Цементировочная пробка Советский патент 1992 года по МПК E21B33/16 

Изобретение относится к нефтегазо- добывающей промышленности и может быть использовано для цементирования обсадных колонн.

Известно устройство для цементиро- вания скважин, состоящее из полого корпуса с установленными на нем уп- лотнительными манжетами, сердечника, размещенного внутри корпуса с возможностью осевого перемещения, опорных дисков, жестко соединенных со стержнем, эластичного кольца и механизма фиксации.

Недостатком данного устройства является надежность его работы: воз- можность перекоса при продавке там- понажного раствора, вследствие чего может произойти его заклинка, образование каналов перетока продавочной жидкости, Кроме того, при малых ско- ростях обратного потока цементного раствора из заколонного пространства в колонку (давления на устройство снизу) механизм фиксации работает ненадежно, вследствие недостаточной силы, взаимодействующей с нижним поршнем. Устройство также невозможно использовать для цементирования ступенчатых обсадных колонн.

Наиболее близким к предлагаемому является цементировочная пробка для цементирования ступенчатых обсадных колонн, состоящая из корпуса с уплот нительной манжетой и выполненным в нем центральным осевым каналом. В канале установлена дополнительная пробка с верхней и нижней муфтами. Недостатком данного устройства является возможность перекоса при продавке тампонажного раствора, вследствие чего снижается надежность его работы. Недостатком цементировочной пробки является также невозможность многократно передавать давлен

5

0

5

на цементный раствор во время ОЗЦ после посадки упругого корпуса на верхний конец нижний ступени и посадки дополнительной нижней пробки на стоп-кольцо.

Цель изобретения - повышение качества и надежности цементирования ступенчатых обсадных колонн.

Поставленная цель достигается тем, что согласно цементировочной пробке, включающей корпус с уплотнительными манжетами с центральным осевым каналом и зафиксированной в нем дополнительной пробкой, стержнем и уплотнительными манжетами, пробка снабжена сухарями-фиксаторами, корпус под уплотнительными манжетами выполнен с наружным упорным буртом и с расширяющейся конической и цилиндрической частями, стержень выпопнен под уплотнительными манжетами с наружным упорным буртом и расширяющейся конической частью, причем на наружной поверхности конических частей корпуса и стержня выполнены продольные пазы, при этом дополнительная пробка размещена в цилиндрической части корпуса, а сухари-фиксаторы установлены в пазах с возможностью продольного перемещения.

Предлагаемое устройство отличается конструктивным исполнением полого корпуса-контейнера, на конусной части которого расположены сухари-фиксаторы, что обеспечивает надежность фиксации и препятствует перекосу устройства при его работе. Снабжение дополнительной цементировочной пробки узлом фиксации позволяет фиксировать пробку в любом месте обсадной колонны . при ее продавке.

На фиг.1 представлена цементировочная пробка для цементирования

скважин в транспортном положении при цементировании верхней секции обсадных труб большего размера; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - работа дополнительной пробки в обсадной колонне меньшего размера; на на фиг, - разрез Б-В на фиг.З; на ф иг. 5 пробка, разрез.

Цементировочная пробка для цементи- рования скважин состоит из полого корпса 1 , в верхней части которого расположно посадочное место 2 для запорного элемента 3, спускаемого в бурильные трубы и 5 при цементировании хвое товиков 6.

На наружной поверхности посадочного места 2 располагаются отверстия 7, предназначенные для установки в них срезных штифтов 8 при цементировании хвостовиков.

На полый корпус 1 с упорным буртом 9 устанавливаются уплотнительные элементы 10, 1 для цементирования обсадных труб большего диаметра 12 (верхней секции).

Нижняя часть полого корпуса выполнена в виде направляющего хвостовика-контейнера с установленными в направляющих пазах 13, расположенных на его конической поверхности сухарями-фиксаторами 1 .

Внутри направляющего хвостовика- контейнера на срезных штифтах 15 устанавливается дополнительная цемен тировочная пробка 16 для цементирования обсадных труб меньшего диаметра (нижней секции) 20.

Дополнительная цементировочная пробка 16 состоит из цельного стержня-корпуса 17 с установленными на нем уплотнительными элементами 18, 1 предназначенными для обсадных труб меньшего диаметра 20.

Стержень-корпус выполнен с упор- ным буртом ,1, а на наклонных плоскостях в пазах 22 свободно перемещаются сухари-фиксаторы 23.

Устройство работает следующим образом.

После затворения и закачки тампо- нажного раствора последний продавливают предложенной цементировочной пробкой в колонну труб верхней секции 12 (большего диаметра) при цемен тировании двухразмерных колонн. При этом устройство работает как верхняя тампонажная разделительная проб

0

5

О

5

-

0

0

0

ка, Количество продавочной жидкости, необходимой для производства работ, определяется и закачивается исходя из необходимого объема тампонажного раствора, оставляемого в обсадной колонне для создания давления на тампонэжный раствор в кольцевом пространстве на время схватывания цементл. При. перемещении цементировочной пробки внутри обсадной колонны большего диаметра 12 во-время про- давки давление буферной жидкости действует на верхний уплотнительный элемент 1 0, установленный на полом корпусе 1. При этом сухари-фиксаторы, выполненные с насечками в форме клиньев, не препятствует свободному прохождению цементировочной пробки внутри колонны 12. При закачке определенного количества продавочной жидкости и посадке направляющего : хвостовика-контейнера на место перехода (уступ) диаметров обсадной колонны под действием давления, создаваемого в колонне обсадных труб, сре- заются срезные штифты 15, крепящие дополнительную цементировочную пробку 1 6 к корпусу 17, вследствие чего дополнительная пробка начинает продавливаться по обсадной трубе меньшего диаметра 20.

При этом дополнительная цементировочная пробка 16 работает как нижняя тампонажная разделительная пробка. Верхняя цементировочная пробка остается на стыке обсадных колонн. При перемещении дополнительной цементировочной пробки 16 внутри обсадных колонн во время продавки давление продавочного раствора действует на верхний уплотнительный элемент 18, установленный на цельном корпусе 17, при этом сухари-фиксаторы 23, выполненные с насечками в виде клиньев, не препятствуют свободно- устройства- внутри ко- диаметра 20. Направ- корпус 17 выполнен таким образом, чтобы при движении устройства по колонне труб меньшего диаметра исключались перекосы дополнительной пробки.

При закачке определенного количества Продавочной жидкости и остановке агрегатов производится сброс давления в колонне обсадных труб, при этом начинается частичный переток тампонаж- ного раствора из заколонного простму прохождению лонны меньшего ляющий цельный

ранствл в обг-ЭДНУЮ колонну, Обратный поток жидкости начинает давить на нижний уплотнительный элемент 19 в саязи с тем, что при свободном движении сухарей-фиксаторов /-3 по пазам 22, размещенным в конусной части цельного корпуса 1/, происходит йхзаклинка7 устройство надежно фиксируется в заданном месте обсадной колонны, перекрывая внутреннее пространство.

При необходимости перемещения дополнительной пробки 16 ниже первоначальной установки на устье скважины создают давление. Цементировочная пробка обеспечивает на всем протяжении продавки постоянную связь трубного и затрубного пространств и позволяет многократно производить ее фиксацию в любой части обсадной колонны и затем перемещать вниз, передавая при этом давление на цементный раствор во время .

Под действием давления пробка перемещается на заданную глубину и при сбросе давления снова автоматически фиксируется. После сброса давления цементировочная пробка каждый раз работает как обратный клапан, предотвращая переток тампонажного раствора в обсадную колонну выше мес- та ее расположения.

При цементировании хвостовиков или первых секций обсадных колонн цементировочная пробка подвешивается на нижней секции обсадных колонн 6 при помощи срезных штифтов 8, вставленных Б отверстия 7 (фиг.З). Спускают обсадную колонну (хвостовик) до забоя на бурильных трубах. После закачки необходимого количества тампонажного раствора ставят в бурильные трубы запорный элемент 3i в качестве которого может служить i верхняя цементировочная пробка про10

15

20

25

30

35

40

ния внутри бурильных труб срезаютс ; срезные штифты 8 и цементировочную пробку продавливают по обсадной) колонне (хвостовику) 6. Действие операции производят аналогично при цементировании ступенчатых обсадных колонн.

При цементировании хвостовиков дополнительная цементировочная про ка 16 может не ставиться.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства обусловлена увеличением сроков слу бы скважины за счет повышения качеств цементирования ступенчатых обсадны колонн или хвостовиков, исключен ем из общепринятой технологической оснастки обратного клапана, стоп- кольца, сокращением времени спуска обсадных колонн, следовательно иск чается необходимость периодическог долива буровым раствором обсадной колонны во время ее спуска в скваж ну.

Формула изобретени Цементировочная пробка,включающ корпус с уплотнительными манжетами с центральным осевым каналом и заф сированную в нем дополнительную пр ку, состоящую из стержня и уплотни тельных манжет, отличающа с я тем, что, с целью повышения качества и надежности цементирован ступенчатых обсадных колонн , она с жена сухарями-фиксаторами, корпус под уплотнительными манжетами выполнен с наружным упорным буртом и расширяющейся конической и цилиндр ческой частями, стержень выполнен под уплотнительными манжетами с на ружным упорным буртом и расширяюще ся конической частью, причем на н ружной поверхности конических част корпуса и стержня выполнены продол

- г- - - -. ,,r-.,.,v ,, - , ,- ...--.. -....- - . ., г, - изготовления. Продавливают ные пазы, при этом дополнительная

мышленного ее буферным раствором до посадки в воронку 2. При посадке запорного элемента в воронку / . под действием давлепробка размещена в цилиндрической части корпуса, а сухари-фиксаторы установлены в пазах с возможностью продольного перемещения.

0

5

0

25

30

35

40

ния внутри бурильных труб срезаются ; срезные штифты 8 и цементировочную пробку продавливают по обсадной) колонне (хвостовику) 6. Действие операции производят аналогично при цементировании ступенчатых обсадных колонн.

При цементировании хвостовиков дополнительная цементировочная пробка 16 может не ставиться.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства обусловлена увеличением сроков служ- бы скважины за счет повышения качества цементирования ступенчатых обсадных колонн или хвостовиков, исключением из общепринятой технологической оснастки обратного клапана, стоп- кольца, сокращением времени спуска обсадных колонн, следовательно исключается необходимость периодического долива буровым раствором обсадной колонны во время ее спуска в скважину.

Формула изобретения Цементировочная пробка,включающая корпус с уплотнительными манжетами и с центральным осевым каналом и зафиксированную в нем дополнительную пробку, состоящую из стержня и уплотни- тельных манжет, отличающая- с я тем, что, с целью повышения качества и надежности цементирования ступенчатых обсадных колонн , она снабжена сухарями-фиксаторами, корпус под уплотнительными манжетами выполнен с наружным упорным буртом и с расширяющейся конической и цилиндрической частями, стержень выполнен под уплотнительными манжетами с на- ружным упорным буртом и расширяющей- ся конической частью, причем на наружной поверхности конических частей корпуса и стержня выполнены продоль,,r-.,.,v ,, - , ,- ...--.. -....- - . ., г, - пробка размещена в цилиндрической части корпуса, а сухари-фиксаторы установлены в пазах с возможностью продольного перемещения.

ЈN

Q3

-сП

Я 0 « CV HH

Ю

l

Ю

Изобретение относится к нефтега- зг.добывающей промышленности. Цель - повышение качества и надежности цементирования ступенчатых обсадных колонн, Пробка имеет корпус 1 с уплот- нительными манжетами 10 и с центральным осевым каналом. Корпус 1 под манжетами 1 :) выполнен с наружным упорным буртом 9 и расширяющейся конической и цилиндрической частями. В канале зафиксирована дополнительная пробка 16. Пробка 16 состоит из