Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 21.09.81 (21) 33410 б 7/22-03с присоединением заявки Мо(31 М. Кл.з 1" 21 В 33/14 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(ЗЗУДК 622,245, .42(088,8) Дата опубликования описания 15,0 3.8 ФЪВ, И, Герц, Р. Н, Сенин и П. А, Власов(72) Авторыизобретения Полтавское отделение украинского научно-исследовательского геологоразведочного института(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯОБСАцНЫХ КОЛОНН Изобретение относится к горнойпромышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при цементировании скважин внесколько приемов.Известна конструкция устройства,состоящего из корпуса с цементированными окнами и коакаиально установленными в нем верхней и нижней втулками с седлами под цементировочныепробки 1,Эти устройства, установленныена заданной глубине в качестве элемента обсадной колонны, дают воэможность зацементировать сначала одинучасток колонны, расположенный нижеустройства, а затем другой расположенный выше его,Недостатком этого устройства является невозможность надежного закрытия цементировочных отверстий вследствие образования наполненного жидкостью замкнутого пространства междунижней и верхней втулками, проходныесечения которых закрыты запорнымиэлементами. Замкнутое пространствообразуется при движении верхней втулки вниз в момент гидравттического перекрытия цементировочных отверстий.В результате нижний торец верхней втулки нельзя продвинуть ниже нижне"го края отверстия, что необходимодля надежного конструктивного перекрытия отверстий н механическогоудержания верхней втулки в заданномположении,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для ступенчатогоцементирования обсадных колонн,вкл 1 очающее корпус с цементировочными окнами, верхнюю дифференциальнуювтулку с седлом под верхнюю цементировочную пробку, каналом, сообщающимполость над втулкой с полостью подцементировочной пробкой, образующуюс корпусом дифференциальную полость,нижнюю втулку с седлом под нижнююцементировочную пробку ( 21.Недостаток заключается в ненадежности работы устройства, так каквозможно самопроизвольное срабатывание втулки, кроме того, ввод втулкив расточки корпуса непосредственнов скважине после двух операций цементирования может привести к заклини-.ванию вследствие перекоса, попаданияшлама или цемента в зазоры, особенно если учесть, что такой ввод понеобходимости происходит резко, с уда 1004815Пель кзобретения - повышецие надежностк работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве лля ступенчатого цемецтирования обсадных колонн, включающем корпус с цементировочными окнами, верхнюю дифференциальную втулку с седлом год верхнюю цементи - ровочную пробку, каналом, сообщающим полость нал втулкой с г:олостью под цементировОчнОй прсбкой и образующей с корпусом дифференциальную полость, нижнюю втулку с седлом пол нижнюю цементировочную пробку, лифференциальная втулка имеет дополнительное радиальное отверстие, сообщающее 15 внутритрубное пространство под цементкровочцой пробкой с дкфференцкальной полостьго при ее верхнем положении, а в корпусе выполнен продольный канал и радиальные отверстия для 1 О гидравлического сообщения дифференциальной полости с заколонным пространством обсадной колонны. На Фиг 1 изображено устройство, 25 общий вид; на Фиг, 2 - устрогйство в момент пакеровкк; на фиг, 3 - устройство в момент открытия цементировочных отверстий и закрытия отверстий для пакеровкк; ца фиг. 4 - гидравлическое перекрытие пементировочцых отверстий; на фиг, 5 - полное герекрытие цемецтировочных отверстий,Устройство фиг. 1) состокт из корпуса 1 верхней диффрецциальной 35 втулки 2, цижнкх втулок 3 и 4 и пакера 5, Г стенках корпуса 1 выполне ны цемецтировочные отверстия И, ра .диальные сврлния б, продольные канал 1 Гт . Внутренняя поверхность 4 О корпуса имеет ступен гатую расто ку, в которую встайлена верхняя дифференциальная втулка 2, вь,полцецная в виде ступенчатого поршня, образующего с корпусом дифференциальную полость Д. Б стенке втулки 2 просверленырапг 1 а. ьные отверсткя е и канал ж.В верхней части дкфференцкальнойВтулки имеется седло поЛ пробку, а на ее наружной поверхности расположены кольцевая Выточка к и пружинное замковое кольцо 6, Положение втулки в корпусе зафиксировано срезной калиброванной шпилькой 7, Бтулка 3, закрывающая промывочные отверсткя с, снабжена седлом под нижнюю цементировочную пробку и имеет радиальные сверлния.г, Втулка 4 вставлена в нижнюю втулку 3 и в стенках ее выполнены радиальные сверлеция и. Обевтулки совместно зафиксированы калибО рованной шпилькой 8. На торцах втулок выполнены кулачки 9, Сопряженные поверхности втулок и корпуса уплотнены резкновыми кольцами 10. Для продавки немец;ного ггаствора использу- Я ются шар 11 и пементкрово гная пробка 12,Устройство работает слепующкм образом.После закачки цементного растворанижней ступени в колонну 1 родавлиВается нижняя цементкровочцая пробка,Гкоторая свободно проходит через устройство, но останавливается в башмаке нижней стугенк. При полу гении сигнала "Стоп" избыточное давление,возникающее внутри обсадной колонны,не воздействует на верхгцою дифференциальную втулку 2, так как ее риФФернпиальная полость д сообщена свнутркколонным пространством черезотверстие К . Вто гидравлическк уравновешивает втулку, в результат чего становится невозможным се случайное премещение,После окончания цементированияпервой ступени в обсадную колоннусбрасывается шар 11 (Фкг. 2). Приувеличеник давления шпклькк 8 срезаготся к втулка 4 перемешается внизло упора. СТВерсткгг,и,.г / .г прк этомсовмещаются и через них произв"дится закачка жидкости В уплотцительныиэлемент пакра 5, При дальнейшем повышении лавления в:пилькк 8 срезаютсяпо другой плоскости к втулка 3 перемещается в нйжнее положение (фкг, 3),Отверстия,г к гпри этом разобщаются, заггкрая выход кз пакера, промы 130 чные Окна д Откоываютс,После Окончания прОДавки цемент - ного раствора Верхней ступени верхняя цементировочная пробка 12 (фиг, 4) садигся на седло Верхней дифференциальной втулки 2, Прк повышении давления калиброванные шпильки 7 срезаются и верхняя дифференциальная втулка 2 ггеремсщастся вниз до момента гидравлического перекрыткя отверстии гг. Б этом положении втулки отверстие о, сообщавшее внутритрубное пространство с дифференциальной полостью ", перекрывается, а дифференциальная полость посредством каг ала 6, расточкии сверления Ь сообщается с заколоьным пространством. В результате верхняя дифференциальная втулка 2 оказывается гкдравлическк неуравновешенной, При гидравлкчески закрытых отверстиях с. дальнейшее гвиженке верхней дифференциальной Втулки 2 под механическим воздействием цементкровочной пробки 12 становится невозможным, так как вследствие возникновения под пробкой замкнутого пространства Она останавливается, При этом давление в подпробочном пространстве воз - растает, Через отверстие ж давление передается в пространство над дифференциальной втулКой 2 и воздействует на ее верхний торец, Вследствиетого, что дифференциальная втулка 2 гидравлически неуравновешена появляется дифференциальный эффекти втулка продолжает двигаться вниз до полного конструктивного закрытия отверстий е. (Фиг. 5). После окончания ра 5 бот цементирования пробка 1, шар 11 и седла втулок 2 и 4 разбуриваются.Для предотврашения взаимного провррачивания втулок при разбуривании служат кулачки 9, Пружинное кольцо 6, 10 попадая в выточку дифференциальной полости ц, препятствует перемешению дифференциальной втулки 2 вверх,Применение устройства позволяет обеспечить в исходном положении на дежную кинематическую связь верхней дифференциальной втулки с внутренней ступенчатой расточкой корпуса, что позволяет исключить возможность заедания втулки при ее движениивследствие перекоса, попадания цемента, шлама и т.п. на рабочие поверхности; обеспечить Функционирование устройства при выключенном дифференциальном эффекте верхней втулки во время спуска, промывки и цементирования нижней ступени, что позволяет исключить возможность нежелательного срабатывания втулки при случайном повышении давления и при фиксировании момента "Стоп" нижней ступени, обеспечить надежное включение дифференциального эффекта верхней втулки с помошью разделительной продавочной пробки, за счет чего достигнуть полного конструктивного35 закрытия цементировочных отверстий после окончания цементирования верхнеи ступени обсадной колонны,Формула изобретенияустройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включавшее корпус с цементировочными окнами, верхнюю дифференциальную втулку с седлом под верхнюю цементировочную пробку и каналом, сообшающимполость над втулкой с полостью подцементировочной пробкой, образующуюс корпусом дифференциальную полость,нижнюю втулку с седлом под нижнююцементировочную пробку, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства,дифференциальная втулка имеет дополнительное радиальное отверстие,сообщающее внутритрубное пространство под цементировочной пробкой сдифференциальной полостью при ееверхнем положении, а в корпусе выполнен продольный канал и радиальные отверстия для гидравлическогосообшения дифференциальной полостис заколонным пространством обсаднойколонны,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Мишевич Б. И. Справочник инженера по бурению, М "Недра", 1973,т, 1, с. 396.2. Авторское свидетельство СССРР 717287, кл, Е 21 В 33/14, 1978Хпрототип), 1004 б 151004 б 15 12 олчанов Составитель Е. М аенко Техред А.Бабинец Корректо карен ор Л,аб д. атент", г. Ужгород, ул. Проектная,э 1824/42 ВНИИПИ по д 113035, Тираж бсударственнм иэобретенква, Ж,коми и от ушск а