Клапан для обратного цементирования обсадных колонн

Союз Советскик Социалистическик публик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ До льное к авт, с 79 (21) 22) Заявлено 06 36261 2 с присоединением заявки,%(23) Приоритет 2 дарстееииын ком ите СССР елам изобретений 3.01,82,бликован юллетень3 Р) УДК 622.24. 42 (088. 8 и от(рытии Дат ликования описания 230 1,82.Вертинский и Н.С.Гаджие Производс объедин енное ордена Трудово ие "Коминефть" Минис промьннленности СССР ства нефтяно 7) Заявител) К)1 АПАН ДЯИ ОБ 1 АТН)ГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЧ ОБСАДН 1)ГХ КОЛОННйствуе апорныи орг йствующая т н во на сл. силь а и ги илы тижестлы всужеркуляциискважины ения, ской ос 1 и канала.отака жидкостЕЗМЕНИК)т(.И ЕЕские свойства во) зо турно-механеействием т еских реаг тр Е Я, (неемпера туры, дав:ентов и скорост химирави влеч в), чтоемае изментрении я работа насос собой неуправ) м авнодействующих с 1) родинамической силь а и невозможность т и в сужен 1 и чного апре и ги кана мп( сления момента поступления нижнюю ч(сть н 1 жноГО р 1 собсадной ко Н 1 Ы стройс для т; Кроме то)жет приме анн мионажнной отностиитьси лишь строго озанисимос редел НОГО расти(п)1 О т н а ( 111материала зсужает обла и)га парного обретение относится к креплени ных и газовых скважин, в частк цементированию обсадных ко -лонн.Известно устройство для обратно - го цементирования обсадых колонн, включающее обратный клапан, проби - вочную пробку и фильтр, перекрывае - мый наполнителем, добавляемый в первую порцию цементного раствора 111 .Однако это устройство ненадежно вследствие перемешивания наполнителя на значительном интервале затрубного пространства и потери наполнителя по путидвижения.11 аиболее близким по технической сущност 1 к предлагаемому изобретению является клапан для обратного цементировНЕя обсадньх колонн, вкл)очающий стоиорнос кольцо и размещенный внутри круса здОрн орган 2),11 едостнтком устройства является ( о ен(11(жсть, так как при цирку- ,1111 И ЧЕР." К.;1;11;1 11 СХ 1 ПЯ 11 Е 1 О ПОТО сть применения устройства55 40 Цель изобретения - повышение надежности работы устройства,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство снабжено балансиром с грузом, установленным шарнирно в корпусе ниже запорного органа,и стопорным элементом, размещенныммежду балансиром и запорным органом,причем последний выполнен в видедвух подпружиненных на балансирепустотелых полуцилиндров, полостьпервого из которых сообщена с внутренней полостью обсадной колонны, аполость второго выполнена герметичной и заполнена буровым раствором, 1причем полуцилиндры установлены подвижно относительно друг друга и свозможностью взаимодействия первогоиз них со стопорным элементом.Причем масса нолуцилиндров и 30площадь их днищ выполнены одинаковыми.Кроме того, плотность раствораво втором полуцилиндре соответствуетплотности бурового раствора в обсадной колонне.На фиг. 1 изображено устройствой транспортном положении; на фиг.2сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3устройство при закрытом положении З 0запорного органа.Клапан состоит из корпуса 1, раз -мещенного в пем разъемного запорного органа, состоящего из двух равновеликих полуци.шипров 2 и 3 одинаковой массы. Полость полуцилиндра 2закрыта сеткой 4 для предотвращениязашламовывания полуцилиндра. Навнутренней стенке 5 полуцилиндра 2выполнены щелевидные отверстия 6.Полуцилиндр 2 через сетку 4 и отверстия 6 сообщается с циркуляционной системой.Щелевидные отверстия 5 служатдля ускорения процесса замещениябурового раствора тампонажным. Диаметр отверстий 5 определяетсярасчетным путем и зависит от скорости замещения бурового раствора, атакже выбирается, исходя из минималь 5но допустимых гидравлических сопротивлений. Полость полуцилиндра 3герметично закрыта пробкой 7, Полуцилиндры 2 и 3 могут перемещатьсяотносительно стопорного кольца 8вверх и вниз благодаря балансиру 9, 5к которому они присоединены с помощью пружин О (или другого эластичного материала), Балансир 9 свободно поворачивается вокруг оси 11,жестко закрепленной в корпусе 1,На балансире 9, состоящем из плечравной длины., имеется груз 12, который может перемещаться по балансиру 9 и на требуемом расстоянии стопорится винтом-фиксатором 13. В корпусе 1 имеешься ограничитель 14 движения вниз полуцилиндра 2.Клапан работает следующим образом.Перед спуском обсадной колонныполуцилиндр 3 заполняется буровымраствором той же плотности, что инаходящийся в скважине, после чегоон герметизируется пробкой 4,Груз 12 передвигают по балансиру9 на количество делений, соответствующее разности плотностей тампонажного и бурового растворов, и стопорят винтом-фиксатором 13, Спуск колонны обсадных труб осуществляютбез ее долива.По окончании спуска всей колонныскважину промывают, При этом прициркуляции через клапан нисходящегопотока жидкости любой плотности клапан открыт.После промывки приступают к обратному цементированию. В затрубноепространство закачивают тампонржныйраствор, плотность которого большеплотности бурового раствора в сква -жине. В первый момент закачки тампонажного раствора через клапан проходит восходящий поток жидкости,находящейся в скважине и имеющейплотность меньшую, чем плотность, накоторую отрегулирован клапан. Приэтом полуцилиндр 3 под действиемгруза 12 опущен вниз, а полуцилиндр2 поднят вверх так, что между нимиобразован канал для прохода жидкости.При вхождении в канал тампонажного раствора заданной плотности буровой раствор из полуцилиндра 2 замещается тампонажным, в результате чего установившееся равновесие нарушаьется и полуцилиндр 3 всплывает, аполуцилиндр 2 погружается, перекрывая при этом канал. В момент перекрытия канала на днище полуцилиндров2 и 3 воздействует разность давления гидростатических столбов тампонажного и бурового раствора, а такжескоростной налор потока, под действием которых оба полуцилиндра гударом, смягченным пружинами 10,садятся на стопорное кольцо 8После чего пружины О остаются в растя.899859 нутом положении, так как усилие прижатия полуцилиндров к гнезду под действием перепада давлений значительно превосходит усилие пружин 10.Проверку вхождения тампонажного раствора в клапан определяют следующим образом.В обсадную колонну закачивают жидкость, под действием которой полуцилиндры 2 и. 3 опускаются вниз, О причем полуцилиндр 2 останавливается, упираясь в ограничитель 14, а полу- цилиндр 3 опускается еще ниже и открывает канал.Если после прекращения закачки И иэ колонны вытесняется объем жидкости, равный закаченному, и при этом циркуляция резко прекращается, то это служит подтверждением вхож дения тампонажного раствора в клапан. 2 ОИспользование предлагаемого кла. - пана позволит повысить надежностЬ его в работе, улучшить качество цементирования за счет регулирования клапана на оптимальную плотность 2 тампонажного раствора. Кроме того, конструктивное выполнение клапана, а именно выполнение его с балансиром и перемещающимся по Зщ нему грузом и фиксатором, позволяет использовать предлагаемый клапан как отсекатель для предупреждения выбросов, открытых нефтяных и газовых фонтанов при бурении и креплении скважин. В этом случае полуцилиндры меняют местами, чтобы герметично закрытый полуцилиндр расположился над ограничителем 14. йформула изобретения1. Клапан для обратного цементирования обсадных колонн, включающийкорпус, стопорное кольцо и размещенный внутри корпуса запорный орган,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности работыустройства, оно снабжено балансиромс грузом, установленным шарнирнов корпусе ниже запорного органа, истопорным элементом, размещенныммежду балансиром и запорным органом,причем последний выполнен в видедвух подпружиненных на балансирепустотелых полуцилиндров, полостьпервого из которых сообщена с внутренней полостью обсадной колонны,а полость второго выполнена герметичной и заполнена буровым раствором,причем полуцилиндры установленыподвижно относительно друг друга ис возможностью взаимодействия первого из них со стопорным элементом.2. Клапан по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что масса полуцилиндров и площадь их днищ выполнены одинаковыми.3. Клапан по п.1, о т л и ч .а ю -щ и й с я тем, что плотность бурового раствора во втором полуцилиндресоответствует плотности буровогораствора в обсадной колонне.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЛ"595490, кл. Е 21 В 33/14, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9609872, кл. Е 21 В 33/14., 1976