Устройство для обратного цементирования обсадных колонн

(72) Авторы изобретения В.П. Гнездов и В.С. Пупков г Сахалинский государственный научно-исфедовательский и проектный институт газовой промь 1 вленности(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАТНОГО ЦЕИЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их цементирования.Извеотно устройство для обратного цементировании обсадных колонн, включающее корпус, посадочное седло и эапорный элемент выполненный из материала, плотность которого больше плотности бурового раствора, по меньшей плотности цементного раствораНедостатком устройства является невысокая надежность перекрытия потока жидкости в момент появления в нем первых порций цементного раствора.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее корпус, посадочное седло, за; порный элемент, выполненный из материала с плотностью большей плотности бурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и обтекатель, установленный концентрично в корпусе под запорным элементом 21. Недостатком устройства ялвяетсявозможность его преждевременного сра"батывания и износа от скоростноговлияния потока.Цель изобретения - повышениеф надежности работы устройства эа счетисключения его преждевременногосрабатывания,Поставленная цель достигаетсятем, что обтекатель выполнен в видедвух концентричных втулок и, дисковс щелями, последние из которых йомещены в нижнюю часть внутренней втулкии образуют с ней лабиринтную систему,а наружная втулка выполнена в верх 13-ней части с радиальными отверстиямии образует с внутренней втулкой полость, сообщающуюся в нижней ее части с лабиринтной системой внутреннейвтулки,Кроме того, устройство снабженозащитной крышкой, установленной в .врехней части внутренней втулки надзапорным элементом, причем защитная3 90крышка выполнена поворотной из материала с плотностью, равной плотностизапорного элемента.На фиг, 1 изображено устройство,общий вид; на фиг. 2 - разрез А-Ана фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Бна фиг. 1; на фиг. ч - разрез 8-8на фиг, 1,Во внутреннем отверстии корпуса 1клапана имеется сужение 2 с конуснымпосадочным седлом 3, Ниже посадочного седла концентрично относительнокорпуса установлен обтекатель, выполненный в виде двух втулок; наружнойи внутренней 5. При этом наружная втулка имеет дно б, а внутренняя - защитную поворотную крышку 7,выполненную из материала, плотностькоторого больше плотности буровогораствора, но меньше плотности цементного раствора. Концентричностьи жесткость расположения втулокотносительно друг друга и корпусаклапана достигается с помощью ребер 8.В полость между втулками жидкость,циркулирующая по внутреннему отверстию клапана, подается через щели 9в верхней части наружной втулки. Вовнутренней втулке помещается запорный элемент 10 размером под посадочное седло, Он также как и крышкавнутренней втулки выполнен из материала, плотность которого несколькоменьше, чем у цементного раствора,но больше, чем у бурового раствора,Во внутренней втулке ниже шара поме"щены диски 11 с щелями, прицем щелисоседних дисков выполнены в диаметрально противоположных направленияхобразую лабиринтную систему. Защитная крышка 7 внутренней втулки состоит из двух половин. Каждая половина крышки может поворачиваться на осях 12 и имеет отверстия 33 для пропуска замещающих жидкостей, проходящий через .пабиринтную систему, Основной поток жидкости, циркулирующий через устройство, проходит по каналу между поверхностью наружной втулки и внутренней поверхностью кор" пуса.Устройство работает следующим образом.При прямой циркуляции жидкости устройство открыто при любой вязкости промывочных жидкостей, При обратной циркуляции жидкости с вяз"7223 4 формула изобретения 5 3 О Я 5 20 35 ЗО 35 4 ф 45 56 костью, плотность которой меньше плотности материала запорного элемента 10, и крышки внутренней втулки 7 запорный элемент 10 остается в пространстве между крышкой и дисками 11 во внутренней втулке за счет того, что на него в основном действуют сила тяжести самого запорного элемента и сила тяжести крышки, направленные вниз, Сила трения жидкости о запорный элемент, направленная вверх, незначительна, так как основной поток идет по каналу, минуя щели и лабиринты втулок ч и 5, гидродинамическая сила потока также незначительна и удерживает крышку в закрытом состоянии, следовательно, канал через посадочное седло 3 открыт и возможна обратная циркуляция.При цементировании цементный раствор во время его закачки в затрубное пространство будет вытеснять в трубы через устройство буровой раствор. При обратной циркуляции жидкости любой вязкости, плотность которого больше плотности материала запорного элемента и крышки, после заполнения этой жидкостью лабиринтной системы на шар будет действовать в основном выталкивающая сила и в некоторой степени сила трения. Обе эти силы направлены вверх. Запорный элемент 10 всплывает к крышке, которая под действием аналогичных сил откроется. Затем запорный элемент перекрывает канал обратной циркуляции.Дальнейшее удержание запорного элемента в седле обеспечивается давлением за счет разности плотности цементного и бурового раствора. Следовательно, устройство срабатывает в момент, когда процесс обратного цементирования будет завершен и необходимо предотвращение перетока цементного раствора в колонну. Таким образом, предлагаемый клапан позволяет надежно управлять процессом обратного цементирования как за счет возможности использования промывочных жидкостей любой вязкости, так и за счет возможности цементирования любых по длине) интервалов обсадной колонны. Устройство для обратного цементирования обсадных колонн, вкпючаю5 9072щее корпус, посадочное седло, запорный элемент, выполненный из материала с плотностью большей плотностибурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и обтекатель, установленный концентрично вкорпусе под запорным элементом,о т л и ч а ю щ е е с я тем что,с целью повышения надежности работыустройства путем исключения его преж Одевременного срабатывания, обтекательвыполнен в виде двух концентричныхвтулок и дисков с щелями, последниеиз которых помещены в нижнюю частьвнутренней втулки и образуют с ней 13лабиринтную систему, а наружнаявтулка выполнена в верхней части срадиальными отверстиями и обрузает 23 6с внутренней втулкой полость, сообщающуюся в нижней ее части с лабиринтной системой внутренйей втулки,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что устройство снабжено защитной крышкой,установленной в верхней части внутренней втулки над запорным элементом,причем защитная крышка выполненаповоротной из материала с плотностью,равной плотности запорного элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРй 261213, кл. Е 21 В 33/11, 1968.2, Авторское свидетельство СССРУ 609872, кл. Е 21 В 33/14, 1976907223 А-АСоставитель В, Грищанов Редактор Н. Рогулиц Техред З.фанта Корректор 8, Бутяга Заказ 542/42 Тираж 624 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5 дфилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4