Устройство для активации цементных растворов при цементировании обсадных колонн Советский патент 1982 года по МПК E21B33/138 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ ПРИ ЦЕМЕНТИРОВАНИИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

1

Изобретение относится к устройствам, применяемым при бурении нефтяных и газовых скважин, обеспечивающим активацию растворов.

Известно устройство для активации цементных растворов, включающее корпус с расположенными в нем отражательным узлом в виде дисков с отверстиями и распорными кольцами, причем отверстия в дисках выполнены по концентрическим окружностям с переменным смещением в ряду 1. ю

Наиболее близким к изобретению является устройство для активации цементных растворов при цементировании обсадных колонн, содержащее корпус, входные патрубки для подачи порций исходного раствора и выходной патрубок для отвода активированного раствора 2.

Недостатком известного устройства является невысокая надежность активации цементных растворов из-за ограниченных возможностей их отрабоки (противополож- 20 но направленными струями), а также невозможность применения цементировочных пробок при установке устройства на устье скважины.

Целью изобретения является возможность применения цементировочных пробок и повышение надежности активации растворов за счет возможности их многократной обработки различно ориентированными струями.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для активации цементных растворов при цементированных обсадных колонн выходной патрубок размещен концентрично в корпусе, образует с последним кольцевую полость, сообщенную в верхней и нижней ее частях с входными патрубками, установленными нормально к корпусу, и выполнен между входными патрубками с радиальными отверстиями, сообщающими кольцевую полость с полостью выходного патрубка, причем выходной патрубок выполнен с внутренним сечением, равным внутреннему сечению с(бсадной колонны.

Устройство снабжено размещенными в кольцевой полости кольцевыми дисками с отверстиями, причем кольцевые диски установлены между радиальными отверстиями выходного патрубка и .чходны.ми патрубками. На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении, общий вид; на фиг. 2- сечение А-А на фиг. 1. Устройство для активации цементных растворов состоит из корпуса 1, выходного патрубка 2, размещенного концентрично в корпусе и образующего с ним кольцевую полость 3. Эта полость в нижней и верхней частях сообщена с входными патрубками 4 которые установлены нормально к корпусу 1. Выходной патрубок 2 выполнен между входными патрубками 4 с радиальными отверстиями 5, которые сообщают кольцевую полость 3 с полостью выходного патрубка. При этом выходной патрубок выполнен с внутренним сечением, разным внутреннему сечению обсадной колонны. В кольцевой полости 3 установлены кольцевые диски 6 с отверстиями 7. Причем эти кольцевые диски установлены между радиальными 5 выходного патрубка 2 и входными патрубками 4. Отверстия 7 противоположных дисков 6 выполнены строго друг против друга. Выходной патрубок 2 предохраняют от резких ударов струй предохранительно-ограничительные цилиндры 8, которые одновременно фиксируют кольцевые диски 6. Устройство работает следующим образом В процессе цементирования обсадных колонн или других изоляционных работ цементный раствор подают цементировочными или другими агрегатами одновременно через входные патрубки 4. Этот раствор поступает встречным потоком в кольцевую полость 3, ударяясь о стенки предохранительно-ограничительных цилиндров 8, заполняет полость 3, под давлением истекает через отерстия 7, дисков б и прямым встречным ударом соосных струй в средней части полости 3 заполняет ее. Из полости 3 также под давлением истекает через радиальные отверстия 5 выходного патрубка 2, подвергаясь вторичному удару струй под углом в центре выходного патрубка. Дальнейший поток направлен по стволу обсадной колонны в затрубное пространство. При этом подаваемые через входные патрубки порции раствора в полость 3, ударяясь о стенки предохранительно-ограничительных цилиндров 8,получают первичное диспергирование твердой фазы растворов. В результате удара о стенки цилиндров происходит изменение энергии и повышение скорости движения жидкостей в различных частях полости 3. Встречные удары струй через отверстия 7 дисков 6 в средней части полости и повторные угловые и пучковые удары через радиальные отверстия 5 выходного патрубка 2 обеспечивают вторичную активацию и диспергирование, что привоит к получению высококачественных струкурно-механических свойств растворов, ак как суммарная поверхность распыленной струи больше первоначальной поверхности нераспыленной струи. Применение предлагаемого устройства в нефтяной и газовой промышленности при цементировании обсадных колонн обеспечит повышенное качество сцепления цементного камня с породой и металлом обсадных колонн, что исключит перетоки вод нефти или газа, надежно обеспечит перекрытие водонефтяных, водогазовых контактов. Это исключит дополнительные ремонтные работы по предотвращению перетоков, увеличит длительность срока службы обсадных колонн, увеличит межремонтное время. Все это позволяет исключить большие дополнительные материальные и транспортные затраты, а также затраты времени. Формула изобретения 1.Устройство для активации цементных растворов при цементировании обсадных колонн, содержащее корпус, входные патрубки для подачи порций исходного раствора и выходной латрубок для отвода активированного раствора, отличающееся тем, что, с целью возможности применения цементировочных пробок и повышения надежности активации растворов за счет возможности их многократной обработки различно ориентированными струями, выходной патрубок размещен концентрично в корпусе, образует с последним кольцевую полость, сообщенную в верхней и нижней частях с входными патрубками, установленными нормально к корпусу, и выполнен между входными патрубками с радиальными отверстиями, сообщающими кольцевую полость с полостью выходного патрубка, причем выходной патрубок выполнен с внутренним сечением, равным внутреннему сечению обсадной колонны. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено размещенными в кольцевой полости кольцевыми дисками с отверстиями, причем кольцевые диски установлены между радиальными отверстиями выходного патрубка и входными патрубками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 715766, кл. Е 21 В 21/00, 1976. 2.Бережной А. И. и др. Электрические и механические методы воздействия при цементировании скважин. М., «Недра, 1976, с. 40-41 (прототип).