Муфта ступенчатого цементирования скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для цементирования в две ступени.

Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, в которой уплотнительный элемент принудительно утапливается (отжимается) в полость между корусом и подвесной заслонкой.

Недостатком этой муфты является низкая надежность из-за того, что - кольцевой зазор под пакером забив.а- ется. цементом, а пакер после распа- керовки сильно сужает зазор и препятствует освобождению контейнера и погружению его на забой. I Известна также муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн в которой контейнер с циркуляционными отверстиями и уплотнением кольцевого зазора между золотниковой втулкой и контейнером, выталкивается перепадом давления и должен погружать на забой под силой тяжести.

Недостатком известной муфты является низкая надежность удаления уплотнения из выточки в золотниковой втулке. По этой причине теряется возможность беспрепятственного прохода геофизических приборов через муфту 1 и ниже по колонне.

Цель изобретения - повышение надежности работы муфты ступенчатого цементирования скважин путём удаления из нее уплотнения после закрытия циркуляционных отверстий.

Принудительное удаление уплотнения позволяет избежать необходимости спуска в скважину насосно- компрессорных труб с целью проталкивания контейнера на забой.

Поставленная цель достигается тем, что муфта снабжена подпружи- ненными тягами, размещенными под уплотнением, закрепленными соответственно нижним концом на контейнере, а верхним - на уплотнении, при этом тяги выполнены в виде гибких нитей, скрепленных в верхней части упруго растянутым бандажом, а уплотнёТнйё выполнено в виде эластичной разъемной втулки, состоящей из четного числа секторов клинообразной формы, ориентированных вдоль оси контейнера и попарно соединенных в верхней части1 гибкими связями, соединенными с упруго растянутым бандажом у верх него торца секторов уплотнения,

0

0

5

направленных клином вверх и соединенных в нижней части с тягами, причем длина нитей от т(1чки их крепления на контейнере до упруго растянутого бандажа под нижним торцом уплотнения больше расстояния от этой точки до верхнего торца контейнера, а длина гибких связей секторов, уплотнения от упруго растянутого бандажа до точки крепления на секторах уплотнения, направленных клином вниз, больше высоты уплотнения. Новые структурные признаки обес5 пёчивают последовательно разборку уплотнения на части, размещение последних над верхним торцом контейнера в поперечнике, меньшем диаметра контейнера, и удаление их из муфты на забой вместе с контейнером.

На фиг. 1 изображена муфта при цементировании первой ступени на фиг. 2 - То же, во время открытия цементировочных отверстий; на фиг.3 то же, по окончании цементирования второй ступениJ на фиг.А - узел I на фиг. 2„

Муфта ступенчатого цементирования состоит из корпуса 1, золотниковой

0 втулки 2 и контейнера 3 с циркуляционными отверстиями k-6. Золотниковая втулка закреплена в корпусе на срезной шпильке 7 (Фиг.1). Контейнер установлен в золотниковой

5 втулке с помощью сжатых пружинных колец: верхнего 8, сжатого внутри золотниковой втулки;и нижнего 9, которое сжато с помощью упоров 10, опертых о стенки корпуса.

0 На половине рабочего хода (рабочий ход совершает золотниковая втулка в последовательном передвижении вниз, открывая и закрывая циркуляционные отверстия) под зо5 лотниковой втулкой в корпусе установлено на срезной шпильке упорное кольцо 11, а на полной длине хода - проточена канавка 12 для взаимодействия с упорами 10, фиксирующими

0 положение золотниковой втулки при закрытии циркуляционных отверстий. Контейнер выполнен с седлами - нижним 13 и верхним 14 для размещения и фиксации соответственно под откры5 вающую 15 (фиг.2) и закрывающую 16 пробки (фиг.З).

Кольцевой зазор между золотниковой втулкой и контейнером герметизирован уплотнениями - верхним 17 и

нижним 1В (фиг.). Верхнее уплотне- ние 17 закреплено на контейнере с помощью тяг 19, выполненных в виде гибких нитей длиной 1, например плетенных капроновых, скрепленных в нижней части упруго растянутым бандажом 20. Уплотнение 17 выгюпнено составным из четного числа клиновидных секторов, так что половина секторов 21 направлены клином вверх а остальные секторы 2 - вниз (фиг.0. Эти секторы попарно соединены в верхней части гибкими связями 23 длиной 1 , скрепленными с упруго растянутым бандажом 24 непосредственно над верхним торцом секторов 21.

Муфта ступенчатого цементирования работает следующим образом.

По окончании первой ступени цементирования (фиг.1) и посадки открывающей пробки 15 на седло 13 (фиг.2) избыточным давлением срезают шпильку 7 и перемещают золотниковую втулку 2 с контейнером 3 до посадки на упорное кольцо 11 и совмещения циркуляционных отверстий 4-6. Затем скважину выше отверстий 4 промывают и цементируют вторую ступень, продавливая тампонажный раствор закрывающей пробкой 16. В конце продавки пробка 16 входит в контейнер 3, складывает свои манжеты и садится на седло 14.

При этом за счет герметизации колцевого зазора между золотниковой втукой 2 и контейнером 3 с помощью уплотнения 17 повышенный перепад давления срезает шпильку упорного кольца 11 и перемещает золотниковую втулку и контейнер вниз до совмещения упоров 10 с канавкой 12 и полного разобщения циркуляционных отверстий 4 и 5с Далее упоры 10 расширяются в канавку 12, освобождают пружинное кольцо 8 и снимают контейнер 3 с упора на золотниковую втулку 2. Золотниковая втулка Фиксируется в этом положении, а контейнер продолжает двигаться вниз. При этом уплотнение 18 и пружинное кольцо 8, пройдя упоное кольцо 11, расширяются и прячут под его торцом.

Как только верхний торец контейнера окажется ниже верхнего уплотнения 17, последнее разбирается на части: сначала под действием тяг 19 выдергиваются вниз секторы 21 и сжи5

0

0

маются к оси муфты упруго растянутыми бандажами 20, а затем с помощью гибких связей 23 и упруго растянутых бандажей 24 секторы 22 сжимаются к оси и увлекаются вниз за контейнером. Сборка из двух ярусов сжатых бандажами секторов уплотнения над контейнером погружается на забой.

0 Экономический эффект складывается за счет повышения надежности удаления верхнего уплотнения из муфты ступенчатого цементирования. Исключается необходимость дополнительной шаб5 лонировки колонны после ее цементирования и повторного спуска геофизических приборов.

формула изобретения Муфта ступенчатого цементирова0 ния скважин, включающая корпус, золотниковую втулку и контейнер с циркуляционными отверстиями, уплотнение кольцевого зазора между золотниковой втулкой и контейнером

5 над циркуляционными отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее в работе путем удаления из нее уплотнения после закрытия циркуляци0 онных отверстий контейнера она снабжена подпружиненными тягами, размещенными под уплотнением, закрепленными соответственно нижним кониом на контейнере, а верхним - на уплотнении, при этом тяги выполнены в виде гибких нитей, скрепленных в верхней части упруго растянутым бандажом, а уплотнение вы- - полнено в виде эластичной разъемной втулки, состоящей из четного числа секторов клинообразной формы, ориентированных вдоль оси контейнера и попарно соединенных в верхней части гибкими связями, соединенными

5 с упруго растянутым бандажом у верхнего торца секторов уплотнения, направленных клином вверх и соединенных в нижней части с тягами, причем длина нитей тяг от точки их крепления на контейнере до упруго растянутого бандажа под нижним торцом уплотнения больше расстояния от этой точки до верхнего торца контейнера, а длина гибких связей секторов уплотнения от упруго растянутого бандажа до точки крепления на секторах уплотнения, направленных клином вниз, больше высоты уплотнения.

5

Изобретение относится к горной промышленности и используется при строительстве скважин. Цель - повышение надежности работы муйты путем удаления из нее уплотнения после закрытия циркуляционных отверстий. Муфта включает корпус 1, золотниковую втулку 2 и контейнер 3 с циркуляционными отверстиями соответственно 4-6. Втулка 2 закреплена в корпусе 1 на срезной шпильке 7. Контейнер установлен в золотниковой втулке с помощью сжатых пружинных колец: верхнего 8 и нижнего 9. Кольцевой зазор между втулкой 2 и контейнером 3 герметизирован уплотнениями: верхним и нижним. Верхнее уплотнение 17 закреплено на контейнере с помощью тяг, выполненных в виде гибких нитей, скрепленных в нижней части упруго растянутым бандажом. Верхнее уплотнение выполнено составным из четного числа клиновидных секторов, так что половина секторов направлена клином вверх, а остальные - клином вниз. Секторы соединены в верхней части гибкими связями, скрепленными с упруго растянутым бандажом непосредственно над верхним торцом секторов, k ил. (Л С х| ел ю ю со СА

Фиг.2

Лг.4