Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей пром-ти и позволяет повысить надежность работы устройства путем исключения зависания управляющих деталей и осложнений, связанных с разрушением эластичных манжет разделительных пробок (РП). Муфта включает полый цилиндрический корпус 1 и подвижную втулку (в) 2 с выполненными в них циркуляционными отверстиями (О) 3. Корпус 1 против О 3 имеет внутреннюю расточку, в коW со СП О со со N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 .Е 2! В 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4015616/22-03 (22) 31.06.86 (46) 07.11.87. Бюл. ¹- 41 (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.В.Сережников, К.А.Шевченко, Р.Ю.Садовский, Ю.Д.Комнатный и А.Ф.Коваль (53) 622.245,42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 754045, кл. Е 2 1 В 33/14, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 855191, кл. Е 21 В 33/14, 1979.

„„SU„„1 50332 А1 (54) МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к области нефтегазодобывающей пром-ти и позволяет повысить надежность работы устройства путем исключения зависания управляющих деталей и осложнений, связанных с разрушением эластичных манжет разделительных пробок (РП) .

Муфта включает полый цилиндрический корпус 1 и годвижную втулку (В) 2 с выполненными в них циркуляционными отверстиями (О) 3. Корпус 1 против

О 3 имеет внутреннюю расточку, в ко1350332 торой установлена В 6, перекрывающая

О 3. Нижняя и верхняя РП муфты имеют посадочные седла 5. Внутри седла под верхней РП размещено срезное кольцо 9, снабженное тягами 10. Причем нижняя

PII выполнена со стержнем с проточками и выступает ниже эластичных манжет

14 нижней РП. А В 2 имеет радиальные отверстия с полыми стопорами 11 внутри них. При цементировании первой

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при ступенчатом цементировании обсадных колонн.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства путем исключения зависания управляющих деталей и исключения осложнений, связанных с разрушением эластичных манжет разделительных пробок.

На фиг. 1 изображена муфта в. исходном положении в процессе спуска в скважину; на фиг. 2 — нижняя разделительная пробка после срезки полых стопоров в процессе движения по обсадной колонне; на фиг. 3 — верхняя разделительная пробка, выполненная в виде контейнера.

Муфта содержит составной корпус и подвижную втулку 2 с. выполненными в них циркуляционными отверстиями 3.

В окнах, выполненных в подвижной втулке 2, установлены подпружиненные сухари 4, которые удерживают посадочное седло 5 под нижнюю разделительную пробку относительно корпуса посредством внутренней треугольной резьбы на сухарях и ответной ей наружной резьбы на посадочном седле 5. Подпружиненные сухари 4 представляют собой секторы, выполненные из реэьбового кольца с внутренней резьбой, снабженные пружинными элементами (не показаны), прижимающими сухари из окон подвижной втулки наружу к внутренней поверхности корпуса 1. Между корпусом 1 и подвижной втулкой 2 во внутренней расточке корпуса установлена перекрывающая втулка 6, эафиксированступени в колонну спускают нижнюю РП.

Давление повышается и срезаются стопоры 11, а тяги 10 сжимаются. Далее нижняя РП движется вниз и стопорится.

Избыточным давлением срезаются стопоры 7 В 6, и она поднимается. При промывке сбрасывают верхнюю РП. Цементируя вторую ступень, увеличивают давление в колонне. В истоге В 2 опускается до упора в корпус 1. 3 ил.

2 ная относительно корпуса 1 стопорами 7. Подвижная втулка 2 зафиксирована относительно корпуса 1 срезными элементами 8. Во внутренней полости

6 посадочного седла 5 установлено срезное кольцо 9, снабженное тягами 10.

В верхней части тяги контактируют с подвижной втулкой 2 и жестко связаны с ней полыми стопорами 11, установленными в радиальных отверстиях подвижной втулки. Стопоры 11 и кольцевое уплотнение 12 исключают доступ избыточного давления в обсадной колонне к перекрывающей втулке 6. Сто б поры 11 предохраняют перекрывающую втулку 6 от случайных повышений давления внутри обсадной колонны во время спуска ее в скважину с промывками.

Зазор между посадочным седлом 5 и

20 корпусом 1 герметизируется уплотнением, состоящим из разрезного пружинного кольца 13 и эластичного элемента

14, установленного выше него. Кольцо 13 предварительно сжато и после

25 закрытия муфты утапливается совместно с элементом 14 в кольцевой полости 15 подвижной втулки 2.

Нижняя разделительная пробка 16, кроме основной функции, предназначено на также для срезки полых стопоров 11 и получения сигнала "Стоп" в процессе цементирования первой ступени. В нижней части она выполнена с удлиненным стержнем 17, посадочным седлом 18 Э и фиксатором 19 для размещения на нем срезного кольца 9 с тягами 10.

Верхняя разделительная пробка 20 выполнена в виде контейнера 2 1, эластичного элемента 22, установленного в 0 телескопическом соединении.

1350332

Устройство работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг.1, муфта устанавливается в заданном ин5 тервале обсадной колонны. Стопоры исключают доступ избыточного давления в колонне к перекрывающей втулке 6 и предохраняют ее от преждевременного срабатывания во время промежуточных промывок при спуске обсадной колонны, После окончания спуска обсадной колонны производится цементирование первой ступени в обычном порядке с применением нижней разделительной пробки 16. После закачивания цементного раствора в колонну пускают разделительную пробку 16 и прокачивают продавочную жидкость. При этом продавочная пробка доходит до зоны муфты и садится на срезное кольцо 9 своей носовой частью. В колонне повышают давление до заданной величины, что приводит к срезке полых стопоров 11 по контактной поверхности тяга— внутренняя полость подвижной втулки 2. Под действием сил упругости тяги 10 сжимаются и разделительная пробка 16 совместно с кольцом 9 и тягами IO беспрепятственно проходит осевой канал посадочного седла 5 и движется по обсадной колонне. При посадке нижней разделительной пробки 16 на упорное кольцо Стоп", установленное в нижней части обсадной колонны, под действием избыточного давления на перекрывающую втулку 6 снизу срезаются стопоры 7 и перекрывающая втулка 6 перемещается вверх до упора, при этом открываются циркуляционные отверстия 3, о чем свидетельствует резкое падение давления в обсадной колонне.

В процессе промывки ствола скважины от излишков цементного раствора первой ступени в колонну сбрасывают верхнюю пробку, которая под действием собственной массы и энергии потока промывочной жидкости движется по обсадной колонне вниз до посадки пробки 20 на посадочное седло 5. При этом перекрывается внутреннее сечение муфты ниже циркуляционных отверстий 3, а циркуляция промывочной жидкости осуществляется через циркуляционные отверстия контейнера и отверстия 3 корпуса и подвижной втулки.

После выдержки технологически необходимого интервала времени приступают к закачиванию цементного раствора второй ступени. После откачивания расчетного объема цементного раствора в колонну пускают цементировочную пробку (не показана). В момент окончания продавки цементного раствора второй ступени цементировочная пробка садится на контейнер 2 1, при этом прекращается циркуляция и происходит распакеровка эластичного уплотнительного элемента 22, а пробка заходит

15 в контейнер 21. Этот момент отмечается резким повышением давления в Колонне. По достижении заданной величины давления происходит срезка элементов 8 и подвижная втулка 2 смещается

20 вниз до упора в корпус 1. При этом отверстия 3 подвижной втулки смещаются ниже уплотнения 12 в корпусе, а сухари 4 выпадают во внутреннюю полость корпуса 1. Посадочное седло 5

25 совместно с контейнером и продавочной пробкой падают на забой скважины.

Пружинное кольцо 13 и эластичный элемент 14 утапливаются во внутренней полости подвижной втулки.

Формула изобретения

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая пОлый цилиндрический корпус и подвиж ную втулку с выполненными в них циркуляционными отверстиями, перекрывающую циркуляционные отверстия втулку, посадочное седло под нижнюю раздели40 тельную пробку, выполненную со стержнем, выступающим пиже эластичных манжет пробки, посацочное седло под верхнюю разделительную пробку, срезное кольцо с тягами, стопоры, фиксирую45 щие подвижную и перекрывающую втулки относительно корпуса, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства путем исключения зависания управляющих

5< деталей и исключения осложнений, связанных с разрушением эластичных манжет разделительных пробок, корпус против циркуляционных отверстий выполнен с внутренней расточкой, в которой установлена перекрывающая втулка с образованием над и под ней верхней и нижней полостей, подвижная втулка выполнена с радиальными отверстиями, совпадающими при верхнем ее положе5 1350332

6 нии с нижней полостью, в которых ус- внутренним после расфиксации срезного тановлены полые стопоры, фиксирующие кольца, причем сpe зное кольцо устасреэное кольцо и связанные посредст", новлено внутри посадочного седла вом тяг с последним, при этом пере5 под верхнюю разделительную пробку

У крывающая втулка установлена с воз- а стержень нижней разделительной можностью перемещения и л« Iec пробки выполнен с проточками для кой связи верхней полости с внешним фиксированного размещения на нем пространством, а нижней полости " с срезного кольца с тягами. и

f7

1О

Составитель Н. Мепига

Редактор Н.Бобкова Техред А.Кравчук Корректор М.Демчик

Заказ 5237/32 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5 .Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4