устройство для двухступенчатого цементирования обсадных колонн

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, содержащее корпус с заливочными отверстиями и шлицами на внутренней поверхности в верхней части, срезную втулку, помещенную в корпусе и перекрывающую заливочные отверстия, несущую колонну со шлицами в нижней части, выполненными под шлицы корпуса, верхний и нижний переводники со шлицами и цементировочные пробки, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной срезной втулкой с упорным кольцом и шлицами на нижнем торце, размещенной в нижней части несущей колонны и связанной с последней срезными элементами, а срезная втулка в верхней части выполнена со шлицами под шлицы нижнего торца дополнительной срезной втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, в частности к устройствам для ступенчатого цементирования обсадных колонн.

Известно устройство для двухступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее корпус с заливочными отверстиями, перекрытыми подвижной втулкой [1]

Недостатком устройства является низкая надежность его работы.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для двухступенчатого цементирования обсадных колонн, содержащее корпус с заливочными отверстиями и шлицами на наружной поверхности в верхней части, срезную втулку, помещенную в корпусе и перекрывающую заливочные отверстия, несущую колонну со шлицами в нижней части, выполненными под шлицы корпуса, верхний и нижний переводники со шлицами и цементировочные пробки [2]

При недоходе второй цементировочной пробки до упорного кольца или ее разрушении перекрытие заливочных отверстий возможно только опусканием вниз несущей колонны. В результате невозможно сделать натяжение обсадной колонны. Это приводит к изгибу обсадной колонны и снижению качества крепления скважины. Нередко изогнутая обсадная колонна является причиной ее разрушения.

Целью изобретения является повышение качества крепления скважины. Это обеспечивает натяжение верхней ступени колонны во время ОЗЦ.

Цель достигается тем, что известное устройство для двухступенчатого цементирования обсадных колонн, содержащее корпус с заливочными отверстиями и шлицами на внутренней поверхности в верхней части, срезную втулку, помещенную в корпусе и перекрывающую заливочные отверстия, несущую колонну со шлицами в нижней части, выполненными под шлицы корпуса, верхний и нижний переводники со шлицами и цементировочные пробки, снабжено дополнительной срезной втулкой с упорным кольцом и шлицами на нижнем торце, размещенной в нижней части несущей колонны и связанной с последней срезными элементами, а срезная втулка в верхней части выполнена со шлицами под шлицы нижнего торца дополнительной срезной втулки.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит корпус 1 с заливочными отверстиями 2, перекрытыми помещенной в корпус 1 срезной втулкой 3, несущую колонну 4, верхний 5 и нижний 6 переводники, срезные элементы 7-9, уплотнения 10, дополнительную срезную втулку 11 с упорным кольцом 12 и цементировочные пробки (на чертеже не показаны), нижняя из которых свободно проходит через упорное кольцо 12. Дополнительная втулка 11 соединяется с несущей трубой 4 срезными элементами 8 и имеет на нижнем торце шлицы 13, ответные шлицам 13 на торцах срезной втулки 3 и верхнего торца нижнего переводника 6. Наличие данных шлицевых соединений дает возможность передавать крутящий момент от несущей колонны 4 через втулки 3 и 11 нижнему переводнику 6 для разрушения срезных элементов 8, фиксирующих дополнительную втулку 11 на несущей колонне 4.

Корпус 1 выполнен внутри ступенчатым, и его ступень меньшего диаметра образует внутренний буртик 14, на котором выполнены шлицы 13, ответные шлицам 13 на выступе 15, имеющемся в нижней части несущей колонны 4. Переводник 6 вверху имеет направляющую 16, образующую с корпусом 1 и нижним торцом срезной втулки 3 камеру 17, соединенную с заколонным пространством окнами 18.

Устройство для двухступенчатого цементирования обсадных колонн работает следующим образом.

В исходном положении устройство устанавливают в обсадной колонне в заданном месте. После спуска обсадной колонны и промывки скважины производят цементирование первой ее ступени с цементировочной пробкой, проходящей свободно через упорное кольцо 12 (на чертеже пробка не показана). При цементировании первой ступени производят вращение обсадной колонны, что обеспечивается наличием шлицевого соединения 13. После откачки последней порции цементного раствора пускают нижнюю цементировочную пробку, которая свободно проходит через упорное кольцо 12 и движется вниз до посадки на упорное кольцо, установленное в нижней части первой ступени обсадной колонны (на чертеже не показано). После посадки пробки на упорное кольцо возросшее давление срезает элементы 7, срезную втулку 3, сдвигает вниз в камеру 17. При этом открываются заливочные отверстия 2, что сигнализируется резким падением давления.

В случае несрезки элементов 7 (например, при негерметичной посадке цементировочной пробки на упорное кольцо, установленное в нижней части обсадной колонны, заклинивании срезной втулки 3 в корпусе 1 твердой фазой и т.д.) производят принудительное опускание втулки 3 перемещением вниз несущей колонны 4. При создании разгрузки срезные элементы 7 и 9 разрушаются и втулка 3 сдвигается в камеру 17. Приподнимают несущую колонну 4 вверх и производят цементирование верхней ступени обсадной колонны. После закачивания всего цементного раствора пускают верхнюю цементировочную пробку и продавливают ее до посадки на упорное кольцо 12. Затем создают расчетное давление, которое срезает элементы 8, и дополнительная втулка 11 сдвигается вниз до посадки на верхний торец срезной втулки 3, надежно перекрывая заливочные отверстия 2. Сбрасывают давление в верхней ступени до нуля. Если давление стравливается почти моментально и нет поступления цементного раствора в обсадную колонну из затрубного пространства, то это свидетельствует о том, что втулка 11 опустилась вниз и герметично перекрыла заливочные отверстия 2. Обратное поступление цементного раствора указывает на то, что элементы 8 не срезались. Для их разрушения производят опускание несущей трубы 4, вводят в зацепление шлицевые соединения 13 между дополнительной втулкой 11 и срезной втулкой 3 и нижним переводником 6 и производят проворот. При приложении расчетного крутящего момента к несущей колонне 4 происходит разрушение элементов 8. Об этом свидетельствует свободный проворот несущей трубы. Производят приподъем несущей трубы 4 до упора выступа 15 в буртик 14, натягивают верхнюю ступень с расчетным усилием и скважину оставляют на ОЗЦ.

Так как в устройстве все операции по открытию закрытию заливочных отверстий сдублированы (гидравлическим и механическим воздействием), обеспечивается высокая надежность работы. Цементирование обеих ступеней под натяжением, возможность вращения обсадной колонны при цементировании первой ступени, высокая надежность работы устройства обеспечивают высокое качество крепления скважин.