Устройство для цементирования скважин
Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации скважин различного назначения и, преимущественно, к области нефтяных и газовых скважин. Обеспечивает повышение надежности срабатывания устройства за счет исключения влияния на него динамических явлений в скважине и повышение надежности перекрытия продуктивного пласта мягкой оболочкой по всей толщине продуктивного пласта за счет обеспечения фиксации всех концов мягкой оболочки к стенке скважины. Сущность полезной модели: устройство включает полый корпус в составе обсадной колонны, рабочую пробку, патрубок, подвижное «стоп- кольцо» под рабочую пробку. Это «стоп-кольцо» установлено в патрубке, в нижней внутренней части обсадной колонны. На наружной поверхности корпуса выше подвижного «стоп-кольца» размещена мягкая оболочка в собранном виде. Имеются пружинные отклонители, у которых одни их концы жестко связаны с наружной поверхностью корпуса, а другие их концы связаны с соответствующими концами мягкой оболочки, которые зафиксированы в транспортном положении дифференциальными втулками. Эти втулки связаны с корпусом полыми штифтами. Они выполнены с возможностью их разрушения при взаимодействии с рабочей пробкой и передачи рабочего давления из полости корпуса через полости штифтов в полости дифференциальных втулок. Это обеспечивает перемещение дифференциальных втулок и освобождение концов пружинных отклонителей с мягкой оболочкой. Происходит расправление последней в радиальном направлении в рабочем положении устройства с прижатием концов мягкой оболочки к стенке скважины, и тем самым обеспечивается надежная защита продуктивного пласта от цемента.
Полезная модель устройство для цементирования скважин (в дальнейшем «Устройство») относится к области строительства и эксплуатации скважин.
Одной из проблем строительства скважин является сохранение коллекторских свойств пласта в процессе цементирования. Задачей настоящей полезной модели является создание устройства механического перекрытия продуктивного пласта перед цементированием скважины т.е. защита пласта от контакта с тампонажным раствором.
Известно аналогичное устройство с гибкими трубами, размещенными вдоль уплотнительного элемента (авторское свидетельство №76338, 1977 г. авторы: В.И.Ванифатьев, Ю.З.Цырин, А.А.Гайворонский, А.В.Казьмин, В.Л.Богданов).
Недостатком известного устройства является большая вероятность засорения каналов труб и повышение давления при цементировании скважин.
Предлагаемая полезная модель аналогична устройству по а.с. №1039267, 1981 г., авторы: Ю.З.Цырин, В.И.Ванифатьев, Д.Л.Фокин. Его отличительными особенностями является то, что оно снабжено нижним патрубком для срезного посадочного седла, верхними и нижними циркуляционными отверстиями и каналом для гидравлического сообщения полости патрубка с затрубным пространством при посадке разделительной пробки на срезное посадочное кольцо.
На фиг.1 представлен разрез предлагаемого устройства, которое содержит корпус 1, установленную на его наружной поверхности мягкую продольно гофрированную оболочку 2, выполненную, например, из прорезиненной ткани. Верхняя и нижняя часть оболочки прикреплена любым способом (например, клепкой или пришита) к свободным концам 3 пружинных
отклонителей 4, зафиксированных дифференциальными втулками 5, установленными на корпусе 1 посредством срезных штифтов 6. Дифференциальные втулки 5 образуют с корпусом 1 кольцевые камеры 7, перекрытые полыми срезными штифтами 8 с возможностью их сообщения с полостью колонны 9. Дифференциальные втулки 5 и гофрированная оболочка 2 защищены от повреждений при спуске устройства в скважину центраторами 10.
На фиг.2 показан разрез патрубка 11, который соединяется с корпусом 1 при помощи переводников. Патрубок 11 (фиг.2) с установленным в нем на срезных штифтах 12 подвижным «стоп-кольцом» 13, имеет упор 14, и два ряда радиальных отверстия 15, выполненных в патрубке 11 и перекрытых снаружи жестким кожухом 16, образующим с патрубком 11 кольцевую полость 17. Необходимую герметичность кольцевого пространства обеспечивают уплотнительные кольца 18. Устройство устанавливается на колонне таким образом, чтобы продуктивный пласт был перекрыт мягкой продольно гофрированной оболочкой 2, причем при перекрытии пласта значительной мощности может быть последовательно установлено несколько идентичных устройств.
Устройство работает следующим образом.
Первая разделительная пробка 19 при прохождении через устройство (фиг.3) последовательно разрушая полые срезные штифты 8 садится на подвижное «стоп-кольцо» 13. При повышении давления в полости обсадной колонны 9, жидкость через разрушенные полые штифты 8 поступает в кольцевые камеры 7, при этом дифференциальные втулки 5, перемещаясь вдоль оси корпуса 1, срезают штифты 6 и освобождают свободные концы 3 пружинных отклонителей (типа цанг). Пружинные отклонители 4 расширяются до упора в стенку скважины 20, распрямляют гофрированную оболочку 2 и прижимают ее к стенке скважины 20. При дальнейшем расчетном повышении давления в полости обсадной колонны, происходит срез штифтов 12 и перемещение первой разделительной рабочей пробки 19 с подвижным «стоп-кольцом» 13 до упора 14 патрубка 11 (фиг.3). При дальнейшей циркуляции, промывочная жидкость через верхние радиальные отверстия 15,
патрубка 11, кольцевую полость 17, нижние радиальные отверстия 15, башмак колонны (на фиг.3 он не показан), проходит по внутреннему пространству 21, образованному внутренней стенкой оболочки 2 и корпусом 1 (фиг.3). Таким образом, перед началом процесса цементирования оболочка 2 прижимается к продуктивному пласту и обеспечивает надежную защиту продуктивного пласта от цемента. После закачивания расчетного объема цементного раствора верхняя цементировочная рабочая пробка 22 (фиг.3) садится на первую разделительную рабочую пробку 19, перекрывая верхние радиальные отверстия 15, что приводит к увеличению давления в полости обсадной колонны 9 и дает сигнал об окончании процесса цементирования.
Технико-экономическая или иная эффективность.
1. Повышение надежности срабатывания устройства не зависимо от влияния на него динамических явлений в скважине.
2. Повышение надежности перекрытия продуктивного пласта мягкой оболочкой по всей толщине продуктивного пласта за счет обеспечения фиксации всех концов мягкой оболочки к стенкам скважины.
1. Устройство для цементирования скважины, включающее полый корпус в составе обсадной колонны, рабочую пробку, патрубок, подвижное "стоп-кольцо" под рабочую пробку, установленное в патрубке, в нижней внутренней части обсадной колонны, отличающееся тем, что для перекрытия продуктивного пласта снабжено мягкой оболочкой, размещенной в собранном виде на наружной поверхности корпуса.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мягкая оболочка прижимается к продуктивному пласту пружинными отклонителями, одни концы которых жестко связаны с наружной поверхностью корпуса, а другие - с соответствующими концами мягкой оболочки.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксация пружинных отклонителей с мягкой оболочкой в транспортном положении осуществляется дифференциальными втулками, связанными с корпусом срезными штифтами.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мягкая оболочка собрана на наружной поверхности корпуса с образованием продольных гофр.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обсадная колонна в нижней ее части имеет патрубок для срезного "стоп-кольца", при этом патрубок выполнен с упором для посадки срезного "стоп-кольца" с пробкой.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что патрубок имеет верхние и нижние сквозные циркуляционные отверстия и кольцевую полость для гидравлического сообщения полости патрубка над рабочей пробкой с полостью этого патрубка под рабочей пробкой.
7. Устройство по одному из пп.2-4, отличающееся тем, что мягкая оболочка выполнена из прорезиненной ткани.
8. Устройство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что оно выполнено секционным в виде последовательно размещенных одна над другой секций, дополнительных к основной, с мягкой оболочкой и средствами ее крепления к корпусу в каждой из секций.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полость дифференциальной втулки сообщается с полостью обсадной колонны при срезании полого штифта.
