Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн Советский патент 1983 года по МПК E21B33/14 

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

Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включакицая верхннж и нижахно части корпус.а с заливочными отверстиями, втуйки,штифты, цетлентировочные пробки Di-

Недостатками этого устройства являются низкая надежность работы из-за необходшости применения специальной пробки (бомбы) для открытия заливочных отверстий после цементирования нижней ступени и посадки нижней пробки на кольцо стоп, отрицательное влияние гидрозатвора на перемещение перекрывающих втулок, что приводит к различного рода осложцениям и авариям;сложность конструкции некоторых основных узлов устройства. Эти недостатки особенно проявляются при значит ельной глубине, установки муфты, когда,сильно влияние гидрозатвора и скорости падания бомбы в колонне. : Наиболееблизкой к пpeдлaгae юй является муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включакнцая корпус с циркуляционными от- j

верстиями и пазсж на его внутрённёй поверхности, гильзу размещенную внутри корпуса и вьшолненную е гнездами, в которых размещены запорные шары, входящие в па корпуса, опорную втулку, перекрывающую гнезда с запорными шарами и установленную внутри гильзы на фиксирунидих элементах, и закрывающую втулку с сед10лом, установленную под опорной втулкой 2.

Недостатками зтого устройства являются ненадежность работы из-за

15 малой вероятности освобождения сечения колонны и падения срезной втулки, удерживающей шары, необходимости расхаживания и проворачивания второй ступени для открытия и зак20рытия заливочных (циркуляционных) отверстий, а также в результате заклинивания запорных шаров при посещках колонны в процессе ее спуска; необходимость разгрузки верхней час25ти колонны на зацементированную часть нижней ступени, что по существующим условиям цементирования скважин не допустимо; сложность конструкции основных узлов (патрубок,

30 гильза, седло).. Цель изобретения повышение надежности автоматического освобождения внутреннего сечения обсадной колонны после окончания цементирования. Поставленная цель достигается тем, что муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн,включающая корпус с циркуляционными отйерстиями и пазом.на его внутренней поверхности, гильзу, размещенную внутри корпуса и выполненную с гнез дами, в которых размещены запорные шары, вводящие в паз .корпуса,опорную втулку, перекрывающую гнезда с запорными шарами и установленную внутри гильзы на фиксирующих элемен тах, и закрывающую втулку с седлом, установленную над опорной втулкой, снабжена подпятниками, установленны в гнездах с внутренней стороны гиль эы, выходящими за пределы ее боковой поверхности и взаимодействующим с опорной втулкой, образующей с гил .зой кольцевую полость, фиксирующий элемент выполнен в виде наборного из отдельных секторов кольца, поджа того изнутри пружинным кольцом и герметизирующего кольцевую полость, а паз в корпусе выполнен по винтовой линии.Закрывающая втулка с седлом выполнены разъемными по конической по верхности, седло имеет косой разъем по цилиндрической поверхности, а секторы наборного кольца подпружине ны друг относительно друга. На фиг,1 показано устройство, рабочее положение перед окончанием цементирования первой (нижней) ступени, после посадки первой.пробки с обратным клапаном на упорную втулку; фиг.2 - то же, рабочее положение, перед окончанием цементировани второй (верхней) ступени обсадной колонны; на фиг.З - то же, положение после окончания цементирования. Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн состои из корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 2 и гильзы 3, соединенных запорными шарами 4, размещенными в отверстиях 5 гильзы 3 и взаимодействующими с пазом 6 корпуса 1. Паз 6 выполнен по винтовой линии с таким расчетом, чтобы разместить необходимое количество шаров из расчета допустимого их давления в месте кон такта, а отверстия 5 в гильзе разме щены вдоль оси так же по винтовой линии с шагом равным шагу .винтовой, линии пазА. Муфта включает опорную втулку 7, зафиксированную разъемным койьцом 8 в гильзе 3. Разъемное кольцо 8 выполнено в виде разъемных и состыкованных секторов, например трех, подпружиненных изнутри пружин ньм кольцом 9, расположенным в канавке секторов кольца 8. Герметичность соединения обеспечивается уплотнительными кольцами. Шары 4 через подпятники 10 уперты в опорную втулку 7. Благодаря такому исполнению между наружной поверхностью опорной втулки 7 и внутренней поверхностью устройства или обсадных труб можно обеспечить достаточный зазор для свободного падения втулки 7вместе с .обратньм клапаном. Закрывающая втулка 11 соединена подвижно с гильзой 3 и штифтом 12 корпуса 1. Седло 13, установленное на внешней конической поверхности закрывающей втулки 10, выполнено в виде разрезного кольца, с косым.разрезом на стыке. Устройство включает также обратный клапан 14 с первой продавочной пробкой 15, контейнер 16 и вторую пробку 17. Для обеспечения герметичности между частями корпуса упорной втулки, закрывающей втулки и обратного клапана установлены уплотнительные-элементы 18. в конечном положении части кррпуса зафиксированы буртом 19 и седлом 13. Устройство работает следующим образом. Его устанавлнвают в заданный интервал обсадной колонны. Цементный раствор первой ступени продавливают первой цементировочной пробкой 15, соединенной срезным фиксатором с обратным клапаном 14. Пробка проходит опорную втулку 7, а обратный клапан 14 фиксируется в ней. При дальнейшей прокачке пробка отрывается от обратного клапана 14 и движется в башмаку обсадной колонны. При получении давления. Стоп обратный клапан 14 закрывается и он вместе с опорной втулкой 7 и кольцом 8смещается вверх до выточки в гильзе 3. При этом под действием пружинного кольца 9 секторы кольца 8 раздвигаются, освобождаются и выпадают на забой скважины подпятники 10 и запирающие шары 4, а также опорная втулка 7 с обратным клапаном 14. В этот момент корпус 1 и гильза 3 смещаются друг относительно друга и открывают циркуляционные отверстия 2, череЗ которыепромывают верхнюю часть скважины. Об открытии отверстий судят по падению давления на цементировочной головке. Если по какой-либо причине нижнюю ступень обсадной КОЛОННЕ - прихватило и не произошло открытия отверстий 2, их открывают натяжкой верхней ступени обсадной колонны. Смещаясь, части корпуса открЕлвают циркуляционные отверстия, через которые промывают верхнюю часть скважины, при этом нижняя часть колонны висит на бурте 19.

При окончании цементирования второй ступени цемент также продавливают второй пробкой 17 вместе с контейнером 16, которая после посадки последнего на седло 13 заходит в него. При получении давления Стоп срезается штифт 12 и закрывающая втулка 11 вместе с седлом 13 перемещается и закрывает циркуля.ционные отверстия 2. При этом седло 13, взаимодействуя с конической поверхностью втулки 11, раздвигается, заходя в расточку части корпуса 1, и контейнер 16 вместе с пробкой 17 падает на забой. В этсяч положении седло 13 запирает части корпуса от возможного их относительного смещения. ,

Использование -предлагаемой муфты для ступенчатого цементирования обсадных колони об(еспечивает надежное цементирование колонн без оставления цементных мостов, исключает применение бомб, необходимость расхаживания и проворачивания обсадных колонн (ступеней), уменьшает влияние прихватов на срабатывание устройства. Это позволяет получить значительную экономию средств проводке скважйм, исключает вероятность повреждения обсадных колонн при раэбуриваний моста и неудачное цементирование колонн. Экономический эффект сос авляет 10 тыс.р на скважину.

Формула изобретения

1. Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями и пазом на его внутренней поверхности, гильзу, размещенную внутри корпуса и выполненную с гнездами, в которых размещены запорные {оары, входящие в паз корпуса, опорную втулку, перекрывающую гнезда с запорными шарами и установленную внутри гильзы на фиксирующих элементах, и закрывающую втулку с седлом,установленную над опорной втулкой, о т0л и чающаяся тем, что, с целью повышения надежности автоматического освобождения внутреннего сечения обсадной колонны после окончании цементирования, она снабжена

5 подпятниками, установленньми в с внутренней стороны гильзы, выходящими за пределы ее боковой поверхности и взаимодействующими с опорной втулкой, образующей с гильзой кольцевую полость, фиксирующий .

0 элемент выполнен в виде наборного из отдельных секторов кольца, поджатого изнутри пружинным кольцом и герметизирующего кольцевую полость,

5 а паз в корпусе выполнен по винтовой Линии.

2. Муфта по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что закрывающая втулка с седлом выполнены разъемными по конической поверхности, седло

0 имеет косой разъем по цилиндрической поверхности, а секторы наборного кольца подпружинены друг относительно друга.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР / 717286, кл. Е 21 В 33/14, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 763581, кл. Е 21 В 33/14, 1976

0 (прототип),