SU1717793A1 - Муфта дл ступенчатого цементировани обсадных колонн - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промышленности , а точнее к нефтегазодобывающей , и используетс  при ступенчатом цементировании обсадных колонн. Цель-по- вышение надежности работы муфты путем исключени  преждевременного ее закрыти . Муфта включает корпус с размещенной в ней подвижной втулкой (ПВ) в которых выполнены циркул ционные каналы. Между ПВ и корпусом установлены замкова  втулка со стопором и золотникова  втулка. Дл  приве дени  частей муфты в рабочее положение используютс  верхн   разделительна  пробка с наконечником .в нижней части и уплотнительными манжетами на ее боковой поверхности, нижн   разделительна  пробка с уплотнительными манжетами и наноси нечником, контейнер с осевым ( радиальным каналами. На верхнемг: торце верхней разделительной пробки размещен уплотнительный элемент, герметизирующий пространство между контейнером И ПВ, а в верхней части нижней разделительной пробки на срезных штифтах закреплены сухари. В осевом канале контейнера установлен золотник с Т-образным циркул ционным каналом. Золотник установлен с возможностью ограниченного осевого перемещени  при взаимодействии с наконечником верхней разделительной пробки. Узел посадки контейнера выполнен в виде посадочной втулки и сухарей, зафиксирован полыми штифтами относительно корпуса ниже его цйркул ционных отверстий .и установлен вовнутренней полости замковой втулки с возможностью осевого перемещени . Корпус выполнен с верхним и нижним перевод- никами. Верхний переводник имеет пружинный фиксатор, а ПВ- проточку под фиксатор. В ПВ выполнена проточка под стопор . Муфта работает следующим образом. После спуска на заданную глубину первую ступень цементируют с использованием нижней разделительной пробки, котора  в момент прохождени  через посадочную втулку срезает полые штифты, а узел посадки контейнера перемещаетс  в нижнее положение. После посадки нижней разделительной пробки на кольцо стоп повышают давление, вследствие чего срезают штифты, и золотникова  втулка перемещаетс  вверх, открыва  циркул ционные отверсти . В процессе промывки скважины в обсадную колонну сбрасывают контейнер, после чего закачивают цементный раствор второй ступени. Кон: теин ер садитс  на узел посадки, а цементный раствор закачиваетс  в затрубное пространство . После Окончани  закачивани  цементного раствора пускают верхнюю разделительную пробку, котора  входит в контейнер, а уплотнительный элемент герметизирует зазор между Л В и контейнером, Происходит срезка штифтов, ПВ 2 перемещаетс  вниз и фиксируетс  в нижнем положении .После сбрасывани  давлени  уплотнительный элемент возвращаетс  в исходное положение, а контейнер вместе с.вер- хней разделительной пробкой и посадочной втулкой тонут на забой скважины. 10 ил. сл 1C VI v| Ю W

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности , а точнее к нефтегазодобывающей , и может использоватьс  при ступенчатом цементировании обсадных колонн .

Цель изобретени  - повышение надежности работы путем исключени  преждевременного ее закрыти .

На фиг. 1 представлена муфта в исходном положении; на фиг. 2 - узел удержани  контейнера в исходном положении; на фиг.

3- верхн   разделительна  пробка; на фиг.

4- нижн   разделительна  пробка; на фиг.

5- контейнер; на фиг. 6 - момент прохождени  нижней разделительной пробки через муфту; на фиг. 7 - муфта в момент закачивани  цемента второй ступени; на фиг. 8 - то же, в момент получени  сигнала Стоп второй ступени; на фиг. 9 уплотни- тельный узел верхней разделительной пробки в момент получени  сигнала на фиг. Ю- муфта в закрытом положении.

Муфта дл  ступенчатого цементировани  обсадных колонн включает полый корпус 1 и подвижную втулку 2 с циркул ционными отверсти ми соответственно 3 и 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 уплотнитель- ными 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 пробки 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 17с Т-образным циркул ционным каналом 20. Золотник 19 имеет возможность ограниченного осевого перемещени  при взаимодействии с наконечником 8 верхней разделительной .пробки 7. Между подвижной втулкой 2 и корпусом 1 установлена золотникова  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 циркул ционных отверстий и установлен во внутренней полости замковой втулки 5с возможностью осевого перемещени . Золотникова  втулка 21 может фиксироватьс  относительно корпуса 1 срезными штифтами 25, а подвижна  втулка 2 относительно корпуса - с помощью штифтов 26. Корпус имеет верхний 27 и нижний 28 переводники.

Верхний переводник 27 имеет пружинный фиксатор 29, а подвижна  втулка 2 - проточку 30 под фиксатор. Подвижна  втулка 2 может выполн тьс  с проточкой 31 под сГгопор 6, Кольцевые уплотнени  32 служат дл  герметизации элементов муфты..

Муфта работает следующим образом. В положении, показанном на фиг. 1, муфта устанавливаетс  в обсадной колонне

0 в заданном интервале. После окончани  спуска обсадной колонны производитс  цементирование первой ступени с использованием нижней разделительной пробки (фиг. 4). В момент прохождени  нижней раз5 делительной пробки через муфту происходит следующее (фиг. 1 и 6). Под действием перепада давлени  манжеты нижней разделительной пробки 10 продавливаютс  через обсадочную втулку 22 до момента упора су0 харей 1.5 в верхний торец посадочной втулки 22. При дальнейшем росте давлени  происходит срезка полых штифтов 24, а узел посадки контейнера совместно с нижней разделительной пробкой 10 перемещаетс 

5 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 нижн   разде0 лйтельна  пробка беспреп тственно проходит через посадочную втулку 22 и движетс  по обсадной колонне вниз. Момент срезки полых штифтов 24 характеризуетс  по влением гидравлической св зи между

5 внутриколонным пространством и торцом золотниковой втулки 21. Гидравлическа  св зь осуществл етс  через отверстие полых штифтов 24, зазор А (фиг. 2).

Срезные штифты 25 удерживают золот0 никовую втулку 21 от преждевременного открыти  при вытеснении цементного раствора первой ступени в затрубное пространство .

При посадке нижней разделительной

5 пробки 10 на упорное кольцо Стоп, установленное в нижней части обсадной колонны , под действием избыточного давлени  на золотниковую втулку 21 срезаютс  штифты 25 и золотникова  втулка 21 перемещаетс 

0 вверх, при этом открываютс  циркул ционные отверсти  3 и 4 корпуса 1 и подвижной втулки 2, о Чем свидетельствует резкое падение давлени  в обсадной колонне.

В процессе промывки ствола скважины

5 от излишков цементного раствора первой .. ступени в колонну сбрасываетс  контейнер, который под действием собственного веса и энергии потока промывочной жидкости движетс  по обсадной колонне вниз до момента посадки на посадочную втулку 22 (фиг. 7).

При этом перекрываетс  осевой канал корпуса муфты ниже циркул ционных отверстий 3, а циркул ци  промывочной жидкости осуществл етс  через последние.

После выдержки технологически необ- ходимого интервала времени приступают к закачиванию цементного раствора второй ступени. После закачивани  цементного раствора в колонну пускают верхнюю разделительную пробку (закрывающую), пока- занную на фиг. 3, V v

В момент окончани  продавливани  цементного раствора второй ступени манжеты верхней разделительной пробки заход т в контейнер, а наконечник 8 упираетс  в зо- лОтник 19, при этом происходит следующее. Продаврчна  жидкость устремл етс  в кольг цевой зазор между подвижной втулкой 2 и контейнером. Под действием гидрав ичеу ского напора на внутреннюю поверхность уплотнительного элемента 13 происходит ее разжатие до момента соприкосновени  с внутренней поверхностью подвижной втулки 2 (фиг. 9). Осевое усилие от действи , давлени  на наконечник 8 передаетс  на золотник 19, что приводит к его перемещению , а верхн   разделительна  пробка 7 садитс  своим упорным буртом на верхний торец контейнера. Давление в колонне продолжают повышать до расчетной величины, при которой происходит срезка штифтов 2б, удерживающих подвижную втулку 2. Срезка происходит в результате действи  на подвижную втулку 2 неуравновешенной силы давлени , направленной вниз. Подвижна  втулка 2 перемещаетс  до момента фиксации фиксатора 29 в проточке 30. Этот момент характеризует закрытие циркул ционных отверстий 2 корпуса 1 (фиг. 8). Стопоры 6 выпадают в проточку 31, что приводит к расфиксации замковой (втул- ки 5 относительно корпуса.

Дл  освобождени  осевого канала муфты производ т следующие операции. Давление в колонне сбрасывают до атмосферного. При этом уплотнитзльный элемент 3 возвращаетс  в исходное положение и образуетс  кольцевой канал между контейнером и муфтой, т.е. по вл етс  гид равлическое сообщение в осевом канале муфты, через Т-образный циркул ционный канал 20 золотника.

Давление в колонне начинают повышать с малой производительностью цементировочных агрегатов, при которой не происходит раскрытие уплотнительного элемента 13. Давление в колонне повышают на 5-6 МПа выше давлени  в конце продавки цементного раствора второй ступени. Это приводит к тому, что неуравновешенна  сила давлени , действующа  на замковую втулку 5 снизу, перемещает ее верх до упора в торец золотниковой втулки 21, при этом происходит раефиксаци  узла посадки контейнера. Давление в колонне снижают до атмосферного. Посадочна  втулка 2, не име  опоры, совместно с контейнером 16 и зашедшей в него верхней разделительной пробкой 7 свободно тонут на забой скважины (фиг. 10).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Муфта дл  ступенчатого цементировани  обсадных колонн, включающа  полый корпус и подвижную втулку с циркул ционными отверсти ми, замковую втулку со стопором , верхнюю разделительную пробку с наконечником в нижней части, нижнюю разделительную пробку, контейнер, уплотни- тельный элемент, герметизирующий зазор между контейнером и подвижной втулкой, узел посадки контейнера, выполненный в виде посадочной втулки и сухарей и зафиксированный штифтами относительно корпуса ниже его циркул ционных отверстий, и золотниковую втулку, установленную между подвижной втулкой и корпусом, о т л и ч а ю- щ а   с   тем, что, с целью повышени  надежности в работе путем исключени  ее преждевременного закрыти , она снабжена золотником с Т-образным циркул ционным 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 установ лен во внутренней полости замковой втулки с возможностью осевого перемещени , а золотник размещен в осевом канале контейнера с возможностью ограниченного осевого перемещени  при взаимодействии с наконечником верхней разделительной пробки, причем штифты втулки узла посадки контейнера выполнены полыми.

   28

   Фил 2,

   в

   Фиг. 3

   п

   Фи2..1

   Фигч

   20

   Фаг. 5

   29

   Фиг. 6

   1

   19

   20

   т а

   - t-

   со

   -27

   -29 -2f

   -2

   -32

   P7

   37 ,2i/