Устройство для обратного цементирования обсадных колонн

(51) 5 лУ) ",А;,1 ИЕ ИЗОБРЕТЕН О у - 1 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Красноярский филиал Сибирского научно-исследовательского имститута геологии, геофизики и минерального сырья(56) Авторское свидетельство СССР 1 Ф 646034, кл. Е 21 В 33/14, 1974.Авторское свидетельство СССР М 1357546, кл. Е 21 В 33/14, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАТНОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к горной промышленности и используется при цементировании обсадных колонн методом обратной циркуляции. Цель - расширение технологических возможностей устройства и повышение качества цементирования скважин. Устройство включает корпус(К) 1 с внутренней камерой 2 и боковыми каналами 10, Внутри К 1 размещена подвижная втулка (ПВ) 3 с радиальными каналами 4 и с подпружиненными пружинами 5 упорами 6, установленными с воэможностью взаимодействия с внутренней поверхностью К 1. В нижней части ПВ 3 выполнено посадочное седло под верхний и нижний шары. Посадочное седло размещено ниже радиальных каналов 4 на расстоянии, равном диаметру шаров, при этом диаметры шаров равны между собой и не превышают половины внутреннего диаметра К 1,причем нижний шар обладает положительной плавучестью в буровом растворе, а верхний шар - положительной плавучестью в цементном растворе. В нижней части К 1 установ- а лены верхний 11 и нижний 12 ряды среэных элементов. На наружной поверхности ПВ 3 размещено стопорное пружинное кольцо 13, фиксирующее ПВ 3 в нижнем ее положении. Оно монтируется в нижней части обсадной колонны и вместе с ней опускается в скважину, 3 ил.50 55 Изобретение относится к горнои промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и используется при цементированииобсадных колонн методом обратной циркуляции.Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства и повышение качества цементирования.На фиг,1 представлен продольный четвертной разрез устройства в положении егоэлементов при спуске устройства е скважину; на лиг,2 - то же, в момен г посадки верхнего шара в подвижную вулку; на фиг.З -то же, после окон алания ц.;ментированияскважины,Устройство включает полый корпус 1 свнутренней камерой 2, подвижную вгулку 3с радиальными каналами 4 и с подпружиненными пружинами 5 упорами б, установленными с возможностью взаимодействия свнутренней поверхностью коппусаВ подвижной втулке 3 вь;, олнено посадочное седло 7 под верхний Я и ни,кний 9шары. Посадочное седло размещено нижерадиальных каналов 4 на расстоянии, равном диаметру шаров, при этом диаметрышаров равны между собой и не превышаютполовины внутреннего диаметра корпуса,причем нижний шар 9 обладает положительной плавучестью в буровом растворе, аверхний шар 8 обладает положительнойплавучестью в цементном растворе, В корпусе 1 выполнены боковые каналы 10 нижевнутренней камеры 2, а в нижней части корпуса.установлены верхние 11 и нижний 12ряды срезных элементов. Усилие среза нижнего ряда 12 срезных элементов превышаетусилие среза срезных элементов 11 верхнего ряда, В подвижной втулке 3 установленостопорное пружинное кольцо 13. фиксирующее ее относительно корпуса в крайнемнижнем положенииУстройство работает следующим обра.зом.При спуске обсадной колонныустройство собирается и фиксируется в положении, представленном на фиг,1, при котором оно работает как обратный клапан,допуская циркуляцию бурового, а при необходимости и цементного раствора, в прямом направлении. Когда спуск колоннызакончен и выполнена технологически необходимая промывка прямой циркуляцией,внутрь обсадной колонны сбрасываетсяверхний шар 8, имеющий с нижним шаром9 одинаковый диаметр, С промывкой илипод действием силы тяжести нижний шар 9садится в подвижную втулку 3 на выступающие части упоров б, Насосом создаетсявнутри обсадной колонны некоторое избыФ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 точное давление, достаточное для того, чтобы возникающим на нижнем конце подвижнои втулки 3 усилием разрушить срезной штифт 11. Подвижная втулка 3 при этом смещается вниз до упора с нижним рядом 12 срезных штифтов, а упоры б под действием пружин 5 западают во внутреннюю камеру 2 корпуса 1, В таком положении, представленном на фиг,2, возможна обратная циркуляция. Восходящим потоком внутри колонны оба шара вьталкиваются внутрь корпуса обсадной колонны, Поскольку нижний шар.9 имеет плотность, меньшую, чем буровой раствор, он потоком поднимается на поверхность. Верхний шар 8 под действием скоростного напора выталкивается из устройства, но держится в потоке над ним. При этом циркуляция через устройство осуществляется по, внутреннему каналу подвижной втулки 3, Закачанный в затрубное пространство цементный раствор постепенно йриближается к месту установки устройства,К моменту окончания цементирования сначала внутрь обсадной колонны поступает смесь, образующаяся при контакте цементного раствора с буровым. Она имеет меньшую плотност ь чем плотность нижнего шара 9, и поэтому он сохраняет способность тонуть в этой смеси. Когда внутрь колонны начинает поступать достаточно чистый цеменгный раствор нижний шар 9 в нем всплывает.Внутрь обсадной колонны пропускают такое избыточное количество цементного раствора, которое необходимо для того, ч обы исключить ошибку в расч,.е потребного для цементирования количества цементного раствора. При этом руководс;вуются либо только объемным методом контроля. либо каким-либо другим, например по меченной пачке жидкости, выходящей к моменту окончания цемен гирования на поверхность, или по давлениюа цементировочной головке и т д.Циркуляцию прекращают путем закрытия крана на цементировочной головке, затем насосом создают прямую циркуляцию. Жидкость при этом движется в устройстве по подвижной втулке. При этом нижний шар 9 находится в таком разделяющем слое над устройством,где плотность жидкости равна плотности нижнего шара 9. Продавку в прямом направлении продолжают до тех пор,пока нижний шар 9 не сядет внутри подвижной втулки на посадочное седло 7. Циркуляция прекращается, что на поверхности отмечается по росту давления внутри обсадной колонны. Это давление поднимают до расчетного, при котором разрушаютсяСоставитель Н.ЧепигаРедактор М.Бандура Техред М.Моргентал Коррек о ол акаэ 2723 Тираж 349 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 веннс-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,роизв среэные штифты 12. При этом подвижная втулка 3 перемещается нниэ до упора во внутренние выступы корпуса 1. Упоры 6 вдвигаются внутрь подвижной втулки 3 фиксируя нижний шар 9 в подвижной втулке. При этом стопорное кольцо 13 раздвигается, западая во внутренною камеру корпуса 1, и фиксирует подви,кную втулку 3 в крайнем нижнем положении, Таким образом, устройство в конце цементирования полностью запирает пооточный канал, препятствуя движению жидкости в прямом или обратном направлении. Гоеимушество устройства пепел известными состоит в том, что исключается не. качественное завершение операции по цементированию по способу обратной циркуляции, оголение башмака, допуск больших цементных сгнков, необеспечение эа нижней частью обсадной колончы цемонгного кольца низкого качества. Управление процессом становится контролируемым, качество цементирования - высоким, а работа устройства обеспечивает требующуюся надежность. Формула изобретения Устройс 1 во для обратного цементирования обсадных колонн, включающее полый корпус с внутренней камерой, подвижную 5 вгулкус радиальными каналами и с подпру.чиненными упорами, установленными с .,эможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса, нижний и верхний шары, посадочное седло под шары, 10 выпглненное в подвижной втулке, верхнийи нижний ряды срезных элементов, установ.лен ые в нижней части корпуса, и стопорное пружинное кольцо подвижной втулки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 15 расширения технологических возможностей устройства и повышения качества цементирования, корпус выполнен с боковыми каналами ниже внутренней камеры, посадочное седло размещено ниже ра диальных каналов подвижной втулки нарасстоянии, равном диаметру шаров, при этом диаметры шаров между собой и не превышают половины внутреннего диаметра орпуса, причем нижний шар обладает поло жительной плавучестью в буровом растворе,л верхний шар - в,цементом растворе.