Устройство для обратного цементирования обсадных колонн Советский патент 1982 года по МПК E21B33/14 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их.цементирования.

Известно устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее корпус, посадочное седло и запорный элемент выполненный из материала, плотность которого больше плотности бурового раствора, по меньшей плотности цементного раствора П1.

Недостатком устройства является невысокая надежность перекрытия потока жидкости в момент появления в нем первых порций цементного раствора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее корпус, посадочное седло, за.порный элемент, выполненный из материала с плотностью большей плотности бурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и обтекатель, установленный концентрично в корпусе под запорным элементом 2.

Недостатком устройства ялвяется возможность его преждевременного срабатывания и износа от скоростного Влияния потока.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет исключения его преждевременного срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что обтекатель выполнен в виде двух концентричных втулок и,дисков с щелями, последние из которых помещены в нижнюю часть внутренней втулки и образуют с ней лабиринтную систему, а наружная втулка выполнена в верх-ней части с радиальными отверстиями и образует с внутренней втулкой полость, сообщающуюся в нижней ее части с лабиринтной системой внутренней втулки,

Кроме того, устройство снабжено защитной крышкой, установленной в врехней части внутренней втулки над запорным элементом, причем защитная крышка выполнена поворотной из материала с плотностью, равной плотности запорного элемента. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг, 2 - разрез Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. - разрез В-В на фиг. 1. Во внутреннем отверстии корпуса клапана имеется сужение 2 с конусным посадочным седлом 3. Ниже посадочного седла концентрично относительно корпуса установлен обтекатель, выпол ненный в виде двух втулок; наружной 4 и внутренней 5. При этом наружная втулка имеет дно 6, а внутренняя - защитную поворотную крышку 7, выполненную из материала, плотность которого больше плотности бурового раствора, но меньше плотности цементного раствора. Концентричность и жесткость расположения втулок относительно друг друга и корпуса клапана достигается с помощью ребер 8. В полость между втулками жидкост циркулирующая по внутреннему отверстию клапана, подается через щели 9 в верхней части наружной втулки. Во внутренней втулке помещается запорный элемент 10 размером под посадоч ное седло. Он также как и крышка внутренней втулки выполнен из матери ала, плотность которого несколько меньше, чем у цементного раствора, но больше, чем у бурового раствора. Во внутренней втулке ниже шара поме щены диски 11 с щелями, причем щели соседних дисков выполнены в диаметрально противоположных направлениях образую лабиринтную систему. Защитная крышка 7 внутренней втул ки состоит из двух половин. Каждая половина крышки может поворачиваться на осях 12 и имеет отверстия 13 для пропуска замещающих жидкостей, проходящий через лабиринтную систему. Основной поток жидкости, циркулирующий через устройство, проходит по каналу между поверхностью наружной втулки и внутренней поверхностью кор пуса . Устройство работает следующим образом. При прямой циркуляции жидкости устройство открыто при любой вязкости промывочных жидкостей. При обратной циркуляции жидкости с вязкостью, плотность которой меньше плотности материала запорного элемента 10, и крышки внутренней втулки 7 запорный элемент 10 остается в пространстве между крышкой и дисками 11 во внутренней втулке за счет того, что на него в основном действуют сила тяжести самого запорного элемента и сила тяжести крышки, направленные вниз. Сила трения жидкости о запорный элемент, направленная вверх, незначительна, так как основной поток идет по каналу, минуя щели и лабиринты втулок и 5, гидродинамическая сила потока также незначительна и удерживает крышку в закрытом состоянии, следовательно, канал чеоез посадочное седло 3 открыт и возможна обратная циркуляция. При цементировании цементный раствор во время его закачки в затрубное пространство будет вытеснять в трубы через устройство буровой раствор. При обратной циркуляции жидкости любой вязкости, плотность которого больше плотности материала запорного элемента и крышки, после заполнения этой жидкостью лабиринтной системы на шар будет действовать в основном выталкивающая сила и в некоторой степени сила трения. Обе эти силы направлены вверх. Запорный элемент 10 всплывает к крышке, которая под действием аналогичных сил откроется. Затем запорный элемент перекрывает канал обратной циркуляции. Дальнейшее удержание запорного элемента в седле обеспечивается давлением за счет разности плотности цементного и бурового раствора. Следовательно, устройство срабатывает в момент, когда процесс обратного цементирования будет завершен и необходимо предотвращение перетока цементного раствора в колонну. Таким образом, предлагаемый клапан позволяет надежно управлять процессом обратного цементирования как за счет возможности использования промывочных жидкостей любой вязкости, так и за счет возможности цементирования любых (по длине) интервалов обсадной колонны. Формула изобретения 1. Устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее корпус, посадочное седло, запорный элемент, выполненный из материала с плотностью большей плотности бурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и обтекаталь, установленный концентрично в корпусе под запорным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства путем исключения его преж девременного срабатывания, обтекател выполнен в виде двух концентричных втулок и дисков с щелями, последние из которых помещены в нижнюю часть внутренней втулки и образуют с ней лабиринтную систему, а наружная втулка выполнена в верхней части с радиальными отверстиями и обруэает

с внутренней втулкой полость, сообщающуюся в нижней ее части с лабиринтной системой внутренней втулки, 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что устройство снабжено защитной крышкой, установленной в верхней части внутренней втулки над запорным элементом причем защитная крышка выполнена поворотной из материала с плотностью равной плотности запорного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг.1

4

Фиг,. 2