Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

(19)(1) ЕСПУБЛИК 05 Е 21 ВЗЗ Е ИЗОБРЕТЕНИИДЕТЕЛ ЬСТВУ САНИ АВТОРСКОМ ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплениюскважин и буровым растворам(56) Авторское свидетельство СССР .М 1350332, кл. Е 21 В 33/14, 1986,Авторское свидетельство СССРВ 1629486, кл. Е 21 В 33/14, 1987.(54) МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕН.- ТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и используется при ступенчатом цементировании обсадных колонн, Цель-повышение надежности работы муфты путем исключения преждевременного ее закрытия.Муфта включает корпус с размещенной в ней подвижной втулкой (ПВ) в которых выполнены циркуляционные каналы. Между ПВ.и корпусом установлены замковая втулка со стопором и золотниковая втулка. Для приведения частей муфты в рабочее полажение испол ьзуютея верхняя разделитедьная пробка с наконечником.в нижней чаати и уплотнительными манжетами на ее боковой поверхности, нижняя разделительная прбб" ка с уплотнительными манжетами и нЭко-нечником, контейнер с осевым в радиальным каналами. На верхнем тОрцв верхней разделительной пробкй размещен уплотнительный элемент, герметизируещий пространство между контейнером.и ПВ, а в верхней части нижней разделитель- .ной пробки на срезных штифтах закреплены сухари. В осевом канале контейнера Установлен золотник с Т-образным циркуляционным каналом, Золотник установлен. с возможностью ограниченного осевого перемещения при взаимодействии с наконечником верхней разделительной пробки. Узел посадки контейнера выполнен в виде посадочной втулки и сухарей, зафиксирован полыми штифтами относительно корпуса ниже его циркуляционных отверстий,и установлен вовнутренней полости замковой втулки с воэможностью осевого перемещения, Корпус выполнен с верхним и нижним перевод- никами, Верхний переводник имеет пружинный фиксатор, а ПВ - проточку под фиксатор. В ПВ выполнена проточка подстопор. Муфта работает следующим образом. После спуска на заданную глубинупервую ступень цементируют с использованием нижней разделительной пробки, которая в мо мент прохождения через посадочную втулку срезает полые штифты, а узел посадки контейнера перемещается е нижнее положение. После посадки нижней разделительной пробки на кольцо "стоп" повышают давление, вследствие чего срезают штифты, и золотниковая втулка перемещается вверх, открывая циркуляционные отверстия, В процессе промывки скважины в обсадную колонну сбрасывают контейнер, после чего закачивают цементный раствор второй ступени. Кон- тейнер садится на узел посадки, а цементный раствор закачивается в затрубное пространство. После "бкончания зокачивания цементного раствора пускают верхнюю разделительную пробку, которая входит в контейнер, а уплотнительный элемент герметизирует зазор между ПВ и контейнером, Происходит срезка штифтов, ПВ 2 перемещается вниз и фиксируется в нижнем пол о же н и и. Посл е сбрасывания давления уплотнительный элемент возвращается в ис- ходное положение, а контейнер вместе с,верхней разделительной пробкой и посадочной втулкой тонут на забой скважины. 10 ил.Изобретение относится к горной промышленности, а точнее к нефтегазодобывающей, и может использоваться при ступенчатом цементировании обсадных колонн.Цель изобретения -повышение надежности работы путем исключения преждевременного ее закрытия,На фиг, 1 представлена муфта в исходном положении; на фиг. 2 - узел удержания контейнера в исходном положении; на фиг.3 - верхняя разделительная пробка; на фиг.4 - нижняя разделительная пробка; на фиг.5 - контейнер; на фиг, 6 - момент прохождения нижней разделительной пробки через муфту; на Фиг, 7 - муфта в момент. закачивания цемента второй ступени; на фиг. 8 - то же, в момент получения сигнала "Стоп" второй ступени; на фиг, 9 - уплотнительный узел верхней разделительной пробки в момент получения сигнала "Стоп"; на фиг, 10 - муфта в закрытом положении,Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн включает полый корпус 1 и подвижную втулку 2 с циркуляционными отверстиями соответственно 3 й 4, замковую втулку 5 со стопором 6, верхнюю разделительную пробку с наконечником 8 в нижней части и уплотнительными манжетами 9 на ее боковой поверхности, нижнюю разделительную пробку 10 с уплотнительными манжетами 11 и наконечником 12. На верхней разделительной пробке 7 на верхнем ее торце размещен уплотнительный элемент 13, герметизирующий зазор между контейнером и подвижной втулкой, а в верхней части нижней разделительный проб" ки на срезных штифтах 14 закреплены сухари 15. Контейнер 16 в нижней части выполнен с осевым 17 и радиальными 18 каналами. В осевом канале 17 установлен золотник 17 с Т-образным циркуляционным каналом 20. Золотник 19 имеет возможность ограниченного осевого перемещения при взаимодействии с наконечником 8 верхней разделительной ,пробки 7. Между подвижной втулкой 2 и корпусом 1 установлена золотниковая втулка 21, Узел посадки контейнера 16 выполнен в виде посадочной втулки 22 и сухарей 23 и зафиксирован полыми штифтами 24 относительно корпуса 1 ниже его циркуляционных отверстий и установлен во внутренней полости замковой втулки 5 с возможностью осевого перемещения. Золотниковая втулка 21 может фикеироваться относительно корпуса 1 среэными штифтами 25, а подвижная втулка 2 относительно корпуса - с помощью штифтов 26, Корпус имеет верхний 27 и нижний 28 переводники.10 15 делительной пробки через муфту происходит следующее (фиг. 1 и 6). Под действием 20 30 появлением гидравлической связи между35 внутриколонным пространством и торцом золотниковой втулки 21. Гидравлическая связь осуществляется через отверстие полых штифтов 24, зазор А (фиг. 2). В процессе промывки ствола скважины 55 от излишков цементного раствора первой, ступени в колонну сбрасывается контейнер,который под действием собственного веса и энергии потока промывочной жидкости дви 40 45 50 Верхний переводник.27 имеет пружинный фиксатор 29, а подвижная втулка 2. - проточку 30 под фиксатор. Подвижная втулка 2 может выполняться с проточкой 31 под сгопор 6, Кольцевые уплотнения 32 служат для герметизации элементов муфты.Муфта работает следующим образом.В положении, показанном на фиг. 1, муфта устанавливается в обсадной колонне в заданном интервале. После окончания спуска обсадной колонны производится цементирование первой. ступени с использованием нижней разделительной пробки(фиг. 4), В момент прохождения нижней разперепада давления манжеты нижней разделительной пробки 10 продавливаются через обсадочную втулку 22 до момента упора сухарей 15 в верхний торец посадочной втулки 22. При дальнейшем росте давления происходит среэка полых штифтов 24, а узел посадки контейнера совместно с нижней разделительной пробкой 10 перемещается Вниз до упора в верхний торец нижнего переводника 23, Давление продолжают повышать до момента срезки штифтов 14,фиксирующих сухари 15 на нижней разделительной пробке, После этого нижняя раэделительная пробка беспрепятственно проходит через посадочную втулку 22 и движется по.обсадной колонне вниз. Момент срезки полых штифтов 24 характеризуется Срезные штифть 1 25 удерживают золотниковую втулку 21 от преждевременного открытия при вытеснении цементного раствора первой ступени в затрубное пространство.При посадке нижней разделительной пробки 10 на упорное кольцо "Стоп", установленное в нижней части обсадной колонны, под дейСтвием избыточного давления на золотниковую втулку 21 срезаются штифты 25 и золотниковая втулка 21 перемещается вверх, при этом открываются циркуляционные отверстия 3 и 4 корпуса 1 и подвижной втулки 2, о чем свидетельствует резкое падение давления в обсадной колонне жется по обсадной колонне вниз до момента посадки на посадочную втулку 22 (фиг. 7).При этом перекрывается осевой канал корпуса муфты ниже циркуляционных отверстий 3, а циркуляция промывочной жидкости осуществляется через последние. После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к закачиванию цементного раствора второй ступени. После закачивания цементного раствора в колонну пускают верхнюю раэВ момент окончания продавливания цементного раствора второй ступени манжеты верхней разделительной пробки заходят в контейнер, а наконечник 8 упирается в зо-: 1 лотник 19, при этом происходит следующее. Продавочная жидкость устремляется в коль; цевой зазор между подвижной втулкой 2 и контейнером. Под действием гидравличе-. ского напора на внутреннюю поверхность 20 уплотнительного элемента 13 происходит ее разжатие до момента, соприкосновения с внутренней поверхностью подвижной втулки 2 (фиг. 9). Осевое усилие от действия давления на наконечник 8 передается на золотник 19, что приводит к его перемещению, а верхняя разделительная пробка:7 садится своим упорным буртом на верхний торец контейнера. Давление в колонне продолжают повышать.до расчетной величины, 30 при которой происходит срезка штифтов 26, удерживающих подвижную втулку 2 Срезка происходит в результате действия на:подвижную втулку 2 неуравновешенной силы.давления, направленной вниз, Подвижная 35 втулка 2 перемещается до момента фиксации фиксатора 29 в проточке 30. Этот момент характеризует закрытие циркуляционных. отверстий 2 корпуса 1(фиг. 8). Стопоры 6 выпадают в проточку 31,40 что приводит к расфиксации замковой втулки 5 относительно корпуса,Для освобождения осевого канала муфты производят следующие операций; Давление в колонне сбрасывают до атмосферного, При этом уплотнительный элемент 3 возвращается в исходное поло-. жение и образуется кольцевой канал между контейнером и муфтой, т,е. появляется гидравлическое сообщение в осевом канале 50 муфты, через Т-образный циркуляционныйканал 20 золотника. делительную пробку (закрывающую),. показанную на фиг. 3. Давление в колонне начинают повышать с малой производйтельностью цементировочных агрегатов, при которой не происходит раскрытие уплотнительного элемента 13. Давление в колонне повышают на 5-6 МПа выше давления в конце продавки цементного. раствора второй ступени. Это приводит к тому, что неуравновешенная сила давления, действующая на замковую втулку 5 снизу, перемещает ее верх до упора в торец золотниковой втулки 21, при этом происходит расфиксация узла посадки контейнера. Давление в колонне снижают дЬ атмосферного. Посадочная втулка 2, не имея опоры, совместно с контейнером 16 и зашедшей в него верхней разделительной пробкой 7 свободно тонут на забой скважины фиг. 10). Формула изобретения Муфта для ступенчатого .цементирования обсадных колонн, включающая полый корпус и подвижную втулку с циркуляционными отверстиями, замковую втулку со стопором, верхнюю разделительную пробку с наконечником в нижней части, нижнюю разделительную пробку, контейнер, уплотнительный элемент, герметизирующий зазормежду контейнером и подвижной втулкой, узел посадки контейнера, выполненный в виде посадочной втулки и сухарей и зафиксированный штифтами относительно корпуса ниже его циркуляционных отверстий, и золотниковую втулку, установленную междуподвижной втулкой и корпусом. о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышениянадежности в работе путем исключения ее преждевременного закрытия, она снабженазолотником с Т-образным циркуляционным каналом, при этом контейнер в нижней части выполнен с осевым и радиальными каналами, уплотнительный элемент размещен на верхнем торце верхней разделительной пробки, узел посадки контейнера установлен во внутренней полости замковой втулки с возможностью осевого перемещения, а золотник размещен в осевом канале контейнера с возможностью ограниченного осевого перемещения при взаимодействии с наконечником верхней разделительной пробки, причем штифты втулки узла посадки контейнера выполнены полыми.1717793ФСоставитель Н.Чепигаактор В:Бугренкова Техред М.ЬЬргентал . Корректор О.К кэз 86.3 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113038, МОсква; Ж-.ЗЬ,. Раушская наб., 4/5водственн 6-издательский комбийат "Патент", г. Ужгород, ул,Гаге