Пробка для управления муфтой ступенчатого цементирования Советский патент 1981 года по МПК E21B33/14 

(54) ПРОБКА . . . . t .. Изобретение относится к бурению, скважин, в частности к устройствам для их ступенчатого, цементирования. Известна пробка для управления муфтой ступенчатого цементирования, включающая пустотелый корпус, з полненный материалом с высокой плотност например, свинцом. Для открытия цементировочных отверстий пробку сбрасывают после вытеснения цемента первой ступени в затрубное пространство Под действием силы тяжести пробка То нет в продавочном растворе и, достиг нув муфты, открывает ее цементировоч ные отверстия, путем перемещения вту ки l. Недостатком устройства является то, что с его применением необходимы значительные затраты времени на открытие цементировочных отверстий, в течение которого возможно загустёвание цементного раствора. Наиболее близкой к изобретению является пробка для управления мубДЛЯ УПРАВДШНИЯ МУФТОЙ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ той ступенчатого цементирования, включающая корпус с осевым каналом, радиальными цементирЬвоч{ ьп4и отверстиями и обратный клапан 12J. Недостатком этой пробки является то, что она не может быть использована в цементировочных муфтах, в которых открытие отверстий осуществляют путем перемещения золотниковых втулок вниз, а не вверх, как в известной конструкции. Кроме того, существует опасность преждевременного открытия отверстий в муфте при обратном движении жидкости в результате возможной остановки насосов или разгерметизации нагнетательной линии в процессе цементарования одной ступени. Тарсже существует опасность неот- крытия отверстий в случае малого сжатия жидкости, например при близком расположении муфты к забою или недостаточной насьщенности жидкости газом. Значительные силы сопротивления при движении золотниковой втулки муфты вворх потребуют закачивания в сква }кияу жидкости под большим давлением, что не всегда допустимо по условиям прочности колонны. Цель изобретения - повьшение надежности ступенчатого цементироваиня. Поставленная цель достигается тем, что пробка снабжена замком и втулкой, вьшолненной с ограничителями хода обратного клапана, причем втулка установлена свободно в осевом канале корпуса с возможностью совмещения ее цементировочных отверстий с цементировочными отверстиями корпуса в крайнем верхнем положении и перекрытия отверстий - в крайнем нижнем положении. Кроме того, выполнен в виде набора пружинных колец, установленных один над другим в верхней и нижней частях втулки с возможностью их последовательного срабатывания при осевы перемещениях втулки. На фиг. 1 показано устройство в процессе цементирования первой ступени; на фиг. 2 - то же, в момент аварийного сброса давления; на фиг.Зто же, в конечном положении. Пробка содержит корпус 1 со сквозным каналом 2 и обратный клапан 3. Внутри корпуса расположена втулка 4, ограничивающая своими буртами ход обратного клапана. Втулка установлена, так, что при смещении в крайнее положение см. фиг. 3) она перекрывает боковые отверстия 5, выполненною в корпусе. Ход втулки в корпусе временно ограничен фиксаторами, раскрывакмцимися после осуществления втулкой заданного числа возвратно-поступатель ных движений. Фиксаторы содержат разжатые пружинные кольца 6 и 7, установ ленные в проточках корпуса и одновременно по краям втулки А. В конечном положении втулка 4 фиксируется пружинным кольцом 8. Для взаимодействия с золотниковой втулкой 9, перекрывающей заливочные отверстия 10 в муфте, пробка содержит уплотнения 11 и стопорное кольцо 12. Устройство работает следующим образом. Для управления муфтой пробку пускают в скважину в процессе цементирования первой ступени. При посадке пробки в муфту стопорное кольцо 12 (фиг. 1) фиксирует пробку от перемещения вверх, а уплотнение 11 герметизирует кольцевой зазор вокруг пробки. Поток продавочной жидкости отжимает клапан 3 вниз и выходит через боковые отверстия 5, обеспечивая нормальные условия цементирования первой ступени. В случае аварийного или вынужденного сброса давления на устье скважины клапан 3 под действием обратного тока жидкости, сжатой под пробкой, перекрывает канал 2 выше отверстий 5 и перемещает втулку 4 вверх до упора верхними кольцами 6 замка в край проточки в корпусе. Нижнее кольцо 7. спадает с края втулки и освобождает никнюю проточку ( фиг. 2), При этом боковые отверстия 5 остаются открытыми. После устранения аварии и возоб,новления нагнетания клапан 3 опускаIется и открывает нормальный проход жидкости, идущей вниз через боковые отверстия 5. При этом втулка 4 опускается до упора на оставшиеся в нижней проточке два кольца 7, а одно кольцо оказывается за верхним правым краем втулки и выходит из проточки положение не показано). Оставшееся количество колец позволит предотвратить закрытие пробки в случае еще одного непредвиденнбго прекращения нагнетания. После чего в замке останется-только одно кольцо 7. Цементирование первой ступени заканчивается повьшением давления в скважине. После сброса давления.:на устье жидкость, сжатая под пробкой, расширяясь поднимает клапан 3 и вместе с ним втулку 4 и освобождает ее от последнего нижнего кольца 7. Для открытия цементировочных отверстий в муфте теперь достаточно возобновления нагнетания. Под действием давления сверху втулка 4 вместе с клапаном 3 перемещается вниз в конечное положение, перекрывает боковые отверстия 5 и фиксируется пружинным кольцом 8 (фиг. З). Дальнейшее повьш1ение давления приводит к перемещению золотниковой втулки 9 и открытию заливочных отверстий 10 в муфте. Если же закачка цемента первой ступени происходит без вынужденных остановок, то после посадки пробки первой ступени следует произвести 2 цикла подьема и сброса давления в скважине. При каждом повышении давления под пробку будет проходить определенная порция жидкости. А в момент сброса давления иа устье сжатая под пробкой жидкость расширится и переместитеклапан 3 с втулкой 4 ввер г 3). При этом каждый раз удаляться один за другим кольца 6 и 7, После третьего повьшения давления пробка окончательно закроется и переместив золотниковую втулку 9, откроет заливочные отверстия 1Q в муфте, через которые затем осуществляют цементирование второй ступени. Технико-экономическая.эффективнос устройства склада 1вается из следующих основных преимуществ предлагаемой конструкции: пробка позволит обеспечить эффективность процесса цементирования независимо от глубины установки муфты и управлять большинством известных в настоящее время муфт за рубежом; конструктивные особенности пробки позволяют использовать её .в неразбуриваемых муфтах; ввиду малого хода обратного клапана в пробке обеспечивается включение муфт в условиях малого сжатия жидкости; устройство исключит опасность преждевременного срабатывания управляемого устройства, даст возможность осуществить разгерметизацию устья скважины, выполняя роль дополнительного обратгг.ного клапана; устройство может быть использовано и для управления другими глубинными устройствами, применя66емыми- в бурении в ремонте скважин, например забойными превейторами. Формула изобретеш1Я 1,Пробка дпя управления муфтой ступенчатого цементирования, включаю щая корпус с осевым каналом, радиальными цементировочными отверстиями и обратный клапан, о т л а ю щ ая с я тем, что, с целью п(Ш Ш1ения надежности ступенчатого цементирования, пробка снабжена замком и втулк&й, выполненной с ограничителями хода обратного клапана, причем втулка установлена свободно в осевом канале корпуса с возможностью совмещения ее .цементировочных отверстий с цементировочными отверстиями корпуса в крайнем верхнем положении и перекрытия отверстий - в крайнем нижнем положении. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что замок выполнен в виде набора пружинных колец, установленных один над в верхней и нижней частях втулки с возможностью их последовательного срабатывания при осевых перемещениях втулки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3633671, кл. 166-224, опублик. 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2577064/03, кл. Е 21 В 33/14, 1978 (прототип).