Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

(111994690 Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнитвльное к авт. свид-ву(22) Заявлено 230681 (21 3310696/22-03 ДЦ М. Кл.фЕ 21 В 33/14 с присоединением заявки Ио -ГосударственниЯ яомнтет СССР ио делам изобретениЯ и отярмтиЯ(23) Приоритет -. 33) УДК 622,245, .42 (088.8) Опубликовано 07.02,83 Бюллетень йо 5Дата опубликования описания 07,0283 5 ТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕИЕНТИРОВАН ОБСАДНЫХ КОЛОНН скважин нструкциигильза, с от-,Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их ступенчатого цементирования.Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн,включающая верхнюю и нижнюю части корпуса с эаливочиыми отверстиями, втулки,штифты, цементировочные пробНедостатками этого устройства являются низкая надежность работы иэ-за необходимости применения.специальной пробки (бомбы) для открытия заливочных отверстий после цементирования нижней ступени и посадки-15 нижней пробки на кольцо. стоп, отри-.- цательное влияние гидроэатвора на перемещение перекрывающих втулок, . что приводит к различного рода осложнениям и авариям;сложность койст-рукции некоторых основных узлов устройства. Эти недостатки особенно проявляются при значительной глуби-" не,установки муфты, когда сильно влйяние гидрозатвора и скорости па дания бомбы в колонне.Наиболее близкой к предлагаемой является муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными верстиями и пазом на его внутреййейповерхности, гильзу, размещеннуювнутри корпуса и выполненную с гнеэ"дами, в которых размещены эапорныешары, входящие в паз корпуса, опорную втулку, перекрывающую гнезда сзапорными шарами и установленнуювнутри гильзы на фиксирующих элементах, и закрывающую втулку с седлом, установленную под опорной втулкой2. Недостатками этого устройства являются ненадежность работы иэ-за малой вероятности освобождения сечения колонны н падения срезной вту ки, удерживающей шары, необходимости расхаживания и проворачивания второй ступени дляоткрытия и закрытия заливочных (циркуляционных) отверстий, а также в результате зак линивания запорных шаров при госадках колонны в процессе ее спуска; необходимость разгрузки верхней час ти колонны на зацементированную часть нижней ступени, что по сущест вующнм условиям цементированияе допустимо; сложность кон оСновных узлов (патрубок, 994690Цель изобретения - повышение надежности автоматического освобожде"ния внутреннего сечения обсаднойколонны после .окончания цементирования,Поставленная цель достигаетсятем, что муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн,включающая корпус с циркуляционными отверстиями и пазом на его внутреннейповерхности, гильзу, размещеннуювнутри корпуса и выполненную с гнездами в которых размещены запорныешары, входящие в паз корпуса, опорную втулк, перекрывающую гнезда сзапорными шарами и установленнуювнутри гильзы на Фиксирующих элементах, и закрывающую втулку с седлом,установленную над опорной втулкой,снабжена подпятниками, установленнымив гнездах с внутренней стороны гильзы, выходящими за пределы ее боковой поверхности и взаимодействующимис опорной втулкой, образующей с гильзой кольцевую полость, Фиксирующийэлемент выполнен в виде наборногоиз отдельных секторов кольца, поджатого изнутри пружинным кольцом йгерметизирующего кольцевую полость,а паз в корпусе выполнен по винтовой линии.Закрывающая втулка с седлом выполнены разъемными по конической по"верхности, седло имеет косой разъемпо цилиндрической поверхности, асекторы наборного кольца подпружинены друг относительно друга.На фиг.1 показано устройство,рабочее положение перед окончаниемцементирования первой (нижней) ступени, после посадки первойпробки собратным клапаном на упорную втулку; Фиг.2 " то же, рабочее положение, перед окончанием цементированиявторой (верхней) ступени обсаднойколонны; на фиг.3 - то же, положение после окончания цементирования,Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн состоит из корпуса 1 с циркуляционными отверстиями 2 и гильзы 3, соединенных запорными шарами 4, размещенными в отверстиях 5 гильзы 3 и взаимодействуюцими с пазом 6 корпуса 1. Паз 6 выполнен по винтовой линии с таким расчетом, чтобы разместить необходимое количество шаров из расчета допустимого их давления в месте контакта, а отверстия 5 в гильзе размещены вдоль оси так же по винтовой линии с шагом равным шагу винтовой, линии паза. Муфта включает опорную втулку 7, зафиксированную разъемным кольцом 8 в гильзе 3. Разъемное кольцо 8 выполнено в виде разъемных и состыкованных секторов, например трех, подпружиненных изнутри пружин" ным кольцом 9, расположенным в канавке секторов кольца 8. Герметичность соединения обеспечиваетсяуплотнительными кольцами, Шары 4через подпятники 10 уперты в опорную 5 втулку 7. Благодаря такому исполне"нию между наружной поверхностьюопорной втулки 7 и внутренней поверхностью устройства или обсадныхтруб можно обеспечить достаточный 10 зазор для свободного падения втулки7 вместе с,обратным клапаном. Закрывающая втулка 11 соединена подвижно с гильзой 3 и штифтом 12 корпуса 1. Седло 13, установленное навнешней конической поверхности зак, рывающей втулки 10, вьполнено в видеразрезного кольца, с косым разрезомна стыке. Устройство включает такжеобратный клапан 14 с первой прода вочной пробкой 15, контейнер 16 ивторую пробку 17. Для обеспечениягерметичности между частями корпусаупорной втулки, закрывающей втулкии обратного клапана установлены уплотнительные элементы 18, В конечномположении части корпуса зафиксированы буртом 19 и седлом 13.Устройство работает следующимобразом.Его устанавливают в заданный ин- Е терзал обсадной колонны, Цементныйраствор первой ступени продавливаютпервой цементировочной пробкой 15,соединенной срезным Фиксатором собратным клапаном 14, Пробка прохо дит опорную втулку 7, а обратныйклапан 14 фиксируется в ней, Придальнейшей прокачке пробка отрывается от обратного клапана 14 и движется в башмаку обсадной колонны.40 Нри получении давления. Стопобратный клапан 14 закрывается и онвместе с опорной втулкой 7 и кольцом8 смещается вверх до выточки в гильзе 3, При этом под действием пружинного кольца 9 секторы кольца 8 раздвигаются, освобождаются и выпадают на забой скважины подпятники 10 и запирающие шары 4, а также.опорная втулка 7 с обратным клапаном 14, В этот момент корпус 1 игильза 3 смещаются друг относительно друга и открывают циркуляционные отверстия 2, через которыепромываютверхнюю часть скважины. Об открытииотверстий судят по падению давленияна цементировочной головке. Если покакой-либо причине нижнюю ступеньобсадной колонны прихватило и непроизошло открытия отверстий 2, их открывают натяжкой верхней ступени6 О обсадной колонны. Смещаясь, частикорпуса открывают циркуляционныеотверстия,.через которые промываютверхнюю часть скважины, При этомнижняя часть колонны висит на бурте65 19При окончании цементирования второй ступени цемент также продавливают второй пробкой 17 вместе с контейнером 16, которая после посадки последнего на седло 13 заходит в него. При получении давления фСтоп срезается штифт 12 и закрывающая втулка 11 вместе с седлом 13 перемещается и закрывает циркуля,цконные отверстия 2. При этом седло 13, взаимодействуя с конической поверхностью втулки 11, раздвигается, заходя в. расточку внешней части корпуса 1, и контейнер 16 вместе с пробкой 17 падает на забой. В этом положении седло 13 запирает части корпуса от возможного их относительного смещения.Использование предлагаемой муфты для ступенчатого цементирования обсадных колонн обеспечивает надежное цементирование колонн беэ оставления цементных мостов, исключает применение бомб, необходимость расхаживания и проворачивания обсадных колонн (ступекей), уменьшает влияние прихватов на срабатывание устройства. Это позволяет получить значительную экономию средств при проводке скважин, исключает вероятность .повреждения обсадных колонн при разбурквавкк моста и неудачное цемекткроваике колонн. Экономический эффект составляет 10 тыс.р на скважину.Формула изобретения1, Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями и пазом на его внутренней по-.верхности, гильзу, размещенную внут"ри корпуса и выполненную с гнездами,в которых размещены запорные шары,входящие в паз корпуса, опорнуювтулку, перекрывающую гнезда с запорньми шарами и установленную внутри гильзы на Фиксирующих элементах,и закрывающую вт.;лку с седлом, установленную над опорной втулкой, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения надежности автоматического освобождения внутреннегосечения обсадной колонны после окончании цементирования, она снабжена15 подпятниками, установленными в гнеэдах с внутренней стороны гильзы, выходящими эа пределы ее боковой поверхности и взаимодействующими сопорной втулкой, образующей с гиль 20 зой кольцевую полость, Фиксирующийэлемент выполнен в виде наборногоиз отдельных секторов кольца, поджа"того изнутри пружинным кольцом игерметизирующего кольцевую полость,25 а паз в корпусе выполнен по винтовой линии.2. Муфта по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что закрывающаявтулка с седлом выполнены разъемныЗО ми по конической поверхности, седлоимеет косой разъем по цилиндрической.поверхности, а секторы наборногокольца подпружинены друг относительно друга,35 . Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР,М 717286 кл. Е 21 В 33/14, 1979,2. Авторское свидетельство СССРР 763581, кл. Е 21 В 33/14, 1976Составитель В, ГрТехред А.Бабинец. ов окшан ррек исноеР в 5 В 5 13035,Патен. ИкФ од филиал тор И. Ка Тираи 601И Государственногделам изобретеныосква ж, Раую о комитета й и открыт окая наб.,ектная, 4