Устройство для комбинированного цементирования обсадных колонн Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к цементированию обсадных колонн, позволяющее, цементировать нижнюю часть колонны прямой циркуляцией, верхнюю - обратной циркуляцией путем закачки цементного раствора в заколонное пространство и выхода бурового раствора из колонны.

Известно устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее полый корпус с выполненными на его внутренней поверхности верхней и нижней камерами, полую подвижную втулку с верхним, средним и нижним рядами радиальных каналов и выполненным в ней посадочным седлом под бросовый элемент, перекрывающий элемент проходного канала полой подвижной втулки, фиксаторы нижнего и верхнего положения полой подвижной втулки, оно снабжено фиксатором промежуточного положения полой подвижной втулки и храповым механизмом, размещенным в нижней части корпуса и выполненным в виде пружинного кольца, установленного в проточке корпуса, и кольцевых проточек на наружной поверхности полой подвижной втулки в нижней ее части, при этом диаметры среднего и верхнего положения полой подвижной втулки выполнены в виде срезаемых штифтов, в полой подвижной втулке выполнена камера против среднего ряда радиальных каналов с размещенным в нем перекрывающим элементом, выполненным в форме шара и установленным с возможностью поочередного перекрытия верхнего и нижнего входных отверстий в камеру, причем плотность материала шара меньше плотности промывочной жидкости

Известно устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее корпус с перегородкой и связанный с

сл С

$ о сл

СА

ч

ней трубчатый фильтр, оно снабжено прямым каналом, установленным в верхней части трубчатого фильтра, причем перегородка выполнена с отверстиями на участке между корпусом и фильтром, а последний расположен под перегородкой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является устоойство для обратного цементирования верхней ступени обсадной колонны, включающее корпус с цементировочными отверстиями, элемент временного перекрытия цементировочных отверстий на время прямого цементирования нижней ступени и элемент окончательного перекрытия цементировочных отверстий после обратного цементирования верхней ступени, обсадная колонна между верхней и нижней ступенями выполнен с телескопическим соединением, а элемент временного и окончательного перекрытия цементировочных отверстий выполнен в виде герметизирующей втулки с толкателем, выполненным из материала с тепловыми деформационными свойствами, обеспечивающими осевое перемещение втулок, установленной выше или ниже цементировочных отверстий,

Недостатками этого устройства являются: применение термочувствительной пружины, для действия которой требуется повышенная температура. Обеспечить соответствующую температуру на большой глубине не всегда возможно, поэтому не гарантируется сигнал об окончании обратного цементирования; требуется телескопическое осевое перемещение колонны для открытия и закрытия циркуляционных отверстий. В наклонных скважинах, а иг число составляет 90% от общего числа скважин, осевое перемещение колонны не выполнимо из-за прихватов обсадной колонны в скважине; циркуляционные отверстия закрываются перемещением герметизирующей втулки вниз, а это возможно лишь при посадке колонны на забой; в процессе спуска колонны отверстия остаются открытыми, поэтому промежуточная промывка происходит через отверстия, а не через башмак, что приводит к осложнениям и авариям.

Целью изобретения является повышение надежности в работе устройства за счет автоматического перекрытия циркуляционных отверстий в момент окончания обратного цементирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для комбинированного цементирования обсадной колонны, включающем корпусе циркуляционными каналами, элементы соединения с обсадной колонной,

элемент временного перекрытия циркуляционных отверстий и узел герметизации циркуляционных отверстий, элемент временного перекрытия циркуляционных отверстий выполнен в виде полых пробок с ослабленным сечением и кольца, установленного против циркуляционных каналов, при этом полые пробки установлены с возможностью перекрытия циркуляционных

0 каналов корпуса и жестко соединены с кольцом, а узел герметизации циркуляционных отверстий выполнен в виде шарового клапанного механизма и крышки, размещенных на наружной поверхности корпуса и

5 имеюш.их осевые и кольцевые каналы, при этом осевые каналы крышки и клапанного узла смещены друг относительно друга, а кольцевые каналы гидравлически соединяют осевые каналы шарового клапанного уз0 ла и крышки.

На чертеже изображено устройство, общий вид, разрез.

Устройство содержит корпус 1 с циркуляционными каналами, элементы соедине5 ния с обсадной колонной, состоящие из патрубка 2, муфты 3, элемент временного перекрытия циркуляционных отверстий А, состоящей из кольца 5, соединенный с полыми пробками 6 с ослабленным сечением,

0 узел герметизации циркуляционных отверстий 7, содержащий осевые и радиальные циркуляционные отверстия 8 и 9, шаровые клапаны 10 и крышку 11с кольцевым каналом 12 и осевыми циркуляционными отвер5 стиями 13. Между корпусом и узлом герметизации циркуляционных отверстий установлен эластичный уплотнитель 14.

Устройство работает следующим образом.

0 После спуска колонны в скважину производят цементирование нижней ступени до устройства комбинированного цементирования известным способом - прямой цир- куляцией. Цементировочная пробка,

5 двигаясь в колонне под действием прода- вочиой жидкости, нижним концом входит в кольцо 5, Полые резьбовые пробки 6 ломаются по ослабленному сечению, открываются отверстия 4, цементировочная пробка с

0 кольцом 5 уносится на забой.

Шаровые клапаны 10 потоком прода- вочной жидкости прижаты к гнездам, обеспечивая герметичность циркуляционных отверстий 8 клапанного узла 7,

5 Для цементирования верхней ступени вызывается обратная циркуляция, При этом промывочная жидкость из заколонного пространства проходит внутрь колонны по цир- куляционным радиальным и осевым отверстиям 8, 13, далее через кольцевые

каналы 12 клапанного узла 7, крышки 11 и ее осевые циркуляционные отверстия. Шаровые клапаны при этом приподняты к крышке 11. Скважина промывается.

Перед цементированием верхней ступени закачивается влзкоупругий разделитель на основе: вода + цемент + латекс + хлористый кальций или вода + цемент + полиакриламид + хлористый кальций и другие.

Вязкоупругий разделитель способствует наиболее полному вытеснению промывочной жидкости из заколонного пространства и прохода через отверстия и кольцевые каналы клапанного узла повыша- ет давление прокачки.

В процессе закачки расчетного ства цементного раствора повышение давления является сигналом для прекращения цементирования верхней ступени.

После прекращения закачки цементного раствора шаровые клапаны опускаются в своигнезда. Скважину оставляют на затвердевание цементно- го раствора.

Формула изобретения Устройство комбинированного цементирования обсадных колонн, включающее корпус с циркуляционными отверстиями, элементы соединения с обсадной колонной, элемент временного перекрытия циркуляционных отверстий и узел герметизации циркуляционных отверстий, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, элемент временного перекрытия циркуляционных отверстий выполнен в виде полых пробок с ослабленным сечением и кольца, установленного против циркуляционных отверстий корпуса, при этом полые пробки установлены с возможностью перекрытия циркуляционных отверстий корпуса и жестко соединены с кольцом, а узел герметизации циркуляционных отверстий выполнен в виде шарового клапанного узла и крышки, размещенных на наружной поверхности корпуса и имеющих осевые и кольцевые каналы, при этом осевые каналы крышки и клапанного узла смещены друг относительно друга, а кольцевые каналы гидравлически сообщены с осевыми каналами шарового клапанного узла и крышки.

Изобретение относится к горной промышленности и используется при строительстве скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Оно включает корпус с циркуляционными отверстиями, который соединяется с обсадной колонной при помощи патрубка и муфты Циркуляционные отверстия временно перекрыты. Элемент перекрытия циркуляционных отверстий выполнен в виде полых пробок с ослабленным сечением и кольца, установленного против циркуляционных отверстий корпуса На наружной поверхности корпуса установлен узел герметизации циркуляционного отверстия, выполненный в виде шарового клапанного механизма и крышки, имеющих осевые и кольцевые каналы Осевые каналы крышки смещены против соответствующих каналов клапанного узла Кольцевые каналы гидравлически соединяют осевые каналы шарового клапанного узла и крышки. 1 ил.