Клапан для обсадных колонн

Изобретение относится к устройствам, применяемым для цементирования нефтяных и газовых скважин. Обеспечивает возможность расхаживания столба цементного раствора. Клапан включает корпус с размещенными в его внутренней полости седлом, дросселем и запорным элементом, выполненным в виде шара. Корпус клапана выполнен в виде плунжера, размещен внутри обсадной колонны на подшипниках скольжения с возможностью движения между упорным кольцом "стоп" и ограничительным кольцом. Плунжер снабжен в верхней части ловителем продавочной пробки, а в нижней - хвостовиком с манжетами. Манжеты ориентированы навстречу противоположным потокам бурового и цементного растворов. Плунжер также снабжен наконечником под упорное кольцо "стоп", диском, размещенным в его внутренней полости для перекрытия периферийных каналов. В центральном канале диска размещен дроссель. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, применяемым при цементировании нефтяных и газовых скважин, и предназначено для расхаживания столба цементного раствора после окончания продавливания его за обсадную колонну в соответствии с требованиями технологии крепления (см. "Способ крепления скважин", заявка №2004123737 от 02 августа 2004 г.).

Известны клапаны для обсадных колонн (см. а.с. №№1199329, 1218078, 617576, 419615, а также "Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин" под ред. проф. Булатова А.И., М.: "Недра", 1981, с.105-107; "Современные технологии и технические средства для крепления нефтяных и газовых скважин", НПО "Бурение", г.Краснодар, 2003 г., с.323-326).

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является клапан для обсадных колонн по а.с. №419615, включающий корпус и размещенные в его внутренней полости седло, запорный элемент, выполненный в виде шара, и дроссель.

Эти устройства не позволяют расхаживать столб цементного раствора после продавливания его за обсадную колонну.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение возможности расхаживания столба цементного раствора после продавливания его за обсадную колонну.

Для достижения цели используют клапан для обсадных колонн, включающий корпус с размещенными в его внутренней полости седлом, дросселем и запорным элементом, выполненным в виде шара. При этом корпус клапана выполнен в виде плунжера, размещен внутри обсадной колонны на подшипниках скольжения с возможностью движения между упорным кольцом "стоп" и ограничительным кольцом, снабжен в верхней части ловителем продавочной пробки, а в нижней - хвостовиком с манжетами, ориентированными навстречу противоположным потокам бурового и цементного растворов, наконечником под упорное кольцо "стоп", диском, размещенным в его внутренней полости для перекрытия периферийных каналов, в центральном канале которого размещен дроссель.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Клапан для обсадных колонн содержит корпус 1, седло под запорный элемент 2, запорный элемент в виде шара 3, дроссель 4, ловитель продавочной пробки 5, хвостовик 6 с манжетами 7 и 8 и наконечником 9, подшипники скольжения 10.

Клапан устанавливается внутри нижней части обсадной колонны 11 над упорным кольцом "стоп" (на схеме не показано). Выше упорного кольца "стоп" на 20-50 м в муфте обсадной трубы устанавливают ограничительное кольцо (на схеме не показано).

Это расстояние выбирается опытным путем для группы типовых скважин из расчета достаточности высоты расхаживания столба тампонажного раствора.

При спуске обсадной колонны в скважину буровой раствор проходит через дроссель клапана 4 и заполняет колонну. Запорный элемент в виде шара 3 выполнен таким образом, что его объемная плотность больше плотности бурового раствора, но меньше плотности цементного раствора. Благодаря этому он тонет в буровом растворе, позволяя ему заполнить обсадную колонну при ее спуске, и всплывает в цементном растворе, исключая его переток в колонну из затрубного пространства.

В конце процесса цементирования продавочная пробка достигает ловителя продавочной пробки 5, фиксируется в нем, перекрывая центральный канал клапана. При этом наконечник 9 хвостовика 6 садится в упорное кольцо "стоп", давление на цементировочной головке повышается, что свидетельствует об окончании продавливания цементного раствора за обсадную колонну.

Далее снижают давление на цементировочной головке до атмосферного. Цементный раствор из затрубного пространства под действием перепада давления устремляется в обсадную колонну, поднимая клапан вверх до ограничительного кольца. При этом шаровой затвор клапана перекрывает его центральный канал, продавочная пробка, зафиксированная в ловителе 5, дублирует шаровой затвор, а манжеты 8, ориентированные навстречу потоку цементного раствора, перекрывают кольцевое пространство между клапаном и обсадной колонной 11. Объем продавочной жидкости (бурового раствора), вытесненный при этом из обсадной колонны в мерную емкость цементировочного агрегата, свидетельствует о перемещении клапана на расчетную высоту.

После прекращения истечения продавочной жидкости из обсадной колонны ее вновь закачивают в обсадную колонну. При этом цементный раствор, возвращенный в обсадную колонну под клапан, вновь продавливают за обсадную колонну. Центральный канал клапана в этом случае перекрыт продавочной пробкой, а кольцевое пространство - манжетами 7 на хвостовике 6, ориентированными навстречу потоку бурового раствора.

Операцию возврата и продавливания цементного раствора повторяют до его загустевания, о чем будет свидетельствовать повышение давления на цементировочной головке.

Клапан для обсадных колонн, включающий корпус с размещенными в его внутренней полости седлом, дросселем и запорным элементом, выполненным в виде шара, отличающийся тем, что корпус клапана выполнен в виде плунжера, размещен внутри обсадной колонны на подшипниках скольжения с возможностью движения между упорным кольцом "стоп" и ограничительным кольцом, снабжен в верхней части ловителем продавочной пробки, а в нижней - хвостовиком с манжетами, ориентированными навстречу противоположным потокам бурового и цементного растворов, наконечником под упорное кольцо "стоп", диском, размещенным в его внутренней полости для перекрытия периферийных каналов, в центральном канале которого размещен дроссель.