SU1395809A1 - Устройство дл цементировани скважин - Google Patents

Description

со со

СП

00

о со

Изобретение относитс  к бурению скважин, в частности к устройствам дл  их ступенчатого цементировани . Цель изобретени  - упрощение уп- равлени  устройством в работе и исключение образовани  перемычек между ступен ми цементировани  из привод ных элементов,

На фиг,1 изображено устройство дл  цементировани  скважин в транспортном положении; на фиг.2 сечение А-А на фиг.15 на фиг.З - момент открыти  цементировочных отверстий после окончани  цементировани  первой ступени обсадной колонны; на фиг.4 - то же, при цементировании второй ступени по методу обратной циркул ции на фиг.5 - то же, после окончани  про- цесса цементировани  и фиксации верхей втулки в крайнем нижнем положений. Устройство включает корпус 1 с ра- иальными 2 и цементировочными 3 от- версти ми. Цементировочные отверсти  3 перекрыты снаружи дифференциальной втулкой 4 с внутренней кольцевой про- точкой 5, Б нижней части корпуса 1 помещен пакер 6 с механизмом привода его в рабочее положение. Этот механизм помещен снаружи корпуса и в данном случае представл ет собой неподвижный корпус 7 пакера 6, образующий с корпусом 1 устройства кольцевую полость 8, сообщенную с рабочей полостью 9 пакера 6,

Против радиальных отверстий 2 корпуса 1 снаружи его установлена дополнительна  дифференциальна  втулка 10 с внутренней кольцевой проточкой 11, образующей с корпусом 7 пакера и корпусом 1 устройства циркул ционную полость 12, сообщенную через кольцевую полость 8 с рабочей полостью 9 пакера 6.

Глубина внутренней кольцевой проточки 11 дополнительной наружной дифференциальной втулки 10 больше глубины внутренней кольцевой проточки основной дифференциальной втулки 4. При этом сама дополнительна  дифференциальна  втулка установлена с возможностью верхнего осевого перемещени . Между дополнительной 10, основной 4 дифференциальными втулками помепгено разрезное пружинное кольцо 13. Под trero корпус 1 выполнен с наружной кольцевой проточкой 14, Дифференциальна  втулка 4 образует с корпусом 1 кольцевую полость 15, котора  при

0

5

0

5

0

5

O

5

O

5

осевом перемещении вверх дифференциальной втулки 4 вместе с цементировочными отверсти ми 3 образует заливочный канал (см, фиг,3). Пакер 6 закреплен на корпусе 1 штифтом 16, обжимной обоймой 17,

Дополнительна  дифференциальна  втулка 10 зафиксирована на корпусе р дом срезных штифтов 18 и ограничителем перемещени  19, Дифференциальна  втулка 4 выполнена с фиксатором 19 и двум  р дами срезных штифтов 20 и 21 и с пружиной 22.

Дл  упрощени  технологии сборки устройства корпус 1 выполнен из двух частей, соединенных между собой резьбовым соединением. При сборке устройства на корпусе устанавливаютс  жесткие центраторы 23 и 24, а дифференциальную втулку 4 подпружинивают к дополнительной дифференциальной втулке 10 пружиной 22 с расчетным осевым усилием, обеспечивающим возвращение этой втулки в исходное нижнее положение при равенстве гидростатических давлений, действующих на устройство и в устройстве в момент окончани  процесса цементировани ,

Пакер 6 выполнен, например, из высокопластичной стали или алюминиевых сплавов с коэффициентом относительного удлинени  35-40%, т,е, имеет деформационные характеристики, анало- , гичные характеристикам резинотканевого Ь5плотнительного элемента рукавного типа, а по прочностным характеристикам значительно превосходит последний . Герметизаци  контакта уплотнитель ный элемент - стенка скважипЕ г или предыдуща  обсадна  колонна обеспечиваетс  резиновым уплотнительным кольцом 23, Радиальные отверсти  с внутренней стороны корпуса пер€ Крыты полой срезной пробкой 25.

Конечные положени  дифференциальных втулок 4 и 10 фиксируютс  с помощью фиксаторов 26 и 27, Kopjnyc под цементировочными отверсти ми выпoл Jeн с нагнетательными отверсти ми 28.

Устройство работает следующим образом .

После спуска устройства (см. фиг.1 и 3) в заданный интервал скважины выполн ют цементирование первой ступени колонны от ее башмака до устройства „ При прохождении продавочной пробки в интервале уст нозки устройства продавочна  пргМ ткл срр ьчет почую

31

пробку 25 и садитс  на Стоп -кольцо (на фиг.1 и 3 НС показано). После получени  сигнала Стоп, свидетельствующем об окончании цементировани  первой ступени, в обсадной колонне создают расчетное избыточное давление дл  запакеровки пакера 6. Жидкость из внутреннего канала устройства поступает в рабочую полость 9. Конструк- ци  пакера 6 и материал из которого он изготовлен выбираютс  такими, чтобы при избыточном внутреннем давлении в интервале установки устройства

Цементирование второй ступени ведут по расчету объема закачиваемого в межтрубное пространство тампонажно- го раствора с заведомой перекачкой части его объема в эксплуатационную колонну вьше устройства.

Если в процессе цементировани  второй ступени по какой-то технической причине произойдет непредвиденна  остановка, то на устье перекрывают цементируем ю колонну. При создав шем- с  равенстве давлений в устройстве и в межколонном дифференционна  втулка

в процессе цементировани  первой сту- 15 под действием усили  от пружины 22

пени не происходила самопроизвольна  его запакеровка после прохождени  нижней цементировочной пробки через пакер. Опыт ступенчатого цементировани  скважин показывает, что величи- на избыточного внутреннего давлени  на устройство не превосходит 10,ОМПа, Поэтому с коэффициентом запаса, равным , например, 2, пакер 6 расчитываетс  на запакеровку от избыточн9го внутреннего давлени , равного . 20,0 Ша.

Дл  надежности запакеровки пакера 6 два р да штифтов 18 и 9, удерживающих дифференциальные втулки 4 и 10 от осевого перемещени  вверх, расчи- таны на срез от действи  осевого усили  на внутреннюю кольцевую проточку 11 при избыточном внутреннем давлении , например, равном 25 МПа, что обеспечивает надежность запакеровки пакера 6 (см. фиг.З). Дифференциальные втулки 9 и 10 наход тс  в крайнем верхнем положении, когда их дальнейшее перемещение вверх ограничено упорами, разрезное пружинное кольцо 13 вошло в наружную кольцевую проточку 14 корпуса.

В этом положении устройства его внутренний канал сообщаетс  с зако- лонным пространством через цементировочные отверсти  3, о чем будет свидетельствовать резкое падение давлени  на устье в обсадной колонне. Следовательно, цементирование первой ступени обсадной колонны закончено.

После этого приступают к подготовке и цементированию второй ступени обсадной колонны по упрощенной технологии методом обратной циркул ции через межколонное кольцевое пространство (см. фиг.4) без пуска в скважину падающей и верхней продавочной пробок.

0

5

0

5

вернетс  в транспортное положение, но не будет соприкасатьс  с дополнительной втулкой 10. Рассто ние между втулками будет равно длине перекрываемой разрезным пружинным кольцом 13 части кольцевой проточки (см. фиг.1). От перемещени  в крайнее нижнее положение дифференциальную втулку 4 удерживает р д срезных штифтов 21. При возобновлении закачки тампонажного раствора в межколонное пространство давление в нем возрастает и дифференциальна  втулка 4 под действием осевой силы, действующей на нее снизу от избыточного наружного давлени , вернетс  в положение, при котором осуществл етс  процесс цементировани  второй ступени (см. фиг.4).

После окончани  закачивани  расчетного объема тампонажного раствора давление на устье межтрубного пространства сбрасывают до нул  и пере- i

крывают на устье цементируемую колонну . При этом дифференциальна  втулка 4 под действием осевого усили , создаваемого пружиной 22, возвращаетс  в транспортное положение и герметично перекрывает цементировочные отверсти  3. Далее в обсадной колонне создают избыточное давление, которое передаетс  в устройстве на внутреннюю кольцевую проточку 5, При расчетном по величине давлении большем , чем давление, при котором были открыты цементировочные отверсти  3 в момент окончани  цементировани  первой ступени колонны, происходит срез р да штифтов 21, дифференциальна  втулка перемещаетс  в крайнее g положение и фиксируетс  фиксатором 24 (см. фиг.З). Р д штифтов 21 (см. .фиг.1) должен срезатьс  при избыточном , внутреннем давлении большем, чем давление среза двух р дов штифтов 17

0

5

0

и 9, чтобы исключить веро тность среза р да штифтов 20 одновременно с р дами штифтов 18 и 9 в случае нарушени  услови  медленного повышени  давлени  в дементируемой колонне после посадки нижней дементировочной пробки на Стоп -кольцо, т.е. перед открытием дементировочных отверстий в устройстве.

Дл  упрощени  технологии изготов- ;лени  устройства и расчета на срез |Штифтов 18, 9 и 21, т„е. упрощени  1управлением работы устройства, соот- глубин внутренних кольдевых |проточек 5 и 11 выполнено, например, |как 2 к 1. При этом соотношение площадей , одно и то же по величине избы- |точное давление, создаваемое в уст- ;ройстве, при окончании цементирова- ;ни  первой ступени обсадной колонны JH после окончани  цементировани  вто рой ступени образуют одну и ту же ве- личину усили , действугои его в первом

Я

1 Фиг.-1

случае на обе втулки дифферендиальные втулки 9 и 10 снизу вверх, а во. втором - только на втулку 10 сверху вниз (во втором случае втулка 4 не принимаетс  во внимание, так как удерживаетс  от осевого перемещени  ограничителем 19 и фиксатором 25 (см. фиг.5). А следовательно, все срезные штифть

18, 9 и 21 можно изготовить со срезной шейкой одного диаметра и при сборке устройства следует установить штифтов в р ду 21 по крайней мере на одни больше, чем в двух р дах 18 и 9

вместе. Например, в рассматриваемом варианте при избыточном внутреннем давлении, равном 25 МПа, срезаютс  5 штифтов, составл ющие два р да штифтов 18 и 9. Поэтому в р д 21 устанавливают 6 штифтов и после окончани  дементировани  второй ступени об-, садной колонны в устройстве создают избыточное внутреннее давление, равное 30., О Ша.

Фиг.1

Фиг. З

VJ

у.

i9

/j

x

Фиг. 5

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с радиальными цементировочными отверстиями, последние из которых перекрыты снаружи дифференциальной втулкой с внутренней кольцевой проточкой, пакер, помещенный в нижней части корпуса, и механизм привода пакера в рабочее положение, помещенный снаружи корпуса против его радиальных отверстий, отличающееся тем,- что, с целью упрощения управления устройством в работе и исключения образования перемычек между ступенями цементирования из приводных элементов, оно снабжено дополнительной наружной дифференциальной втулкой^ выполненной с глубиной внутренней кольцевой проточкой, большей глубины проточки основной дифференциальной втулки, и установленной против радиальных отверстий корпуса с возможностью осевого перемещения, и разрезным пружинным кольцом, помещенным между дополнительной и основной дифференциальными втулками, последняя из которых подпружинена относительно корпуса и образует в ее крайнем верхнем положении с корпусом и его цементировочными отверстиями заливочный канал, а корпус над верхним торцом дополнительной дифференциальной втулки выполнен с наружной кольцевой проточкой под разрезное пружинное кольцо.

   SU „„ 1395809