Устройство для цементирования обсадных колонн

(7) Красноярскийиспытания скважиннаучно-исследоватгеологии, геофизик У 31дел бурения источно-Сибирског от Во ль ого институт минерального.А.Истоми ельство СССР33/16, 1982.ьство СССР33/14, 1976.ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ орной но ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯОБСАДНЫХ КОЛОНН(57) Изобретение от пром-сти и позволяет повысить надежность в работе устр-ва. Оно включает корпус (К) 1 с осевым каналом 2 и периферийными отверстиями 3, в которых установлены фильтрующие элементы 4 в виде полого цилиндра (ПЦ), диафрагмы 5. Над ними подвижно установле ны штыри 6, а в канале 2 размещен об ратный клапан 7. Под К 1 установлен опорный диск 8 с осевыми отверстиями 9. ПЦ расположен между К 1 и диском 8. Верхний торец ПЦ жестко соединен с К 1, а нижний - с диском 8, Продавочная пробка, насаживаясь на штыри 6, разрушает диафрагмы 5, Клапан 7 закрывается. Цементный раствор частично обезвоживается на элементе 4, а фильтрат раствора поступает в по1418471 лость колонны под К 1, В полости между К 1 и диском 8 формируется цементное уплотнение, сжатие которого вызывает дополнительное уплотнение цеентной массы, По мере доуплотненияИзобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировании обсадных колонн,Цель изобретения - повышение на дежности устройства в работе путем повышения его герметичности после цементирования обсадочной колонны в условиях действия избыточного давления в прямом направлении. 10На чертеже представлено устройство, общий вид, продольный разрез.Устройство включает корпус 1 с выполненным в нем осевым каналом 2 и периферийными отверстиями 3, фильтру 15 ющие элементы 4 и диафрагмы 5, установленные в периферийных отверстиях 3, штыри б, установленные над диафрагмами 5, обратный клапан 7, разме 20 щенный в осевом канале 2 корпуса 1, опорный диск 8 с выполненными в нем , осевыми отверстиями 9, упорный диск1 О, через который пропущены штыри 6,Устройство работает следующим образом.После закачивания в скважину необходимого количества цементного раствора в скважину закачивается прода- .вочная пробка, которая, садясь на штыри 6, разрушает диафрагмы 5. Припрек"ращении подачи насосов обратный кла" пан 7 закрывается.Под действием перепада давления,как разности давлений столбов цементного раствора в эатрубном пространстве и более легкой продавочной жидкости в колонне, цементный раствор подвергается частичному обезвоживанию на фийьтрующем элементе 4, В полостимежду корпусом 1 и ограничительным дис- ф ком 8 формируется цементное уплотне-, ние, а фильтрат раствора поступает через фильтрующий элемент 4 в полость колонны над корпусом 1. В процессе сопротивляемость сжатию цементноймассы пропорционально возрастает. Т.обр., прорыв продавочной жидкости вбашмачную часть колонны полностью исключается. 1 ил. 2гснижения давления за обсадными трубами до пластового на обратном клапане 7 возникает перепад давления противоположного знака, т.е. в направлении башмака колонны, Под действием этого давления обратный клапан 7 нагружает цементное уплотнение дополнительной силой. При малой величине этой силы цементное уплотнение полностью воспринимает нагрузку, а следовательно, и фиксирует обратный клапан 7 в закрытом положении. Если же сила достаточно велика, то цементное уплотнение деформируется, поскольку сдвиг его в трубе невозможен ввиду наличия ограничительного диска 8, Сжатие цементного уплотнения повышенной нагрузкой вызывает дополнительное уплотнение цементной массы с выходом дисперсионной среды через промывочные отверстия в .ограничительном диске 8, По мере доуплотнения сопротивляемость сжатию цементной массы пропорционально возрастает, Проницаемость ее практически равна нулю. Таким образом, прорывпродавочной жидкости в башмачную часть колонны исключается полностью.Сопротивляемость цементной массы возрастает до тех пор, пока на нее действует активная сжимающая нагрузка, передаваемая продавочной жидкостью, поэтому наименьшее расстояние между корпусом и ограничительным диском определяется максимальной величиной смещения затвора обратного клапана в открытом положении. Наибольшее расстояние ограничивается необходимостью достижения максимального уплотнения цементной массы при полном открытии затвора,Возможная наибольшая величина смещения затвора ЛЬ должна быть больше или равна деформации ай цементной массы в полости между седлом и огра-1418471 Ь = - = 5 АЬ = 150 мм. дЬ 0,2 Отсюда следует, что наибольшегодоуплотнения возможно достигнуть привысоте цементной массы Ь, равной5 ЛЬ , т.е. Составитель Н,Чепига Редактор А.Козориз Техред И.Верес Корректор Н.КорольЗаказ 4138/34 Тираж 531 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ничительным диском при максимальновозможной сжимающей нагрузке, т.е,ДЬ 7 ДЬМаксимальное избыточное давление 5иэ ряда возможных в практике строительства скважин равно 160 мкгс/смЭкспериментально установлено, что.под воздействием этого давления затвор клапана, сжимая цементное уплотнение высотой Ь, вызывает сокращениеего на 207, т.е. на величину лЬ,равнуюдЬ = 0,2 Ь,где Ь - начальная высота цементного 15уплотнения, равная расстоянию между клапанным седлом иограничительным диском.Задаваемая величиной ВЬ, имеющейопределенное значение для клапана 20конкретного типоразмера, можно определить Ь из выраженияЬ = 5 дЬ.Таким. образом, величина Ь, как высота пространства медлу седлом и ограничительным кольцом, представляется зависимостьюЬ с 5 дЬ,Например, в конструкции типовоготарельчатого клапана для обсадной ко- ЗОлонны диаметром 146 мм допускаетсясмещение затвора вниз при полном открытии на 30 мм.. Для обратных клапанов увеличенного диаметра предусматривается смещение затвора на большую величину. Нап-,ример, в клапане под колонну 245 ммсмещение составляет 50 мм, В этомслучае Ь = 250 мм,Эффективность предложенного устройства определяется сокращением затрат средств и времени на исследованиескважин и восстановления герметичности башмачной части обсадных колонн.Формула и э обретенияУстройство для цементирования обсадных колонн, включающее корпус свыполненным в нем осевым каналом ипериферийными отверстиями с установленными в последних фильтрующими элементами и диафрагмами, продавочнуюпробку, штыри, установленные над диафрагмами с возможностью их осевогоперемещения и размещения диафрагм привзаимодействии штырей с продавочнойпробкой и обратный клапан, установленный в осевом канале корпуса, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности в работе, оноснабжено опорным диском с выполненны"ми в нем осевыми отверстиями установленным под корпусом, а фильтрующиеэлементы выполнены в виде полого цилиндра, размещенного между корпусоми опорным диском, причем верхний торец полого цилиндра жестко соединенс корпусом, а нижний - с опорным дис.ком.