устройство для контролируемой установки цементных мостов в скважинах

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОЙ УСТАНОВКИ ЦЕМЕНТНЫХ МОСТОВ В СКВАЖИНАХ, включающее полый цилиндрический корпус, опорный элемент в виде ножей и разделительные пробки, отличающееся тем, что оно снабжено кожухом и подвесной пробкой с посадочным седлом в верхней части и боковыми промывочными окнами, установленной в нижней части корпуса под ножами на срезных элементах, а корпус против ножей выполнен со сквозными продольными проточками, при этом ножи выполнены с опорными головками в виде сегментов под внутреннюю поверхность кожуха и наружные проточки корпуса и помещены в продольных щелевых отверстиях последнего.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус в нижней части выполнен с боковыми промывочными окнами против одноименных отверстий подвесной пробки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контролируемой доставки по колонне труб дозируемых материалов в заданный интервал буровой скважины, а также может быть использовано для контролируемой доставки тампонажного раствора при установке цементных мостов и проведении изоляционных работ.

Известно устройство для контролируемой установки цементных мостов в скважинах, включающее полый цилиндрический корпус, опорный элемент и разделительные пробки [1]

Данное устройство не позволяет применить больше двух разделительных пробок. Это сужает область его применения. Так как нижняя часть устройства находится в цементном растворе, то это делает его применение прихватоопасным. К недостаткам устройства следует отнести и то, что закаченный в скважину цементный раствор может проседать ниже отметки установки цементного моста. На больших глубинах это часто приводит к тому, что моста не оказывается на месте, особенно при небольших количествах цементного раствора. По этим причинам мост приходится устанавливать повторно.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контролируемой установки цементных мостов в скважинах, включающее полый цилиндрический корпус, опорный элемент в виде ножей и разделительные пробки [2]

Так как в устройстве ножи закреплены неподвижно, то расстояние между ножами нельзя регулировать. Поэтому для разных условий нужен набор таких устройств. Из-за его неуниверсальности трудно добиться во всех случаях качественной установки цементного моста.

В устройстве нет элемента, перекрывающего под ним ствол скважины. Поэтому после закачивания цементного раствора в скважину происходит его проседание ниже устройства по наклонной стенке скважины (обсадной колонны) и замещение скважинной жидкостью. В результате цементного моста на месте его установки не оказывается или мост получается низкого качества.

Целью изобретения является повышение качества установки цементных мостов за счет исключения возможности проседания цементного раствора в скважине и обеспечение универсальности устройства за счет установки на месте работ ножей рациональных размеров.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, включающем полый цилиндрический корпус, опорный элемент в виде ножей и разделительные пробки, оно снабжено кожухом и подвесной пробкой с посадочным седлом в верхней части и боковыми промывочными окнами, установленной в нижней части корпуса под ножами на срезных элементах, а корпус против ножей выполнен со сквозными продольными проточками, при этом ножи выполнены с опорными головками в виде сегментов под внутреннюю поверхность кожуха и наружные проточки корпуса и помещены в продольных щелевых отверстиях последнего. Новым является и то, что корпус в нижней части выполнен с боковыми промывочными окнами против одноименных отверстий последнего.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в момент подхода нижней разделительной пробки к опорному элементу, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Устройство для контролируемой установки цементных мостов в скважинах состоит из полого цилиндрического корпуса 1, опорного элемента в виде ножей 2, кожуха 3 с центратором 4, подвесной пробкой 5, установленной в нижней части корпуса 1 под ножами 2 с помощью срезных элементов 6, и разделительных пробок 7.

Ножи 2 выполнены с опорными головками 8 виде сегментов под внутреннюю поверхность кожуха 3 и наружные проточки корпуса 1 и помещены в продольных щелевых отверстиях 9 последнего. При этом головка 8 ножей 2 опирается на наружную проточку корпуса 1 и они запираются кожухом 3, установленным снаружи их. Так как ножи 2 установлены в сквозных продольных проточках корпуса 1, то все вместе взятое обеспечивает надежное их крепление в устройстве.

Кожух 3 установлен снаружи корпуса 1 и соединен с ним с помощью резьбы 11.

Подвесная пробка 5 имеет остов 12 и упругие элементы 13 для перекрытия ствола скважины. В верхней части подвесной пробки 5 имеется посадочное седло 14 и боковые промывочные окна 15 с возможностью их перекрытия при посадке разделительной пробки 7 на седло 14. Корпус 1 в нижней части выполнен с боковыми промывочными окнами 16, расположенными против окон 15 подвесной пробки 5.

Устройство работает следующим образом.

Устройство с помощью резьбы в верхней части корпуса 1 присоединяется к нижнему концу заливочной колонны (на чертежах не показана) и спускается в скважину на отметку подошвы цементного моста. В процессе спуска колонна труб заполняется через боковые промывочные окна 15, 16. При этом упругие элементы (манжеты) 13 отгибаются вверх и пропускают жидкость из нижней части ствола скважины вверх. После спуска заливочной колонны на верх ее навинчивают цементировочную головку и производят промывку скважины. После окончания промывки из головки выпускают нижнюю разделительную пробку 7, закачивают расчетное количество цементного раствора и пускают верхнюю разделительную пробку (на чертежах не показана). Закачивают продавочную жидкость для доставки закаченной дозированной порции цементного раствора (между верхней и нижней 7 разделительными пробками) в намеченное место ствола скважины. Когда нижняя пробка 7 дойдет до ножей 2, она останавливается, вызывая резкий скачок давления на поверхности. Затем при заданном избыточном давлении она проходит через ножи 2 и опускается на седло 14 подвесной пробки 5, перекрыв боковые промывочные окна 15. Этот момент вновь сигнализируется на поверхности скачком давления по манометру, например 40 кгс/см². При заданном давлении происходит срез элементов 6 и подвесная пробка 5 выталкивается из корпуса 1 в скважину. За счет сил упругости манжет (элементов 13) пробка 5 задерживается на месте и перекрывает ствол скважины.

После выхода из корпуса 1 подвесной пробки 5 и нижней разделительной пробки 7 проходное сечение освобождается и дозированная порция цементного раствора начинает выходить в скважину. В этот момент верхняя разделительная пробка 7 продолжает еще двигаться по заливочной колонне вниз. При достижении последней ножей 2 происходит новый скачок давления и на поверхность поступает сигнал о том, что дозированная порция цементного раствора полностью поступила по назначению. Цементировочные агрегаты останавливают, и устройство на заливочных трубах поднимают до верхней отметки устанавливаемого цементного моста. Производят смыв излишне закаченного цементного раствора прямой или обратной промывкой. При прямой промывке вначале создают избыточное давление и разрезают верхнюю разделительную пробку, нагнетая в заливочную колонну жидкость. При обратной промывочную жидкость нагнетают в затрубное пространство. При этом верхняя разделительная пробка не разрушается и целой выносится на поверхность.

Применение устройства позволяет повысить качество установки цементных мостов за счет предотвращения оседания цементного раствора вниз по стволу скважины. Устройство универсально по конструкции. Так как оно комплектуется необходимым набором разной формы и размера ножей, то это упрощает работы по установке мостов при разных условиях.