Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (hali 1004615 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 21 ° 09.81 (21) 3341067/72-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 150383. Бюллетень ¹ 10

tS1) М. Кл.

Е 21 В 33/14

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (33 УДК 622.245 ° .42(088,8) Дата опубликования описания 15.0 3.8

Й

Ъ

В ° И, Герц, P. Н. Сенин и П. А, Власов (72) Авторы изобретения

Полтавское отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного института (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировании скважин в несколько приемов.

Известна конструкция устройства, состоящего из корпуса с цементированными окнами и коакаиально установленными в нем верхней и нижней втулками с седлами под цементировочные пробки (1) .

Эти устройства, установленные на заданной глубине в качестве элемента обсадной колонны, дают воэможность зацементировать сначала один участок колонны, расположенный ниже устройства, а затем другой, расположенный выше его, Недостатком этого устройства является невозможность надежного закрытия цементировочных отверстий вследствие образования наполненного жидкостью замкнутого пространства между нижней и верхней втулками, проходные сечения которых закрыты запорными элементами. Замкнутое пространство образуется при движении верхней втулки вниз в момент гидравлического перекрытия цементировочных отверстий.

В результате нижний торец верхней втулки нельзя продвинуть ниже нижнего края отверстия, что необходимо для надежного конструктивного перекрытия отверстий н механического удержания верхней втулки в заданном положении.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус с цементировочными окнами, верхнюю диФФеренциальную втулку с седлом под верхнюю цементировочную пробку, каналом, сообщающим полость над втулкой с полостью под цементировочной пробкой, образующую с корпусом диФФеренциальную полость, нижнюю втулку с седлом под нижнюю цементировочную пробку (2).

Недостаток заключается в ненадежности работы устройства, так как возможно .самопроизвольное срабатывание втулки, кроме того, ввод втулки в расточки корпуса непосредственно в скважине после двух операций цементирования может привести к заклини-. ванию вследствие перекоса, попадания шлама или цемента в зазоры, особенно если учесть, что такой ввод по необходимости происходит резко, с уда,зо

1004815

Пель Hзобретения — повышение надежностк работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включаюшем корпус с цементировочными окнами, верхнюю дифференц11альную втулку с седлом год верхнюю цементи— ровочную пробку, каналом, coобшаюшим полость над втулкой с полостью под цементировочной I.pîáêor. и образУюшей с корпусом дкфференцкал1,ную полость, нижнюю втулку с седлом под нижнюю цементировочную пробку, дифференциальная втулка имеет дополнительное радиальное отверстие, сообшающее 15 внутритрубное пространство под цементкровочной пробкой с дкфференцкальной полостью при ее верхнем положении, а в корпусе выполнен продольный канал и радиальные отверстия для .щ гидравлического сообшения дифференциальной полîc l è с заколoíHûM прост— ранством обсадной колонны.

На фиг. 1 изображено устройство, 25 обшкй вид; на фиг. 2 — устройство в момент пакеровкк; на фиг, 3 — устрОйстВО в момент открытия цементировочных отверстий и закрытия отверстий для пакеровкк; на фиг. 4 — гидравлическое перекрытие пементировочных отверстий; на фиг. 5 — полное герекрытие цементировочных отверстий.

Устройство (фиг. 1) состокт из корпуса 1 верхней дк111ф»ренцкальной втулки 2, нижнкх втулок 3 и 4 и пакера 5. Б стенках корпуса 1 выпол Ie ны цементировочные отверстия й, радиальные св»рл»ния й, продольные каналы (: . т . .Внутренняя поверхность,щ корпуса имеет сту;1ен .атую расто ку, в которую вставлена верхняя дифференциальная в-.улка 2, выполненная в виде ступенчатого поршня, образующего с корпусом дифференциальную IioJIGcTb

Д. Б стенке BTулкк 2 просверлены радиальные отверсткя е 11 канал ж.

В верхней части дкфференцкальной втулки имеется седло под пробку, а на ее наруж . ой поверхности расположены кольцевая выточка к и пружинное замковое кольцо 6. Положение втулки в корпусе зафиксировано срезной калиброванной шпилькой 7. Бтулка 3, закрывающая промывочные отверсткя с>, снабжена седлом под нижнюю цементироно 1ную пробку и имеет радиальные сверл»ния.<. Втулка 4 вставлена в нижнюю втулку 3 и в ":òåíêàõ ее выполнены радиальные сверления „и. Обе втулки сонмеcòíî зафиксированы калиб-60 рованной шпилькой 8, На торцах втулок выполнены кулачки 9. Сопряженные понерхн сти втулок и корпуса уплотне-ны p»HHHorir; :è кольцами 10. Для продавки пемен;ного раствора использу- Я ют:H шар 11 и пеме-:Tirporlo 1ная пробка 12.

VcTpol cт:o работает следуюшкм образом.

После закачки цементного раствора нижней ступени в колонну 11родавливается нижняя цеме THporioчная пробка, (которая свободно проходит через устройство, но ocòàíàâëèâàåòñÿ si башмаке нкжней стугенк. При получении сигнала "Стоп" избыточное давление, Bo3íHêaþIrIåå внутри обсадной колонны, не воздействует На верхнюю дифференциальную втулку 2, так как ее шиффер»нпиальная IloJIocTr (3 cooбшена с внутркколонным про -.транством через отверстие, . Бто гидравлическк уравновешивает втулку, в результат» чего станОвится неВОзможным ее слу чайное п»ремешение.

После окончания цементирования первой сту;.енк в обсадную колонну сбрасывается !lap 11 (фиг. 2). При увеличеник давления шпклькк 8 "резаются к втулка 4 перемешается вниз до упора. Стaep»THsr,u, 1, -г при этом совмешаются и через них произв"дится закачка жидкости в уплотнительныи элемент пак»ра 5. При дальнейшем повышеник давления L:HHël,êH 8 срезаются по другой плоскосTH к втулка 3 перемешается в нйжнее положение (фкг, 3), OTJIepcTrIsr . ° 1 .. 1 при этом разобщаютс.т, запирая - .ыход кз пакера, промыв Очные Окна . Г т коыв аютс»

После окон:ания продавки це1ент— ного расTJIopa верхней CTiiil»HH верхняя цементировочная пробка 12 (фиг. 4,) садиTcs . на седло верхней дифференциальной втулки 2, Прк повышении давления калиброванные шпильки 7 срезаются и верхняя дифференциальная втулка 2 перемещается вниз до момента гидравлического перекрыткя отверстии.с<. Б этом положении втулки отв»рс тие с, сообшавшее внутритрубное пространство с дифференциальной полостью „, перекрывается, а дифференциальная I-.oëîñòü посредством канала ь, pacTî÷êè с и сверлеHия 5 сообщается с заколо1 HHIM пространством. В результате верхняя дифференциальная втулка 2 оказывается гкдравлическк неуравновешенной. IIpp. гидравлкчески закрытых отверс..-иях с . дальнейшее движенке верхней дифференциальной втулки 2 под механическим воздействием цементкровочной пробки 12 CTàíoâèTcsr невозможным, так как вследствие возникновения под пробкой замкнутого пространства она останавливается, При этом давление в подпробочнОм пространстве воэ— растает. Через Отверстие .зс давление передается в пространство над дифференциальной втулКой 2 и воздействует на ее верхний торец. Вслед"твие

100461 5 того, что дифференциальная втулка 2 гидравлически неуравновешена появля1 ется дифференциальный эффект и втулка продолжает двигаться вниз до полного конструктивного закрытия отверстий е. (фиг. 5) . После окончания ра5 бот цементирования пробка 1?, шар 11 и седла втулок 2 и 4 разбуриваются.

Для предотврашения взаимного проворачивания втулок при разбуривании служат кулачки 9. Пружинное кольцо 6, 0 попадая в BbITo ку дифференциальной полости ц, препятствует перемещению дифференциальной втулки 2 вверх.

Применение устройства позволяет обеспечить в исходном положении на- 15 дежную кинематическую связь верхней дифференциальной втулки с внутренней ступенчатой расточкой корпуса, что позволяет исключить возможность заедания втулки при ее движении вследствие перекоса, попадания цемента, шлама и т.п. на рабочие поверхности; обеспечить функционирование устройства при выключенном.дифференциальном эффекте верхней втулки во время спуска, промывки и цементирования нижней ступени, что позволяет исключить возможность нежелательного срабатывания втулки при случайном повышении давления и при фиксировании момента "Стоп" нижней ступени, обеспечить надежное включение дифференциального эффекта верхней втулки с помощью разделительной продавочной пробки, за счет чего достигнуть полного конструктивного

35 закрытия цементировочных отверстий после окончания цементирования верхнеи ступени обсадной колонны.

Формула изобретения устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус с цементировочными окнами, верхнюю дифференциальную втулку с седлом под верхнюю цементировочную пробку и каналом, сообщающим полость над втулкой с полостью под цементировочной пробкой, образующую с корпусом дифференциальную полость, нижнюю втулку с седлом под нижнюю цементировочную пробку, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, дифференциальная втулка имеет дополнительное радиальное отверстие, сообщающее внутритрубное пространство под цементировочной пробкой с дифференциальной полостью при ее верхнем положении, а в корпусе выполнен продольный канал и радиальные отверстия для гидравлического сообшения дифференциальной полости с заколонным пространством обсадной колонны, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мишевич B. И. Справочник инженера по бурению. N. "Недра", 1973, т. 1, с. 396.

2. Авторское свидетельство СССР

9 717287, кл, Е 21 В 33/14, 1978 (прототип).

1004615

12

Составитель Е. Молчанова

Редактор Л. Авраменко Техред А.Бабинец Корректор Ю. Макаренко

Подписное

Закаэ 1824/42 Тираж 6 01

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4