Устройство для ступенчатого цементирования скважин

Устройство для ступенчатого цементирования скважин относится к области строительства скважин, в частности к технологическому оборудованию для крепления нефтяных и газовых скважин, и может быть использована при ступенчатом цементировании.

Устройство представляет собой полый цилиндрический корпус 1, на концах которого установлены муфтовый 2 и ниппельный 3 переводники. В корпусе вскрыты цементировочные окна 4, перекрытые в исходном состоянии устройства нижней перекрывающей втулкой 5, зафиксированной от перемещения тарированным на заданное усилие среза винтом 6. Образованная в кольцевом зазоре между корпусом и ниппельным переводником полость 7 сообщается с затрубным пространством через вскрытые в корпусе радиальные отверстия 8. В корпусе устройства установлена верхняя перекрывающая втулка 9, зафиксированная от перемещения тарированными срезаемыми винтами 10 и имеющая в своем составе шариковый замок 11 для ее фиксации в нижнем положении после закрытия муфты. В верхнюю втулку установлено посадочное седло 12 под продавочную пробку (на чертеже не показана), зафиксированное от осевого перемещения шариковым устройством 13. Герметичность соединений обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 14, 15. На внутренней поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка 16, обеспечивающая срабатывание шариковых устройств на конечном участке перемещения верхней перекрывающей втулки. 1илл. 1 с.п.ф-лы.

Полезная модель относится к области строительства скважин, в частности к технологическому оборудованию для крепления нефтяных и газовых скважин, и может быть использована при ступенчатом цементировании.

Известно устройство для ступенчатого цементирования скважин, принятое за прототип (Патент Российской Федерации 73913, МПК Е21В 33/14, опубликовано 10.06.2008), которое содержит полый корпус с цементировочными отверстиями и установленный в нем с возможностью осевого перемещения узел перекрытия цементировочных отверстий, включающий установленную внутри корпуса дифференциальную втулку, закрепленную на корпусе калиброванными срезными штифтами и снабженную фиксатором и уплотнениями, при этом устройство снабжено установленным внутри втулки посадочным седлом для продавочной пробки, а на концах корпуса имеются присоединительные резьбы заданного профиля.

Недостатками данного устройства являются:

- повышенная вероятность повреждения установленных на дифференциальной втулке резиновых уплотнительных колец при их двукратном прохождении через цементировочные отверстия;

- усложняется процесс разбуривания скважины, так как установка на втулку посадочного седла для продавочной пробки на калиброванных срезных штифтах, исключает возможность применения легкоразбуриваемых материалов для изготовления седла и штифтов и требует их извлечения на поверхность в случае необходимости разбуривания обратного клапана.

Заявляемое устройство решает задачу повышения надежности конструкции узла перекрытия цементировочных окон и обеспечивает возможность изготовления посадочного седла под продавочную пробку и элементов его крепления из легкоразбуриваемых материалов с целью их продавливания инструментом на забой для последующего разбуривания совместно с обратным клапаном.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для ступенчатого цементирования скважин представляет собой полый цилиндрический корпус с цементировочными окнами и установленными на его концах переводниками с нарезанной резьбой для установки устройства в обсадную колонну. В корпусе, с возможностью осевого перемещения, установлены две перекрывающие втулки с резиновыми уплотнительными кольцами, зафиксированные тарированными на заданное усилие среза винтами. На верхней перекрывающей втулке с помощью специального шарикового устройства установлено посадочное седло для продавочной пробки (на чертеже не показана), с возможностью его высвобождения для продавливания на забой после закрытия втулкой цементировочных окон.

Общий вид устройства изображен на представленном чертеже.

Устройство представляет собой полый цилиндрический корпус 1, на концах которого установлены муфтовый 2 и ниппельный 3 переводники. В корпусе вскрыты цементировочные окна 4, перекрытые в исходном состоянии устройства нижней перекрывающей втулкой 5, зафиксированной от перемещения тарированным на заданное усилие среза винтом 6. Образованная в кольцевом зазоре между корпусом и ниппельным переводником полость 7 сообщается с затрубным пространством через вскрытые в корпусе радиальные отверстия 8. В корпусе установлена верхняя перекрывающая втулка 9, зафиксированная от перемещения тарированными срезаемыми винтами 10 и имеющая в своем составе шариковый замок 11 для ее фиксации в нижнем положении после закрытия муфты. В верхнюю втулку установлено посадочное седло 12 под про-давочную пробку (на чертеже не показана), зафиксированное от осевого перемещения шариковым устройством 13. Герметичность соединений обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами 14, 15. На внутренней поверхности корпуса выполнена кольцевая канавка 16, обеспечивающая срабатывание шариковых устройств на конечном участке перемещения верхней перекрывающей втулки.

Устройство работает следующим образом.

Устройство в составе обсадной колонны спускают в скважину и устанавливают в заданном интервале глубин. В исходном положении нижняя втулка 5 перекрывает цементировочные окна 4, обеспечивая тем самым герметичность устройства при проведении первого этапа цементирования. После прохождения через устройство первой (проходной) продавочной пробки (на чертеже не показана), получения сигнала «стоп» и завершения первого этапа цементирования, давление внутри колонны поднимают до расчетной величины, нижняя втулка 5, за счет усилия, создаваемого величиной перепада давлений на ее торцах, срезает винты 6, перемещается в крайнее нижнее положение и открывает цементировочные окна, при этом жидкость из полости 7 вытесняется в затрубное пространство через отверстия 8.

После вскрытия цементировочных окон производят «срезку» тампонажного раствора первой ступени выше цементировочных окон, промывку верхнего интервала скважины, закачку в колонну расчетного объема тампонажного раствора второй ступени и пуск второй (запорной) продавочной пробки (на чертеже не показана), т.е. проводят второй этап цементирования.

После посадки запорной продавочной пробки (на чертеже не показана) в установленное в верхнюю перекрывающую втулку 9 посадочное седло 12 давление жидкости внутри колонны поднимают до расчетной величины, удерживающие втулку винты 10 срезаются, втулка перемещается вниз до упора и перекрывает цементировочные окна 4, при этом удерживающие посадочное седло 12 шарики 13 вытесняются в кольцевую канавку 16, высвобождая посадочное седло 12 с установленной в нем пробкой (не показана) для беспрепятственного продвижения на забой, а шариковый замок 11 надежно фиксирует втулку от осевого перемещения вверх. После ОЗЦ посадочное седло с пробкой продавливаются инструментом на забой для последующего разбуривания (при необходимости) совместно с обратным клапаном.

Таким образом, новая совокупность существенных признаков полезной модели позволила повысить надежность конструкции узла перекрытия цементировочных окон, а также исключает необходимость извлечения из скважины неразбуриваемых элементов перед разбуриванием обратного клапана.

Устройство для ступенчатого цементирования скважин, представляющее собой цилиндрический полый корпус с цементировочными окнами и установленным в нем с возможностью осевого перемещения узлом перекрытия цементировочных окон, снабженным элементами фиксации, уплотнительными и срезными элементами и посадочным седлом под продавочную пробку, а на концах корпуса выполнены присоединительные резьбы для установки устройства в обсадную колонну, отличающееся тем, что узел перекрытия цементировочных окон выполнен в виде двух последовательно размещенных в корпусе втулок, при этом верхняя втулка оснащена фиксирующим ее в закрытом положении шариковым замком, а размещенное в ней посадочное седло для продавочной пробки выполнено из разбуриваемого материала с возможностью высвобождения для продавливания совместно с пробкой, инструментом на забой, после закрытия цементировочных окон, для последующего разбуривания.