Устройство для ступенчатого цементирования Советский патент 1979 года по МПК E21B33/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

1

Устройство для ступенчатого цементирования скважин относится к - изделиям, используе.мым в нефтегазовой промьипленности для цементирования обсадных колонн в две и более ступеней.

Известна цементировочная муфта, содержащая корпус, шлинлрическую Н1торку, наружный кожух, верхнюю и нижнюю подвижн| 1е втулки с уплотнительпыми кольцами и отверстиями для цементирования. Герметичность шторки пос.К срабатьн}ания обеспечивается кольцевыми резиновыми упЛОТ11(М1ИЯМИ 1.

Недостатком такой му(1ты является то, что в условиях длительной эксплуатации при высоких давлениях и температурах не обеспечивается надежность работы устройства.

Ичшстно также устройство для ступенчатого цементирования, содержащее выпо.чненньк с отверстиями корпус, жестко связанный с ним ;1кран, перекрывающую втулку, верхнюю и нижнюю подвижные irry.iKn с ко.;:ьцев1 1ми проточками на наружной по срх11н-ги. уп,.1(5тнительные ко.1ьпа и цем(нiир)1Я)Чные пробки 21.

Недостатком этого устройства является возможность образования перекоса при посадке перекрывающей втулки на Kofinyc. что не обеспечивает надежность работы устройства в ус 1овиях высоких температур и давлений.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет предотвращения перекоса при посадке перекрывающей втулки на корпус.

Поставленная цель достигается тем, что цилиндрический экран имеет наклонные сквозные нрорези и скобы, установле1П)ые в них с возможностью взаимодействия с перекрывающей и верхней подвижной втулками.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, исходное положение; на ()иг. 2 то же. после срабатывания; па фиг. 3 украп с наклонными сквозными прорезями.

1 редлагаемое устройство состопт пз корпуса 1, ци;1индрическо10 экрана 2, перекрывающей втулки 3, верхней втулки 4, ип/кней втулки 5.

Корпус 1 в своей нижней части и экран 2 в верхней части выно.жены с резьбой для

. соединения с обсадными трубами. В верхней части корпуса 1 выполнена резьба для соединения с экраном 2. Дополнительно для обеспечения соосности корпуса 1 и экрана 2 в корпусе 1 выполнена внутренняя проточка, в которую введен нижний торец S экрана 2.

В корпусе 1 и экране 2 выполнены соосные отверстия б для цементирования. Между корпусом 1 и экраном 2 установлена пе- . рекрывающая втулка 3, в которой также ,. выполнены отверстия 7 для цементирования. В исходном положении перекрывающей втулки отверстия 7 соосны с отверстиями 6.

Внутри экрана 2 расположены верхняя втулка 4 и нижняя втулка 5, закрывающая отверстия б экрана 2.15

Перекрывающая втулка 3 и нижняя втулка 5 зафиксирова.ны. на экране 2 срезными щтифтами 8. Верхняя втулка 4 также фиксируется на экране 2 с помощью срезных штифтов 9..Над отверстиями б для цементирования в экране 2 выполнены с равномерным шагом по периметру наклонные прорези 10, в которых установлены скобы 11, опирающиеся одним своим выступом на перекрывающую втулку 3, а другим выступом введены в коль- 2} цевую проточку 12 верхней втулки 4. На фиг. 1 и 2 прорези 10 условно расположены вдоль оси устройства.

В районе расположения отверстий б с внутренней стороны корпуса 1 выполнена конусная поверхность 13. На наружной поверхности перекрывающей втулки 3 также выполнена конусная поверхность 14, сопрягающая после срабатывания перекрывающей втулки 3 с конусной поверхностью 13 корпуса 1. На конусной поверхности 14 л перекрывающей втулки 3 нанесены кольцевые выступы 15 из мягкого металла, на1пример меди. Кольцевые выступы 15 распо-. ложены на конусной поверхности 14 таким образом, что после срабатывания перекрывающей втулки и закрытия отверстий б корпуса 1 кольцевь е выступы 15 оказываются расположенными над и под отверстиями б, обеспечивая их герметизацию.

Для обеспечения герметичности втулки 4 и 5 снабжены кольцевыми уплотнениями 16. 45 Герметизацию перекрывающей втулки 3 в исходном положении обеспечивают кольцевые уплотнения 17. Для предотвращения загрязнения конусных поверхностей 13 и 14 в отверстиях 7 перекрывающей втулки 3 „ установлены кольца 18, внутренний диаметр которых равен диаметру отверстий б корпуса 1 и экрана 2, а их щирина не менее расстояния между корпусом 1 и экраном 2. В транспортном положении отверстия б для цементирования закрыты пробками 19.И

Для обеспечения фиксации после срабатывания перекрывающая втулка 3 в ее верх,ней части выполнена в виде цангового замка 20, а на внутренней поверхности корпуса 1 имеется насечка 21, обеспечивающая надежное защелкивание замка 20 и, тем .самым, фиксацию перекрывающей втулки 3. Для выравнивания давления в кольцевом пространстве между корпусом 1 и экраном 2 в последнем, в его нижней части, выполнены отверстия 22. Устройство снабжено также управляющими пробками 23 и 24.

Устройство для ступенчатого цементи-. рования скважин работает следующим образом.

После окончания процесса цементирования первой ступени обсадной колонны бросают пробку 23, которая доходит до нижней втулки 5 и плотно садится на нее. Повыщая давление в колонне над пробкой 23 до величины, при которой срезаются щтифты 8, передвигают нижнюю втулку 5 ниже отверстия 6 на экране 2. При этом под воздействием избыточного давления из отверстий б удаляют пробки 19.

Через открывающиеся отверстия б осуществляют закачку тампонажного раствора второй втупени, по окончании которой пускают вторую пробку 24, которая садится на верхнюю втулку 4. Повыщают давление в колонне и, срезав щтифты 9, передвигают верхнюю втулку 4 вниз. При этом втулка 4, взаимодействуя через скобы 1 в перекрывающей втулке 3, принуждает последнюю двигаться вниз.

Перекрывающая втулка 3, передвигаясь вниз, благодаря наличию наклонных прорезей 10, одновременно с поступательным движением совершает вращательное движение. Это обеспечивает надежное сопряжение конусных поверхностей корпуса 1 и перекрывающей втулки 3. При этом кольцевые выступы 15 из мягкого металла позволяют обеспечивать герметичность соединения, сохраняющуюся в условиях высоких температур и давлений.

Цанговый замок 20 перекрывающей втулки 3 защелкивается на насечке 21 корпуса 1 и предотвращает разгерметизацию отверстий б. Уплотнительные кольца 18 передвигаются совместно с перекрывающей втулкой 3, не препятствуя ее движению.

Втулки 4 и 5; а также пробки 23 и 24 удаляют из обсадной колонны известным способом с помощью известных устройств. При этом экран 2 препятствует повреждению перекрывающей втулки 3 и способствует сохранению высокой герметичности колонны в зоне отверстий для цементирования.

Таким образом, обеспечивается герметичность колонны в процессе ее длительной эксплуаГаЦии в условиях высоких температур и давлений.

Формула изобретения

Устройство для ступенчатого цементирования, включающее выполненные с отверстиями корпус, жестко связанный с ним экран, перекрывающую втулку, верхнюю и нижнюю подвижные втулки с кольцевыми проточками на наружной поверхности, уплотнительные кольца и цементировочные пробки, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности работы устройства за счет предотвращения перекоса при посадке перекрывающей втулки на корпус, цилиндрический экран имеет наклонные сквозные прорези и скобы, установленные в них с возможностью взаимодействия с перекрывающей и верхней подвижной втулками. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

НедраГ 1973, с. 259.

П 11

4

10 -tS

-IS

3iPut./

Фиг.З

(риг. г