Устройство для ступенчатого цементирования скважин

Устройство для ступенчатого цементирования скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТС9Х ) ЦЕМЕНТИРОВАШЯ СКВАЖИН, включающее корпус с осевым каналом и кожух, обраэую11й1е между собой кольцевую полость, выполненные с радиемь ными отверств1ями золотник и втулку, установленные в копьаевЫ) : полости,., и пакер с pa3KfetaeHiaiiM в кольцевой полоств нажик иым поршнем, камера над которым сообщена с осевым каналом ко|Я1уса, отличающееся текц что, с оелЕАо повышения качества цементирования п тем исключения п мычки между ступенями цемент1фованш1, золотник выполнен со сквозш|1ми осевыми каналами и установлен поп в кольцевой полости § между радиалымми отверстаями корпуса и кожуха.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК уцди Е, 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTI41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3410322/22-03 (22) 15.03.82 (46) 07.07.83. Бюл. %,25 (72) Г, К. Казаров, А. А. Гайворонский, В. В. Федоров, В. И. Ваннфатьев, П. А. Чуев, Ю. 3. Вырин, Г. Н. Boaomко, А. А. Йомальчук, К. A. Батыхов и Г. И. Геймаш (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники и Казахс.кий государственный научно-исследовательский и проектный институт нефгяной промышленности (53) 622. 245.42 (088.9) (56) 1. Временное руководство по применению пакера для двухступенчатого и манжетного дементнрования. М., ВНИИБТ, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

% 840300, кл. Е 21 В 33/14, 1979 (прототип).

„„SU„„1027368 А (54) (57) CTPOACTBO ДЛЯ СТУПЕФ

ЧАТОГО БЕМЕНГИРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с осевым каналом и кожух, обраэуюшие между собой кольцевую полость, i выполненные с радиальными отверстиями золотник и втулку, ус» тановленныв в кольцевой, полости,, и пакер с размещенным в кольцевой полости нажиьм ным поршнем, камера над которым.сообшвиа с осевым каналом корпуса, о т.личающевся твм,что,сцелйю повышения качества цементировании путем исклочения переьиачки между ступенями цементирования, золотник выполнен со сквозными осевыми каналами и установлен пса втулкой в кольцевой полости g

O между радиащ.ными отверстиями корпуса и кожуха.

1027368

f5

25

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их ступенчатого цементирования..

Известно устройство для ступенчатого цементирования скважин, включающее корпус с радиальными отверстиями, подвижные втулки и пакер 1 .

Недостатком устройства является оставление цементной перемычки и проток в аолость колонны между ступенями цементировании.

Наиболее близким к.изобретению яв ляется устройство для ступенчатого цементировании скважин, включающее корпус с осевым KGHBBQM H кожух, o6pQ щие между собой кольцевую полость, и выполненные с радиальными отверстиями золотник, втулку и нажимной поршень установленные в кальцевой полости, и пакер 1„2)., Недостатком известного устройства является наличие перемычки между ступенями цементирования. . Белью изобретения является повышение качества цементирования за счет искжочения перемычки между ступеня-, 34и цемеитироваиия

Поставленная цель достигается тем, -. что в устройстве для ступенчатого цемйнтировациа скважин, . включающем корпус с осейым каналом и кожух, образующие между сосбой кольцевую полость, и вы- полненные с уадиальными отверстиями. золотник и втулку, установленные в иольцевой полости, и пакер с, размещенным в кольцевой полости наиамным но кинем, камера над которым сообщена с осевым каналом корпуса, золотник выполнен со сквозными осевыми каналами и установлен. под втулкой в кольцевой полости между радиальными Отверстиями корпуса и кожуха.

На фиг. 1 изображено устройство в транспортном положении, общий ввц на фиг. 2 - то же, в момент окончания цементирования первой ступени после получения сигнала Стоп" и запакеровки; на фиг. 3 - то же, в момент открытия циркуляционных отверстий и начала процесса цементировании второй ступени;:на фиг. 4» то же, в момент окончания цементировании второй ступени и закрытия циркуляционных отверстий.

Устройство для ступенчатого цементирования скважин (фиг. 1) имеет корпус 1 с радиальными отверстиями 2.

На концах корпуса выполнены резьбы для присоединения к нему верхнего 3 и нижнего 4 переводников, предназначенных для присоединения устройства к обсадной колонне..Относительно корпуса концентрично расположен кожух 5, имеющий радиальные отверстия 6 и разгрузочные верхние и нижние отверстия 7 и 8, Внутри кожуха предусмотрены кольцевые выточки 9 и 10 под стопором. Корпус и кожух центрируются между собой опорным кольцом 11, связаны верхним переводни ком 3 и образуют кольцевую полость, в которой размещена втулка 12, зафиксированная срезным штифтом 13, перекрывающим радиальные отверстия 6 кожуха.

Втулка. 12 герметизируется уплотнениями 14 - 16. В ее кольцевой проточке установлено и зафиксировано штифтом 17. срезное предохранительное кольцо 18, служащее для прикрытия уплотнительного кольца 16 при циркуляции растворов в процессе цементирования. В кольцевой полости между корпусом и кожухом (под втулкой) установ- лен золотник 19, выполненный со сквозными осевыми каналами 20, размещеннами по окружности, в нижней части которых выполнены конусные гнезда 21.

Золотник 19 связан с кожухом срез.

BblMH штифтами 22, имеет уплотнения

23 и 24 и пружинный фиксатор 25 для стопорения в кольцевой выточке 9. Между корпусом и кожухом также размещен кольцевой нажимной поршень 26, уплот35 . няемый кольцами 27. и 28, который скреплен с кожухом срезными штифтами 29. При этом камера над поршнем сообщена с осевым каналом корпуса.

На кольцевом нажимном поршне установ40 лен пружинный фиксатор 30, предназначенный для его стопорения в кольцевой выточке 10 после срабатывания. На корпусе между кольцевым нажимным поршнем и нижним переводником 4 установ лен пакер 31, выполненный в виде втул45 ки иэ эластичного материала и цредназначенный для разобщения и герметизации заколонного пространства между ступенями цементирования. Устройство снабжено нижней продавочной разделй-тельной пробкой (не показана). Для работы устройства используют шарики 32 (фиг.4), выполненные иэ любого материала, например иэ пластмассы, плотность которой равна, жапример, плотности. ВУС а.

-Ступенчатое цементирование скважины после спуска обсадной колонны с применением в ее компоновке предла1027368 гаемого устройства, установленного на расчетной глубине, осуществляют следующим образом.

Вначале цементируют первую ступень от башмака обсадной колонны до интер- 5 вала установки устройства при закрытых циркуляционных отверстиях 6 втулкой 12 (фиг.1).

После продавливания расчетного объема тампонажного раствора первой ступени, посадки разделительной пробки на упорное кольцо (не показано) и получения сигнала "Стоп" в обсадной колонне повышают давление. Внутриколонное давление жидкости через отверстия 2 передается на кольцевой нажимной поршень 26.

При достижении расчетной величины избыточного давления срезаются штифты 29, а кольцевой нажимной поршень 26, смею щаясь вниз, деформирует эластичный па - 2o кер 31 и стопорится в кольцевой выточке пружинным фиксатором 30 (фиг.2).

От деформации эластичный пакерирующий елемент расширяется, что обеспечивает запакеровку заколонного пространства.

Для начала процесса цементирования второй ступени необходимо открытие ра. диальных отверстий 6, что осуществляеч ся путем дальнейшего повышения внут» риколоиного давления на заданную расчет-30 ную величину. При этом давление жид- . кости через осевые каналы 20 воздействует на втулку 12, срезаются штифты 13, втулка смещается вверх и открывает радиальные отверстия 6 в кожухе 5 35 (фиг.3). Для беспрепятственного перемещения втулки 12 вверх до опорного кольца 11, предусмотрены разгрузочные . отверстия 7, через которые вытесняется жидкость из кольцевой полости ме)кду 40 корпусом и кожухом.

После открытия радиальных отверстий в обсадную колонну закачивают буферную жидкость, за ней порцию вязкоупруго» го состава, а зате расчетный объем там-45 понажного раствора для второй ступени.

Вязкоупругий состав закачивают перед тампонажным раствором для предотвра.щейия его проседания в колонну ниже циркуляционных отверстий корпуса. 50

Вслед за тампонажным раствором за качивают небольшую порцию вязкоупругого состава, в объем которого вводят запорные шарики в количестве, превышающем число отверстий в золотнике 19.

Затем закачивают расчетный обьем продавочной жидкости. Сигналом окончания процесса продавки и выхода тампонажного раствора в заколонное .пространство служит резкий скачок давления на цементировочной головке. В этот момент запорные шари» ки 32 (фиг,4) находятся .в конусных гнездах 21, перекрывая каналы 20 золотника 19, При дальнейшем увеличении давления до расчетной величины происходит срез штифтов 22 (фиг.3) н перемещение эолотника 19 до упора в срезное предохранительное кольпо 18. При этом среза ется штих 17, предокращвельиое кегль . цо 18 сдвигается вверх, рялоткительиые поверхности мужи 12 а зсиотиика 18 сопрягаются и гермвтизяруущся уплотиительпым кольцом 1В. Дна вваесаения дкс р двзяи se 18 вврстия 9. Радиальные отверстия 2 в корпусе.1 и 6 в кожухе S.àeðeêðûsàются, а пружинный фиксатор 25 стоио рит зсиютник 19 от перемещения sass относительно корпуса и кожуха лагаемого устройства являквся: етсум ствие елемеитов, перекрывающих про хпдной канал колонны в интервала муфчъц упрощение конструкции устройства, заюяочаощееся s уменыиении общего количества л8талейе

Таким образом, эффи от применения изобретения достигается за счет исключэьия доиоями% юльиьцс затра% времени работы буровой yetsaosaa, материалов и проката оборудования иа разбуривание(цеменФировочных пробок и посадочных седел.

Экономический эффект от испааалования устройства будет существенно за висеть от кснщретных условий бурения (глубины скважины, глубины установки цементировочной муфгы, условий транспортного обслуживания, обьема использоваиия на конкретном месторождении и др,)1027368

1027368

17

12

Ю

17

22

Составщ ель Е. Молчанова

Редактор О. Юрковецкая Техред К.Мыцьо Корректор А. Ференц, Заказ 4696/36 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4