Устройство для цементирования обсадных колонн

(37) И 3 ОСО - ".Ис От:1 ОС.1 тс 5 т 1 Об.,1 Я ст 1;Ла 0 НО О, Еогп ЭТ П 1 ОН;-т; 1"ЯЕе; 1 р;1ЦЕИЕНТИР; - Н: .:16 СЯД;1;Л: КО-, С:1 Н ЯЯСпЧ ГО" Н 11 Т Лен 1 1 11 Н,1;ОКИЛЯН . . Н011 .1.ПО. О РЯС 1 РОЭ 1:ПНЭТОГО 1; .ОРПУСЕ 1 НЯЦ ЕГО ИНОК ЛНционной полостьи установлен фил;тр4, ООРЯДУ;ДЦИ 11 С 11 И 11 КОЛНЦЕН 1 Ллость (1) . Гидрапли 1 ески спнэа 1 н 1 ЛОциркуляц 11 онной П, БЬ 11 це филнтра 4ня корпе д: - .1;е 11;Он переклю:1 Я 1 сциймехяниэ 11 (1.1) и н 1 де патр Окаг, с, пи 11 Гзаимос.: тнует диффсре 1 Л 1 иальнэ.ктолкате 115.ц .)б а Последн 1 н 1 Обря э 1; етс корпусо 11 1 гопость 17 для сооб 11,";Иинее с осен 1". КЯ 1.Я 11 ои 2 корпуса 1 ятру.бок 15 пер . иается при Осево и: ре -11 е 1 ценки Ц.6 и 11 ерекдь.Бает Впу кн, еотлерс.-1 н .: и его рабочем пело;.:ен:.1 и.фил 1 1 р ял;пае 1 и сеид про - ,ОЛ=,И 1.;епланки ,",ст: 1.г;ц 19 ня стволе 20и ка.1 а:нн 2 н 22. Через ка 1-:ал 2. РП 1 Щ,:Р;,-: 1,4:Г.-". - ; ЕНИЯрц ууЬГ 1,)";Д-"",:,"ДЕ" 3 .Р". ""1280 отверстия 6 эаколонное пространство сообщается с циркуляционной П. Канал 22 перекрыт перепускной манжетой 23 одностороннего действия. Для предотвращения загрязнения кольцевой П фильтра 14 она разобщена от отверстий 6 манжетой 28 также одностороннего действия. Взаимодействие ДТ 16 и патрубка 15 обеспечивается наличием н ПМ присоединительного переводника 16 112и пружинных фиксаторов 24 и 25. Наличием в устр-ве ПМ фильтра и системы перепускных каналов с установленными в них манжетами одностороннего действия обеспечивается последовательное сообщение впускных отверстий 6 устр-ва с заколонным пространством, а при конечном положении патрубка 15 - только с фильтром 14, 1 э.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для цементирования скважин в случаях необходимости разобщения пластов в заданных интервалах, например в кавернах,Целью изобретения является повышение качества цементирования обсад ных колонн эа счет возможности дозил рованного обезвоживания тампонажного раствора.На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство в транспортнрм положении; на фиг.2 - то же, в рабочем положении; на фиг.3 - сечение 5 А-А на фиг.1.Устройство состоит из корпуса 1 с осевым каналом 2 и нагнетательными отверстиями 3, кожуха 4, помещенного на корпусе 1. Кожух и корпус образуют между собой циркуляционную полость 5, сообщенную с заколонным пространством через впускное отверстие 6 и выпускные отверстия 7, перекрытые клапа нами 8. В, циркуляционной полости 5 помещен эластичный элемент 9 против нагнетательных отверстий 3 корпуса 1.На внутренней поверхности кожуха установлены перепускные накладки 10, Нагнетательные отверстия 3 перекрыты ,рабочей втулкой 11. Оба конца элас,тичного элемента 9 неподвижно закреплены обоймами 12. Уплотнительные кольца 13 обеспечивают необходимую герметичность соединений устройства, На корпусе устройства (над его циркуляционной полостью) установлен фильтр 14, который образует с корпусом 1 кольцевую полость А. гидравлически40 связанную с циркуляционной полостью 5. Выше фильтра 14 на корпусе 1 по 2мещен переключающий механизм в виде патрубка 15 и взаимодейсгвующего с ним дифференциального толкателя 16. При этом дифференциальный толкатель 16 образует с корпусом 1 кольцевую полость 17 для сообщения ее с осевым каналом 2 корпуса 1, а патрубок 15 выполнен с возможностью осевого перемещения при осевых перемещениях дифференциального толкателя и установлен с воэможностью перекрытия впускных отверстий 6 в рабочем положении.Фильтр включает в себя продольные планки 18, стаканы 19, установленные на столе 20, образующем с корпусом канал 21 и циркуляционный канал 22. Через этот циркуляционный канал и впускные отверстия 6 заколонное про" странство сообщено с циркуляционной полостью 5. Циркуляционный канал 22 перекрыт перепускной манжетой 23 одностороннего действия.Переключающий механизм кроме патрубка 15 и дифференциального толкателя 16 включает присоединительный переводник, пружинный фиксатор 24 и 25, обеспечивающие взаимодействие дифференциального толкателя 16 с патрубком 15. Кольцевая полость 17 переключающего механизма выполнена с воэможностью сообщения с осевым каналом 2 корпуса, через оотверстия 26 в корпусе, перекрытые полой срезной пробкой 27, Для предотвращения загрязнения кольцевой полости фильтра, последняя разобщена от впускных отверстий манжетой 28 одностороннего действия.Устройство работает следующим образом, 3 12801Устройство устанавливают на обсадной колонне в кавернозном участке ствола скважины. При прохождении цементировочной пробки (не показана) через устройство срезается полая пробка 27 и кольцевая полость 17 через отверстия 26 сообщается с осевым каналом 2, чем достигается подготовка устройства к работе. После окончания процесса цементирования скважины (по- О лучения момента "Стоп" ) сбрасывают давление в цементировочной головке и рабочая втулка 11 (фиг,2), перемещаясь вниз, открывает нагнетательные отверстия 3 корпуса 1. 15При повторном наращивании давления в цементировочной головке жидкость осевого канала 2 через нагнетательные отверстия 3 поступает под эластичный элемент 9, и расширяя его, вытесняет 2 р из циркуляционной полости 5 жидкую добавку в заколонное пространство скважины через выпускные отверстия 7. После вытеснения добавки иэ циркуляционной полости 5 повторно сбрасывают 25 давление в цементировочной головке. При этом тампонажный раствор, находящийся в заколонном пространстве под действием разности заколонного и внут риколонного давлений через выпускные щ отверстия 6, канал 21 и циркуляционный канал 22, отгибая оторочку перепускной манжеты 23 одностороннего действия поступает в циркуляционную полость 5, полностью заполняя ее.При последующем цикле наращивания давления в обсадной колонне эластичный элемент 9, расширяясь, вытесняет через выпускные отверстия 7 тампонажный раствор в заколонное пространство, который будет перемешиваться с защемленным в каверне глинистым раствором, добавкой и тампонажным раствором затрубного пространства. Таким образом, при подъеме и снятии давления в цементировочной головке осуществляется местная циркуляция тампонажного раствора в зоне установки .устройства.Одновременно с созданием местной 50 циркуляции приводится в действие переключающий механизм устройства, который работает следующим образом.При первом сбросе давления в обсадной колонне (после момента Стоп ) 55 дифференциальный толкатель 16 под действием перепада давления между заколонным и внутриколонным давлением перемещается вверх, выдавливая 12 4жидкость из кольцевой полости 17 через отверстия 26 во внутриколонное пространство и перемещая пружинный фиксатор 24 в расположенный паз патрубка 15. При наращивании давления в обсадной колонне жидкость поступает в кольцевую полость 17 и дифференциальный толкатель 16 перемещается вниз, сдвигая при этом в этом же направлении патрубок 15, связанный с ним посредством пружинного фиксатора 24. Таким образом, при каждом цикле снижения и повышения давления в колонне (чем обеспечивается местная циркуляция жидкости в зоне установки устройства) достигается шаговое поступательное перемещение патрубка 15, который после каждого шагового перемещения фиксируется пружинным фиксатором 25. Заданное количество шаговых перемещений патрубка 15 определяется соотношением объемов циркуляционной полости 6 устройства и обрабатываемой кольцевой полости заколонного пространства скважины. После заданного количества шаговых перемещений, патрубок 15 разобщает впускные отверстия 6 от заколонного пространства, обеспечивая сообщение последних только с внутренней полостью фильтра. При этом после очередного сброса давления в обсадной колонне, посредством фильтра 14 происходит дозированный отбор филь- трата из тампонажного раствора, на" ходящегося в зоне установки устройства, Фильтрат проходит через фильтр 14 в полость А через впускные отверс-, тия 6; канал 21 и циркуляционный ка" нал 22 заполняют циркуляционную полость 5.Тем самым улучшается качество формируемого цементного камня в затрубном пространстве.Особенностью предлагаемого устройства является наличие переключающего механизма, фильтра и системы перепускных каналов с установленной в них манжетой одностороннего действия, чем последовательно обеспечивается сообщение впускных отверстий устройства с заколонным пространством, а при конечном положении патрубка = только с фильтром.формула изобретения1, Устройство -,.;ч цементирования обсадных колонн, включающее корпус с иагнетательными отверстиями и осевым каналом, помещенный на корпусе11.СоставичТехред И Е.Молчаново анч дак тор ектор С.Чер аэ 7031 29 Подписноеомитета СССРоткрытийпская наб д ИИ Государственного елам изобретенийМосква, Ж, Ра.Проектная 5 128)1 кожух, образующий с корпусом циркуляцнонную полость с 10 бщенную с законэнным пространством через впускные и выпускные отверстия, последние иэ которых перекрыты клапанами, элас тичный элемент, помещенный в циркуляционной полости против нагнетательных отверстий корпуса и я 1 естко связанный с ним в верхней и нижней частях, о т л и ч а ю щ е е с я тем, О что, с целью повышения качества цементирования обсадных колонн за счет возможности дозированного обезвоживания тампонажного раствора, оно снабжено фильтром, установленным на 15 корпусе и образующим с ним кольцевую полость, и переключающим механизмом в виде патрубка и взаимодействующего с ним дифференциального толкателя по 11 пн 5 1 омепа н 11010 н 1 к 11 р 1 г е ньпп фильтра, причем днффсрен 111 НР 1 ный толкатель образует с кРрусс 1 м кольцевую полость для сообщения ее с осевым каналом корпуса, а патрубок выполнен с возможностью осевого перемещения при осевых перемещениях дифференциального толкателя и установлен с возможностью перекрытия впускных отверстий в его рабочем положении и обеспечения гидравлической связи кольцевой полости:= циркуляционной полостью,2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью предотварщения загрязнения кольцевой полости последняя разобщена от впускных отверстий манжетой односторонне го действия.