Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировании скважин с использованием цементировочных муфт.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 представлена муфта в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, после снижения давления в колонне по окончании первой ступени цементирования; на фиг. 3 - то же, в момент посадки разделительной пробей на удаляемое седло по окончании цементирования второй ступени; на фиг. 4 - то же, после снижения давления в цементировочной головке.

Муфта включает полый цилиндрический корпус 1 со ступенчатой наружной поверхностью и с выполненными в нем радиальными цементировочными отверстиями 2, перекрытыми удаляемыми накладками 3, размещенную на наружной поверхности корпуса дифференциальную втулку 4, кольцевой пружинный фиксатор дифференциальной втулки 5, перекрытый кольцом 6, предохраняющим фиксатор от преждевременного срабатывания, полый срезной винт 7, удаляемое посадочное седло 8, закрепленное в проходном канале муфты срезными винтами 9, дополнительную втулку 10, размещенную в кольцевой полости 11 между корпусом 1 и дифференциальной втулкой 4 и соединенную с корпусом срезным винтом 12, радиальные каналы 13 в корпусе 1 перекрыты обратными клапанами 14, упор 15 для дифференциальной втулки 4. Герметизация в муфте обеспечивается уплотнительными кольцами 16.

XI

О СП СО 0

ы

Муфта соединяется с колонной обсадных труб переводниками 17 и 18.

Муфта ступенчатого цементирования работает следующим образом.

При спуске обсадной колонны с муфтой в скважину дифференциальная втулка 4 удерживается от смещения из крайнего нижнего положения жидкостью, заполняющей кольцевую полость 11 (гидравлическим затвором). Разделительная пробка первой ступени цементирования, проходя через муфту, ломает полый срезной винт 7 и полость обсадной колонны сообщается с кольцевой полостью 11. За счет превышения внутриколонным давлением заколонного дифференциальная втулка 4 надежно удерживается в крайнем нижнем положении до окончания цементирования первой ступени. После получения сигнала Стоп давление в цементировочной головке снижают до нуля. Поскольку тампонажный раствор первой ступени всегда поднимают выше цемен- тировочной муфты в затрубном пространстве для обеспечения сплошности цементного кольца, гидростатическое давление на дифференциальную втулку 4 со стороны затрубного пространства превысит давление со стороны полости колонны, и дифференциальная втулка автоматически перемещается в крайнее верхнее положение, сдвигая кольцо 6 с фиксатора 5 и открывая цементировочные отверстия 2. Удаляемые накладки 3 препятствуют поступлению тампонажного раствора в колонну. При повторным повышении давления поток жидкости сбрасывает удаляемые накладки 3 и в таком положении проводится промывка скважины и цементирование второй ступени (фиг. 2). Смещения вниз диффе- ренциальной втулки 4 и перекрытия цементировочных отверстий не может про- изойти, поскольку площадь цементировочных отверстий не меньше площади кольцевого зазора между обсадной колонной и номинальным стволом скважины, т. е. отверстия не создают гидравлического сопротивления, а на дифференциальной втулке не возникает неуравновешенного давления,

В конце цементирования второй ступени на удаляемое седло 8.садится разделительная пробка 19, на поверхности получают сигнал Стоп, плавно наращивают над пробкой давление, в результате чего дифференциальная втулка 4 смещается в крайнее нижнее положение, перекрывает цементировочные отверстия 2 и фиксируется в этом положении фиксатором 5 (фиг. 3). Кольцо 6 зависает на верхней части корпуса 1 и не препятствует раскрытию фиксатора.

Давление в цементировочной головке снижают до нуля, в результате чего давление выше и ниже цементировочной пробки выравнивается и снижается до гидростатического, т. е. ниже давления продавки. Следующим повышением давления производится срез винтов 9, уделяемое седло распадается на части и падает на забой, а разделительная пробка 19 продавливает0 ся в обсадные трубы ниже муфты (за счет сжимаемости жидкости в нижней части колонны) и далее, в зависимости от конструкции, либо распадается на части и падает на забой, либо ее проталкивают инструментом

5 на забой после ОЗЦ. Давление в цементировочной головке снижают до нуля и оставляют колонну на ОЗЦ. Сразу после снижения давления дополнительная втулка 10 под действием значительного перепада давле0 ния ломаетсрезной винт 12 и перемещается в крайнее нижнее положение, перекрывая отверстие полого срезного винта 7 и заполняя собой полость 11. Этому способствует обратный клапан 14. Полость 11, образовав5 шаяся над дополнительной втулкой 10, заполняется тампонажным раствором и в ней после ОЗЦ формируется цементный камень. Формула изобретения Муфтэ для ступенчатого цементирова0 ния обсадных колонн, включающая полый цилиндрический корпус со ступенчатой наружной поверхностью и с выполненными в нем радиальными цементировочными отверстиями, дифференциальную втулку, ус5 тановленную на наружной поверхности корпуса с образованием между ними кольцевой полости и с возможностью перекрытия радиальных цементировочных отверстий в нижнем своем положении, по0 лый срезной винт, размещенный внутри корпуса против кольцевой полости, удаляемое посадочное седло, установленное внутри корпуса ниже полого врезного винта, и фиксатор перемещения дифференциальной

5 втулки, от л и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, она снабжена дополнительной втулкой, размещенной в верхней части кольцевой полости с возможностью ее осевого перемещения и

0 перекрытия отверстия полого срезного винта в нижнем положении, удаляемыми накладками, установленными между корпусом и дифференциальной втулкой с возможностью перекрытия радиальных цементиро5 вочных отверстий, и обратными клапанами, при этом корпус выполнен с радиальными каналами, гидравлически соединяющими нижнюю часть кольцевой полости с внутренним пространством корпуса, в которых установлены обратные клапаны.

Фиг.1

Изобретение относится к горной промышленности и используется при строительстве скважин. Цель - повышение надежности работы устройства. Устройство включает полый цилиндрический корпус со ступенчатой наружной поверхностью и с выполненными в нем радиальными цементировочными отверстиями. На наружной поверхности корпуса установлена дифференциальная втулка с образованием между ними кольцевой полости. Внутри корпуса против кольцевой полости установлен полый срезной винт, а ниже него - удаляемое посадочное седло. В верхней части кольцевой полости с возможностью осевого перемещения установлена дополнительная втулка. Дополнительная втулка в нижнем положении имеет возможность перекрытия отверстия полого срезного винта. Между корпусом и дифференциальной втулкой размещены удаляемые накладки с возможностью перекрытия цементировочных отверстий и обратные клапаны, установленные в радиальных каналах, гидравлически соединяющих нижнюю часть кольцевой полости с внутренним пространством корпуса. 4 ил. (Л С

Фиг. 2

2

Редактор

Составитель Н Чепига Техред М Моргентал

Л

Корректор М.Петрова