Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1982 года по МПК E21B33/14 

(54) МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

1

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

Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая Корпус с заливочными каналами и установленные в нем с возможностью, перемещения верхнюю и нижнюю срезные втулки 1.

Недостатком устройства является невысокая надежность герметизации заливочных каналов.

Наиболее близкой к изобретению является муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая цилиндрический корпус с кожухом, выполненные с цементированн-ыми отверстиями,, золотниковую гильзу с уплотнительными элементами, размещенную в пространстве между корпусом и кожухом, срезные втулки с седлами и продавочные пробки 2.

Недостатками муфты являются необходимость высокой точности обработки двух сопряженных цилиндрических поверхностей двух стенок корпуса и золотниковой гильзы, а также обеспечение из строгой соосности при сборке; необходимость установки множества уплотнении, которые могут быть нарушены при сдвиге втулок и гильзы; возможное преждевременное перекрытие золотниковой гильзой цементировочных отверстий в случае нарущения уплотнений внутренней верхней втулки.

Цель изобретения - повышение эффективности работы муфты за счет обеспечения ее герметичности при эксплуатации скважины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено запорным органом и фиксирующими золотниковую гильзу элементами, причем запорный орган установлен в нижней части золотниковой гильзы и выполнен в виде самоуплотняющегося порщня кольцевого сечения, верхняя часть гильзы выполнена конической и образует с корпусом полость, в которой размещены фиксирующие золотниковую гильзу элементы, а нижняя часть корпуса в пространстве между корпусом и кожухом выполнена с насадочным седлом и проточкой ниже его под запорный орган.

Кроме того, муфта снабжена дополнительным запорным органом, размещенным между корпусом и кожухом под посадочным седлом и выполненным в виде самоуплотняющейся подпружиненной втулки. На фиг. 1 изображена муфта в транспортном положении; на фиг. 2 - то же, в процессе цементирования второй ступени; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - положение муфты после цементирования второй ступени. Муфта включает двухстенный цилиндрический корпус, имеющий резьбы 1 для соединения с обсадными трубами, стенки которого, внутренняя 2 и внешняя 3, образуют кольцевое межстенное пространство, в котором размещены прямой клапан 4 и обратный клапан 5, имеющие запорные органы 6 и 7 и седла 8 и 9. Оба клапана выполнены кольцевого сечения и перекрывают кольцевую полость межстенного пространства по всему периметру. В внутренней стен; ке 2 выше прямого клапана 4 выполнены по касательной к ее окружности впускные отверстия 10, перекрытые подвижной втулкой II, снабженной уплотнительными элементами и закрепленной срезными штифтами 12, и сквозные щели 13, перекрытые золотниковой гильзой 14, снабженной уплотнительными элементами. Золотниковая гильза 14 соединена с внутренней подвижной втулкой 15, закрепленной срезными штифтами 16, посредством штифтов 17, свободно установленных в сквозных щелях 13 и входящих в выемки, выполненные на внутренней поверхности золотниковой гильзы 14. Нижняя часть золотниковой гильзы 14 жестко связана с запорным органом 6, вьь полненным в виде самоуплотняющегося поршня кольцевого сечения, боковая поверхность которого с наружной и внутренней стороны также, как и внутренняя поверхность седла 8, снабжена по всему периметру упорной кольцевой площадкой, плоскость которой составляет с продольной осью клапана угол, равный или близкий к прямому. Запорный орган 7 подпружинен пружиной 18 и выполнен в виде самоуплотняющейся тарели кольцевого сечения. В внешней стенке 3 ниже седла 9 выполнены выпускные цементировочные отверстия 19. Верхняя часть золотниковой гильзы 14 с наружной стороны расточена на конус и образует с внутренней поверхностью внешней стенки 3 кЪльцевую полость, в которой размещена фиксирующая золотниковую гильзу материалом 20, например чугунная дробь. Внутренняя стенка 2 корпуса выполнена без нижнего упора, вследствие чего втулка 11 имеет возможность перемещаться вниз по обсадной колонне. Муфта работает следующим образом. Межстенное пространство муфты заполняют вязкой жидкостью, например, глинистым раствором, затем муфту свинчивают с обсадными трубами и устанавливают в скважине в нижней части интервала, цементируемрго второй ступенью. После окончания цементирования первой ступени - получения момента «Стоп - в скважину помещают шар, например, из чугуна, который перекрывает проходное сечение в втулке 11. За счет создания избыточного гидравлического давления в колонне разрушаются штифты 12 и втулка 11 перемещается вниз, открывая впускные цементировочные отверстия 10. Цементный раствор из колонны продавли зется в заколонное пространство через впускные отверстия 10 и выпускные отверстия 19. Ори этом запорный орган 7 клапана 5, сжимая пружину 18, перемещается в нижнее положение (фиг. 2). После закачки цементного раствора в колонну помещают продавочную пробку, которая перекрывает проходное сечение во втулке 15. За счет создания избыточного гидравлического давления в колонне разрущаются щтифты 16 и гильза 14, взаимодействуя с втулкой 15 через штифты 17,. перемещается в нижнее положение, при этом запорный орган 6 перекрывает кольцевой канал в седле 8. Запорный орган 6 фиксируется в закры-. том положении боковыми упорными площадками Б. Дополнительно фиксирование запорного органа 6 вместе с гильзой 14 происходит за счет заклинивания ее верхней конусной части заклинивающим материалом 20. Надежность заклинивания повышается от воздействия вибрации обсадной колонны в процессе разбуривания в ней деталей 21 и 22. После закрытия клапана 4 за счет силы сжатия пружины 18 закрывается клапан 5, перекрывая кольцевой канал в седле 9. В закрытом положении на клапан 5 действует, помимо силы сжатия пружины 18, также гидростатическое давление столба жидкости в заколонном пространстве, повыщая надежность герметизации муфты. Формула, изобретения 1. Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая цилиндрический корпус с кожухом, цементировочными отверстиями, золотниковую гильзу с уплотнительными элементами, размещенную в пространстве между корпусом и кожухом, срезные втулки с седлами и продавочные пробки, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы муфты за счет обеспечения ее герметичности при эксплуатации скважины, она снабжена запорным органом и фиксирующими золотниковую гильзу элементами, причем запорный орган установлен в нижней части золотниковой гильзы и выполнен в виде самоуплотняющегося поршня кольцевого сечения, верхняя часть гильзы выполнена конической и образует с корпусом полость, в которой размещены фиксирующие золотниковую гильзу элементы, а нижняя часть корпуса в пространстве между корпусом и

кожухом выполнена с посадочным седлом и проточкой ниже его под запорный орган. 2. Муфта по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным запорным органом, размещенным между корпусом и кожухом под посадочным седлом и выполненным в виде самоуплотняющейся подпружиненной втулки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Булатов А. И. и др. Проектирование конструкций скважин М., «Недра, 1979, с. 161 - 162.

2.Булатов А. И. и др. Проектирование конструкций скважин. М., «Недра, 1979, с. 170-171 (прототип).

Фиг.1 Фиг. 2 Фиг.5