SU1002525A1 - Устройство дл ступенчатого цементировани скважин - Google Patents

Description

Изобретение- относитс  к горной промышленности, в частности дл  креплени  нефт ных и газовых скважин , и может быть использовано в устройствах дл  ступенчатого цементировани .

Известно устройство дл  ступенчатого цементировани  скважин, включающее корпус с цементировочными отверсти ми, перекрытыми закрепленной срезными штифтами втулкой, имеющей седло дл  посадки .цементировочной пробки,кожух с цементировочными отверсти ми , концентрично размещенный на корпусе, и установленные в кольцевой полости между корпусом и кожухом патрубок и запорный золотник, верхн   часть которого имеет гидравлическое сообщение с внутренней полос тью труб Ll1.

Недостатком этого устройства  вл етс  необходимость создани  высокого избыточного давлени  до (ЮО кгс/см) сверх давлени  цементировани  дл  среза штифтов и перекрыти  цементировочных отверстий. Кроме того, конструкци  устройства отличаетс  сложностью.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  ступенчатого цементировани  скважин, включающее корпус, кожух с цементировочными отверсти ми, установленный между корпусом и кожухом запорный золотник , образующий с корпусом и кожухом камеру, сообщающуюс  через заливочные отверсти  в корпусе с внутри10 трубным пространством, и закрепленную срезными штифтами внутри корпуса втулку с посадочным седлом, перекрывающую отверсти  в корпусе Г21.

К недостаткам этого устройства

15 относитс  опасность самопроизвольного перекрыти  цементировочных отверстий в процессе цементировани .

В процессе закачки цементной массы в обсадные трубы нижний торец

20 золотника в этом устройстве омываетс , потоком хсидкости, имеющим максимальную скорость из-за того, что площсщь проходного сечени  труб в этом месте минимальна . Верхний то25 рец золотника, соединенный с внутренней полостью обсадных труб : отверсти ми , испытывает значительно меньшее воздействие скоростного напора , поэтому золотник гидравличес30 ки не уравновешен . Чем больший объем

.цементной массы прокачиваетс  в единицу времени, тем больша  разность давлени  действует на верхний торец золотника. При ьтпределенномзначении скорости потока золотник сдвигаетс  вниз и перекрывает цементировочные отверсти  в корпусе. Область применени  этого устройства ограничиваетс  скоростью закачки цементной массы,предельно допустима  величина н которой должна определ тьс  экспериментально дл  каждого типоразмера устройства.

Цель изобретени  - повышение ка ,честна цементировани  скважин.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  ступенчатого цементировани  скважин, включающем корпус, кожух с цементировочными отверсти ми, установленный между корпусом и кожухом запорный золотник , образующий с корпусом и кожухом камеру, сообщающуюс  через заливочные отверсти , в корпусе с внутритрубным пространством, и закрепленную срезными штифтами внутри корпуса втулку с посадочным седлом, перекрывающую отверсти  в корпусе, последний выполнен с дополнительными заливочными отверсти ми, а золотник - с радиальными отверсти ми, сообщающимис  с цементировочными и дополнитель ными отверсти ми при крайнем верхнем положении золотника.

Кроме того, на наружной поверхности золотника устройства выполнены продольные пазы и сообщающа с  с ними кольцева  проточка, в которой размещен обратный клапан дл  перекрыти  радиальных отверстий золотника .

На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении, продольный разрезу на фиг. 2 - то же в процессе прокачки через него цементного раствора; на фиг. 3 - то же, после посадки второй цементировочной пробки и окончани  прЬцесса цементировани .

Устройство дл  ступенчатого цементировани  скважин состоит из корпуса 1 (фиг. 1) с концевыми присоединительными переводниками 2 и 3.,. Концентрично относительно корпуса 1 на переводнике 2 закреплен кожух 4. Между корпусом 1 и кожухом 4 размещены кольцевой поршень 5 и золотник 6, соединенные с кожухом 4 соответственно срезными штифтами 7 и 8. В золотнике 6 выполнены радиальные отверсти  а, кольцева  проточка 6 и продольные пазы В, кроме того, золотник снабжен пружинным фиксатором 9 и разрезным пружинным кольцом 10, выполн ющим роль обратного клапана. Вместо кольца 10 могут быть использованы пластины. В кожухе 4 выполнены проточка i. дл  пружинного фиксатора 9, отверстие д, через которое полость е сообщаетс  с затрубHfcjM пространством, и цементировочное отверстие ж. В нижней части кожуха 4 расположен стопор 11. В проточке кольцевого поршн  5 размещаетс  уплотнительна  манжета 12 одностороннего действи . На корпусе 1 между кольцевым поршнем 5 и переводником 3 размещен пакерующий элемент 13. Б корпусе 1 имеютс  заливочные отверсти  3 и цементировочное отверстие и, а внутри него расположена втулка 14, соединенна  с корпусом срезным штифтом 15. В устройстве имеютс  уплотнени  (не показаны /. Корпус 1 выполнен с.выступом 16 под пробку 17, на которую в конце цементировани  садитс  цементировочна  пробка 18.

Цементирование скважины с помощь устройства осуществл етс  следующим образом.

После спуска в скважину обсадной колонны вместе с устройством производ т цементирование первой ступени. Затем внутрь обсадной колонны сбрасывают пробку 17 (фиг. 2) с таким расчетом, чтобы ,к тому моменту, когда она достигает втулки 14, цементна  масса в затрубном пространстве поднималась несколько выше пакерующего элемента 13.

После того, как пробка 17 садитс  на седло 14, внутри колонны создают избыточное давление 1020 кгс/см, под действием которого срезаетс  штифт 15, и втулка 14 с пробкой 17 опускаетс  вниз до упора в выступ 16 корпуса 1. При этом давление жидкости через отверстие э передаетс  на нижний торец золотника 6 и на верхний торец кольцевого поршн  5. Ввиду того, что поперечное сечение штифта 7 меньше, чем у штифта 8, он срезаетс  раньше и кольцевой поршень 5 опускаетс  вниз сжима  пакерующий элемент 13. В дальнейшем давление в колонне повышают , увеличива  при этом нагрузку на пакерующий элемент 13. При давлении 70-80 кгс/см срезаетс  штифт 8, золотник 6 перемещаетс  в крайнее верхнее положение. Цементный раствор после этого проходит через цементировочное отверстие и и отвертие а, отжима  пружинное кольцо 10. Затем раствор, пройд  проточку 5, паз в и цементировочное отверстие ж поступает из обсадной колонны в затрубное пространство.

Закачав расчетный объем цементного раствора, в колонну спускают цементировочную пробку 18 (фиг. 3), ,котора , вытесн   цемент в затрубно

пространство, доходит до упора в пробку 17. При этом цементировочна  пробка 18 перекрывает отверстие э и цементировочное отверстие и, от4ei;o давление в обсадной колонне начинает возрастать, что вл етс  сигналом дл  остановки насоса. После остановки насоса давление в за-, трубном, пространстве ив обсадной колонне выравниваетс  {есп  закрыта задвижка на устье обсадной колонны) и пружинное разрезное кольцо 10, сокраща сь в пределах проточки б, перекрывает отверстие «ч . Последую-щее снижение давлени  в обсгщной колонне приводит к тому, что золотник 6 становитс  неуравновешенным. На его верхний торец через отверстие действует более т жела  ; цементна  масса иэ затрубного пространства, чем продавочна  жидкость, действующа  на нижний торец из обсадной колонны через заливочные отверсти  3. При незначительном перепгше дав лени , необходимом дл  преодолени  сил трени , золотник 6 опускаетс  вниз до захода пружинного фиксатора 9 в проточку г. Цементировочное отверстие и полностью перекрываетс , а золотник надежно фиксируетс . Пос ле сброса давлени  в колонне пробки 17 и 18 и втулка 14 разбуриваютс .

Положительный эффект от применени  предлагаемого устройства заключаетс  в обеспечении н ежной его работы при любой скорости прокачки цементной массы через цементировочные отверсти . Kpcwie того, дл  закрыти  цементировочных отверстий не требуетс  создани  избыточного давлени  в обсадной колонне , оТпсшает необходимость во внутренней втулке дл  перекрыти  цементировочных отверстий, а также в дифференциальной втулке. В результанте предлагаемое устройство имеет более простую конструктивную схему, :сохран   высокую Нсшежность в работе .

Claims (2)

1.Устройство дл ступенчатого цементировани  сквг1жин, включающее

корпус, кожух с цементировочными отверсти ми , установленный между корпусом и кожухом запорный золотник, образующий с корпусом и кожухсми камеру , сообщающуюс  череэ заливочные

отверсти  в корпусе с внутритрубньа пространстве, и закрепленную срезными штифтами внутри корпуса втулку с посёшочным седлом, перекрывгамцую отверсти  в корпусе, о тличающеес   тем, что, с целью повышени  качества цементировани , корпус выполнен с дополнительньвли заливочными отверсти ми, а золотник - с радиальными отверс ,ти ми, сообщающимис  с цементировочными и дополнительными отверсти;1МИ при крайнем верхнем положении золотника.

2.Устройство по п. 1, от. личающеес  тем, что на наружной поверхности золотника выполнены продольные пазы и Сообщающа с  с ними кольцева  проточка, в которой размещен обратный клапан дл  перекрыти  радиальных отверстий

золотника.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Сегаль В.А. Некоторые вопросы цементировани  скважин. ВНИИОЭНГ,

М.., 1973, с. 31-36.

2.Авторское свидетельство СССР 84030, кл. Е 21 В 33/14, 1979 (прототип).

фуг.

фуе.У

фуг. I