Устройство для цементирования обсадной колонны Советский патент 1993 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к строительству нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн,.а также при изоляции зон поглощения промывочного раствора в процессе бурения скважин.

Известны устройства для цементирования скважин, позволяющие повысить качество изоляции пластов путем отбора отфильтрованной жидкой фазы там- понажного раствора внутрь колонны заливочных труб l и 2J.

Недостатками этих .устройств являются охват небольшой зоны цементирования из-за малой поверхности фильтра и инертность ввода устройства в действие из-за невозможности быстрого сбрасывания давления.

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее корпус, полость которого сообщается его сква- жинным пространством, разделительную пробку и фильтр, размещенный в нижней части корпуса, патрубок с разрушаемой мембраной, толкатель и перепускной патрубок (в варианте исполне- ния) 3.

Недостатком данного устройства является то, что фильтр находится ниже зоны цементирования, поэтому зона максимального упрочнения тампонажного камня находится только в самой нижней части цементируемого интервала, а замена цементировочных отверстий над фильтром на перепускной патрубок ведет к значительным потерям давления при значительной длине и малом диаметре перепускного патрубка.

Целью изобретения является обеспечение возможности размещения фильтра в зоне цементирования.

Цель достигается тем, что устройство снабжено башмачным патрубком с башмаком, подсоединенным соосно снизу к фильтру, патрубок выполнен с верхним и нижним герметизирующими фланцами и кольцевой проточкой в верхней части под верхним герметизирующим фланцем, корпус выполнен с кольцевыми верхним и нижним упорами с размещенными на них кольцевыми уп- лотнителями и кольцевой проточкой между упорами с размещенным в ней фиксатором, а продавочная пробка выполнена с наконечником с фиксирующими элементами, выполненными с воз- можностью герметичной фиксации наконечника в отверстии верхнего фланца, причем верхний фланец зафиксирован срезным элементом в корпусе выше фильтра, нижний фланец герметично поджат к .нижнему кольцевому упору. корпуса, патрубок установлен с возможностью осевого перемещения вниз в башмачный патрубок с посадкой верх1- него фланца на верхний кольцевой упор корпуса и размещением фиксатора кор- пуса в кольцевой проточке патрубка, а цементировочные отверстия выполнены в башмаке.

«

л 5

0

g 0 5 5

0

Сопоставительный анализ с прототипом и с другими техническими решениями показывает, что устройство отличается наличием новых признаков: патрубок, перекрывающий фильтр, имеет на обоих концах герметизирующие фланцы, фланец на верхнем конце патрубка при- креплен к корпусу на срезных штифтах. Патрубок может быть выполнен в виде телескопически вставленных друг в друга патрубков (секций), каждый последующий из которых прикреплен к наружному на срезных штифтах. Эти признаки обеспечивают соответствие предлагаемого устройства критерию существенные отличия.

На фиг. 1 схематично показан продольный разрез устройства в момент завершения процесса цементирования; на фиг. 2 - вид устройства после открывания фильтра; на фиг. 3 и k - то же,в варианте выполнения патрубка в виде телескопически выдвижных секций.

На корпусе 1 с соединительными ниппелями 2 и перфорированной стенкой 3 (или несущими планками) размещен фильтр 4. Патрубок 5 в верхней части имеет фланец 6, который на срезных штифтах 7 прикреплен к корпусу 1. Ниже фланца 6 на наружной поверхности патрубка 5 имеется кольцевая проточка 8 под пружинный фиксатор. В кольцевой проточке 9 корпуса 1 размещен пружинный фиксатор 10. Фланец 11 на нижнем конце патрубка 5 герметизирует упор А корпуса посредством кольцевого уплотнителя 12. Ниже фильтра k внутренняя поверхность корпуса образует кольцевой упор Б с размещенным на нем кольцевым уплотнителем 13 для посадки фланца 6. Корпус 1 непосредственно под фильтром соосно соединен башмачным патрубком 1 с башмаком 15. Цементировочная пробка 16 имеет наконечник 17, снабженный фиксатором-защелкой 18 для фиксации пробки 16 к фланцу 6.

В варианте выполнения патрубка 5 в виде телескопически выдвижных секций 5, S, $ кольцевой фиксатор 10 удерживается выступами 19 в ниппеле 2, частично перекрывающими по высоте кольцевую проточку 9. Штифты 20 и 21 удерживают секции 5 и на весу.

Работает устройство следующим образом.

51 Устройство без продавочной пробки опускают в скважину на обсадной колонне. В конце процесса продавлива- ния тампонажного раствора продавоч- ная пробка 16 садится на фланец 6, а наконечник 17 входит в отверстие фланца.

Для беспрепятственного прохождения фиксатора-защелки .верхняя кромка отверстия фланца закруглена. Фиксатор-защелка 18 фиксирует, пробку 16 к фланцу 6. Резиновый элемент пробки герметизирует полость патрубка 5.

По достижении расчетного давления штифты 7 срезаются. Патрубок 5 вместе с пробкой 16 ухЬдит в башмачный патрубок 1 и фланец 6 садится на упор А корпуса 1. Патрубок 5 фиксируется в нижнем положении с помощью фиксатора 10, находящегося в кольцевой проточке 9. Кольцевой уп- лбтнитель 13 герметизирует полость башмачного патрубка 1, предотвращая поступление тампонажного раствора в обсадную колонну.

При выполнении патрубка 5 в виде телескопически выдвижных секций при ударе кромки фланца 11 о кромку башмачной насадки 15 штифты 20 и 21 срезаются и кромка секций 5 разрушает выступы 19. Секция 5 фиксируется фиксатором 10.

По окончании процесса цементирования производят разгерметизацию устья для снижения давления во внутриколон- ном пространстве.

Из-за разности гидростатических давлений в колонне и затрубном пространстве происходит отфильтровывание жидкой фазы из тампонажного раствора в колонну. Избыток жидкости переливает из колонны. Частичное обезвоживание тампонажного раствора в ближайшей к фильтру зоне способствует повышению герметичности затрубного прост7

ранства и несущей способности цементного кольца.

Формула изобретения

1..Устройство для цементирования обсадной колонны, включающее полый корпус с выполненным в нем фильтром

Q с цементировочными отверстиями, размещенный в корпусе патрубок и прода- вочную пробку, отличающее- с я тем, что, с целью обеспечения возможности размещения фильтра в зоне

5 цементирования, оно снабжено башмачным патрубком с башмаком, подсоединенным соосно снизу к фильтру, патрубок выполнен с верхним и нижним герметизирующими фланцами и кольце0 вой проточкой в верхней части под

верхним герметизирующим фланцем, корпус выполнен с кольцевыми верхним и нижним упорами с размещенными на них кольцевыми уплотнениями и кольцевой

5 проточкой между упорами с размещенным в ней фиксатором, а продавочная проб- ка выполнена с наконечником с фиксирующими элементами, выполненными с возможностью герметичной фиксации на0 конечника в отверстии верхнего фланца, причем верхний фланец зафиксирован срезным элементом в корпусе выше фильтра, нижний фланец герметично поджат к нижнему кольцевому упору корпуса, патрубок установлен с возможностью осевого перемещения вниз в башмачный патрубок с посадкой верхнего фланца -на верхний кольцевой упор корпуса и размещением фиксаторов кор- п пуса в кольцевой проточке патрубка, а цементировочные отверстия выполнены в башмаке.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что патрубок выполнен в виде телеско- пически выдвижных секций, каждая последующая из которых прикреплена к наружной на срезных штифтах.

5

5

Использование : при цементирова- нй и скважин. Обеспечивает возможность размещения фильтра в зоне цементирования. Сущность изобретения: устройство включает полый корпус. В нем выполнен фильтр с цементировочными отверстиями. В корпусе размещены патрубок и продавочная пробка. Снизу к фильтру подсоединен башмачный патрубок. Он выполнен с башмаком. Патрубок выполнен с верхним и нижним герметизирующими фланцами. В верхней его части выполнена кольцевая проточка. Она выполнена под верхний герметизирующий фланец. Корпус выполнен с концевыми верхним и нижним упорами. На них размещены кольцевые уплотнения. Между упорами выполнена кольцевая проточка. В кольцевой проточке размещен фиксатор. Продавочная пробка выполнена с наконечником. Он имеет фиксирующие элементы. Они выполнены с возможностью герметичной фиксации наконечника в отверстии верхнего фланца. Верхний фланец зафиксирован срезным элементом в корпусе. Он зафиксирован выше фильтра. Нижний фланец герметично поджат к нижнему коль- цевом у упору корпуса. Патрубок установлен с возможностью осевого перемещения в башмачный патрубок и посадкой верхнего фланца на верхний кольцевой упор корпуса. При этом обеспечивается размещение фиксаторов корпуса в кольцевой проточке патрубка. Цементировочные отверстия выполнены в башмаке патрубка. При этом башмачный патрубок выполнен в виде телескопических секций. Каждая из последующих его секций прикреплена к наружной. Это крепление выполнено в виде срезных штифтов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 00 ю о 00 VI

®иг.1

Фиг.г

фигМ