Устройство к оборудованию для ступенчатого и манжетного цементирования скважины

Авторы патента:

E21B33/14 - для цементирования обсадных труб в скважине

Полезная модель относится к области строительства, преимущественно нефтяных и газовых скважин, и предназначена для использования в оборудовании (пакерах и аналогичном оборудовании), обеспечивающем проведение ступенчатого и манжетного цементирования скважин. Задачей полезной модели является обеспечение надежной герметизации цементировочных отверстий оборудования для ступенчатого и манжетного цементирования после окончания процесса цементирования скважины. Устройство к оборудованию для ступенчатого и манжетного цементирования скважины включает подпружиненное седло нижнее, снабженное ограничителем его перемещений в виде кольцевой втулки с фигурным пазом по ее образующей, в который вставлен штифт.1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Известно устройство - седло нижнее под запорный элемент, например, шар, жестко закрепленное к оборудованию для ступенчатого и манжетного цементирования скважины и расположенное во внутренней полости этого оборудования (Патент RU 2386012, МПК Е21В 33/14, 2009 г.).

Недостаток данного устройства заключается в том, что, из-за жесткого закрепления его к одной из деталей оборудования для ступенчатого и манжетного цементирования скважины, не обеспечивается герметичного перекрытия цементировочных отверстий в оборудовании при окончании процесса цементирования скважины, так как, в момент перекрытия цементировочных отверстий, во внутренней полости оборудования образуется замкнутая полость, заполненная несжимаемой жидкой суспензией (промывочным или тампонажным растворами), ограниченная снизу устройством - седлом нижним, перекрытым запорным элементом, а сверху ограниченная другим устройством, например, аналогичным седлом верхним, перекрытым верхней цементировочной пробкой.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение надежной герметизации цементировочных отверстий оборудования после окончания процесса цементирования скважины.

Необходимый технический результат достигается за счет того, что в устройстве к оборудованию для ступенчатого и манжетного цементирования скважины, включающем седло нижнее, расположенное во внутренней полости этого оборудования, согласно полезной модели, седло нижнее подпружинено и снабжено ограничителем его перемещений в виде кольцевой втулки с фигурным пазом по ее образующей, в который вставлен, по меньшей мере, один штифт.

Причем, седло нижнее подпружинено относительно оборудования для ступенчатого и манжетного цементирования скважины или дополнительной детали, присоединенной к данному оборудованию.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что седло нижнее устройства, подпружинено относительно оборудования для ступенчатого и манжетного цементирования скважины и, что седло нижнее снабжено ограничителем его перемещений в виде кольцевой втулки с фигурным пазом по ее образующей, в который вставлен штифт.

При этом необходимо, чтобы в оборудовании или дополнительной детали, присоединенной к данному оборудованию были выполнены разгрузочные отверстия для перетока части объема несжимаемой жидкой суспензии из замкнутой полости оборудования.

Предложенная конструкция устройства, согласно полезной модели, обеспечивает открытие разгрузочных отверстий в оборудовании в процессе перемещения вниз подпружиненного седла нижнего устройства в момент нахождения штифта в длинной прорези фигурного паза ограничителя перемещений данного подпружиненного седла нижнего.

На фиг.1 изображено устройство с оборудованием для ступенчатого и манжетного цементирования скважины в транспортном положении; на фиг.2 - то же при закрытых цементировочных отверстиях в оборудовании в процессе окончания цементирования скважины; на фиг.3 - изображено положение прорезей фигурного паза в ограничителе перемещений седла нижнего относительно неподвижного штифта на разных стадиях в процессе цементирования скважины.

Устройство с оборудованием для ступенчатого и манжетного цементирования скважины включают (фиг.1) полый корпус 1 и кожух 2 соответственно с отверстиями А и В (цементировочные отверстия), причем нижняя часть кожуха 2 может быть выполнена в виде проставочного патрубка 3, закрепленного на полом корпусе 1 винтом 4, кольцевую камеру С, образованную полым корпусом 1 и кожухом 2 или проставочным патрубком 3, верхний переводник 5, запорную втулку 6 с фиксатором 7 и седлом верхним 8, которая размещена в кожухе 2 на срезном элементе 9, втулку-заслонку 10 с упором 11, установленную в кожухе 2 на срезном элементе 12, рабочую втулку 13, закрепленную срезным элементом 14, например, на проставочном патрубке 3, пружину 15, уплотнительный элемент 16, нижний переводник 17, втулку 18 с буртиком 19, а также с отверстиями Г для гидравлического сообщения внутренней полости Д оборудования для ступенчатого и манжетного цементирования с кольцевой камерой С через отверстия А и с разгрузочными отверстиями И для кольцевой полости Е, установленную в полом корпусе 1 на срезном элементе 20, упор 21 с разгрузочными отверстиями Ж, седло нижнее 22, пружину 23, ограничитель перемещений седла нижнего 24 в виде кольцевой втулки с фигурным пазом К, штифт 25 и запорную гайку 26.

На внутренней поверхности кожуха 2, выполнены кольцевые зубчатые проточки Х под кольцевые зубчатые выступы Y, выполненные на фиксаторе 7 запорной втулки 6. Герметизация контактных поверхностей деталей устройства и оборудования для ступенчатого и манжетного цементирования скважины обеспечивается, например, уплотнительными кольцами 27.

Оборудование для ступенчатого и манжетного цементирования скважины комплектуется (фиг.2) шаром 28 и верхней цементировочной пробкой 29.

В зависимости от применяемой технологии цементирования скважины и наличия дополнительного гидравлического оборудования в составе обсадной колонны количество прорезей фигурного паза К может быть изменено.

Устройство с оборудованием для ступенчатого и манжетного цементирования скважины работают следующим образом (фиг.1-2).

После спуска в скважину устройства в компоновке с оборудованием для ступенчатого и манжетного цементирования скважины на обсадной колонне производят окончательную промывку скважины и пуск шара 28 или разделительной пробки (не показана) для посадки на седло нижнее 22. При повышении избыточного давления в обсадной колонне и, соответственно, во внутренней полости Д оборудования срезают срезной элемент 20, в результате чего втулка 18 перемещается вниз до взаимодействия ее буртика 19 с упором 11 втулки-заслонки 10. При этом происходит совмещение радиальных отверстий А и Г, соответственно в полом корпусе 1 и во втулке 18, жидкость из внутренней полости Д оборудования поступает в кольцевую камеру С, что приводит к срезу срезного элемента 14, перемещению рабочей втулки 13 вниз на определенную величину, при которой происходит переток жидкости из кольцевой камеры С под уплотнительный элемент 16, что приводит к его деформации. С увеличением избыточного давления в обсадной колонне осуществляется срез срезных элементов 12, фиксирующих втулку-заслонку 10, которая, смещаясь вниз, открывает цементировочные отверстия В в кожухе 2, при этом штифт 25 находится в положении 2 относительно фигурного паза К (фиг.3). После закачки расчетного объема тампонажного раствора в обсадную колонну пускают верхнюю цементировочную пробку 29, которая садится в седло верхнее 8, закрепленное на запорной втулке 6, при этом происходит срез срезного элемента 9 и смещение запорной втулки 6 вниз до начала перекрытия уплотнительным кольцом 27 запорной втулки 6 цементировочных отверстий В в кожухе 2, что фиксируется резким повышением давления в обсадной колонне. Затем давление в обсадной колонне сбрасывают, в результате под действием пружины 23 седло нижнее 22 перемещается вверх и штифт 25 занимает позицию 3, относительно фигурного паза К ограничителя перемещений седла нижнего 24 (фиг.3). При повторном создании давления в обсадной колонне седло нижнее 22 смещается вниз, сжимая пружину 23 на величину, достаточную для открытия разгрузочных отверстий Ж в упоре 21, что возможно за счет перемещения ограничителя перемещений седла нижнего 24 длинной прорезью фигурного паза К относительно штифта 25. За счет перетока жидкости через разгрузочные отверстия Ж из полости Д оборудования в полость, расположенную под седлом нижним 22, запорная втулка 6 перемещается. на величину, необходимую для надежного перекрытия уплотнительным кольцом 27 запорной втулки 6 цементировочных отверстий В в кожухе 2. Фиксатор 7 фиксирует запорную втулку 6 от осевого перемещения относительно кожуха 2.

Таким образом, устройство, согласно предложенной полезной модели, обеспечивает надежную герметизацию цементировочных отверстий оборудования для ступенчатого и манжетного цементирования скважины после окончания процесса цементирования.

1. Устройство к оборудованию для ступенчатого и манжетного цементирования скважины, включающее седло нижнее, расположенное во внутренней полости этого оборудования, отличающееся тем, что седло нижнее подпружинено и снабжено ограничителем его перемещений в виде кольцевой втулки с фигурным пазом по ее образующей, в который вставлен штифт.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что седло подпружинено относительно оборудования или дополнительной детали, присоединенной к данному оборудованию.