Устройство для ступенчатого цементиро-ВАНия СКВАжиН Советский патент 1981 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их ступенчатого цементирования.. Известно устройство для ступенчатого цементирования скважин, включающее корпус с цементированныгли . окнами и две взаимодействукядие мезхду собой запорные втулки Г1. , Недостатком известного устройства является невозможность увеличения продавочного давления из-за опасности преждевременного среза штифта срезной втулки. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус и кожух с цементировочными отверстия, установленный между корпусом и кожухом запорный золотник над которым в корпусе выполнены радиальные отверстия, срезную втулку .с посадочньм седлом, перекрывающую цементировочные отверстия корпуса и цементировочные пробки 123. Недостатком устройства является невысокая надежность перекрытия цементировочных отверстий и необходимость создания высокого избыточного давления для среза штифтов втулки. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счет повышения надежности перекрытия цементировочных отверстий. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дифференциальной втулкой, установленной между кожухом и запорным золотником, и ;патрубком, жестко связанным с верхним переходником и расположенным между дифференциальной втулкой и корпусом с возможностью образования полости, сообщающейся свнешним пространICTBOM. ; На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении,.общий вид; на фиг. 2 - то же, в могАент посадки цементировочной пробки на седло его втулки и начала запакеровки; на фиг. 3 - то же, в момент открытия цементировочных отверстий и начала цементирования скважины; на фиг. 4 - то же, в момент окончания цементирования и закрытия цементировочных отверстий, продольный разрез. Устройство для ступенчатого цементирования скважин (фиг. 1) состоит .из корпуса 1 с концевыми присоединительными переводниками 2 и 3. На кор- пусе концентрично размещен присоедцненный к переводнику 3 кожух 4. Между корпусом 1 и кожухом 4 размещены кольцевоП поршень,5, запорный золотник 6 и дифференциальная втулка 7, присоединенная к переводнику 3 при помощи средних штифтов 8. Дифференциальная втулка 7 образует телескопическое соединение с золотником б.Вер..хняя часть втулки, имехлщая большую площадь кольцевого сечения, при помощи отверстий а сообщена с затрубным пространством скважины. Золотник б удерживается в нерабочем положении за счет сил трения между корпусом 1 и втулкой 7 или с помощью небольшого штифта,.соединяющего золотник с втулкой 7 (не показан).

Кольцевой поршень 5 присоединен к кожуху 4 срезны и штифтами 9 и опирается на эластичный пакерующий элемент 10. Внутри корпуса 1 размещена срезная втулка 11, присоединенная к нему штифтами 12 и имеющая седло для цементировочной пробки (не показано). На корпусе установлено упорное кольцо 13, для ограничения перемещения вниз золотника 6, а между ним и корпусом размещено стопорное прухшнное кольцо 14. Между кожухом 4 и кол1 цевым поршнем 5 установлен стопор 15 и уплотнение одностороннего типа 16.

На BHyTpeHf- й поверхности корпуса выполнен выстуя 17. Между кожухом и корпусом установлен патрубок 18, связанный с переходником 3. Устройство снабжено пробками 19 и 20. Устройство работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны вместе с предлагаемым устройством в скважину производят цементирование первой ступени. внутрь обсадно колонны сбрасывают пробку 19 (фиг. 2 с таким расчетом, чтобы к тому моменту, когда она достигнет срезной втулки 11, цементная масса в затрубном пространстве поднялась несколько выш пакерующего элемента 10. После того как пробка 19 сядет на седло втулки 11, внутри обсадной колонны создается избыточное давление порядка 10 20 кгс/см, под действием которого штифты 12 срезаются, а Срезная втулка 11 с пробкой 19 опускаются до упора в выступ 17 внутри корпуса 1. При этом давление жидкости через отверстия б.передается на кольцевой поршень i, золотник б и втулку 7.. Ввид: того., i-что. сечение у штифта 9 выбрано меньше чем у штифта 8, он срезается раньше и освобождает кольцевой поршень 5, который опускается вниз и сжимает пакерующий элемент 10. Стопор 15 препятствует ходу кольцевого поршня 5 вверх.

В п юцессе дальнейшего увеличения - давления в обсадной колонне происходит срез штифтов 8 (фиг. 3). После этого дифференциальная втулка 7 освобождается и под действием давления , поднимается вверх, открыв цементировочные отверстия в в кожухе 4, через которые цементная масса начинает поступать в затрубное пространство.

Закачав расчетный объем цементной массы в обсадную колонну, в нее спус кают цементировочную пробку 20 (фиг. 4), которая- вытесняя цементную массу в з-атрубное пространство доходит до упора в пробку 19. При этом пробка 20 перекрывает цементировочные отверстия б в корпусе .1 и в кожухе 4.

Дальнейшее незначительное повышение . давления в обсадной колонне сверх давления цементирования, действуклдее через отверстия г на золотник 6 сме-.

0 щает его вниз до упора в кольцо 13. В результате этого цементировочные отверстия б в корпусе 1 перекрываются, а пружинное кольцо 14 фиксирует золотник 6 от перемещения вверх по

5 корпусу. После этого давление в обсадной колонне сбрасывают, а пробки 19,20 и срезную втулку 11 разбуривают.

Формула изобретения

Устройство для ступенчатого цементирования скважин, включающее корпус и кожух с цементировочными отверстия35 ИИ, установленный между корпусом и кожухом запорный золотник, над верхним торцом которого в корпусе выполнены радиальные отверстия, срезную втулку с посадочным седлом, перекры40 вакицую цементировочные отверстия корпуса, цементировочные пробки и верхний и нижний переходники, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет повышения надежности перекрытия цементировочных отверстий, устройство снабжено дифференциальной втулкой, установленной между кожухом, и запорным золотником и патрубком, жестко связанным с верхним переходником и расположенным между дифференциальной втулкой, и корпусом с возможностью образования полости, сообщающейся с внешним пространством. . I Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3527297, кл. 166-154, 1970.

2.Сегаль В.Л. Некоторые вопросы цементирования скважин. М., ВНИИОЭНГ, 1973, с. 31-36.

fpl/.f

15