Устройство для ступенчатого цементирования скважин

 

Изобретение относится к области крепления нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение эксплуатационной технологичности устройства при одновременном упрощении его изготовления. Устройство для ступенчатого цементирования включает составной корпус 1 с центральным проходным каналом (ЦПК) 2 и радиальными циркуляционными отверстиями 3. Внутренняя поверхность корпуса состоит из кольцевых выступов 15 и впадин (В) 19. В корпусе установлены двухходовая втулка 5 одностороннего перемещения с радиальными циркуляционными отверстиями 6, 7 и 8, размещенными выше радиальных циркуляционных отверстий 3 корпуса. В корпусе 1 установлен также ограничитель первого хода втулки 5, выполненной в виде кольца 10, односторонне сцепленного с втулкой 5 и размещенного в корпусе 1 с возможностью образования с корпусом 1 и втулкой 5 замкнутой полости 20, образующей гидрофиксатор при перемещении с ней вниз до совмещения циркуляционных отверстий корпуса 1 и втулки 5, разгерметизации гидрофиксатора при последующем перемещении вниз относительно втулки 5. В корпусе 1 размещены выведенные из его ЦПК 2 и выступающие в него выдвижные упоры 16 и 17, размещенные соответственно в верхнем 11 и нижнем 9 кольцевых сепараторах и взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Верхний сепаратор 11 с выдвижными упорами 16 размещен в кольце 10 над выступом 15 с возможностью выдвижения упоров 16 ЦПК 2 при взаимодействии кольца 10 с выступом после первого хода втулки 5. Нижний сепаратор 9 с выдвижными упорами 17 размещен во втулке 5 над В 19 корпуса 1 с возможностью западания упоров 17 во впадину 19 после двух ходов втулки 5. Последняя выполнена с уплотнительными кольцами 22 и с гидротормозом 20 в виде калиброванного отверстия 8, сообщающего одну из впадин корпуса 1 с ЦПК 2, размещенного с возможностью разобщения от него впадины уплотнительным кольцом 22 втулки 5. На выдвижных упорах 16 и 17 установлены магнитные вставки 21, контактирующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Выдвижные упоры 16 закреплены на кольце 10 пружинными отклонителями 18. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>л Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22 (21) 4665893/03 (22) 23.03.89 (46) 07.07.91. Бюл, ЬЬ 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) В.И.Ванифатьев, Ю.Ç.Цырин, Н.Х.Яхин, А.А.Домальчук, Б.А.Вацик и Ш.Х.Сагдеев (53) 622.245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1027368, кл. Е 21 В ЗЗ/12, 1983.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1446276, кл. Е 21 В 33/14. 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО

ЦЕМЕН.ИРОВАНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к области креплЕния нефтяных и газовых скважин. Цель—

„„5U„„1661374 А1 повышение эксплуатационной технологичности устройства при одновременном упрощении его изготовления. Устройство для ступенчатого цементирования включает составной корпус 1 с центральным проходным каналом (ЦПК) 2 и радиальными циркуляционными отверстиями 3. Внутренняя поверхность корпуса состоит из кольцевых выступов 15 и впадин (В) 19. В корпусе установлены двухходовая втулка 5 одностороннего перемещения с радиальными циркуляционными отверстиями 6, 7 и 8, размещенными выше радиальных циркуляционных отверстий 3 корпуса. В корпусе 1 установлен также ограничитель первого хода втулки 5, выполненной в виде кольца 10, 1661374 в интервале положения нижнего сепэрато10 .ра после двух ходов втулки.

Ступенчатое цементирование начинают односторонне сцепленного с втулкой 5- и размещенного в корпусе 1 с воэможностью образования с корпусом 1 и втулкой 5 замкнутой полости 20, образующей гидрофиксагор при перемещении с ней вниз до совмещения циркуляционных отверстий корпуса 1 и втулки 5, разгерметизации гидрофиксатора при последующем перемещении вниз относительно втулки 5, В корпусе

1 размещены выведенные из его ЦПК 2 и выступающие в него выдвижные упоры 16 и

17, размещенные соответственно в верхнем

11 и нижнем 9 кольцевых сепараторах и взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Верхний сепаратор 11 с выдвижными упорами 16 размещен в кольце 10 над выступом 15 с воэможностью выдвижения упоров 16 ЦПК 2 при

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин с близким расположением нефтеводогазоносных, гори-! зонтов и низкопроницаемыми коллекторами, имеющими высокую чувствительность к эакупоривающему действию тампонажных растворов.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной технологичности ус"гройства при одновременном упрощении

его изготовления, На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении; на фиг. 2 и 3 — то же, соответственно в периоды продавливэния за обсадную колонну дополнительной и

Промежуточной порций тампонажных материалов.

Устройство (фиг. 1) состоит из составного ступенчатого корпуса 1 с центральным проходным каналом 2 и циркуляционными отверстиями 3, зафиксированной в корпусе штифтом 4 ступенчатой втулки 5 с радиальными отверстиями 6 — 9, кольца 10 с радиальными отверстиями 11 и 12, односторонне сцепленного с втулкой 5 посредством пальца 13 и зафиксированного в корпусе с помощью срезного штифта 14 и опорного кольцевого выступа 15. В кольцевых рядах радиальных отверстий 11 и 9, образующих верхний и нижний кольцевые сепараторы, установлены выдвижные упоры 16 и 17, причем упоры 16 частично закреплены припаянными к кольцу 10 пружинами 18. Ступенчатый корпус 1 имеет впадину — кольцевой карман 19 и образует со ступенчатой втулкой 5 кольцевую полость 20 — гидротормоэ, сообщенный с про15

35 взаимодействии кольца 10 с выступом после первого хода втулки 5. Нижний сепаратор 9 с выдвижными упорами 17 размещен во втулке 5 над В 19 корпуса 1 с возможностью эападания упоров 17 во впадину 19 после двух ходов втулки 5, Последняя выполнена с уплотнительными кольцами 22 и гидротормозом 20 в виде калиброванного отверстия

8, сообщающего одну из впадин корпуса 1 с

ЦПК 2, размещенного с возможностью разобщения от него впадины уплотнительным кольцом 22 втулки 5. На выдвижных упорах

16 и 17 установлены магнитные вставки 21, контактирующие с внутренней поверхностью корпуса 1. Выдвижные упоры 16 закреплены нэ кольце 10 пружинными отклонителями 18, 2 з.ll. ф-лы, 3 ил. ходным каналом 2 посредством калиброванного радиального отверстия 8, а выдвижные упоры 16 и 17 оборудованы магнитными вставками 21. Необходимую герметичность устройств обеспечивают уплотнительные кольца 22. Выступ 15 размещен в интервале положения верхнего сепаратора после первого хода втулки 5, а кольцевой карман 19— с последовательной закачки в обсадную колонну расчетных объемов первой и промежуточной порций тампонажных материалов, не ухудшающих коллекторские свойства продуктивных пластов. Затем пускают в колонну первую цементировочную пробку 23 (фиг. 2) и закачивают нэ нее расчетный обьем дополнительной порции тампонажного материала. После этого пускают в колонну вторую цементировочную пробку

24 и эакачивают на нее продэвочную жидкость.

В момент подхода цементировочной пробки 23 к устройству первая и промежуточная порции тампонажных материалов располагаются в интервале от устройства до забоя скважины, причем первая порция — в затрубном пространстве, а вторая — в полости обсадной колонны. Цементировочная пробка 23, проходя через проходной канал

2 устройства и взаимодействуя с упорами

17, срезает штифт 4 и перемещает ступенчатую втулку 5 в промежуточное положение.

При совмещении циркуляционных отверстий 3 корпуса 1 с отверстиями 6 втулки 5 кольцевая полость 20 раэобщается от про1661374

15

25

35

45

55 ходного канала устройства, образуя гидрофиксатор ступенчатой втулки 5.

При перемещении втулки 5 вниз односторонне сцепленное с этой втулкой посредством. пальца 14 кольцо 10, срезая штифт 14, также перемещается вниз, выдви. гая при этом в проходной канал устройства упоры 16, т.е. образуя седло для верхней цементировочной пробки 24. Продолжая закачку продавочной жидкости в колонну, продавливают в затрубное пространство дополнительную порцию тампонажного материала. При взаимодействии верхней цементировочной пробки 24 с выдвижными упорами 16 происходит смещение кольца 10 (фиг. 3), разгерметизация кольцевой камеры

20 (т.е. вывод гидрофиксатора из рабочего состояния) и вывод выдвижных упоров 16 из проходного канала устройства под ойорное кольцо 15.

Цементировочная пробка 24, продолжая движение вниз, входит в зону отверстий

3 и разобщает их от внутриколонного пространства, При этом пробка 24 смыкается с пробкой 23, а может быть и разделена от пробки 23 незначительным объемом тампонажного материала, заключенного между ними. Под действием повышенного давления сверху цементировочная пробка 23, взаимодействуя с упорами 17, перемещает втулку 5 в конечное положение, герметично перекрывая циркуляционные отверстия 3 устройства. В конечном положении втулки выдвижные упоры 17 перемещаются в кольцевой карман 19, освобождая проходной канал 2, и фиксируются на боковой стенке корпуса магнитными вставками 21. Продолжая непрерывную закачку продавочной жидкости в колонну, перемещают цементировочные пробки вниз до посадки нижней пробки 23 на стоп-кольцо. При этом в затрубное пространство скважины, расположенное в зоне продуктивных пластов, продавливается промежуточная порция тампонажных материалов, которая после твердения образует герметизирующий пласты тампонажный камень с необходимыми для этой эоны физико-механическими свойствами, В то же время первая порция перемещается в вышерасположенную зону затрубного пространства, вытесняя вверх дополнительную порцию.

Технические преимущества устройства состоят в следующем. Уменьшено с трех до двух количество кольцевых рядов опорных элементов. Исключены из конструкции трудноразбуриваемые пружинные опорные элементы. Исключена необходимость последовательного взаимодействия первой, цементировочной пробки с двумя кольцевыми рядами выдвижных упоров для надежного срабатывания устройства (эта пробка взаимодействует только с одним, нижним кольцевым рядом упоров), Таким образом, повышается эксплуатационная технологичность устройства, а также упрощается его изготовление, т.е. уменьшается трудоемкость и стоимость, Формула изобретения

1. Устройство для ступенчатого цементирования скважин, включающее составной корпус с центральным. проходным каналом, радиальными циркуляционными отверстиями и внутреннюю поверхность, состоящую иэ кольцевых выступов и впадин, установленные в корпусе двухходовую втулку одностороннего перемещения с радиальными циркуляционными отверстиями, размещен н ы ми вы ше упам я нуты х отверстий корпуса, и ограничитель первого хода втулки, выполненный в виде кольца, односторонне сцепленного с втулкой, и установленный с возможностью образования с корпусом и втулкой замкнутой полости, образующей ее гидрофиксатор, при перемещении с ней вниз до совмещения циркуляционных отверстий корпуса и втулки и разгерметизации гидрофиксатора при последующем перемещении вниз относительно втулки, а также выведенные из центрального проходного канала и выступающие внего выдвижные упоры,,размещенные соответственно в верхнем и нижнем кольцевых сепараторах и взаимодействующие с внутренней поверхностью корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной технологичности устройства при одновременном упрощении его изготовления, верхний сепаратор с выдвижными упорами размещен в упомянутом кольце над выступом внутренней поверхности корпуса с возможностью выдвижения упоров в центральный проходной канал при взаимодействии кольца с выступом после первого хода втулки, а нижний сепаратор с выдвижными упорами размещен в двухходовой втулке нед впадиной корпуса с воэможностью западэния упоров ва впадину после двух ходов втулки, причем втулка выполнена с уплотнительным кольцом и с гидротормоэом в виде калиброванного отверстия, сообщающего одну из впадин корпуса с центральным проходным каналом и размещенного с возможностью разобщения от него впадины уплотнительным кольцом втулки.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что выдвижные упоры снабжены

1661374

Фиг. 2 магнитными вставками, контактирующими с внутренней поверхностью корпуса.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности его работы, выдвижные упоры, размещенные в верхнем сепараторе, закреплены на кольце пружинными отклонителями.

1661374

Составитель П.Фропов

Техред M.Моргентал Корректор М,Кучерявая

Редактор И.Шулла

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2105 Тираж 366 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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