Устройство для цементирования обсадных колонн

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 8273 А 1 3/14 1)5 Е ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вание: при ступенчатоми обсадных колонн, Обес"ожность автоматическогонутриколонного простран"онного пространства пос" ементирования или непред(57) Использо цементировани печивает возмразобщения в ства от закол ле окончания ц 4 00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) Н АТСОУ СИДТЛС(71) Всесоюзный научно"исследователь"ский институт буровой техники и Ком"бинат "НеФть и газ" (РР)(56) Авторское свидетельство СССРР 1027368, кл. Е 21 В 33/12, 1982.Авторское свидетельство СССРМф 1501589, кл. Е 21 В 33/12, 1988.(5") УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЦХ КОЛОНН Изобретение относится к строитель ству скважин, а именно к устройствам для ступенчатого и манжетного цемен" тирования,Известно устройство для ступенча" того цементирования скважин, включающее корпус с боковыми отверстиями, установленную снаружи против боковых отверстий, перекрытых обратными кла" панами, диФФеренциальную втулку и ги равлико-механический держатель втул" ки в начальном и конечном положениях.виденных остановок во время цементирования. Сущность изобретения: уст"ройство включает корпус с боковыми,осевым каналами и радиальными отвер"стиями, Снаружи корпуса помещена ступенчатая втулка. Она образует с корпу"сом кольцевую камеру, В кольцевой ка"мере помещен поршень. Он разделяеткольцевую камеру на нвдпоршневую иподпоршневую полости. На ступенчатойвтулке в надпоршневой полости помещенограничитель осевого перемещения порш"ня и ступенчатой втулки, Корпус иступенчатая втулка выполнены с цирку"ляционными отверстиями, Эти отверстиясмещены друг относительно друга. При Ясообщении осевого канала корпуса с над"поршневой полостью циркуляционные от")верстия корпуса и ступенчатой втулкисовмещаются. При превышении давленияв заколонном пространстве над давле"нием в",севом канале корпуса ступенчатая втулка возвращается в исходное по"ложение. 4 ил. Недостатком известного устройства . является ограниченная область его применения, обусловленная необходимостью перемещения его элементов в затрубное пространство скважины,Наиболее близким к предлагаемому является устройство, устанавливаемое на обсадной колонне, включающее кор" пус с проходным осевым каналом и ус" тановленной в боковом отверстии с возможностью выпадения из последней пробкой, размещенные на корпусе двух"ступенчатую втулку с радиальным кана" лом вблизи ступени большей толщины и кольцевой поршень, причем втулка об" разует с корпусом кольцевую камеру, которая разделена кольцевым поршнем на две полости, иэ которых надпоршне" вая заполнена рабочей жидкостью и со" общена с боковым отверстием, и под" поршневая " через радиальный канал ступенчатой втулки " с эатрубным про" странством.Недостатком известного устройства является невозможность его применения для ступенчатого или манжетного ценен 5 тирования скважины с автоматическим разобщением внутриколонного и эако" лонного пространств по окончании про" цесса, без повышения трудоемкости изготовления и уменьшения прочностныхщ свойств устройства.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей устройства за счет возможности ступенчатого или манжетного цементирова" 25 ния, а также возможности автоматического разобщения внутриколонного про" странства от заколонного простран" ства после окончания цементирования или непредвиденных остановок во вре" 30 мя цементирования.Указанная цель достигается тем, цто устройство для цементирования об" саднцх колонн, включающее корпус с с боковыми каналами, осевым проходным каналом с радиальными отверстиями, перекрытыми пробками, ступенчатую втулку с радиальными отверстиями, по" мещенную снаружи корпуса и образующую с ним кольцевую камеру, поршень, по" мещенный в кольцевой камере и раз" деляющий последнюю на надпоршневую полость связанную через боковые ка"5налы и.радиальные отверстия корпуса с его осевым проходным каналом в ра" щ бочем положении устройства, и подпорш" невую полость, связанную с эаколон" ным пространством через радиальные отверстия ступенчатой втулки, снабже" но ограничителем осевого перемещения поршня и ступенчатой втулки, помещенным на последней в пределах надпоршневой полости, а корпус и ступен" чатая втулка в ее части с большей толшиной стенки, выполнены с циркуляционными отверстиями, смещенными друг относительно друга по высоте, причем.. ступенчатая втулка установлена с воз" можностью совмещения ее циркуляционных отверстий с одноименными отвер" стиями корпуса при сообщении осевого проходного канала корпуса с надпоршне" вой полостью и последующего смещения ее в исходное положение при превыше" нии давления в заколонном простран" стве под давлением в осевом проходном канале.На Фиг, 1 изображено устройство в транспортном положении; на Фиг. 2 " после окончания цементирования первой ступени на Фиг. 3 " в процессе це" ментирования второй. ступени; на Фиг, 4 " в момент окончания процесса цементирования и сброса давления в цементировоцной головке.Предлагаемое устройство (Фиг, 1) состоит из корпуса 1 с боковыми каналами 2, осевым проходным каналом 3 с радиальными отверстиями 4, перекрыты" ми пробками 5, ступенчатую втулку 6 с радиальными отверстиями 7, абра" эующую с корпусом 1 кольцевую камеру, поршень .8, разделяющий кольцевую ка" меру на надпоршневую полость 9, свя". занную через боковые каналы 2 и ради" альные отверстия 4 с осевым проходным каналом 3, и подпоршневую полость, связанную с заколонным пространством через радиальные овтерстия 7 втулки 6. Втулка 6 с циркуляционными отверстиями 10 снабжена ограничителем осе-, вого перемещения 11 и закреплена на корпусе 1 срезным штиФтом 12, В корпу" . се 1, имеющем циркуляционные отверстия 13, размещены втулка 14, установ" ленная на срезном штиФте 15, клапан, установленный с помощью срезных винтов 16, разбуриваемое седло 17 под цементировочную пробку, снабженное раздвижными упорами 18. В корпусе выполнена кольцевая проточка 19 для Фиксации раздвижных упоров после сме" щения клапана, а боковое отверстие корпуса частично перекрыто технологической пробкой 20. Необходимую гер" метичность устройства обеспечивают уплотнительные кольца 21. Циркуляционные отверстия 1.0 перекрыты обратны" . ми клапанами,(в виде односторонне закрепленной пружинной мембраны.Предложенное устройство работает следующим образом.После закачивания в обсадную ко" лонну расчетного объема тампонажного раствора, необходимого для цементиро" вания первой ступени в колонну пус" кают нижнюю разделительную пробку,1778273 5которая, проходя через осевой канал3, перемецает втулку 14, срезая приэтом штиФт 15 и, таким образом, выво"дит из рабочего состояния системузащиты пакера от преждевременногосрабатывания, После посадки пробки на"стоп" " кольцо и сброса давления вцементировочной головке (Фиг. 2) пор"вень 8 под действием большего давле"ния затрубного пространства, переда"ваемого через радиальные отверстия7 перемещается вниз и жидкость из по"лости 9 по каналам 2 выталкивает в,.проходной, канал устройства пробку 5, 15установленную в радиальном отверстии4 корпуса 1. Необходимым условиемперемещения поршня 8 вниз, являетсяпревышение внутриколонного давлениязаколонным в интервале установки 20устройства, При ступенчатом цементи";ровании этот перепад достигается засчет подъема тампонажного растворавыше интервала установкиустройствана 50-80 метров при цементировании 25предыдущей ступени (подъем тампонаж"ного раствора выше установки устрой"ства необходим и обязателен для полу-чения сплошного камня в затрубном:пространстве - для охраны недр). В 30случае манжетного цементированияданный перепад давления в интервалеустановки устройства может быть полу"чен путем закачки в обсадную колоннупоследней порции 2-4 м ) продавоч"35ной жидкости (например, воды) с пони"щенной плотностью,Указанная технологическая операция не осложняет процесса цементирова- щ ния скважины и легко может быть пре".( дусмотрена в технологическом процес" се, Затем при повышении давления в цементировочной головке до заданной величины Ьиг, 3) происходит переме" щение поршня 8 в крайнее верхнее по" ложение, срез штиФта 12 и совмещение циркуляционных отверстий 13 корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 10 втулки 6. Промывка и цементирование 50 второй ступени осуществляются через отверстия 10 и 13, После закачивания расчетного объема тампонанного раствора в обсадную колонну Фиг. 4 ) пус" кают цементировочную пробку 22, кото", % рая при посадке на седло 7 срезает штиФты 16 и перемецает последний до Фиксации его раздвижных упоров 18 в кольцевой проточке 19 корпуса 1. После снятия давления в цементиро", вочной головке втулка 6 под дейст" вием избыточного. давления затрубног столба тампонажного ратвора на взаи" модействующий с ней поршень 8 переие" цается вниз в исходное положение, автоматически разобщая внутриколонное и заколонное пространство. Аналогич" но происходит разобщение внутриколон" ного и заколонного пространств скважины при остановках процесса цементирования со снятием давления в цементировочной головке (по различ" ным технологическим причинам, напри" мер, из"за разгерметизации соединения головки с нагнетательной линией);) надежность указанного разобщения пространств увеличивается при перекрытии циркуляционных отверстий втул" ки обратными клапанами.Благодаря такому выполнению достй" гается возможность осуществления сту" пенчатого и манжетного цементирования с автоматическим разобщением внутри" колонного и заколонного пространств после окончания или при остановке про" цесса цементирования. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я Устройство для. цеиентирования обсадных колонн, включающее корпус с боковыми каналами, осевым проходным каналом и радиальными отверстиями, перекрытыми пробками, ступенчатую втулку с радиальными отверстиями, помещенную снаружи корпуса и образуюцую с ним кольцевую камеру, поршень, помещенный в кольцевой камере и раз" деляющий последнюю на надпоршневую полость, связанную через боковые кана" лы и радиальные отверстия корпуса с его осевым проходным каналом в рабо" чем полонении устройства,и подпоршне" вую полость, связанную с заколонным пространством через радиальные отвер" стия ступенчатой втулки, о т л и ч а" ю щ е е с я тем, что, с целью расши" рения Функциональных возможностей устройства путем обеспечения возмож" ности ступенчатого или маннетного це" ментирования, а также возможности ав" томатического разобщения внутриколон" ного пространства от заколонного пространства после окончания ценентиро" вания или непредвиденных остановок во время цементирования, оно снабже" но ограничителем осевого перемещенияянов оставитель ехред М. М рректор А. Иоты ор 3 Г Ходаков та рственно 11303ос оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ ВНИИПИ тираж -,1 Подписноео комитета во иэобретениям и открытиям при ГКНТ СС Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5