения.

Изобретение относится к горной пром-ти и предназначено для крепления скважин. Цель - повышение эффективности спуска и качества цементирования потайной колонны. Для этого наклонные центрирующие планки жестко связаны между собой и размещены на наружной нижней части муфты с возможностью вращения. На муфте с возможностью вращения и осевого перемещения размещен корпус герметизатора. Верх муфты выполнен с перепускными отверстиями и имеет направляющий упор выше перепускных отверстий. Упор взаимодействует с внутренней поверхностью корпуса герметизатора и с торцовым упором направляющей воронки. Корпус герметизатора выполнен с направляющим упором, контактирующим с наружной поверхностью муфты, и образует с муфтой кольцевую полость, сообщенную перепускными отверстиями с полостью муфты. Направляющие упоры выполнены многоуровневыми, пространство между ними заполнено смазкой. Крайние уровни имеют систему герметизации, внутренние уровни, взаимодействующие торцовые и контактирующие поверхности выполнены в виде опор скольжения. Данное устр-во надежно герметизирует межколонное пространство. Использование данного устр-ва дает возможность повысить качество цементирования, используя расхаживание и вращение потайной колонны, а также турбулизацию потока цементного раствора наклонными планками. Это способствует наиболее полному замещению бурового раствора тампонажным в затрубном пространстве потайной колонны. 1 ил.