Устройство для цементирования скважины

 

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее - к нефтегазодобывающей, и используется при цементировании обсадных колонн. Цель - предупреждение разрыва сплошности потока цементного раствора и уменьшение давления его продавки, а также повышение чувствительности на изменение давления во время цементирования. Устройство включает корпус (К) 1 с местным сопротивлением, выполненным в виде втулки 2 с входным отверстием 3 и эластичного рукава (ЭР) 4, закрепленного между втулкой 2 и К 1. Внутри К 1 размещен диск 5 с центральным отверстием 6. Между К 1 и ЭР 4 образована кольцевая полость 7, причем ЭР 4 выполнен в виде овала и закреплен одним концом на диске 5, а другим концом - на втулке 2. Втулка 2 выполнена с периферийными каналами 8, гидравлически соединяющими пространство над втулкой 2 с кольцевой полостью 7. Устройство можно выполнить в виде нескольких параллельно установленных между диском 5 и втулкой 2 ЭР 4. Геометрические размеры и материал ЭР 4 выбирают с таким расчетом, чтобы при течении через него жидкости со скоростью больше заданной происходила его деформация. Устройство устанавливают в башмаке обсадной колонны и закачивают цементный раствор. Если скорость течения раствора через устройство превышает заданную, при которой возможен разрыв сплошности потока, давление внутри ЭР 4 падает, а давление со стороны кольцевой полости 7 уменьшает площадь проходного сечения ЭР 4. Это приводит к снижению скорости и выравниванию давлений и возвращению ЭР 4 в исходное положение. Процесс происходит циклически с постоянной автоматической регулировкой скорости закачивания цементного раствора. Выполнение ЭР 4 в виде овала позволяет увеличить площадь воздействия на ЭР 4 со стороны кольцевой полости 7, что позволяет более точно регулировать изменение площади проходного отверстия ЭР 4. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Е 21 В 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4653259/03 (22) 22,02,89 (46) 07.08.91. Бюл. М 29 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В.Г. Ясов, M.À. Мыслюк, В,B. Ткачук и Л.В. Ясова (53) 622.245,42(088,8) (56) Крылов В.И. Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах, M.: Недра, 1980, с. 249-251.

Патент США М 3324877, кл, 137-512,12, 1967, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к горной промышленности, а точнее — к нефтегазодобывающей, и используется при цементировании обсадных колонн. Цель — предупреждение разрыва сплошности потока цементного раствора и уменьшение давления его продавки, а также повышение чувствительности на изменение давления во время цементирования. Устройство включает корпус (К) 1 с местным сопротивлением, выполненным в виде втулки 2 с входным отверстием 3 и эластичного рукава (ЭР) 4, закрепленного между втулкой 2 и К 1, Внутри К 1 размещен диск 5 с центральным отверстием 6. Между К 1 и ЭР 4 образована кольцевая полость 7, причем ЭР 4 выполнен

Изобретение относится к горной промышленности, а точнее — к нефтегазодобывающей, и используется г ри цементировании обсадных колонн в процессе сооружения скважины.

Цель изобретения — предупреждение разрыва сплошности потока цементного

„.,5U„„1668636 Al в виде овала и закреплен одним концом на диске 5, а другим концом — на втулке 2.

Втулка 2 выполнена с периферийными каналами 8, гидравлически соединяющими пространство над втулкой 2 с кольцевой полостью 7. Устройство можно выполнить в виде нескольких параллельно установленных между диском 5 и втулкой 2 ЭР 4. Геометрические размеры и материал ЭР 4 выбирают с таким расчетом, чтобы при течении через него жидкости со скоростью больше заданной происходила его деформация.

Устройство устанавливают в башмаке обсадной колонны и закачиван т цементный раствор. Если скорость течения раствора через устройство превышает заданную, при которой возможен разрыв сплошности потока, давление внутри ЭР 4 падает, а давление со стороны кольцевой полости 7 Я уменьшает площадь проходного сечения ЭР

4. Это приводит к снижению скорости и выравниванию давлений и возвращению ЭР Я

4 в исходное положение. Процесс происходит циклически с постоянной автоматической регулировкой скорости закачивания цементного раствора. Выполнение ЭР 4 а О виде овала позволяет увеличить площадь О, воздействия на ЭР 4 со стороны кольцевой р полости 7, что позволяет более точно pery- О лировать изменение площади проходного отверстия ЭР 4, 1 э.п. ф-лы, 2 ил. раствора и уменьшение давления его продавки, а также повышение чувствительности на изменения давления во время цементирования.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства; на фиг. 2 — сечение по А — А на фиг. 1.

1668636

20

35

50

Полый корпус 1 устройства имеет местное сопротивление в виде втулки 2 с входным отверстием 3 и эластичного рукава 4, закрепленного между втулкой и корпусом.

Внутри корпуса 1 размещен диск 5 с центральным отверстием 6, Рукав 4 установлен внутри корпуса 1 с образованием между ними кольцевой полости 7, причем рукав выполнен в виде овала и закреплен одним концом на диске 5, а другим — на втулке 2, Втулка вв полнена с периферийными каналами 8, гидравлически соединяющими пространство над втулкой 2 с кольцевой полостью 7.

Корпус 1 в нижней и верхней частях имеет соединительные элементы соответственно 9 и 10. Устройство можно выполнить в виде нескольких параллельно установленных между диском 5 и втулкой 2 эластичных рукавов 4. Между втулкой 2 и диском 5 установлена приставка 11.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в башмаке обсадной колонны, которую опускают в скважину до проектной глубины и после подготовительных работ приступают к закачке цементного раствора, Двигаясь по обсадной колонне, цементный раствор проходит через эластичный рукав 4 устройства. При этом на рукав, на внутреннюю и наружную поверхности действуют силы, величины которых определяются давлениями соответственно внутри рукава 4 и кольцевой полости

7. Давление внутри рукава согласно закону

Бернулли зависит от скорости движения жидкости в этом сечении, В начале цементирования разность внутреннего и наружного давлений, действующих на стенки рукава 4, компенсируется

его упругими силами, и форма рукава не изменяется, Однако наступает момент, когда за счет гравитационных сил, вызванных разностью плотностей цементного и бурового растворов, происходит разрыв сплошности потока цементного раствора, и скорость его движения внутри обсадной колонны повышается, Соответственно повышается скорость движения жидкости в рукаве 4, что приводит к уменьшению давления и силы, действующей внутри него, Сила, действующая на наружную поверхность рукава со стороны кольцевой полости 7, увеличивается, что приводит к деформированию и уменьшению сечения рукава, Уменьшение сечения рукава приводит к уменьшению расхода жидкости и, естественно, к замедлению движения жидкости. При выравнивании наружного и внутреннего давлений рукав возвращается в исходное положение, увеличивая его сечение и, следовательно, расход жидкости через устройство.

Выполнение эластичного рукава 4 в виде овала позволяет увеличить площадь воздействия на него со стороны кольцевой полости 7, что позволяет более точно регулировать изменение площади проходного отверстия рукава, Данный циклический процесс происходит до момента стабилизации скорости движения цементного раствора и продавочной жидкости внутри обсадной колонны.

Снижение расхода жидкости в момент повышения скорости ее движения внутри обсадной колонны позволяет предотвращать разрыв сплошности потока цементного раствора.

Необходимо отметить, что геометрические размеры эластичного рукава (площадь сечения и длина) и его упругие характеристики в каждом конкретном случае выбирают такими, что при скорости движения жидкости внутри обсадной колонны больше заданной сечение проходного отверстия канала уменьшается.

Если необходимо предотвращать разрыв сплошности потока цементного раствора при сравнительно малых скоростях движения жидкости и с целью повышения чувствительности устройства при незначительных изменениях давления, дросселирующий канал может быть выполнен в виде нескольких паралл ел ь но уста новленн ых эластичных рукавов.

Таким образом, за счет увеличения площади боковой поверхности стенок дросселирующих каналов„увеличивается действующая сила и, следовательно, повышается чувствительность устройства к изменениям давления, Формула изобретения

1. Устройство для цементирования скважины, включающее полый корпус с местным сопротивлением, выполненным в виде втулки с входным отверстием и эластичного рукава, закрепленного между втулкой и корпусом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью предупреждения разрыва сплошности потока цементного раствора и уменьшения давления его продавки во время цементирования, оно снабжено диском с центральным отверстием, размещенным внутри корпуса, при этом эластичный рукав установлен внутри корпуса с образованием между ними кольцевой полости, причем эластичный рукав выполнен в виде овала и закреплен одним концом на диске, а вторым концом — на втулке, втулка выполнена с периферийными каналами, гидравлически

1668636

Составитель Н.Чепига

Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор Б.Федотов

Заказ 2638 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 соединяющими пространство над втулкой с кольцевой полостью.

2.Устройство по п. 1, отл ича ю щеее я тем, что, с целью повышения чувстви7

5 тельности на изменение давления, оно выполнено в виде нескольких параллельно установленных между диском и втулкой эластичных рукавов.