муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн

Формула изобретения

МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, включающая составной корпус с циркуляционными отверстиями и внутренним буртом, подвижную втулку с циркуляционными отверстиями и посадочным седлом, зафиксированную в крайнем положении срезным стопорным узлом внутри корпуса и образующую с ним кольцевую полость, дифференциальную втулку, помещенную в кольцевой полости и перекрывающую циркуляционные отверстия корпуса и подвижной втулки, и цементировочные пробки, отличающаяся тем, что она снабжена промежуточной втулкой с уплотнениями на внутренней поверхности, присоединительной резьбой на наружной поверхности в нижней ее части и радиальными отверстиями с кольцевой проточкой в их зоне, образующими с внутренней поверхностью подвижной втулки промежуточную полость, а подвижная втулка выполнена с радиальными отверстиями под ее циркуляционными отверстиями, сообщающими промежуточную полость с кольцевой полостью под нижним торцом дифференциальной втулки, при этом срезной стопорный узел помещен в осевом канале промежуточной втулки и перекрывает ее радиальные отверстия.

Описание изобретения к патенту

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

Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая составной корпус, подвижную втулку, дифференциальную втулку, седло, цементировочные пробки [1] Недостатком муфты является возможность открытия ее циркуляционных отверстий при внезапном, нерасчетном повышении давления в обсадной колонне, при проведении промежуточных промывок в период ее спуска в скважину, или в процессе цементирования.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающая составной корпус, подвижную втулку, зафиксированную относительно корпуса срезными элементами, дифференциальную втулку, седло, срезную втулку [2] Недостатком муфты является низкая надежность ее работы по причине возможного обрыва тяг. В этом случае муфта останется неоткрытой из-за отсутствия доступа внутриколонного давления к дифференциальной втулке, что приведет к возникновению сложной аварийной ситуации на скважине.

Задачей изобретения является повышение надежности работы муфты. Достигается это тем, что известная муфта для ступенчатого цементирования, содержащая составной корпус с циркуляционными отверстиями и внутренним буртом, подвижную втулку с циркуляционными отверстиями и посадочным седлом, зафиксированную в крайнем положении срезным стопорным узлом внутри корпуса и образующую с ним кольцевую полость, дифференциальную втулку, помещенную в кольцевой полости и перекрывающую циркуляционные отверстия корпуса и подвижной втулки, и цементировочные пробки, согласно изобретению снабжена промежуточной втулкой с уплотнениями на внутренней поверхности, присоединительной резьбой на наружной поверхности в нижней ее части и радиальными отверстиями с кольцевой проточкой в их зоне, образующими с внутренней поверхностью подвижной втулки промежуточную полость, а подвижная втулка выполнена с радиальными отверстиями под ее циркуляционными отверстиями, сообщающими промежуточную полость с кольцевой полостью под нижним торцем дифференциальной втулки, при этом срезной стопорный узел помещен в осевом канале промежуточной втулки и перекрывает ее радиальные отверстия.

На фиг. 1 изображена муфта в исходном положении; на фиг. 2 эластичная разделительная пробка со срезным кольцом; на фиг. 3 муфта после прохождения через нее эластичной пробки и открытия циркуляционных отверстий; на фиг. 4 муфта после закрытия ее циркуляционных отверстий.

Муфта состоит из нижней 1 и верхней 2 частей составного корпуса с циркуляционными отверстиями 3 и буртом 4. В осевом канале корпуса установлена подвижная втулка 5 с циркуляционными отверстиями 6 и зафиксирована срезными стопорами 7 и стопорным кольцом 8. В кольцевой полости, образованной внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью подвижной втулки 5, размещена дифференциальная втулка 9, зафиксированная срезным элементом 10. Внутренний диаметр подвижной втулки 5 соответствует внутреннему диаметру обсадной колонны с максимальной толщиной стенки.

В подвижной втулке 5 на наружной поверхности ниже циркуляционных отверстий 6 для размещения стопорного кольца 8 выполнена кольцевая проточка 11 со сквозными радиальными отверстиями 12. На внутренней поверхности втулки 5 в ее верхней и нижней частях выполнена резьба, с помощью которой в осевом канале втулки жестко закреплены седло 13 и промежуточная втулка 14.

Втулка 14 имеет на наружной поверхности, в нижней части присоединительную резьбу 15, а в верхней части кольцевую проточку 16 с радиальными отверстиями 17. В осевом канале промежуточной втулки 14 установлено кольцо 18 с возможностью герметичного перекрытия в исходном положении циркуляционного канала, образованного радиальными отверстиями 17, кольцевой проточкой 16 и радиальными отверстиями 12 и сообщающегося с торцем дифференциальной втулки 9.

Пружинное кольцо 19 предназначено для фиксации подвижной втулки 5 после закрытия муфты. Эластичная пробка первой ступени 20 снабжена фиксатором 21 для удержания срезного кольца 18. Кольцевые уплотнения 22 предназначены для герметизации деталей муфты. Пробка второй ступени 23.

Муфта работает следующим образом. В исходном положении, показанном на фиг. 1, муфта устанавливается в компоновку обсадной колонны и спускается в скважину. При промежуточных промывках скважины внутриколонное давление не воздействует на торцевую часть дифференциальной втулки, так как радиальные отверстия 17 герметично перекрыты срезным кольцом 18.

После спуска обсадной колонны на заданную глубину производится закачивание тампонажного раствора первой ступени. За тампонажным раствором пускают эластичную пробку 20, которая продавливается через муфту до кольца "Стоп", устанавливаемого над башмаком колонны.

При продавливании через муфту пробка 20 своим наконечником садится на срезное кольцо 18, срезает фиксирующие его элементы и совместно со срезным кольцом 18, удерживаемым на наконечнике элементом 21 движется на забой скважины. При посадке пробки 20 на кольцо "Стоп" давление в колонне повышают до расчетной величины, при которой происходит срезка элементов 10, удерживающих дифференциальную втулку 9 в исходном положении. При перемещении дифференциальной втулки 9 вверх стопорное кольцо 8 разжимается и подвижная втулка 5 с этого момента удерживается в исходном положении только срезным стопорным элементом 7. После срезки элементов 10 и открытия циркуляционных отверстий 3 и 6 производят промывку скважины.

После технологически необходимого интервала времени производят закачивание тампонажного раствора второй ступени. После этого в колонну пускают пробку второй ступени и продавливают ее до момента посадки на седло 1 подвижной втулки 5. Давление в колонне повышают до момента срезки элементов 7. При этом подвижная втулка 5 смещается вниз до упора в бурт 4 корпуса 1, а отверстия 6 перемещаются ниже уплотнений 22 корпуса. Пружинное кольцо 19 утапливается в проточке корпуса 1 и фиксирует подвижную втулку 5 в нижнем положении.

После затвердения тампонажного раствора производят разбуривание пробки второй ступени и деталей 13 и 14, выполненных из легкоразбуриваемого материала.