Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн в скважинах

 

Изобретение относится к первичному цементированию скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирования. Для этого наружная поверхность перемещающей муфты 7 взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты 4 и образует с ней герметичную поверхность. Муфта 4 имеет радиальные отверстия 6 против радиальных отверстий 2 корпуса 1. Муфта 7 и корпус 1 выполнены с проточками 12, образующими кольцевую полость под расширяющееся стопорное кольцо 10. Корпус 1 имеет ступенчатую кольцевую проточку для обеспечения возможности вывода кольца 10 из зацепления с муфтой 7 при осевом перемещении последней в промежуточное положение устройства и фиксации кольцом 10 муфты 4 в ее конечном положении. После захвата и зажима кольца 10 в зазоре между корпусом 1 и верхней части муфты 7 кольцо больше не входит в контакт или зацепление с муфтой 7 и она может легко извлекаться из скважины вместе с бурильной колонной. Далее отверстия 6 смещаются относительно отверстий 2. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTV

15 17 I

Фиг 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4028765/23-03 (22) 03.10.86 (31) 06/784,401 (32) 04.10.85 (33) US (46) 23.11.90. Бюл. N- 43 (71) Доуэлл Шлюмбергер Инк. (US) (72) Гарольд Стивен Биссоннетт (US) (53) 622.245.42(088.8)

-(56) Авторское свидетельство СССР

11 855191, кл. Е 21 В 33/14, !979;

Авторское свидетельство СССР

У 750044, кл. Е 21 В 33/14, опублик..

1980....Я0„„1609460 A 3

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО URМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к первичному цементированию скважин. Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирования. Для этого наружная поверхность йеремещающей муфты 7 взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты

4 и образует с ней герметичную поверхность. Муфта 4 имеет радиальные

1609460

10

30 отверстия о « ротив радин««ьиых отнерс"ий 2 корпуса 1, Муфта 7 и корпус выполя «ь« с проточками 12, образующими кольцену«о полость « од расширяющееся стопорное кольцо 10, Корпус 1 имеет ступенчатую кольцевую проточку для обеспечения возможности вывода кольца 10 из зацепления с муфтой 7. при осевом перемещении последней н промежуточное положение устройства и

Изобретение относится к пернич««ому цементированию скважин, в частности к устройствам для ступенчатого цементиронания скважин, Цель изобретения — повышение надежности работы устройства за счет воэможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирова25 ния.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид, на фиг. 2-4 — то же, в про-!

«ессе работы; на фиг. 5 — механизм привода устройства в рабочее положение.

Устройство содержит полый корпус

1 с радиальными отверстиями 2 для сообщения полости 3 корпуса с заколонным пространством скважины, закрывающую муфту 4, помещенную в корпусе 35

1 на срезных элементах 5, выполненную с радиальными отверстиями 6 и возможностью перекрытия радиальных отверстий 2 корпуса при ее осевом перемещении, механизм перемеп«ения за40 крывающей муфты из транспортного положения н рабочее, выполненный в виде перемещающе". муфты 7 с соединением

8 под бурильную колонну 9 с возможностью осевого перемещения при осе45 вом перемещении бурильной колонны 9 и взаимодействия с закрывающей муфтой 4, и элемент взаимодействия перемещающей муфты с закрывающей муфтой, выполненный в виде расширяющегося стопорного кольца 50

10 установленного на перемещающей муфте 7. При этом закрынающая муфта

4 и корпус 1 образуют раннопроходный осевой канал 11. Наружная поверхность перемещающей муфты 7 взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты 4 и образует с ней герметичную поверхность. фиксации кольцом 1О муфты 4 в ее конечном положении. После захвата и зажима кольца 10 н зазоре между корпусом 1 и верхней части муфты 7 кольцо больше не входит в контакт или зацепление с муфтой 7 и она может легко извлекаться из скважины вместе с бурильной колонной. Далее отверстия

6 смещаются относительно отверстий 2.

5 ил, Закрывающая муфта 4 выполнена с радиальными отверстиями 6 против радиальных отверстий 2 корпуса, а перемещающая муфта 7 и корпус 1 выполнены с проточками 12, образующими кольцевую полость 13 под расширяющееся стопорное кольцо 10.

При этом корпус 1 выполнен со ступенчатой кольцевой проточкой для возможности вывода расширяющегося стопорного кольца 10 из.зацепления с перемещающей муфтой 7 при ее осевом перемещении в промежуточное положение устройства, Этим же расширяющимся стопорным кольцом 10 закрывающая муфта 4 фиксируется н ее конечном положении. Закрывающая муфта 4 имеет множество выточек для размещения уплотнительных элементов типа обьгчных уплотнительньгх колец 14 и набивки прокладки 15 для обеспечения непроницаемой для жидкости герметизации между смежными поверхностями закрывающей муфты 4 и корпуса.

Перемещающая муфта 7 также имеет множество выточек для приема уплотняющих элементов, таких как уплотняющие кольца 16, чтобы создать непроницаемую для жидкости герметизацию между смежными поверхностями перемещающей муфты 7 и закрывающей муфты 4.

Нижний конец перемещающей муфты 7 содержит множество пальцев 17 разрезного цангового зажимного патрона, который используется для исходной установки и удерживания этой муфты в корпусе, Предусмотрено множество протиновращательных выступов (шипов) 18 (показан только один) на корпусе с расчетом размещения между пальцами 17 зажимного патрона. Нижние концы пальцев 17 первоначально устанавливаются

5 160 в свободном и ненапряженном состоянии в соответствующем пазу 19.

Уплотнительные кольца 16 образуют непроницаемую для жидкости герметизацию вьппе и ниже радиальных каналов 6 закрывающей муфты.

Бурильная колонна 9 в нижней части имеет элемент 20 перемещения, выполненный с кольцевой проточкой 21 по наружной поверхности, радиальными каналами 22 против кольцевой проточки, уплотнительными элементами 23 по обе стороны кольцевой проточки 21, Устройство работает следующим образом.

Если работы в забое скважины доведены до момента, когда требуется открыть устройство для ступенчатого цементирования, чтобы произвести цементирование, элемент 20 перемещения бурильной колонны 9 входит в зацепление с перемещающей муфтой 7. В этот момент муфта устройства для ступенчатого цементирования находится в закрытом положении (фиг. 2). Бурильную колонну 9, имеющую элемент 20 перемещения, перемещают вверх для смещения перемещающей муфты 7. Прилагается достаточное направленное вверх усилие, чтобы принудить пальцы 17 зажимного патрона выйти из пазов 19, и для передвижения перемещающей муфты

7 вверх. Расширяющееся кольцо 10 продолжает оставаться в проточке 12, также перемещается вверх с перемещаемой муфтой 7.

Расширяющееся стопорное кольцо 10 сжимается в кольцевой проточке перемещающей муфты 7, в проточке 12 и удерживается там с помощью противоположной части корпуса.

Движение вверх перемещающей муфты

7 и расширяющегося стопорного кольца

10 продолжается до тех пор, пока верхняя периферийная кромка расширяющегося стопорного кольца не войдет в контакт или соприкосновение с нижней периферийной кромкой закрывающей муфты 4, Это соприкосновение или контакт фиксируют на поверхности по резкому увеличению усилия натяжения.

Множество срезаемых винтов и противовращательных выступов (не показаны) предусмотрено для предотвращения дальнейшего движения вверх закрывающей муфты 4 в это время, и необходимое при этом усил;.э натяжения, приложенное к перемещающей муфте 7, не должно

9460 6 превышать усилие среза элементов 5.

Расстояние вверх, пройденное бурильной колонкой 9,перемещающей муфтой 7 и расширяющимся стопорным кольцом

I 0 из положения, показанного на фиг. 2, в положение, показанное на фиг. 3, может отмечаться на поверхности путем маркировки бурильной колонны и составлять, например, около двух дюймов.

Выточка корпуса захватывает расширяющееся стопорное кольцо 10, когда оно движется вверх, и находится в контакте с закрывающей муфтой 4. Так как расширяющееся стопорное кольцо . первоначально сжимается в кольцевой проточке 12 перемещающей муфты, выточка корпуса дает возможность сто20 порному кольцу 10 расшириться в сторону от перемещающей муфты 7, как показано на фиг. 3. Однако выточка корпуса является неглубокой и достаточно узкой, так что расширяющееся

25 стопорное кольцо 10 еще частично удерживается в кольцевой проточке 12 и, таким образом, продолжает в рабочем положении находиться в зацеплении с перемещающей муфтой 7.

30 Когда движение вверх предотвращается расширяющимся стопорным кольцом

10, входящим в зацепление с закрывающей муфтой 4, радиальные отверстия корпуса перемещающей и закрывающей

35 муфт совмещаются (фиг ° 3) ° Устройство подготовлено к цементированию.

После завершения цементирования необходимо снова закрыть устройство для ступенчатого цементирования:, что4р бы обеспечить изоляцию зоны.

Бурильную колонну поднимают с закрывающим усилием от 30 до 40 тыс. фунтов больше веса колонны. Усилие прилагают к перемещающей муфте 7

45 через бурильную колонну 9. Это усилие связано с закрывающей муфтой 4 с помощью расширяющегося стопорного кольца 10, При срезке элементов 5 saкрывающая муфта 4, расширяющееся

50 стопорное кольцо 10 и перемещающая муфта 7 движутся вверх до момента, когда верхняя периферийная кромка закрывающей муфты 4 войдет в контакт с кромкой нижнего плечика корпуса.

55 Расширяющееся стопорное кольцо 10 далее расширяется и зажимастся в зазоре, который образуется в результате движения вверх закрывающей муфты

4 в сторону от нижней части корпуса.

7 l609460 в

11о«ле з !xBlTB и зажима расширяющо <>(я стопорнога кольца 10 в зазоре между корпусом и верхней части перемещающей муфты (фиг. 3) расширяющееся còîïîðíîå кольцо 10 больше не входит в контакт или зацепление с перемещающей муфтой 7, и перемещающая муфта может легко извлекаться из скважины вместе с бурильной колонной

9. Далее радиальные отверстия 6 закрывающей муфты 4 смещаются относительно радиальных втверстий корпуса, устройство для ступенчатого цементирования переводится в закрытое положение.

Формул а и з обретения

Устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн в скважинах, содержащее полый корпус с радиальными отверстиями для сообщения по лости корпуса с заколонным пространством скважины, закрывающую муфту, помещенную в корпусе на срезных элементах, выполненную с радиальными- отверстиями и возможностью перекрытия радиальных отверстий корпуса при ее осевом скользящем перемещении, механизм перемещения закрывающей муфты из транспортного положения в рабочее, выполненный в виде перемещающей муфты, выполненной с соединением под бурильную колонну и с возможностью осевого перемещения при осевом перемещении бурильной колонны и взаимодействия с закрывающей муфтой, и эле5 мент взаимодействия перемещающей муфты с закрывающей муфтой, выполненной в виде расширя щегося. стопорного кольца, установленного на перемещающей муфте, при этом закрывающая муфта и корпус образуют равнопроходной осевой канал, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирования, наружная поверхность перемещающей муфты взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты и образует с ней герметичную поверхность, закрывающая муфта выполнена с радиальными отверстиями против радиальных отверстий корпуса, а перемещающая муфта и корпус выполнены с проточками, образующими кольцевую полость под

25 расширяющееся стопорное кольцо, причем корпус выполнен со ступенчатой кольцевой проточкой для возможности вывода расширяющегося стопорного кольца из зацепления с перемещающей муфgp той при осевом перемещении последней в промежуточное положение устройства и фиксации расширяющимся стопорным кольцом закрывающей муфты в ее конечном положении, 1609460

2223

--Г7

Составитель В, Гришанов

Редактор Н,Тупица Техред H. Ходанич Корректор В,Гирняк

Подписное

Тираж 471

Заказ 3627

ВНИИПИ Государственного комитета по изо(5ретсниям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-З>, Раушi кач tiай., л. 4/5

Производственно-издательский комбинат "11атент", г.Ужгоро.t, ул. Гагарина,101