муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

Формула изобретения

Муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями, подвижную дифференциальную втулку, посадочное седло и цементировочную пробку, отличающаяся тем, что посадочное седло прикреплено к нижнему концу дифференциальной втулки на левой резьбе и выполнено с выступами, входящими в соответствующие пазы в нижней части корпуса, при этом корпус цементировочной пробки закрыт срезным днищем с образованием воздушной камеры и вхождением в посадочное седло с натягом после срезания днища и сообщения воздушной камеры с пространством ниже цементировочной пробки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано при ступенчатом цементировании обсадных колонн.

Известны муфты для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающие составной корпус, подвижную втулку с посадочными седлами, дифференциальную втулку и цементировочные пробки /1, 2/.

Недостатком их является сложность конструкции из-за наличия подвижной втулки с двумя седлами (из которых нижнее - составное) и двух пробок.

Известна также муфта ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с концентрично прикрепленной несущей трубой, размещенную между ними дифференциальную втулку с посадочным седлом и цементировочную пробку /3/. Недостатком ее является сложность конструкции и уменьшение проходного канала обсадной колонны из-за наличия несущей трубы, опасность неполного закрытия из-за неплотной посадки цементировочной пробки на седло и несжимаемости жидкости в нижерасположенных обсадных трубах, трудность разбуривания цементировочной пробки и посадочного седла из-за свободного вращения их и опасность открытия муфты из-за вывинчивания и перемещения дифференциальной втулки вверх в процессе разбуривания посадочного седла.

Наиболее близким аналогом изобретения является муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая корпус с циркуляционными отверстиями, подвижную дифференциальную втулку, посадочное седло и цементировочную пробку /4/.

Недостатком этой муфты является сложность конструкции из-за наличия посадочного седла в виде пружинного кольца и наличия подпружиненных штифтов и упоров. Другим недостатком является возможность преждевременного срезания подпружиненных упоров и неполного закрытия муфты из-за несжимаемости жидкости в нижерасположенных обсадных трубах, что может привести к застреванию посадочного седла в корпусе и затруднениям при его разбуривании вместе с цементировочной пробкой.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности закрытия муфты и облегчение разбуривания цементировочной пробки.

Необходимый технический результат достигается тем, что в муфте для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающей корпус с циркуляционными отверстиями, подвижную дифференциальную втулку, посадочное седло и цементировочную пробку, посадочное седло прикреплено к нижнему концу дифференциальной втулки на левой резьбе и выполнено с выступами входящими в соответствующие пазы в нижней части корпуса, при этом корпус цементировочной пробки закрыт срезным днищем с образованием воздушной камеры и вхождением в посадочное седло с натягом после срезания днища и сообщения воздушной камеры с пространством ниже цементировочной пробки.

На фиг. 1 изображена муфта в исходном положении без цементировочной пробки, на фиг. 2 - цементировочная пробка в положении при спуске в скважину.

Муфта включает верхнюю часть 1 корпуса с циркуляционными отверстиями 2, нижнюю часть 3 корпуса с пазами 4 на верхнем торце, дифференциальную втулку 5, посадочное седло 6 с выступами 7 на нижнем торце и цементировочную пробку 8. Дифференциальная втулка уплотнена в верхнем и нижнем корпусах уплотнительными элементами 9, 10 и зафиксирована в крайнем нижнем положении срезными штифтами 11. В этом положении она закрывает циркуляционные отверстия 2. Посадочное седло 6 прикреплено к нижнему концу дифференциальной втулки на левой резьбе и выступами 7 входит в пазы 4 нижнего корпуса.

Цементировочная пробка 8 включает корпус 12 с днищем 13, втулки 14 и эластичные манжеты 15. Днище 13 уплотнено в корпусе 12 уплотнительным элементом 16 с образованием герметичной воздушной камеры 17 и зафиксировано в этом положении срезным буртом 18. Нижняя часть 19 корпуса 12 выполнена с наружным диаметром, обеспечивающим его вхождение в посадочное седло 6 с натягом (прессовая посадка).

Муфта работает следующим образом.

В положении, показанном на фиг. 1, муфту устанавливают составным элементом обсадной колонны на требуемой глубине. После окончания спуска обсадной колонны в скважину закачивают цементный раствор первой ступени и продавливают с использованием эластичной цементировочной пробки. Эластичная пробка проходит через посадочное седло 6 вниз, оставляя его вместе со втулкой 5 в крайнем нижнем положении.

При посадке эластичной пробки на кольцо "стоп", установленное в нижней части обсадной колонны, под действием растущего давления дифференциальная втулка 5 перемещается вверх до упора, срезая штифты 11 и открывая циркуляционные отверстия 2, о чем будет свидетельствовать резкое падение давления в обсадной колонне.

После открытия циркуляционных отверстий муфты производят смывку излишнего цементного раствора первой ступени, периодическую промывку скважины выше муфты до затвердевания цементного раствора ниже нее, закачивают цементный раствор второй ступени, пускают цементировочную пробку 8 и продавливают ее по обсадной колонне. До посадки пробки 8 на седло 6 дифференциальная втулка 5 удерживается в верхнем положении за счет перепада давления внутри и снаружи обсадной колонны. После посадки пробки на седло и повышения давления в обсадных трубах дифференциальную втулку 5 проталкивают вниз и закрывают циркуляционные отверстия 2. При этом давление ниже пробки возрастает, бурты 18 днища 13 срезаются и воздушная камера 17 сообщается с пространством ниже пробки, вызывая резкое снижение давления в нем. Под действием возросших нагрузок от перепада давления, направленных вниз, дифференциальная втулка 5 продвигается до крайнего нижнего положения, седло 6 выступами 7 входит в пазы 4 на нижней части 3 корпуса, а корпус 12 цементировочной пробки впрессовывается в седло 6 с образованием неподвижного соединения.

Герметичность закрытия муфты проверяют путем снятия давления в обсадной колонне. При этом дифференциальная втулка 5 под действием перепада давления еще больше прижимается к нижней части 3 корпуса и в таком виде закрепляется затвердевшим цементным раствором в полости между втулкой и верхней частью 1 корпуса.

Пробку 8 вместе с седлом 6 разбуривают. При этом поворачивание пробки относительно седла предотвращается за счет их сопряжения с натягом, поворачивание седла относительно корпуса - за счет зацепления их выступами.

Источники информации

1. RU, 2047734 C1, 10.11.95.

2. RU, 2047735 C1, 10.11.95.

3. SU, 896236 A, 07.01.82.

4. SU, 876963 A, 30.10.81.