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

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее - к нефтегазодобывающей, и используется при цементировании обсадных колонн в процессе сооружения скважины.

Цель изобретения - предупреждение разрыва сплошности потока цементного

раствора и уменьшение давления его продавки, а также повышение чувствительности на изменения давления во время цементирования.

На фиг, 1 представлен продольный разрез устройства; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1.

Полый корпус 1 устройства имеет местное сопротивление в виде втулки 2 с входным отверстием 3 и эластичного рукава 4, закрепленного между втулкой и корпусом. Внутри корпуса 1 размещен диск 5 с центральным отверстием 6, Рукав 4 установлен внутри корпуса 1 с образованием между ними кольцевой полости 7, причем рукав выполнен в виде овала и закреплен одним концом на диске 5, а другим - на втулке 2. Втулка выполнена с периферийными каналами 8, гидравлически соединяющими пространство над втулкой 2 с кольцевой полостью 7.

Корпус 1 в нижней и верхней частях имеет соединительные элементы соответственно 9 и 10. Устройство можно выполнить в виде нескольких параллельно установленных между диском 5 и втулкой 2 эластичных рукавов 4. Между втулкой 2 и диском 5 установлена приставка 11.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в башмаке обсадной колонны, которую опускают в скважину до проектной глубины и после подготовительных работ приступают к закачке цементного раствора. Двигаясь по обсадной колонне, цементный раствор проходит через эластичный рукав 4 устройства. При этом на рукав, на внутреннюю и наружную поверхности действуют силы, величины которых определяются давлениями соответственно внутри рукава 4 и кольцевой полости 7. Давление внутри рукава согласно закону Бернулли зависит от скорости движения жидкости в этом сечении,

В начале цементирования разность внутреннего и наружного давлений, действующих на стенки рукава 4, компенсируется его упругими силами, и форма рукава не изменяется.

Однако наступает момент, когда за счет гравитационных сил, вызванных разностью плотностей цементного и бурового растворов, происходит разрыв сплошности потока цементного раствора, и скорость его движения внутри обсадной колонны повышается, Соответственно повышается скорость движения жидкости в рукаве 4, что приводит к уменьшению давления и силы, действующей внутри него. Сила, действующая на наружную поверхность рукава со стороны кольцевой полости 7, увеличивается, чго приводит к деформированию и уменьшению сечения рукава. Уменьшение сечения рукава приводит к уменьшению расхода жидкости и, естественно, к замедлению движения жидкости, При выравнивании наружного и внутреннего давлений рукав возвращается в исходное положение, увеличивая его сечение и, следовательно, расход жидкости через устройство.

Выполнение эластичного рукава 4 в виде овала позволяет увеличить площадь воздействия на него со стороны кольцевой полости 7, что позволяет более точно регулировать изменение площади проходного отверстия рукава.

0 Данный циклический процесс происходит до момента стабилизации скорости движения цементного раствора и продавочной жидкости внутри обсадной колонны.

Снижение расхода жидкости в момент

5 повышения скорости ее движения внутри обсадной колонны позволяет предотвращать разрыв сплошности потока цементного раствора,

Необходимо отметить, что геометриче0 ские размеры эластичного рукава (площадь сечения и длина) и его упругие характеристики в каждом конкретном случае выбирают такими, что при скорости движения жидкости внутри обсадной колонны больше

5 заданной сечение проходного отверстия канала уменьшается.

Если необходимо предотвращать разрыв сплошности потока цементного раствора при сравнительно малых скоростях

0 движения жидкости и с целью повышения чувствительности устройства при незначительных изменениях давления, дросселирующий канал может быть выполнен в виде нескольких параллельно установленных

5 эластичных рукавов.

Таким образом, за счет увеличения площади боковой поверхности стенок дросселирующих каналов,, увеличивается действующая сила и, следовательно, повы0 шается чувствительность устройства к изменениям давления.

Формула изобретения 1. Устройство для цементирования скважины, включающее полый корпус с местным

5 сопротивлением, выполненным в виде втулки с входным отверстием и эластичного рукава, закрепленного между втулкой и корпусом, отличающееся тем, что, с целью предупреждения разрыва сплошно0 сти потока цементного раствора и уменьшения давления его продавки во время цементирования, оно снабжено диском с центральным отверстием, размещенным внутри корпуса, при этом эластичный рукав

5 установлен внутри корпуса с образованием между ними кольцевой полости, причем эластичный рукав выполнен в виде овала и закреплен одним концом на диске, а вторым концом - на втулке, втулка выполнена с периферийными каналами, гидравлически

соединяющими пространство над втулкой с кольцевой полостью.

2. Устройство по п. 1. отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности на изменение давления, оно выполнено в виде нескольких параллельно установленных между диском и втулкой эластичных рукавов.

//

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее - к нефтегазодобывающей, и используется при цементировании обсадных колонн. Цель - предупреждение разрыва сплошности потока цементного раствора и уменьшение давления его продавки, а также повышение чувствительности на изменение давления во время цементирования. Устройство включает корпус (К) 1 с местным сопротивлением, выполненным в виде втулки 2 с входным отверстием 3 и эластичного рукава (ЭР) 4, закрепленного между втулкой 2 и К 1. Внутри К 1 размещен диск 5 с центральным отверстием 6. Между К 1 и ЭР 4 образована кольцевая полость 7, причем ЭР 4 выполнен в виде овала и закреплен одним концом на диске 5, а другим концом - на втулке 2. Втулка 2 выполнена с периферийными каналами 8, гидравлически соединяющими пространство над втулкой 2 с кольцевой полостью 7. Устройство можно выполнить в виде нескольких параллельно установленных между диском 5 и втулкой 2 ЭР 4. Геометрические размеры и материал ЭР 4 выбирают с таким расчетом, чтобы при течении через него жидкости со скоростью больше заданной происходила его деформация. Устройство устанавливают в башмаке обсадной колонны и закачивают цементный раствор. Если скорость течения раствора через устройство превышает заданную, при которой возможен разрыв сплошности потока, давление внутри ЭР 4 падает, а давление со стороны кольцевой полости 7 уменьшает площадь проходного сечения ЭР 4. Это приводит к снижению скорости и выравниванию давлений и возвращению ЭР 4 в исходное положение. Процесс происходит циклически с постоянной автоматической регулировкой скорости закачивания цементного раствора. Выполнение ЭР 4 в виде овала позволяет увеличить площадь воздействия на ЭР 4 со стороны кольцевой полости 7, что позволяет более точно регулировать изменение площади проходного отверстия ЭР 4. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.