устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны

Формула изобретения

Устройство для цементирования дополнительной обсадной колонны, включающее корпус с нижним рядом радиальных каналов, пакер с нижним неподвижным упором и верхним подвижным, причем верхний упор выполнен с внутренней цилиндрической выборкой, перекрывающую втулку, соединенную с корпусом срезаемыми элементами, и уплотнительные элементы, отличающееся тем, что нижняя часть верхнего подвижного упора выполнена в виде клина, а корпус имеет внутреннюю цилиндрическую выборку, в которой выполнен верхний ряд радиальных каналов и установлена выше их перекрывающая втулка, и снабжено опорной и установочной втулками, первая из которых соединена с перекрывающей втулкой, а вторая - с корпусом срезаемыми элементами, причем внутренний диаметр втулок выбран под наружный диаметр ниппеля с кольцевым конусным уступом, радиальными каналами и уплотнительными элементами, установленного на нижнем конце насосно-компрессорных труб для взаимодействия с внутренней стенкой опорной и установочной втулок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству и ремонту скважин, обсадные колонны которых пришли в негодность, в связи с чем требуется их полная замена.

Известно устройство для цементирования хвостовика в скважине, включающее верхний и нижний трубчатые корпуса с присоединительными резьбами, последний из которых снабжен пакерующим элементом, заякоривающий узел, фиксаторы и переводник (1).

Недостатком устройства является его большая металлоемкость и трудоемкость изготовления и сборки, а также сложность технологического процесса его применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, включающее корпус с нижним рядом радиальных каналов, пакер с нижним неподвижным упором и верхним подвижным, причем верхний упор выполнен с внутренней цилиндрической выборкой, перекрывающую втулку, соединенную с корпусом срезаемыми элементами и уплотнительные элементы (2).

Указанному устройству в той или другой степени присущи все недостатки, отмеченные выше. Кроме того, оно сложное по конструкции, наличие подвижного седла резко уменьшает проходное сечение устройства, а использование замковой конической резьбы не позволяет обеспечить герметичное соединение между насосно-компрессорными трубами (НКТ) и устройством. Вызывает сомнение также надежность работы подпружиненного клапана-поршня.

Задачей изобретения является создание устройства более простой конструкции, простого в изготовлении и применении, более надежного в работе, обеспечивающего упрощение технологии цементирования.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством, включающим корпус с нижним рядом радиальных каналов, пакер с нижним неподвижным упором и верхним подвижным, причем верхний упор выполнен с внутренней цилиндрической выборкой, перекрывающую втулку, соединенную с корпусом срезаемыми элементами, уплотнительные элементы.

Новым является то, что нижняя часть верхнего подвижного упора выполнена в виде клина, а корпус имеет внутреннюю цилиндрическую выборку, в которой выполнен верхний ряд радиальных каналов и установлена выше их перекрывающая втулка и устройство снабжено опорной и установочной втулками, первая из которых соединена с перекрывающей втулкой, а вторая - с корпусом срезаемыми элементами, причем внутренний диаметр втулок выбран под наружный диаметр ниппеля с кольцевым конусным уступом, радиальными каналами и уплотнительными элементами, установленного на нижнем конце насосно-компрессорных труб, для взаимодействия с внутренней стенкой опорной и установочной втулок.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Оно состоит из корпуса 1 с нижним рядом радиальных каналов 2, выполненного с внутренней цилиндрической выборкой 3 и верхним рядом радиальных каналов 4. Внутри выборки над радиальными каналами установлена перекрывающая втулка 5, соединенная с корпусом срезаемыми элементами 6. Снаружи корпуса 1 находится пакер, включающий нижний неподвижный упор 7, эластичную манжету 8 и верхний подвижный упор 9. Последний снизу выполнен в виде клина, а сверху имеет внутреннюю цилиндрическую выборку 10 и образует с корпусом 1 как бы поршневую пару и полость 11, с которой сообщается нижний ряд радиальных каналов 2. С перекрывающей втулкой 5 срезаемыми элементами 12 соединена опорная втулка 13 с конической поверхностью 14 наверху. В нижней части корпуса внутри находится установочная втулка 15, соединенная с корпусом срезаемыми элементами 16. Сопрягаемые поверхности деталей снабжены уплотнительными элементами 17.

Работает устройство следующим образом.

Его на дополнительной колонне обсадных труб 18 спускают в скважину и устанавливают на 15-20 м выше кровли продуктивного пласта. Затем в колонну 18 вводят колонну НКТ 19, снабженную на конце ниппелем 20, с кольцевым конусным уступом 21, радиальными каналами 22, вместе с каналами 2 сообщающими полость 11 с внутренним пространством НКТ. Наружный диаметр ниппеля 20 равен внутреннему диаметру втулок 13 и 15. По мере спуска НКТ ниппель своим уступом 21 садится на опорную втулку 13, после чего колонну НКТ разгружают на 2-3 т. Устройство готово к цементированию.

Вовнутрь НКТ закачивают цементный раствор, при этом вода, находящаяся ниже раствора, через каналы 22 в ниппеле 20 и каналы 2 в корпусе 1 поступает в полость 11. Под действием давления верхний подвижный упор 9 движется вниз и своей клиновой частью раздвигает манжету 8 и прижимает ее к стенкам обсадной колонны 23, отсекая тем самым призабойную зону. В конце процесса запакеровки открываются каналы 4 и через них закачивают расчетный объем цементного раствора в межтрубное пространство, после чего колонну НКТ 19 полностью разгружают; срезные элементы 6 разрушаются, втулка 5 опускается вниз, перекрывает каналы 4 и садится на уступ 24.

После этого разрушаются срезные элементы 12, НКТ 19 с ниппелем 20 продолжают двигаться вниз до упора во втулку 15, после чего разрушаются срезные элементы 16. Колонну НКТ 19 опускают еще на 1 -2 м и вымывают остатки цементного раствора на поверхность, а затем НКТ с ниппелем поднимают, при этом втулки 13 и 15 сползают с ниппеля 20 и остаются на забое. В дальнейшем, при необходимости, их можно разбурить (они изготовлены из чугуна).

После ОЗЦ (ожидания затвердевания цемента) в скважину спускают необходимое оборудование и продолжают ее дальнейшую эксплуатацию.

Предлагаемое устройство проще по конструкции, чем известное, и, следовательно, проще в изготовлении и применении. Все используемые узлы и детали отличаются высокой надежностью в работе. Запакеровка и цементирование осуществляется при значительно меньших величинах давлений. Устройство позволяет успешно провести спуск и цементирование дополнительной обсадной колонны и обеспечить сохранность коллекторских свойств продуктивного пласта. При этом отпадает необходимость в защите продуктивного пласта забойной песчаной пробкой и его повторной перфорации.

Источники информации

1. А.с. № 1819986, МКИ Е 21 В 33/14, 1993 - аналог.

2. Патент РФ № 2161241, МКИ 7 Е 21В 33/14, 2000 - прототип.