Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1 4241 А 9) (1 ц Е 21 В 33/1 ОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОР СВИДЕТЕЛЬСТВ ключения ее изгиба, соединен с втулкой жинным замком.2. Муфта по п.1, щ а я с я тем, что выполнен в виде раз кольца, втулка и ст несущии ер едвиж ство пру ч а ю-. й замок т ружин зного и(7ск онус ног прягаеледователью скважин еплен ельство СССР14, 1980.ьство СССР19, 1981(46) 23.07.84. Бюп. У 27 (72) В.В. Сережников, А.Ф. КовальК.А. Шевченко1) Всесоюзный научно-иссий институт по кр и и буровым растворам(54)(57) 1, МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающая корпус с осевым каналом и циркуляционными отверстиями,несущий ствол, втулку, установленную в осевом канале корпуса, и узел передачи вращения, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышенйя качества цементирования второ ступени обсадной колонны путем исмым поверхностям выполнены с верхними и нижними конусными канавками, причем глубина конусных канавок втул ки и нижней конусной канавки несущего ствола равна основанию разрезного конусного кольца, а глубина верхней конусной канавки несущего ствола. рав на половине его основания.3. Муфта по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, узел передачи вращения выполнен фрикционным.4. Муфта по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что узел передачи вращения выполнен конусным фрикционным.1 11042Изобретение относится к бурениюскважин, в частности к устройствамдля ступенчатого цементирования обсадных колонн.Известна муфта для ступенчатогоцементирования обсадных колонн,содержащая корпус с заливочнымиотверстиями, перекрытыми срезнойвтулкой, несущую колонну, узел передачи вращения от несущей колонны 1 Окорпусу, верхний и нижний переводники и цементировочные пробки 1.Недостатком устройства являетсято, что закрытие и герметизацию заливочных отверстий после окончания цементирования осуществляют путем разгрузки обсадной колонны, что можетявиться причиной осложнений (негерметичность резьбовых соединений, непроходимость скважинных приборов и гОт.п.) .Наиболее близкой к изобретениюявляется муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с осевым каналом и г 5циркуляционными отверстиями, несущийстроп, втулку, установленную в осевом канале корпуса и узел передачивращения 2 .Недостатками известного устройства являются необходимость герметизации устройства путем разгрузки второйступени обсадной колонны, что приводит к осложнениям, отсутствие в устройстве узла, предотвращающего нару 35щения целостности обсадной колонныв случае внезапного заклиниваниянижней ступени при цементировании еес вращением,Целью изобретения является повышение качества цементирования второй ступени обсадной колонны путемисключения ее изгиба.1 Втулка 9 имеет по наружной поверхности верхние и нижние конусные канавки 11 и 12, а несущий ствол 6 на внутренней поверхности имеет верхние и нижние конусные канавки 13 и 14, причем канавки 11-13 имеют глубину, равную основанию разрезного конусного кольца, а канавка 14 - глубину, равную половине этого основания. Во втулке 9 имеются циркуляционные отверстия 15,цилиндрическая проточка 16 и срезной пружинный фиксатор 17. В нижней части корпуса имеется пере- водник 18 с посадочным седлом 19. Корпус 1 выполнен с осевым каналом 20, в котором установлена втулка 9.Устройство работает следующим образом. Поставленная цель достигается тем, что в муфте для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающей корпус с осевым каналом и циркуляционными отверстиями, несущий ствол, втулку, установленную в осевом канале корпуса, и узел передачи вращения, несущий ствол соединен со втулкой передвижным пружинным замком.При этом пружинный замок выполнен в виде разрезного конусного кольца, втулка и ствол по сопрягаемым по верхностям выполнены с верхними и нижними конусными канавками, причем глубина конусных канавок втулки и 41нижней конусной канавки несущего ствола равна основанию разрезного конусного кольца, а глубина верхней конусной канавки несущего ствола половине его основания.Кроме того, с целью повышения надежности работы устройства узел передачи вращения выполнен фрикционным.Причем узел передачи вращения выполнен конусным фрикционным.На фиг.1 изображена предлагаемая муфта при установке в обсадной колонне, общий вид; на фиг.2 - то же, в момент открытия циркуляционных отверстий; на фиг,3 - то " е, в момент смывки излишков цементного раствора первой ступени и закачки цементного раствора второй ступени, на фиг.4 то же, в момент окончания продавки второй ступени, на фиг.5 - то же, после окончания процесса цементирования второй ступени.Муфта содержит корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2 и цилиндрической проточкой 3.Корпус 1 посредством штифта 4 и узла передачи вращения, выполненного в виде конусного фрикционного соединения 5, находится в зацеплении с несущим стволом 6, который через муфту 7 связан с обсадной колонной 8. Втулка 9 связана с несущим стволом 6 посредством передвижного пружинного замка 10, выполненного в виде разрезного пружинного конусного кольца, причем средний диаметр кольца равен наружному диаметру втулки 9 и внутреннему диаметру несущего ствола 6 в месте их соединения.1В исходном положении муфта устанавливается в заданном интервале обсадной колонны. После спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступени с цементировочной 5пробкой (не показана),Цементирование производится свращением, при этом передача крутящего момента происходит через конусное фрикционное соединение 5. В 1 Ослучае заклинивания первой ступениобсадной колонны крутящий моментвырастает до определенного заданногозначения, после чего происходитпроскальзывание конусных поверхностей, что позволяет избежать аварийных перегрузок обсадной колонны. Вконце процесса продавки цементногораствора первой ступени цементировочная пробка садится на упорное Окольцо, установленное над башмакомобсадной колонны, что фиксируетсяповышением давления на устье. Послеэтого производят разгрузку второйступени обсадной колонны (фиг.2). При 5разгрузке происходит срезка штифта 4,и несущий .ствол 6 смещается вниз,перемещая втулку 9 до тех пор, покациркуляционные отверстия 15 втулкине совместятся посредством цилиндри- ЗОческой проточки 16 с циркуляционнымиотверстиями 2 корпуса. Этот моментхарактеризуется резким падениемдавления. Втулка 9 удерживается внижнем положении срезным пружинным З 5фиксатором 17, вошедшим в цилиндрическую проточку 3 корпуса.Затем производят натяжение обсадной колонны до первоначального положения (фиг.3). При этом несущий 40ствол 6 движется вверх относительновтулки 9, перемещает передвижнойпружинный замок 10 иэ :, навки 13 вканавку 12 втулки 9. В таком положении муфты производят смывку излишков цементного раствора второй ступени.По окончании процесса продавки цементного раствора второй ступени верхняя цементировочная пробка (не показана) садится на посадочное седло 19 и перекрывает циркуляционные отверстия 15, что фиксируется повышением давления. После этого производят разгрузку обсадной колонны (фиг.4), а затем натяжение (фиг.5).При разгрузке обсадной колонны 8, несущий ствол движется вниз, а передвижной пружинный замок 10 полностью утапливается в канавке 12, а затем входит в канавку 14 несущего ствола 6.При последующем натяжении обсадной колонны передвижной пружинный замок 10 заклинивается между коническими поверхностями канавок 12 и 14, вследствие чего несущий ствол 6 и втулка 9 оказываются жестко связаны между собой. При дальнейшем движении несущего ствола вверх происходит срезка пружинного фиксатора 17 и перекрыв циркуляционных отверстий 2 втулкой 9.Схватывание цементного раствора второй ступени происходит при натяжении обсадной колонны,Применение предлагаемой муфты позволит исключить изгиб нижней части второй ступени обсадной колонны, что значительно повысит качествокрепления скважин, а также исключит возможность нарушения целостности обсадной колонны в случае заклинивания первой ступени при цементировании ее с вращением, 11042411104241 Составитель В, ГришановТехред А. Бабинец Корректор А. Тявко дактор В. Данко Тираж 565 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/