Цементировочная головка Советский патент 1993 года по МПК E21B33/05 

Изобретение относится к области строительства скважин на нефть и газ и может быть использовано при цементировании обсадных колонн, преимущественно потайных (нижних секций), и при контролируемой установке цементных мостов в скважине.

- Целью изобретения является упрощение конструкции цементировочной головки : и повышение надежности ее работы, а также расширение технологических возможностей устройства.

На фиг. 1 показана предлагаемая цементировочная головка; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез.

Головка состоит из трубчатого толстостенного корпуса 1, имеющего на концах резьбу для соединения с нижним переводником ведущей (квадратной) трубы (верх) и

с муфтовой частью замка бурильной трубы (низ). По одной стороне корпуса (для удобства работы) выполнены углубления, в которых размещены головкм стопорных винтов 2 и 3 для удержания сферических разделительных пробок (шаров) 4 и 5.

Герметичность резьбы стопорных винтов обеспечивается типом резьбы (специальная герметичная) и подмоткой ленты ФУМ, применяемой для герметизации резьб обсадных и насосно-компрессорных труб в нефтегазовой промышленности.

В зависимости от вида- цементировочных работ и принятой технологии могут использоваться один или два. шара, выполненных из чугуна, стали или других материалов требуемой объемной плотности. На фиг. 1, в качестве примера, нижний тар 5 облегченный (с объемной плотностью,

VI

ю

00

N VJ

ю

равной плотности тампонажного раствора), верхний шар 4 - стальной.

Под нижней резьбой цементировочной головки в трубах может быть помещена разделительная цементировочная пробка цилиндрической формы (не показана) с центральным каналом для течения жидкости, которая в нужный момент приводится в действие нижним шаром 5, перекрывающим отверстие в пробке (повышение гидравлического давления на пробку и срезка подвесных штифтов). В этом случае объемная плотность шара не имеет значения.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 присоединяют к колонне труб. В корпусе вставляют шары 5 и 4 (или один из них, если второй по технологии не нужен). Стопорные винты 2 и 3 затягивают. После закачки тампонажного раствора вывинчивают стопор 3 до первой контрольной метки (поперечная кольцевая канавка), шар 5 освобождается и движется вслед за там- понажным раствором до подвесной пробки или стоп-кольца. Стопорный винт 3 снова затягивают.

В процессе цементирования (продавки тампонажного раствора за колонну труб) может производиться расхаживание (на длину ведущей труб ы, если одновременно производят вращение ротором). Корпус цементировочной головки не имеет выступающих наружу деталей и свободно проходит через ротор буровой установки.

Так как диаметр нижнего шара меньше, чем верхнего, он свободно проходит через посадочное гнездо в колонне труб, предназначенное для верхнего шара.

Верхний шар 4 освобождают или после окончания продзвки тампонажного раствора (после сигнала стоп - повышение давления), или перед концом продавки, когда остался расчетный объем продавочной жидкости, который закачивают одновременно с падающим шаром 4. Для этого верхний стопорный винт вывинчивают до контрольной метки, а нижний - до второй контрольной

метки, после чего сразу же их ввинчивают обратно до упора. На период этой операции (1 --2 минуты) давление в нагнетательной линии может быть снабжено за счет сни-кения

производительности цементировочных насосов.

Могут быть другие варианты манипуляций с шарами в зависимости от конкретных условий производства работ.

Разность площадей поперечных сече- . ний промывочного канала и шаров для применяемых габаритов цементировочных головок, например, с наружным диаметром корпуса 178 мм, оставляет 30-50 см2, что

обеспечивает прокачку жидкостей (растворов) при достаточно высокой производительности с перепадом давлений до 0,2-0.5

МПа.

Таким образом, преимуществами предлагаемой цементировочной головки по сравнению с известными конструкциями являются: 1 - возможность расхаживания и (или) вращения колонны труб в процессе продавки тампонажного раствора, 2 - без

остановочность процесса цементирования, 3 - универсальность применения, 4 - простота и надежность конструкции устройства и возможность его изготовления в условиях производства.

Формула изобретения Цементировочная головка, включающая корпус с центральным промывочным каналом и присоединительными резьбами на

концах и стопорные винты для удержания шаровых запорных элементов, о т л и ч а ю- щ а.я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности ее работы, центральный промывочный канал

выполнен ступенчатым с чередующимися коническими и цилиндрическими участками, поперечные сечения выполнены уменьшающимися сверху вниз, при этом стопорные винты установлены в верхней части цилиндрического участка, а шаровые за- порные элементы размещены с образованием зазора.

Сущность изобретения: устройство содержит трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, стопорные винты для удержания цементировочных пробок сферической формы, Центральный промывочный канал в корпусе выполнен со ступенчато уменьшающимся сверху вниз поперечным сечением, диаметры которого больше диаметров соответствующих цемён- тиррврчных пробок. Стопорные винты установлены в верхней части цилиндрического участка. Шаровые запорные элементы размещены с образованием зазоров. Устройство не имеет : выступающих за пределы корпуса деталей, что позволяет опускать его через ротор буровой установки, вращать и расхаживать колонну труб в скважине. Применение устройства повышает качество цементирования обсадных колонн и установки цементных мостов в скважине. 2 ил.