Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

(54) МУФТА ДЛЯ С РОВАНИЯ ОБСАЛНЫХ (57) Изобретение промышленности идвухступенчатом ПЕНЧАТОГО ЦЕИЕНТИОЛОНН носи поль мент ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПЯТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный .научно-исследовательский институт по креплению ск хин и буровым растворам (72) В.В.Сережников, К.А.Шевченко и В.В.Еременко(53) 622245.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1090852, кл. Е 21 В 33/ 14, 1984Авторское свидетельство СССР У 1391195, кл. Е 21 В 33/14, 1985 садных колонн, Пель - дежности работы муФты цементирования, Иуйтас цпркуляционными от внутри которого размещ втулка 4 (ПВ 4) с цирк отверстиями 5 и посада На последней устанавли тся к горной зуется при ровании обовышение натупенчатогоключает корпусерстиями 2 на подвижная ляционными ная втулка 3,ается контей"1629486 40 нер с уплотнением, внутрь которого поокончании цементировании заходитцементировочная пробка, Относительно корпуса 1 ПВ 4 фиксируется с помощью узла фкксации, включающего разрезное кольцо 9, взаимодействующеес корпусом 1 с замковой втулкой. Вверхней части ПВ 4 выполнены бурт 14камера и радиальные отверстия 16, 10Замковая втулка в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом,взаимодействующим с ответным скосом,выполненным на внутренней поверхностиразрезного кольца, При этом угол скоса замковой втулки больше угла трениямежду материалом последней и разрезного кольца 9, Муфта работает Изобретение относится к горной промьппленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может быть ис пользовано при ступенчатом цементировании обсадных колонн.Цель изобретения - повышение надежности в работе муфты ступенчатого цементирования обсадных колонн. 30На фиг,.1 представлена муфта ступенчатого цементирования в исходном положении, разрез; на фиг.2 - то же, с контейнером внутри муфты перед цементированием второй ступени; на фиг.3 - узел фиксации подвижной втулки и уплотнительный элемент контейнера; на фиг.4 - муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн после окончания цементирования.Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн включает корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2, .посадочную втулку 3, .подвижную втулку 4 с циркуляционными отверстия ми 5, установленные внутри корпуса 1 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1, цементировочную пробку 6, контейнер 7 с уплотнительным элементом 8. установлен ный внутри корпуса 1 с возможностью распакеровки его уплотнительного элемента 8 внутри подвижной втулки 4, узел фиксации подвижной втулки 4, выполненный в виде разрезного кольца 9, взаимодействующего с корпусом 1 посредством резьбового соединения 10 треугольного профиля, замковую втулку 11 с уплотнениями 12, зафиксированную следующим образом . После установки взаданном интервале осуществляют цемеитирование первой ступени с применением верхней разделительной пробки. При этом наличие узла фиксациипредотвращает преждевременной открьг.тие циркуляционных отверстий муфты.В процессе промывки скважин в неесбрасывают контейнер и производятцементирование второй ступени с применением цементировочной пробки. После ее захода внутрь контейнера происходит герметизация муфты, а контейнервместе с цементировочной пробкойи посадочная втулка 3 опускаются назабой скважины. 4 ил. с помощью срезных элементов 13 внутри корпуса 1 с возможностью осевого перемещения. Подвижная втулка 4 в верхней части выполнена с внешним буртом 14, кольцевой камерой 15 и перепускными радиальными отверстиями 16, размещенными в нижней части кольцевой камеры 15. Замковая втулка 11 в верхней части выполнена с внешним торцовым скосом 17, взаимодействующим с ответным скосом 18. выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца 9, при этом угол скоса замковой втулки 11 больше угла трения между материалом последней и материалом разрезного кольца 9.Контейнер 7 выполнен с радиальными каналами 19 и установлен с возможностью распакеровки его уплотнительного элемента 8 выше перепускных радиальных отверстий 1.6 подвижной втулки 4. Посадочная втулка 3 может устанавливаться внутри корпуса 1 с зазором относительно внутреннего диаметра обсадных труб, достаточным для обеспечения свободного падения посадочной втулки 3 на забой скважины. Резвбовь;е подпружиненные сухари 20 установлены в окнах подвижной втулки 4, К нижнему торцу подвижной . втулки 4 может быть подсоединен узел уплотнения посадочной втулки 3. включающей манжету 21, разрезную шайбу 22 и отжимную втулку 23. Манжета 1 и эпементы разрезной шайбы 22 взаимодействуют с посадочной втулкой 3 и герметизируют зазор по162 9486 5 10 15 20 25 50 55 5садочная втулка 3 - подвижная втулка 4. Для обеспечения герметизации внутренней полости обсадной колонны с внешним пространством меяду циркуляМионными отверстиями 2 и 5 может устанавливаться дифференциальная втулка 24, зафиксированная срезными элементами 25.Муфта работает следующим образом.В положении, показанном на фиг.1, муфта устанавливается в обсадной колонне в заданном интервале. После окончания спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступени с использованием верхней цементировочной пробки (не показана) .При посадке цементировочной пробки на упорное кольцо "стоп", установленное в нижней. части обсадной колонны, под действием избыточного давления на дифференциальную втулку 24 разрушаются срезные элементы 25, удерживающие дифФеренциальную втулку относитеЛьно корпуса 1. Дифференциальная втулка 24 перемещается вверх, при этом открываются циркуляционные отверстия 2 и 5, о чем свидетельствует резкое падение давления в обсаднойколонне.В процессе промывки ствола скважины от излишков цементного раствора .первой ступени Ы колонну сбрасывается контейнер 7, который под дсйствием собственного веса и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне вниз до момента посадки на посадочную втулку 3. При этом перекрывается осевой канал муфты ниже циркуляционных отверстий, а циркуляция промывочной жидкости осуществляется через радиальные каналы 19 в контейнере 7 и циркуляционные отверстия 2 и 5.После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к закачиванию цементного раствора второй ступени. После закачивания расчетного объема цементного раство. ра в колонну опускают цементировочную пробку б.В процессе продавливания цементного раствора а затрубное пространство происходит рост давления в колонне, Усилие от перепада давления над муФтой и под ней через посадочнуювтулку 3, подпружиненные сухари 20, ,подвижную втулку. 4 передается на раз резное кольцо 9, находящееся в зацеплении с корпусом 1. Замковая втулка 11 удерживает разрезное кольцо 9 в исходном положении.В момент окончания продавливания цементного раствора второй ступени. цементировочная пробка 6 заходит в контейнер 7. При этом манжеты цементировочной пробки 6 разжимают уплотнительный элемент 8 до его соприкосновения с внутренней поверхностью подвижной втулки 4 выше перепускных радиальных отверстий 16. После окончательного захода манжет цементировочной пробки 6 в контейнер 7 уплотнительный элемент 8 остается прижатым к подвижной втулке 4, поскольку происходит непрерывный рост давления над уплотнительным элементом 8, .Таким образом, после захода цементировочной пробки 6 в контейнер 7 осевой канал муфты герметично перекрывается, что приводит к нарушению гидравлического равновесия меящу полостями узла фикса- циие Давление в колонне продолжают повышать до тех пар, пока не произойдетразрушение срезных элементов 13.Замковая втулка 11 смещается вниз, иразрезное кольцо 9 выходит из зацепления с корпусом 1. При этом происходит следующее. В результате движе 4ния вниз подвижной втулки 4 подпру -жиненные сухари 20 выпадают ва внутреннюю полость корпуса 1, герметизируются циркуляционные отверстия 2 и5, а отжимная втулка 23 утапливаетразрезную шайбу 22 н манжету 21 вовнутрь. Посадочная втулка и контейнер7 с цементиро.-,очной пробкой 6, неимеющие связи с колонной, свободнопадают на забой скважины, Уплотнительный элемент 8 возвращается в ис" 45 ходное положение.Применение муфты позволяет повысить надежность процесса ступенчатого цементирования путем исключения возможности преждевременного закрытия муфты при прохождении через нее цементировочной пробки первой ступени,а также за счет повышения надежностизакрытия муфты,Формула изобретения Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями,, Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ35, Раушская наб д. 4/5 Зака НИИП ного комите035, Москва.сударств У 1 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 посадочную втулку, подвижнуг втулкус циркуляционными отверстиями, установленные в корпусе с возможностьюосевого перемещения, цементировочную пробку, контейнер с радиальнымиотверстиями и уплотнительным элементом, установленный в корпусе с воэможностью распакеровки уплотнительногоэлемента внутри подвижной втулки, иузел фиксации подвижной втулки, выполненный в виде разрезного кольца,взаимодействующего с корпусом посредством резьбового соединения треугольного профиля, о т л и ч а ю ща я с я 15тей, что, с целью повышения надежности в работе, она снабжена замковойвтулкой с уплотнениями, зафиксированной в корпусе с возможностью осевогоперемещения, подвижная втулка в верхней части выполнена с внешним буртом,кольцевой камерой и перепускными радиальными отверстиями, размещенными внижней части кольцевой камеры, замковая втулка в верхней части выполненас внешним торцовым скосом, взаимо"действующим с ответным скосом, выполненным на внутренней поверхности разрезного кольца, при этом угол скосазамковой втулки больше угла трениямежду материалом последней и разрезного кольца, а контейнер устанбвленс возможностью распакеровки его уплотнителього элемента выше перепускныхрадиальных отверстий подвижной втулки.