Устройство для установки цементных мостов Советский патент 1992 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для установки цементных мостов в эксплуатационных колоннах при разобщении пластов.

Известно устройство для установки цементных мостов, включающее цементировочную колонку, установленную в ее нижней части муфту с радиальными отверстиями, перекрываемыми срезным седлом с конической поверхностью в нижней части и ползуном, отсоединительный переводник с разрезной резьбовой поверхностью, взаимодействующей с конической поверхностью седла, патрубок с башмаком, фиксаторами и манжетой.

Недостатками устройства являются негарантированное удаление излишнего там- понажного раствора из скважины, так как колонка, находящаяся над корпусом неподвижна, прилегает к стенке скважины, и, за счет изменения азимута и зенитного угла, образуются застойные зоны, из которых тампонажный раствор не вытесняется, что приводит к прихвату колонны; отсутствие аварийного отсоединения колонны от цементного моста в случае недохода до седла шара.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для установки цементных мостов, включающее цементировочную колонку, установленную в ее нижней части муфту с радиальными отверстиями, перекрываемыми срезным седлом с конической поверхностью и ползун, зафиксированный штифтами, переводник с разрезной резьбовой поверхностью, фиксаторы, взаимодействующие с пружинами, направляющую с подпружиненной манжетой.

Недостатками этого устройства являются невозможность полного открытия промывочных отверстий, вызванная тем, что после посадки шара на седло и срезки штифтов, давление резко упадет и перемещение седла прекратится. Неполное открытие промывочных отверстий, вызванное недостаточным перемещением седла приведет и к невыходу фиксаторов из корпуса, то есть к невыполнению устройством основной цели; отсутствие аварийного отсоединения колонны от цементного моста в случае недохода до седла шара.

Целью изобретения является повышение качества установки цементного моста.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - нижняя часть гильзы в свободном состоянии; на фиг.4 - устройство после закачки цементного раствора; на фиг.5 - то же. в случае недохода продавочной пробки до седла (аварийный вариант).

Устройство для установки цементных мостов состоит из патрубка 1, нижняя часть

которого выполнена в виде центратора 2. На патрубке установлен пакерный элемент 3, удерживаемый винтами 4, Герметизация патрубка 1 и пакерного элемента 3 осуществляется уплотнительным кольцом 5. Верхняя часть патрубка 1 с помощью резьбы 6 присоединяется к корпусу 7. Герметизация корпуса 7 и патрубка 1 осуществляется уплотнительным кольцом 8. Внутренняя часть корпуса 7 имеет коническую поверхность 9.

которая взаимодействует с коническими по- верхностями 10 разрезных выступов 11 гильзы 12. Диаметр выступов 11 гильзы 12 в свободном состоянии должен быть меньше или равен внутреннему диаметру корпуса 7,

т.е. . В верхней части корпус 7 имеет фигурный сквозной паз 13 в виде длинной и короткой вертикальных прорезей, соединенных горизонтальной, который взаимодействует со штифтом 14 гильзы 12. Для

захвата седла 15 при нормальном и аварийном отсоединении насосно-компрессорных труб от устройства патрубок 1 во внутренней верхней части и гильза 12 снабжены коническими поверхностями 16 и 17 соответственно.

Седло 15 снабжено нижней 18 и верхней 19 коническими поверхностями. Конические поверхности 17 и 19 выполнены с конусностью, равной 1.500 и 1:400 соответственно, применяемую в ловильных инструментах. При этом расстояние до совмещения верхней конической поверхности 19 седла 15 и внутренней конической поверхности 17 гильзы 12 - должно быть

меньше расстояния от нижней части выступов 11 гильзы 12 до торца верхней части патрубка 1 - La, т.е. должно соблюдаться условие L.2 LI, а расстояние от штифта 14, находящегося в фигурном пазе до низа

длинной его прорези равно И.

В нижней части седла 15 устанавливается опорный патрубок 20, который соединяется с патрубком 1 при помощи штифтов 21. Герметизация корпуса 7 и гильзы 12 осуществляется уплотнительными кольцами 22.

Колонна насосно-компрессорных труб 23 присоединяется в верхней части гильзы 12 в резьбе 24. В нижней части патрубка 1 в резьбе 25 присоединяются насосно-компрессорные трубы 26.

Для разделения бурового и тампонаж- ного растворов в колонне насосно-компрессорных труб 23 и для отсоединения гильзы 12 от корпуса 7 применяется продавочная

пробка 27.

Устройство работает следующим образом.

Часть НКТ 26, остающаяся впоследствии в цементном мосту, присоединяется к патрубку 1 устройства в резьбе 25, а Н КТ 23, поднимающиеся из скважины - к гильзе 12 в резьбе 24. После допуска НКТ26 до забоя, закачивается необходимый объем тампо- нажного раствора, вслед за которым, из це- ментировочной головки пускается продавочная пробка 27, которая проходит по комбинированной колонне НКТ и разделяет в ней буровой и тампонажный растворы. При заходе продавочной пробки 27 в устройство (см. фиг.4) и посадки наконечника на седло 15 под действием давления происходит срез штифтов 21, после чего начинается перемещение продавочной пробки 27, седла 15 и опорного патрубка 20 до посадки нижней конической поверхности 18 седла 15 на внутреннюю коническую поверхность 16 патрубка 1.

При перемещении седла 15 выступы 11 гильзы 12 освобождаются от контакта с конической поверхностью 9 корпуса 7, приобретая наружный диаметр Дз (см. фиг.З) меньше или равный внутреннему диаметру корпуса Дь т.е. выполняется условие ,2- После вращения НКТ вправо до упора и перемещая их вверх производится подъем НКТ 23 совместно с гильзой 12 из корпуса 7.

Ствол скважины промывается обратной промывкой для удаления тампонажного раствора, поднятого над корпусом 7.

Пакерный элемент 3 изолирует затруб- ное пространство нижней части НКТ 26 от попадания в него бурового раствора и вытеснения им тампонажного раствора в нижележащий пласт.

При аварийном отсоединении НКТ 23 от устройства, вызванном недоходом продавочной пробки 27, необходимо вывести седло 15 из под выступов 11 гильзы 12.

Для проведения этой операции колонна НКТ 26, присоединенная к нижней части патрубка 1 устройства, разгружается на забой, а колонна НКТ 23, присоединенная к гильзе 12 устройства, перемещается вниз до упора и проворачивается вправо с последующим перемещением вниз вдоль длинной вертикальной прорези фигурного паза 13 (см.фиг.5). При этом гильза 12 перемещается вниз относительно корпуса 7 и седло 15, которое установлено на опорном патрубке 20. Так как расстояние от верхней конической поверхности 19 седла 15 до внутренней конической поверхности 17 гильзы 12 меньше, чем расстояние от выступов 11 гильзы 12 до торца верхней части

патрубка 1, т.е. Li L.2, то при перемещении вниз гильзы 12, ее внутренняя коническая поверхность 17, за счет малой ее конусности (1:500) зажмет верхнюю коническую повер- хность 19 с конусностью 1:400 седла 15, при этом, штифты 21, удерживающие перемещение опорного патрубка 20 относительно патрубка 1, не срезаются, т.к. величина усилия среза штифтов 21 превышает величину усилия при заходе конусной поверхности 19 седла 15 в конусную поверхность 17 гильзы 12.

После освобождения седла 15 от удержания разрезных выступов 11 в рабочем

положении последние возвратятся в исходное положение (см. фиг.З) с наружным диаметром, равным Д2.

После этого происходит подъем НКТ 23 вместе с гильзой 12 и седлом 15, захваченным внутренней конической поверхностью 17 гильзы 12. При подъеме разрезные выступы 11 гильзы 12 беспрепятсвенно проходят через внутренний диаметр Дт корпуса 7, т.к. Д1 Д2. Колонна НКТ 23 поднимается вверх

и работа по установке цементного моста считается законченной.

Устройство для установки цементных мостов при капитальном ремонте скважин обеспечивает управление процессом цементирования и качественное разобщение пластов.

Устройство позволяет закачать необходимый объем тампонажного раствора как в ствол скважины, так и частично в пласт и

удалить излишки тампонажного раствора обратной промывкой.

Формула изобретения

1. Устройство для установки цементных мостов, включающее корпус, соединенный верхней частью с колонной труб, а нижней - с патрубком с герметизирующим элементом, и расположенное внутри корпуса седло, выполненное с верхними и нижними коническими поверхностями, зафиксированное срезными штифтами, отличающееся тем, что, с целью повышения качества установки цементного моста при

капитальном ремонте скважин, оно снабжено гильзой с наружным штифтом в верхней части, разрезными выступами в нижней, выполненными с внутренней конической и наружной конической поверхностями, корпус

выполнен с внутренним кольцевым выступом с верхней и нижней коническими поверхностями, а в верхней части - с фигурным сквозным пазом в виде длинной и короткой вертикальных прорезей, соединенных горизонтальной, верхняя и нижняя наружные

поверхности седла выполнены коническими, причем гильза установлена соос- но между корпусом и седлом с возможностью взаимодействия конической поверхности ее выступов с нижней конической поверхностью выступа корпуса, а внутренней конической поверхности - с верхней конической поверхностью седла, патрубок выполнен с конической поверхностью, ответной нижней конической поверхности седла.

установленного с возможностью взаимодействия с патрубком.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что расстояние до совмещения верхней конической поверхности седла и внутренней конической поверхности гильзы И меньше расстояния от нижней части выступов гильзы до торца верхней части патрубка In, а расстояние от штифта, находящегося в фигурном пазу, до низа длинной его прорези равно Н.

Сущность изобретения: внутренняя часть корпуса 7 имеет коническую поверхность 9, которая взаимодействует с коническими поверхностями 10 разрезных выступов 11 гильзы 12. Диаметр выступов 11 гильзы 12 в свободном состоянии должен быть меньше или равен внутреннему диаметру корпуса 7. В верхней части корпус 7 имеет фигурный сквозной паз 13 в виде длинной и короткой вертикальных прорезей, соединенных горизонтальной, который взаимодействует со штифтом 14 гильзы 12. Для захвата седла 15 при нормальном и аварийном отсоединении насосно-компрес- сорных труб от устройства патрубок 1 во внутренней верхней части и гильза 12 снабжены коническими поверхностями 16 и 17 соответственно. Седло 15 снабжено нижней 18 и верхней 19 коническими поверхностями. При заходе продавочной пробки 27 в устройство и посадки наконечника на седло 15 под действием давления происходит срез штифтов 21, после чего начинается перемещение продавочной пробки 27, седла 15 и опорного патрубка 20 до посадки нижней конической поверхности 18 седла 15 на внутреннюю коническую поверхность 16 патрубка 1. При перемещении седла 15 выступы 11 гильзы 12 освобождаются от контакта с конической поверхностью 9 корпуса 7, приобретая наружный диаметр, меньше или равный внутреннему диаметру корпуса, то есть выполняется условие . После вращения НКТ вправо до упора и перемещая их вверх производится подъем НКТ 23 совместно с гильзой 12 из корпуса 7. 5 ил. СП с VI VJ сь ND Ю Сл)

15

Щи г. 2

Фиг.З

Редактор

Фиг. . 5.

Составитель Г.Бельчук

Техред М.МоргенталКорректор Н.Король