Устройство для ступенчатого цементирования обсадной колонны Советский патент 1980 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для ступенчатого цементирования. Известно устройство для ступенчатого ц ментирования с центральным отверстием и боковыми выпускными каналами, включающее клапанный узел, удерживаемый в закрытом положении срезаемыми штифтами, поршень, а боковые каналы его перекрыты пробками 1. Недостатком устройства является вероятность неполного открытия цементировочных отверстий при посадке пробки, что в результате снизит качество цементирования. Прототипом изобретения является устройство для многоступенчатого цементирования, где соосно наружному корпусу с боковыми каналами расположен патрубок, состояший из заглушечной втулки, верхней и нижней переходных втулок, размыкающей втулки с отверстием, а также содержит упорное кольцо, уплотнения, стопор в заглушечной втулке и цементировочные пробки 2. Недостатком этого устройства является опасность несрабатывания втулок, неполное открытие цементировочных отверстий, в результате некачественное цементирование. Целью изобретения является повышение качества цементирования за счет обеспечения пульсирующей прокачки цементного раствора. Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен с выступами, а патрубок с пазами, образующими между собой байонетное соединение, причем патрубок соединен с верхней секцией колонны обсадных труб и выполнен с ограничительным упором, а расстояние между каналами патрубка на 20-40% меньше диаметра канала корпуса. На фиг. 1 изображено описываемое устройство с закрытыми цементированными отверстиями; на фиг. 2 - то же, но в рабочем положении в период цементирования. Устройство содержит патрубок 1, концентрично расположенный в корпусе 2 и связанный уплотнением 3. Кррорпус имеет выступы 4, а внутренний патрубок - две кольцевые проточки 5 и 6 с пазами 7, образующими между собой байонетное соединение. Нижний конец патрубка снабжен упорной гайкой 8, которая служит для сборки и упора цри цементировании второй и последующих ступеней, патрубок имеет боковые промывочные каналы 9, а корпус - каналы 10, причем расстояние между каналами патрубка на 20-40% меньше диаметра каналов корпуса. Корпус и г атрубок фиксируются с помощью шарикового замка, состоящего из шариков 11, ломающихся штифтов 12 и кольца 13 с направленной насечкой. С помощью шарикового замка передается момент вращения нижней ступени. Устройство работает следующим образом, При цементировании нижней ступени сбрасываемая разделительная пробка в кольцо 13 шарикового замка, ломает штифты и уходит на забой скважины. После получения сигнала «стоп приступают к цементированию следующей ступени, для чего колонну труб вместе с патрубком 1 поворачивают на 45 ° вправо, заводя выступ 4 в паз 7. Устройство телескопически расходится (положение II), промывочные каналы 9 и Ю открыты полностью. Путем вращения верхней колонны труб боковые каналы 10 будут попеременно перекрываться перегородками между каналами патрубка 2, создавая пульсацию давления в процессе промывки или цементирования. По окончании цементирования колонну опускают в нижнюю проточку и поворачивают на 45° вправо для фиксации колонны. Для цементирования последующих ступеней против цементируемого объекта устанавливаются аналогичные патрубки с шариковым замком, кольцо которого по диаметру больше ниже расположенного. Цементный раствор, подаваемый через промывочные каналы, пульсирующим потоКОМ более полно вытесняет буровой раствор и равномерно распределяется за колонной по сечению скважины. При этом раствор в застойных зонах приходит-в подвижное состояние, цементируя.такие застойные участки как каверны и желобные выработки, обеспечивая этим качество цементирования скважины. Формула изобретения Устройство для ступенчатого цементирования обсадной колонны, включающее корпус с боковыми каналами, жестко связанный с нижней секцией обсадных труб, концентрично расположенный в нем патрубок с боковыми каналами и зафиксированный относительно корпуса, уплотнения, упорное кольцо, стопор и цементировочные пробки, отличающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования за счет обеспечения пульсирующей прокачки цементного раствора, корпус выполнен с выступами, а патрубок с пазами, образующими между собой байонетное соединение, причем патрубок соединен с верхней секцией колонны обсадных труб и выполнен с ограничительным упором, а расстояние между каналами патрубка на20-40% меньше диаметра каналов корпуса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3381756, кл. 166-224, опублик.1968. 2.Патент США № 3768556, кл. 166-154, опублик. 1973 (прототип).