Пристрій для поступового цементування обсадних колон у скважинах

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН (51)5 Е 21 В 3 3 / 1 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР Н ПАТЕНТУ 1 (21) 4028765/23-03 (22) 03.10.86 (31) 06/784,401 (32) 04.10.35 t (33) US (46) 23. П . 9 0 . Бит, I 43 P (71) Доуэлл Шлюмбергер Инк. (US) (72) Гарольд Стивен Биссоннетт (US) (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 85519!, кл. Е 21 Б 33/14, 1979. Авторское свидетельство СССР № 750044, кл. Е 21 В 33/14, опублик. !98О. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕ-* МЕНТИР0ВАШЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к первичному цементированию скважин, иель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирования. Для этого наружная поверхность перемещающей муфты 7 взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты 4 и образует с ней герметичную поверхность. Муфта 4 имеет радиальные 19 17 17 17 / . 'Риг 1 отверстия t прот ив радиальных отвер> стии 2 корпуса 1. Муфта 7 и корпус I выпол! ны с проточками 12, образующими кольцрчую полость под расширяющееся стопорное кольцо 10. Корпус ! имеет ступенчатую кольцевую проточку для обеспечения возможности вывода кольца 10 из зацепления с муфтой 7 при осевом перемещении последней в промежуточное положение устройства и с Ю Изобретение относится к первичному цементированию скважин, в частности к устройствам для ступенчатого 20 цементирования скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирова25 ния. » На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2-4 - то же, в процессе работы; на фиг. Ъ - механизм привода устройства в рабочее "положение . Устройство содержит полый корпус 1 с радиальными отверстиями 2 для сообщения полости 3 корпуса с заколонным пространством скважины, закрывающую муфту 4, помещенную в корпусе 35 1 на срезных элементах 5, выполненную с радиальными отверстиями 6 и возможностью перекрытия радиальных отверстий 2 корпуса при ее осевом пе40 ремещении, механизм перемещения закрывающей муфты из транспортного положения в рабочее, выполненный в виде перемещающей муфты 7 с соединением 8 под бурильную колонну 9 с возмож45 ностью осевого перемещения при 'осевом перемещении бурильной колонны 9 и взаимодействия с закрывающей муфтой 4, и элемент взаимодействия перемещающей муфты с закрывающей муфтой, выполненный в виде расширяющегося стопорного кольца 50 10^ установленного на перемещающей муфте 7. При этом закрывающая муфта 4 и корпус 1 образуют равнопроходный осевой канал П . Наружная поверхность перемещающей муфты 7 взаимодействует 55 с внутренней поверхностью закрывающей муфты 4 и образует с ней герметичную поверхность. фиксации кольцом 10 муфты 4 в ее конечном положении. После захвата и зажима кольца 10 в заборе между корпусом 1 и верхней части муфты 7 кольцо больше не входит в контакт или зацепление с муфтой 7 и она может легко извлекаться из скважины вместе с бурильной колонной. Далее отверстия 6 смещаются относительно отверстий 2, 5 ил„ Закрывающая муфта 4 выполнена с радиальными отверстиями 6 против радиальных отверстий 2 корпуса, а перемещающая муфта 7 и корпус 1 выполнены с проточками 12, образующими кольцевую полость 13 под расширяющееся стопорное кольцо 10. При этом корпус 1 выполнен со ступенчатой кольцевой проточкой для возможности вывода расширяющегося стопорного кольца 10 из.зацепления с перемещающей муфтой 7 при ее осевом перемещении в промежуточное положение устройства. Этим же расширяющимся стопорным кольцом 10 закрывающая муфта 4 фиксируется в ее конечном положении. Закрывающая муфта 4 имеет множество выточек для размещения уплотнительных элементов типа обычных уплотнительных колец 14 и набивки прокладки 15 для обеспечения непроницаемой для жидкости герметизации между смежными поверхностями закрывающей муфты 4 и корпуса. Перемещающая муфта 7 также имеет множество выточек для приема уплотняющих элементов, таких как уплотняющие кольца 16, чтобы создать непроницаемую для жидкости герметизацию между смежными поверхностями перемещающей муфты 7 и закрывающей муфты 4. Нижний конец перемещающей муфты 7 содержит множество пальцев 17 разрезного цангового зажимного патрона, который используется для исходной установки и удерживания этой муфты в корпусе. Предусмотрено множество противовращательных выступов (шипов) 18 (показан только один) на корпусе с расчетом размещения между пальцами I7 зажимного патрона. Нижние конпы пальцев 17 первоначально устанавливаются і 609460 в свободном и ненапряжённом состояпревышать усилие среза элементов J, нии в соответствующем пазу 19. Расстояние вверх, пройденное бурильУплотнительные кольца 16 образуной колонкой 9,перемещающей муфтой 7 ют непроницаемую для жидкости гермеи расширяющимся стопорным кольцом тизацию выше и ниже радиальных кана10, из положения, показанного на лов 6 закрывающей муфты. фиг. 2, в положение, показанное на фиг. 3, может отмечаться на поверхБурильная колонна 9 в нижней часности путем маркировки бурильной коти имеет элемент 20 перемещения, вылонны н составлять, например, около полненный с кольцевой проточкой 21 10 двух дюймов. по наружной поверхности, радиальными каналами 22 против кольцевой проточки, Выточка корпуса захватывает расшиуплотнительними элементами 23 по обе ряющееся стопорное кольцо 10, когда стороны кольцевой проточки 21. оно движется вверх, и находится в конУстройство работает следующим об- 15 такте с закрывающей муфтой 4. Так разом. как расширяющееся стопорное кольцо первоначально сжимается в кольцевой Если работы в забое скважины допроточке 12 перемещающей муфты, выведены до момента, когда требуется точка корпуса дает возможность стооткрыть устройство для ступенчатого 20 порному кольцу 10 расшириться в стоцементирования, чтобы произвести рону от перемещающей муфты 7, как цементирование, элемент 20 перемещепоказано на фиг. 3. Однако выточка ния бурильной колонны 9 входит в закорпуса является неглубокой и достацепление с перемещающей муфтой 7. В точно узкой, так что расширяющееся этот момент муфта устройства для ступенчатого цементирования находится 25 стопорное кольцо 10 еще частично удерживается в кольцевой проточке 12 в закрытом положении (фиг, 2 ) . Бурильи, таким образом, продолжает в рабоную колонну 9, имеющую элемент 20 чем положении находиться в зацеплении перемещения, перемещают вверх для с перемещающей муфтой 7. смещения перемешающей муфты 7. Прилагается достаточное направленное вверх 30 Когда движение вверх предотвращаусилие, чтобы принудить пальцы 17 ется расширяющимся стопорным кольцом зажимного патрона выйти из пазов 19, 10, входящим в зацепление с закрываи для передвижения перемещающей муфты ющей муфтой 4, радиальные отверстия 7 вверх. Расширяющееся кольцо 10 прокорпуса перемещающей и закрывающей должает оставаться в проточке 12, ,- муфт совмещаются (фиг, 3 ) , Устройсттакже перемещается вверх с перемещаво подготовлено к цементированию, емой муфтой 7. После завершения цементирования Расширяющееся стопорное кольцо 10 необходимр снова закрыть устройство сжимается в кольцевой проточке передля ступенчатого цементирования-, чтомещающей муфты 7, в проточке 12 и 40 бы обеспечить изоляцию зоны. удерживается там с помощью противопоБурильную колонну поднимают с заложной части корпуса. крывающим усилием от 30 до 40 тыс, Движение вверх перемещающей му&ты фунтов больше веса колонны. Усилие 7 и расширяющегося стопорного кольца прилагают к перемещающей муфте 7 10 продолжается до тех пор, пока 45 через бурильную колонну 9. Это усиверхняя периферийная кромка расширялие связано с закрывающей муфтой 4 с ющегося стопорного кольца не войдет помощью расширяющегося стопорного в контакт или соприкосновение с нижкольца 10, При срезке элементов 5 заней периферийной кромкой закрывающей крывающая муфта 4, расширяющееся муфты 4. Это соприкосновение или кон- 50 стопорное кольцо 10 и перемещающая такт фиксируют на поверхности по муфта 7 движутся вверх до момента, резкому увеличению усилия натяжения. когда верхняя периферийная кромка заМножество срезаемых винтов и противокрывающей муфты 4 войдет в контакт вращательных выступов (не показаны) с кромкой нижнего плечика корпуса, предусмотрено для предотвращения даль- 5 5 Расширяющееся стопорное кольцо 10 нейшего движения вверх закрывающей далее расширяется и зажимается в замуфты 4 в это время, и необходимое зоре, который образуется в результапри этом усил.ие натяжения, приложенте движения вверх закрывающей муфты ное к перемещающей муфте 7, не должно 4 в сторону от нижней ч ч п и корпуса. 609460 Пчто, с целью повышения надежности работы устройства за счет возможности герметизации радиальных отверстий после окончания цементирования, наружная поверхность перемещающей муфты взаимодействует с внутренней поверхностью закрывающей муфты и обУстройство для ступенчатого цеменразует с ней герметичную поверхность» тирования обсадных колонн в скважиуп закрывающая муфта выполнена с радинах, содержащее полый корпус с радиальными отверстиями против радиальных альными отверстиями для сообщения п о отверстий корпуса, а перемещающая лости корпуса с заколонным пространмуфта и корпус выполнены с проточкаством скважины, закрывающую муфту, ми, образующими кольцевую полость под помещенную в корпусе на срезных э л е - 25 расширяющееся стопорное кольцо, приментах, выполненную с радиальными, отчем корпус выполнен со ступенчатой верстиями и возможностью перекрытия кольцевой проточкой для возможности радиальных отверстий корпуса при ее вывода расширяющегося стопорного кольосевом скользящем перемещении, мехаца из зацепления с перемещающей муфнизм перемещения закрывающей муфты 30 той при осевом перемещении последней из транспортного положения в рабочее, в промежуточное положение устройства выполненный в виде перемещающей муфи фиксации расширяющимся стопорным ты, выполненной с соединением под кольцом закрывающей муфты в ее конечбурильную колонну и с возможностью ном положении. Фиг. 2 Фиг.З ФигЛ Г,СЬІТЛНЧ п р и 1 КИТ СССР К- ' f >, Г 1>ши і і г "Па ген г " , і . ^ АІ е р и і , \т. Гагарина, 101