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

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей,и может использоваться при цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения-упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства.

На фиг.1 представлено устройство продольный разрез; на фиг.2-сечение А-А на фиг.1.

Устройство включает полый корпус 1, внутри которого установлены диск 2 с осевым каналом 3 и втулка-перекрыватель 4. Осевой канал 3 диска 2 имеет прямоугольную форму. Диск 3 выполнен с радиальным отверстием 5 и периферийным каналом 6, гидравлически соединяющим пространство над диском 2 с радиальным отверстием 5. Втулка-перекрыватель 4 выполнена в виде прямоугольной пластины и установлена в радиальном отверстии 5. Она подпружинена относительно корпуса 1 пружиной 7 и взаимодействует с ограничителем 8 перемещения, выполненным в виде выступа в радиальном отверстии 5 диска 2. Втулка-перекрыватель 4 со стороны осевого канала 3 может иметь Т-образную форму, что позвопяет увеличить силу давления жидкости на нее.

Кроме того, для предотвращения возможности полного прекращения движения жидкости внутри колонны боковая поверхность осевого канала может быть выполнена со сквозным пазом 9.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в башмаке обсадной колонны, которую спускают в скважину до проектной глубины, и после проведения подготовительных работ приступают к закачке цементного раствора. Двигаясь внутри обсадной колонны, цементный раствор проходит через осевой канал 3. При этом давление в осевом канале 3 согласно за кону Вернул ли зависит от скорости движения жидкости в этом сечении. Давление действует на боковую поверхность втулки-перекрывателя 4 со стороны осевого канала 3. На противоположную ей боковую поверхность со стороны периферийного канала 6 действует давление,величина которого определяется давлением внутри обсадной колонны выше диска 2.

При скорости движения цементного раствора в начале цементирования разность давлений, действующих на боковые поверхности перекрывгпеля 4, компенсируется жесткостью пружины 7. и втулка-пере- крыпатель 4 остается в исходном положении

Однако наступает момент. когда за счет гравитационных сил. вызванных разностью плотностей цементного и бурового растпо- ров в колонне и затрубье. происходит разрыв сплошности потока цементного раствора, и скорость его движения внутри обсадной колонны увеличивается Соответственно увеличивается скорость движения жидкости в осевом канале 3. что согласно

0 закону Бернулли приводит к уменьшению давления и, соответственно, силы, действующей внутри осевого канала 3 на его боковые поверхности, в том числе и на боковую поверхность втулки-перекрывателя 4. По5 скольку сила, действующая на боковую поверхность втулки-перекрывателя 4 со стороны периферийного канала 6, увеличивается за счет увеличения потерь давления в осевом канале 3. то это приводит к пере0 мещению втулки-перекрывателя 4 в осевой канал 3 и уменьшению его сечения. Величина выдвижения втулки-перекрывателя 4 и. следовательно сечения осевого канала 3 бу дет зависеть от увеличения скорости движе5 ния жидкости в местном сопротивлении.

Уменьшение сечения осевого канала 3 приводит к уменьшению скорости движения цементного раствора в колонне и выравниванию давлений, действующих в осевом 3 и

0 периферийном 6 каналах. При этом происходит перемещение втулки-перекрывателя 4 в исходное положение под действием пружины 7 и, следовательно.увеличиваются сечение осевого канала 3 и скорость движения

5 цементного раствора. Горизонтальное перемещение втулки-перекрывателя 4 вправо больше допустимого предотвращает ограничитель 8 перемещения втулки-перекрывателя 4.

0Данный циклический процесс продолжается до момента стабилизации скорости движения цементного раствора и прода- вочной жидкости внутри обсадной колонны.

5Снижение расхода жидкости в момент

увеличения скорости ее движения внутри обсадной колонны позволяет предотвратить разрыв сплошности потока цементного раствора.

0Жесткость пружины 7, площади боковых поверхностей втулки-перекрывателя 4 и сечение осевого канала 3 в каждом конкретном случае выбирают такими, чтобы добиться оптимальной скорости движения

5 жидкости и предотвратить разрыв сплошности потока цементного раствора.

Постоянно изменяющаяся площадь осевого канала 3 позволяет предотвратить разрыв сплошности потока цементного раствора, а также проводить процесс закачки

и продавки цементного рлствора с меньшим давлением и больи ей i юростью. я применение местного сопротивления с дросселирующей втулкой-перекривятелем упрощает конструкцию устройстнл и облегчает выбор параметров и размерен его узлов.

Формула изобретения 1. Устройство для цементирования скважин, включающее полый корпус, внутри которого установлены диск с осевым каналом и втулка- перекрыватель, о т- личающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности в работе, оно снабжено ограничителем перемещения втулки-перекрывателя, при этом осевой канал диска имеет прямоуголь0

ную форму, диск выполнен с радиальным отверстием и периферийным каналом, гидравлически соединяющим пространство над диском с радиальным отверстием, а втулка-перекрыватель-в виде прямоугольной пластины,установленной в радиальном отверстии и подпружиненной относительно корпуса, а ограничитель перемещения втулки перекрывателя выполнен в виде выступа в радиальном отверстии диска.

2.Устройство поп.1, отличающее- с я тем. что втулка-перекрыватель со стороны осевого канала диска имеет Т-образную форму.,

3.Устройство пп. 1и2,отличаю- щ е е с я тем,что боковая поверхность осевого канала выполнена со сквозным пазом.

Изобретение относится к горной промышленности и используется при цементировании обсадных колонн Цель изобретения -упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства Устройство включает корпус 1 внутри которого установлен диск (Д)2 с осевым каналом (ОК) 3 и втулка перекрыватель (В-П) В Д 2 выполнены радиальное отверстие 5 и пере- ферииный канал 6 Канал 6 гидравлически соединяет пространство над Д 2 с отверстием 5 В отверстии 5 установлена В-П, выполненная в виде прямоугольной пластины и подпружиненная относительно корпуса 1 пружиной 7 Внутри отверстия 5 установлен ограничитель 8 перемещения В-П выполненный в виде выступа. ОК 3 имеет прямоугольную форму Со стороны ОК 3 может 2 иметь Т о6разн ю форму а гам ОК Т мочет выполняться со ГКРОЧНЫМИ пп юм г нл боко вой поверхности гтршл( ТР vr Т шлппит- ют в башмаке огаднои колонны которую опускают вгкпа+ину до прггктнои глубины и приступают У пкэчке цементного растго- ра Пои циркуляции жидкости чрр лт ОК 3 давление в нем зависит от скорости движения жидкости Это давление дещтпует че рез ОН 3 на боковую поверхио ть В-П установленную внутри Д Г другпи стороны В-П через кчнзл 6 действует дтвлсние равное давлению над Д 2 При скорости движения цементного раствора в це- м нтирования разность даглении компенсируют жесткостью пружины 7 При увеличении скорости движения цементного раствора за счет гравитационных сил скоро сть дви-кения жидкости через ОК 3 урличи вается и В П смещается влево за счет превышения давления на В-П со стороны канала 6 Таким путем уменьшается скорость дви-кения жидкости и R-П возвращается в исходное положение вследствие чего автоматически регулируется тощадь ОК 3 и скорость движенца раствора что предупреждает разрыв сплошности потока цемен тного раствора а такч-е позволяет проводить процесс закачки и продавлива- ни цементного раствора с меньшим давле- ни( л 2 з п ф-лы 2 ил е о 00 3 о N0