Устройство для цементирования обсадной колонны Советский патент 1991 года по МПК E21B33/14 E21B17/10 

Изобретение от носится к нефтяной промышленности, а именно к креплению скважин.

Известны центрирующие и турбулизи- рующие устройства при цементировании обсадных колонн. Однако применение таких устройств на сильнонаклоненных и горизонтальных участках ствола скважины малоэффективно, особенно при наличии желобов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (турбулизатор типа ЦТ)

состоящий из неразъемного корпуса с кольцевой канавкой на внутренней поверхности и с отверстием для вбивания витого клина и лопастей, наклоненных к оси корпуса под углом 35°.

Недостатками данного устройства являются возникновение больших сил трения при спуске обсадной колонны в сильнонаклоненные и горизонтальные скважины, из- за чего требуется обязательное сочетание их с центраторами, а также отсутствие улучшения вытеснения глинистого раствора

XI

О

оо

ю

тампонажным при малых скоростях продав- ливания, когда турбулизации потока не происходит.

Цель изобретения - облегчение спуска обсадной колонны в наклонные и горизонтальные скважины и повышение качества цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен разъемным и винтовые лопасти, представляющие собой прямой геликоид, выполнены сплошными вокруг всей поверхности секций корпуса и снабжены скользящими опорными элементами.

На фиг. 1 показано устройство в рабочем состоянии; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - кривая потока жидкости.

Устройство состоит из разъемного корпуса 1, состоящего из двух секций 2 и 3, соединенных наружно с помощью проушин 4 и стержней 5. Секции 2 корпуса имеют кольцевую канавку 6 для стопорного коль- Ца. Лопасти 7, представляющие собой прямой геликоид, размещены на секциях 2 и 3 корпуса по винтовой линии, касательная к которой с осью корпуса составляет угол а не менее 45°. Опорные элементы 8 представляют собой закругленные с обоих концов полозья с прорезью 9 для установления их на лопастях 7, выемка которых производится с учетом угла между касательной к винтовой линии и осью корпуса а , т.е. так, чтобы полозья опорного элемента 8 были размещены параллельно к оси корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском обсадной колонны 10 в намеченных местах размещения устройства устанавливают стопорные кольца, а затем устанавливают устройство. Закачивание и продавливание тампонажногс расгвсра производятся по обычной технологии. Восходящий поток тампонажкого раствора, ударясь о поверхность геликоида, резко меняет направление и часть генетической энергии его используется для удара о стенки скважины, улучшая вытеснение глинистого раствора даже в случае отсутствия турбулизации, наступление которой зависит не только от скорости движения потока, но и от консистенции прокачиваемых жидкостей. Опорные элементы 8 не только облегчают продвижение колонны в наклонных и горизонтальных участках ствола скважины, но и являются дополнительными турбу- лизирующими элементами.

Сплоченность лопастей в каждой секции корпуса способствует лучшему центрированию колонны при наличии желобов. Ограничение угла между касательной к винтовой линии и осью корпуса не менее 45о преследует две цели: во-первых, ограничивает длику устройства, обеспечивая минимальную жесткость колонны; во-вторых, поток прокачиваемой жидкости, резче меняя свое направление, с большей силой ударяется о стенки скважины, тем самым

улучшая вытеснение глинистого раствора тампонажным.

Допустим, элементарный объем потока жидкости со скоростью v ударяется в точку М лопасти и меняет свое направление по

поверхности лопасти vi (фиг. 4) и радиально vp (vp на фиг. 4 не изображено). Вследствие того, что геликоид прямой, радиальная составляющая vp, претерпевая наименьшие потери, доходит до стенки скважины, способствуя улучшению вытеснения глинистого раствора тампонажным из застойных участков ствола скважины.

Разложением vi на горизонтальную vi и осевую v0 составляющие нетрудно убедиться, что при угле а 45° большая часть кинетической энергии тратится для удара о стенки скважины (при а. 45° vr v0, при а 45° vr v0).

Применение предлагаемого устройства

улучшает вытеснение глинистого раствора тампонажным из застойных зон скважины не только при возникновении турбулентности, но и при ламинарном режиме. При этом расширяются функциональные возможности устройства, так как сплошность лопастей вокруг осей поверхности секций корпуса обеспечивает дополнительное центрирование обсадной колонны при наличии желобных выработок, что особенно характерно для сильнонаклоненных ее участков.

Формула из.обретения

1.Устройство для цементирования об- Јадной колонны, включающее корпус и установленные по его длине лопасти. Отличающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования при облегчении спуска колонны в скважину, оно снабжено опорными элементами, установленными по

длине лопастей, причем последние расположены по винтовой линии, а поверхность лопастей выполнена в виде прямого геликоида.

2.Устройство по п. 1, отличающее- 5 с я тем, что касательная к винтовой линии

расположения лопастей образует с осью корпуса угол в пределах 45 а 90°.

/

S®

Щиг.1

Щи г. г

Изобретение относится с оснастке обсадных колонн для цементирования скважин. Цель изобретения - повышение качества цементирования при облегчении спуска колонны в скважину. Устройство содержит корпус, состоящий из разьемно связанных частей. На наружной поверхности корпус имеет лопасти, расположенные по всей длине корпуса по винтовой линии. Поверхность лопастей выполнена в виде прямого геликоида. По длине лопастей установлены опорные элементы, имеющие прорези для закрепления на кромках лопастей и закругленные с обеих концов полозья для взаимодействия со стенками скважины. В процессе спуска в скважину опорные элементы облегчают продвижение колонны на наклонных и горизонтальных участках и дополнительно вместе с лопастями являются турбулизирующими элементами. При цементировании восходящий поток тампо- нажного раствора, ударяясь о геликоидальную поверхность лопастей, резко меняет направление и часть кинетической энергии его используется для удара о стенку скважины, улучшая вытеснение глинистого раствора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј

«