Устройство для обратного цементирования обсадных колонн

 

Союз Советских

Социаяистическнх

Рес убпик

О П И С А Н И Е ()907223

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Закалено 050580 (21) 2920823/22-03 с присоединением заивки М(23) ПриоритетОпубликовано 2302З2 Ьктллетень йв 7

Дата опубликования описания 230282 (51)M. Кл.

Е 21 В 33/34 ЪвуаарвтваивФ кввштвт

СССР ав аман кзвбрвтевмв н открытей (53) УДК622.245. .42(088.8) (72) Авторы изобретения

В.П. Гнездов и В.С. Пупков г

Сахалинский государственный научно-исф едовательский и проектный институт газовой промьпвленности (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАТНОГО ЦЕИЕНТИРОВАНИЯ

ОБСАДНЫХ КОЛОНН

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

Извеотно устройство для обратного цементировании обсадных колонн, включающее корпус, посадочное седло и эапорный элемент выполненный из материала, плотность которого больше плотности бурового раствора, по меньшей плотности цементного раствора (f ).

Недостатком устройства является невысокая надежность перекрытия потока жидкости в момент появления в нем первых порций цементного раствора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обратного цементирования обсадных колонн, включающее корпус, посадочное седло, за.порный элемент, выполненный из материала с плотностью большей плотности бурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и обтекатель, установленный концентрично в корпусе под запорным элементом (21.

Недостатком устройства ялвяется возможность его преждевременного сра" батывания и износа от скоростного влияния потока.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет исключения его преждевременного срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что обтекатель выполнен в виде двух концентричных втулок и. дисков с щелями, последние из которых йомещены в нижнюю часть внутренней втулки и образуют с ней лабиринтную систему, а наружная втулка выполнена в верх1j

-ней части с радиальными отверстиями и образует с внутренней втулкой полость, сообщающуюся в нижней ее части с лабиринтной системой внутренней втулки, Кроме того, устройство снабжено защитной крышкой, установленной в . врехней части внутренней втулки над запорным элементом, причем защитная

3 90 крышка выполнена поворотной из материала с плотностью, равной плотности запорного элемента.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. ч - разрез 8-8 на фиг.

Во внутреннем отверстии корпуса 1 клапана имеется сужение 2 с конусным посадочным седлом 3, Ниже посадочного седла концентрично относительно корпуса установлен обтекатель, выполненный в виде двух втулок; наружной

4 и внутренней 5. При этом наружная втулка имеет дно 6, а внутренняя — защитную поворотную крышку 7, выполненную из материала, плотность которого больше плотности бурового раствора, но меньше плотности цементного раствора. Концентричность и жесткость расположения втулок относительно друг друга и корпуса клапана достигается с помощью ребер 8.

В полость между втулками жидкость, циркулирующая по внутреннему отверстию клапана, подается через щели 9 в верхней части наружной втулки. Во внутренней втулке помещается запорный элемент 10 размером под посадочное седло. Он также как и крышка внутренней втулки выполнен из материала, плотность которого несколько меньше, чем у цементного раствора, но больше, чем у бурового раствора.

Во внутренней втулке ниже шара поме" щены диски 11 с щелями, причем щели соседних дисков выполнены в диаметрально противоположных направлениях, образую лабиринтную систему.

Защитная крышка 7 внутренней втулки состоит из двух половин. Каждая половина крышки может поворачиваться на осях 12 и имеет отверстия !3 для пропуска замещающих жидкостей, проходящий через .пабиринтную систему.

Основной поток жидкости, циркулирующий через устройство, проходит по каналу между поверхностью наружной втулки и внутренней поверхностью кор" пуса.

Устройство работает следующим образом.

При прямой циркуляции жидкости устройство открыто при любой вязкости промывочных жидкостей. При обратной циркуляции жидкости с вяз"

7223 4 формула изобретения

5 IQ

ЗО

3$

Щ

56 костью, плотность которой меньше плотности материала запорного элемента 10, и крышки внутренней втулки 7 запорный элемент 10 остается в пространстве между крышкой и дисками 11 во внутренней втулке за счет того, что на него в основном действуют сила тяжести самого запорного элемента и сила тяжести крышки, направленные вниз. Сила трения жидкости о запорный элемент, направленная вверх, незначительна, так как основной поток идет по каналу, минуя щели и лабиринты втулок ч и 5, гидродинамическая сила потока также незначительна и удерживает крышку в закрытом состоянии, следовательно, канал через посадочное седло 3 открыт и возможна обратная циркуляция.

При цементировании цементный раствор во время его закачки в затрубное пространство будет вытеснять в трубы через устройство буровой раствор.

При обратной циркуляции жидкости любой вязкости, плотность которого больше плотности материала запорного элемента и крышки, после заполнения этой жидкостью лабиринтной системы на шар будет действовать в основном выталкивающая сила и в некоторой степени сила трения. Обе эти силы направлены вверх. Запорный элемент

10 всплывает к крышке, которая под действием аналогичных сил откроется.

Затем запорный элемент перекрывает канал обратной циркуляции.

Дальнейшее удержание запорного элемента в седле обеспечивается давлением за счет разности плотности цементного и бурового раствора. Следовательно, устройство срабатывает в момент, когда процесс обратного цементирования будет завершен и необходимо предотвращение перетока цементного раствора в колонну. Таким образом, предлагаемый клапан позволяет надежно управлять процессом обратного цементирования как за счет возможности использования промывочных жидкостей любой вязкости, так и за счет возможности цементирования любых (по длине) интервалов обсадной колонны.

Устройство для обратного цементирования обсадных колонн, вкпючаю5 9072 щее корпус, посадочное седло, запорный элемент, выполненный из материала с плотностью большей плотности бурового раствора, но меньшей плотности цементного раствора, и обтекатель, установленный концентрично в корпусе под запорным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства путем исключения его преж- 1О девременного срабатывания, обтекатель выполнен в виде двух концентричных втулок и дисков с щелями, последние из которых помещены в нижнюю часть внутренней втулки и образуют с ней 35 лабиринтную систему, а наружная втулка выполнена в верхней части с радиальными отверстиями и обрузает

23 6 с внутренней втулкой полость, сообщающуюся в нижней ее части с лабиринтной системой внутренйей втулки, 2. Устройство по п.l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство снабжено защитной крышкой, установленной в верхней части внутренней втулки над запорным элементом, причем защитная крышка выполнена поворотной из материала с плотностью, равной плотности запорного элемента.

Источники информации, принятые во внимание flpH экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

1 261213, кл. E 21 B 33/14, 1968.

2, Авторское свидетельство СССР

У 609872, кл. E 21 В 33/14, 1976 (прототип).

907223

А-А

Составитель В, Гриаанов

Редактор Н. Рогулич Техред 3.Фа та Корректор 8. Бутяга

Заказ 542/42 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 111-35, Раушская наб., д. 4/5

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