Устройство для цементирования кавернозных скважин

,801218076 а) 4 Е 21 В 33 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Полтавское отделение Украинского научно-исследовательского геолого-разведочного института(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ КАВЕРНОЗНЫХ СКВАЖИН, включающее корпус с циркуляционными окнами, втулку с посадочным седлом и окнами, установленную внутри корпуса и перекрываю.щую его циркуляционные окна, стержни с пружинами, установленные в транспортном положении соосно с корпусом и выполненные с возможностью их раскрытия в рабочем положении, и механизм фиксации стержней в транспортном положении, отлачающееся тем, что, с целью повышения качества цементирования кавернозных участков скважин за счет возможности механической обработки стенок каверн по периметру и гидравлической обработки застойных зон бурового раствора по всему объему каверн, оно снабжено дополнительной втулкой с тангенциальными окнами, установленной снаружи корпуса с возможностью вращения относительно последнего и образующей с корпусом против его циркуляционных окон полость, сообщаемую в рабочем положении устройства через циркуляционные окна с полостью корпуса, а стержни установлены на дополнительной втулке над ее тангенциальными окнами и выполнены с упругодеформируемыми щетками на их свободных концах, причем механизм фиксации стержней выполнен в виде шпилек со срезными головками, а корпус выполнен со сквозными отверстиями под шпильки, при этом срезные головки шпилек помещены внутри корпуса и с возможностью их разрушения втулкой при ее осевом перемещении.Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для цементирования.Целью изобретения является повышениекачества цементирования кавернозных участков скважин за счет возможности механической обработки стенок каверн по периметру и гидравлической обработки застойныхзон бурового раствора по всему объемукаверн,ОНа фиг. 1 показано устройство, общийвид; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - то же, в момент окончания цементирования; на фиг. 4 - разрезА - А на фиг. 1.Устройство состоит из корпуса 1 с циркуляционными окнами 2, втулки 3, выполненной, например, дифференциальной. Втулка 3выполнена с посадочным седлом 4 и окнами 5, установлена внутри корпуса 1 и перекрывает его циркуляционные окна 2. Устрой оство содержит также стержни 6 с пружинами7, Стержни 6 установлены в транспортномположении соосно с корпусом 1 и выполнены с возможностью их раскрытия под действием пружин 7 в рабочее положение.На корпусе 1 установлена дополнительная втулка 8 с тангенциальными окнами9 с возможностью вращения относительнопоследнего. С корпусом против его циркуляционных, окон 2 дополнительная втулка8 образует полость 10, которая через циркуляционные окна 2 сообщается с полостьюкорпуса 1 в рабочем положении устройства.Стержени 6 установлены на дополнительной втулке 8 в ее пазах 11 над тангенциальными окнами 9 и выполнены с упругодеформируемыми щетками 12 на свободныхконцах.Механизм фиксации стержней выполнен,например, в виде шпилек 13 со срезнымиголовками 14. Корпус 1 имеет сквозныеотверстия под шпильки 13. Срезные головки 4014 шпилек 13 помещены внутри корпусас возможностью их разрушения втулкой 3при ее осевом перемещении.В случае выполнения втулки 3 дифференциальной головки 14 шпилек 3 могутбыть помещены в дифференциальной полости 15.Втулка 3, кроме посадочного седла 4,выполненного под управляющую пробку16, может иметь седло 17 под разделительную пробку 18. Седло 17 выполнено с отверстиями 7 и установлено на срезных элементах (не показаны).Втулка 3 закреплена в корпусе на срезных элементах 19 и в нижней части имеетторцовые кулачки 20 под пазы 21 противоповоротного фиксатора 22. Посадочное седло 554 тоже выполнено срезным (не показано).В верхней. части корпуса установлен переводник 23. Устройство работает следующим образом.В собранном виде (фиг. 1) устройство с обсадной колонной опускают в скважину. Установку устройства в колонне выбирают из расчета его расположения в непосредственной близости от нижней границы каверны.После цементирования нижней ступени ствола скважины (от башмака колонны до каверны), при котором применяется цементный раствор со сроками, достаточными для цементирования верхней ступени с расхаживанием, в колонну опускают управляющую пробку 16. После посадки этой пробки в седло 4 и создания в колонне избыточного давления срезаются элементы 19, и втулка 3 перемещается вниз до совмещения ее окон 5 с циркуляционными окнами 2 корпуса, срезая при этом головки 14 шпилек 13, удерживающие стержни 6 в пазах 11 дополнительной втулки 8. Под действием пружин 7 (фиг. 2) щетки выходят из пазов 11, прижимаясь к стенкам скважины, а промывочный или цементный раствор через циркуляционные окна 2 и окна 5, полость 10 и тангенциальные окна (сопла) 9 поступает в заколонное пространство, вращая под действием реактивных струй дополнительную втулку 8 вместе с упругодеформируемыми щетками.В момент поступления цементного раствора (буферной жидкости или промывочного раствора - в зависимости от выбранного способа цементирования) в заколонное пространство приступают к подъему обсадной колонны. При вхождении устройства в интервал каверны стержни 6 под воздействием пружин и центробежной силы от вращения дополнительной втулки 8 занимают горизонтальное положение и, вращаясь, разрушают в каверне застойные зоны не вытесненного при промывке бурового раствора. Одновременно с помощью вращающихся струй цементного раствора, выходящего из тангенциальных окон (сопел) 9, происходит очистка разрушенных упругодеформируемыми щетками застойных зон бурового раствора с последующим заполнением всего объема каверны цементом.После выхода устройства из каверны в зависимости от принятой технологии цементировання колонну опускают до забоя скважины при одновременной продавке цементного раствора через устройство или же опускают, прекратив продавку.В конце продавки цементного раствора при посадке разделительной пробки 18 на седло 17 втулка 3 перемещается вниз, перекрывая циркуляционные окна 2, В момент перекрытия этих окон втулкой 3 отверстия Б седла 17 располагаются ниже торца переводника 23, обеспечивая поступление жидкости и передачу давления из полости колонны ниже пробок 16 и 18 в полость между торцами переводника и втулки 3. При этомпроисходит полное перемещение втулки 3 в крайнее нижнее положение и ее стопорение.Вслед за этим в результате роста давления над разделительной пробкой 18 срезается седло 17, давление над пробкой 15 также увеличивается, и затем срезается посадочное седло 4. В результате сжимаемости заполняющего обсадную колонну раствора и увеличения давления над разделительной пробкой 18 происходит некоторое ее перемещение вниз. При этом седла 17 и 4 и управляющая пробка 16 могут упасть к башмаку колонны или же переместиться вместе с разделительной пробкой 18 ниже интервала устройства. Этим исключается разбуривание седел и пробок непосредственно в устройстве, предотвращается его повреждение и повышается надежность герметизации, а также обеспечивается выравнивание давления по всей длине колонны в период ОЗЦ, что повышает качество изоляции затрубного пространства по контакту цементный камень - обсадные трубы.После ОЗЦ пробки и седла (если онипо какой-либо причине не упали вниз) проталкиваются бурильным инструментом к башмаку колонны, где и разбуриваются.Применение предлагаоемого устройстваобеспечит качественное цементирование обсадных колонн в интервале каверн. При 0 полном заполнении полости каверны цементом образующееся цементное кол ьцо повышает несущую способность, обсадной колонны и предотвращает возникновение и передачу односторонних концентрированных нагрузок на обсадные трубы при пластичном течении пород, например калийно- магниевых солей. Этим предотвращаются сложные аварии, связанные со смятием обсадных труб и приводящие в ряде случаев к ликвидации скважин.1218076 Гд еловская а, Ж тент Сост Техред Тира сударст и изобрРедактор Л. В Заказ 1098/4 ВНИИПИ Го по дела 113035, Москв Филиал ППП сПа. Гришановс Корректор Г. РешПодписноекомитета СССРи открытийская наб., д, 4/5од, ул. Проектная, 4