Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине

Предложение найдет применение при цементировании обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. Обеспечивает надежную герметизацию устройства после закачки тампонажного раствора в скважину. Сущность предложения. Устройство представляет из себя «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными пазами и радиальными каналами, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых входят в продольные пазы. Над «стоп-кольцом» установлен клапан, эластичный элемент которого с одной стороны закреплен к нижней части опорного кольца обратного клапана, а другой стороной опирается на упорную пластинку, прикрепленную к опорному кольцу обратного клапана.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.

Известно устройство для цементирования обсадной колонны, выполненное в виде подпружиненного обратного клапана тарельчатого типа, установленное на нижнем конце обсадной колонны, спускаемой в скважину (Патент РФ №2086752, МПК 6 Е 21 В 33/14, 1997).

Недостатки устройства:

- необходимость долива скважины во время спуска обсадной колонны;

- при средних и высоких скоростях спуска обсадной колонны возможен гидроразрыв пластов;

- необходимость создания противодавления на устье скважины при промывке и закачке тампонажного раствора;

- отсутствует возможность изготовления всех деталей клапана из разбуриваемых материалов, что может усложнить дальнейшее углубление скважины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для цементирования обсадной колонны, включающее «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными пазами и радиальными каналами с кольцевым уступом вверху и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых входят в продольные пазы патрубка, и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка (Заявка №2003114277 от 14.05.03. Решение о выдаче патента от 12.04.04 МПК 7 Е 21 В 33/14,2004).

Недостатком устройства является:

- ввиду того, что тампонажный раствор является абразивным материалом, при круговой циркуляции при прохождении раствора через устройство велика вероятность размыва сопрягаемых (уплотняемых) поверхностей, что приведет к недостаточной герметизации этих поверхностей и возможному проходу раствора во внутрь обсадной колонны.

Задачей полезной модели является разработка конструкции устройства, которое бы обеспечивало надежную герметизацию устройства после закачки тампонажного раствора в скважину.

Указанная задача решается предлагаемым устройством, включающим «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными пазами и радиальными каналами с кольцевым уступом вверху и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых входят в продольные пазы патрубка и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка.

Новым является то, что устройство снабжено установленным над «стоп-кольцом» в верхней муфте обратным клапаном, эластичный элемент которого с одной стороны закреплен к нижней части опорного кольца обратного клапана, а другой стороной опирается на упорную пластинку, прикрепленную к опорному кольцу обратного клапана, причем нижняя и верхняя муфты соединены патрубком.

Новым также является то, что упорная пластинка выполнена с ослабленным сечением.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

На фиг.2 - то же самое в процессе закачки в скважину тампонажного раствора.

На фиг.3 - вид А фиг.1 в более крупном масштабе.

Устройство представляет из себя «стоп-кольцо», выполненное в виде заглушенного снизу патрубка 1 (фиг.1) с кольцевым уступом 2 на наружной поверхности. Патрубок 1 снабжен продольными пазами 3 и радиальными каналами 4. Заглушенный участок 5 патрубка 1 с наружной стороны выполнен с конусной поверхностью 6, малое основание конуса которого обращено к верхней части, а его диаметр равен наружному диаметру патрубка 1. Телескопически к патрубку 1 напротив продольных пазов 3 в нижней муфте 7 установлено опорное кольцо 8, снабженное срезными элементами 9, свободные концы которых входят в продольные пазы 3. В нижнем торце кольца 8 с внутренней стороны выполнена конусная расточка 10, адекватная конусной поверхности 6 патрубка 1.

Над «стоп-кольцом» в верхней муфте 11 установлен обратный клапан, эластичный элемент 12 которого, армированный с обеих сторон, с одной стороны закреплен к нижней части опорного кольца 13, а другой стороной опирается на упорную пластинку 14 (фиг.3), прикрепленную к опорному кольцу 13. Пластинка 14 имеет ослабленное сечение 15.

Муфты 7 и 11 соединены патрубком 16. Устройство снабжено уплотнениями 17. Детали «стоп-кольца» и клапана изготовлены из разбуриваемых материалов.

Устройство работает следующим образом. После подготовки скважины, в нее на проектную глубину, спускают обсадную колонну 18, на нижнем конце которой установлено предлагаемое устройство с башмаком 19. Жидкость свободно проходит во

внутрь обсадной колонны, т.к. обратный клапан полностью не закрыт благодаря упорной пластинке 14. Затрубное пространство герметизируют. Затем во внутрь обсадных труб спускают колонну промывочных труб 20, которые разрушают упорную пластинку 14 и отгибают эластичный элемент 12 обратного клапана (фиг.3), сажают на «стоп-кольцо» и частично разгружают. Под воздействием нагрузки срезные элементы 9 разрушаются, после чего промывочные трубы приподнимают, на устье герметизируют межколонное пространство и осуществляют промывку скважины. После этого через промывочные трубы 20 в заколонное пространство скважины закачивают тампонажный раствор, который после выхода его на устье, направляют в емкость заливочного агрегата и осуществляют круговую циркуляцию, постоянно контролируя плотность раствора на входе и выходе из скважины. После стабилизации тампонажного раствора по плотности (этот момент наступает примерно через один час циркуляции), круговую циркуляцию прекращают и через промывочные трубы 20 закачивают расчетный объем продавочной жидкости, оставив примерно 100 л раствора в промывочных трубах. Давление закачки сбрасывают. Под воздействием перепада давления, создаваемого столбом тампонажного раствора в заколонном пространстве и направленного снизу вверх, заглушенный патрубок 1 перемещается вверх относительно кольца 8 и заклинивается в месте контакта конусных поверхностей б и 10, перекрывая внутриколонное пространство обсадных труб от заколонного. В последующем, приподняв промывочные трубы 20 выше обратного" клапана, путем прямой или обратной промывки через межколонное пространство и промывочные трубы, удаляют оставшийся тампонажный раствор из промывочных труб и оставляют скважину на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).

Обеспечение устройства дополнительным клапаном, устанавливаемым над «стоп-кольцом», позволяет добиться надежной и гарантированной герметизации в зоне «стоп-кольца» обсадной колонны после проведения операции по круговой циркуляции тампонажного раствора в скважине.

1. Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине, включающее “стоп-кольцо” в виде заглушенного снизу патрубка с продольными пазами и радиальными каналами с кольцевым уступом вверху и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка, отличающееся тем, что оно снабжено установленным над “стоп-кольцом” в верхней муфте обратным клапаном, эластичный элемент которого с одной стороны закреплен к нижней части опорного кольца обратного клапана, а другой стороной опирается на упорную пластинку, прикрепленную к опорному кольцу обратного клапана, причем нижняя и верхняя муфты соединены патрубком.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упорная пластинка выполнена с ослабленным сечением.