Клапан для цементирования обсадных колонн Советский патент 1982 года по МПК E21B41/00 

1

Изобретение относится к бурени1б нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для их цементирования.

По основному авт. ев, № 815263 известно устройство, включающее корпус, подпружиненный полый поршень, перфорированную диафрагму и шток с ограничителем перемещения tl3.

Недостатком известного устройств является его невысокая герметичность и то, что поршень в корпусе перемещается с усилием, что вызывает необxoдимoctь применения мощных пружин, усложняющих работу устройства. Кроме того, известное устройство не позволяет осуществлять испытание на герметичность обсадной колонны, непо-. /средственно после окончания цементи(эования, так как оно приводит к нарушению целостности цементного кольца за колоннбй.

Цель изобретения - повышение нам дежности работы клапана путем предотвращения перетока цементного раствора и обеспечения возможности опрессовки колонн непосредственно после окончания цементирования до затвердевания цементного раствора.

Поставленная цель достигается тем, что клапан снабжен фиксаторами .верхнего положения поршня.

10

Кроме того, на взаимодействующих поверхностях корпуса и поршня размещены уплотнитедьные элементы.

5 На чертеже изображено устройство, общий вид.

Устройство состоит из корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 2, в котором перемещается под действием

20,

I -I

(Пружины 3 поршень ч с циркуляционными отверстиями 5 и внутренней отбортовкой 6, Движение поршня ограничивается с помощью штока 7 который упир.) 3 |рается с одной стороны в перфориро:Ванную диафрагму 8, а с другой стороны ограничителем 9 движения, расположенным на нем - в стопорное кол цо 10, в которюм выполнены циркуляционные отверстия 11; само кольцо закреплено в верхней части корпуса на основании 12, В основании 12 раз мещен фиксирующий узел, состоящий из фиксатора 13, пружины и стопо pa 15. На внешней поверхности поршня выполнены паз 16, соответствующий фиксатору, уплотнительные элеме ты 17 и канавки 18, имеющиеся и на внутренней поверхности корпуса. Ниж няя часть корпуса снабжена ограничи тельными буртиками 19- Устройство закрепляется в муфтовом соединении 20 обсадных труб 21 и взаимодействует с цементировочной пробкой 22 при ее посадке на опору-23, располо женную на штоке. Устройство работает следующим об разом. В исходном рабочем положении пор шень фиксируется в корпусе 1 таким образом, что циркуляционные от1в-ерстия 5 в нем и отверстия 2 в кор пусе смещены относительно друг друга с образованием щелевого зазора, через который при спуске обсадной колонны происходит автоматический долив колонны промывочной жидкостью Это смещение достигается с помощью пруж1ины 3j отжимающей поршень вверх и штока 7, который ограничивает это движение с помощью перфорированной диафрагмы 8, размещенной во внутренней отбортовке 6 поршня, и ограничи теля 9 движения, закрепленного на штоке. При проведении промежуточных промывок, а также процесса цементирования поршень под действием давления, возникающего при циркуляции жидкости, перемещается вниз, сжимая пружину до упора, в результате чего циркуляционные отверстия в поршне и корпусе совпадают, образуя канал :для циркуляции жидкости. При снижении давления на устье и дальнейшем спуске обсадной колонны после промежуточной промывки поршень под действием пружины возвращается в исходное положение с образованием щелевого зазора, что обеспечивает дальнейший автоматический долив обсадной коллоны,-После спуска колонны проис04ходит посадка цементировочной пробки 22 на опору 23 устройства. При этом давление передается на шток, который, воздействуя на перфорированную диафрагму, разрушает ее и освобождает поршень, который, в свою очередь, под действием пружины поднимается в крайнее верхнее положение и перекрывает циркуляционные отверстия, препятствуя проникновению цементного раствора внутрь обсадной колонны. При своем движении вверх поршень перемещает стопор 15, в результате чего освобождается фиксатор 13, который под действием пружины Н входит в соприкосновение с поверхностью поршня и при дохождении последнего до опорного кольца попадает в паз 16, чём обеспечивается полное закрытие клапана.. После этого в колонну дается давление и она испытывается на герметичность. Для того, чтобы промывочные отверстия при проворачивании в корпусе поршня не перекрывались, последний с помощью штока перемещается строго в осевом направлении. Уплотнительные элементы 17 служат для очистки соприкасающихся поверхностей от дисперсных частиц цементного раствора. В том случае, если часть их все же проникает за уплотнения, они скапливаются в канавках 18, что обеспечивает работоспособность устройства. Применение фиксатора и уплотнительных элементов позволяет повысить работоспособность устройства и производить дополнительную операцию. При этом обеспечивается качественное разобщение затрубного и внутритрубного пространств, а именно исключается обратный переток тампонажного раствора в колонну с образованием цементных стаканов из-за возможного заклинивания поршня и появляется возможность испытания на герметичность обсадной колонны после цементирования, что исключает нарушение целостности цементного камня за колонной при ее опрессовке после ОЗЦ (за счет исключения этой операции) и, как следствие 5 исключаетсямежпластовый переток флюидов. Экономическая эффективность от применения предлагаемого устройства обеспечивается исключением изоляционных работ По ликвидации межпластовых перетоков, а также затрат, связанных