МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН СКВАЖИН

Полезная модель относится к технологическому оборудованию, применяемому при креплении нефтяных и газовых скважин, и используется для ступенчатого цементирования скважин.
Известно устройство для ступенчатого цементирования МСЦ-1, состоящее из корпуса, обоймы, верхней и нижней втулок и цементировочных отверстий (Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. Том 1. М., Недра. 1985, 407 с.).
Недостатком устройства применительно к условиям ступенчатого цементирования скважин является сложность управления приводом открытия и закрытия цементировочных отверстий, особенно в наклонных скважинах.
Известна муфта для ступенчатого цементирования скважин, содержащая полый корпус с цементировочными отверстиями. На корпусе размещена дифференциальная втулка для перекрытия цементировочных отверстий. Снаружи корпуса установлены верхняя и нижняя крышки, образующие с корпусом кольцевые полости. В корпусе выше и ниже втулки выполнены радиальные отверстия для подвода к ней из обсадной колонны управляющего давления жидкости. В корпусе установлено посадочное седло для продавочных пробок, закрепленное в проходном канале муфты срезными винтами. На концах корпуса имеются присоединительные резьбы заданного профиля (см. Абубакиров В.Ф. и др. Буровое оборудование: Справочник: В 2-х т.Т.2. Буровой инструмент. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 2003. - с.239-241.).
Недостатком описанного устройства является ненадежность конструкции узла закрытия цементировочных отверстий и, следовательно, ухудшение качества цементирования скважин.
Заявленное устройство решает задачу повышения надежности узла перекрытия цементировочных отверстий и повышения качества цементирования.
Поставленная задача решается тем, что муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн скважин содержит полый корпус с цементировочными отверстиями и узел перекрытия цементировочных отверстий, при этом снаружи корпуса установлены элементы, образующие с корпусом кольцевые полости гидроцилиндров с поршнями, а в корпусе выполнены радиальные отверстия для подвода в них управляющего давления
жидкости. Внутри корпуса установлено посадочное седло для продавочной пробки. На концах корпуса имеются присоединительные резьбы заданного профиля.
Новым в устройстве является то, что узел перекрытия цементировочных отверстий включает в себя втулку, установленную внутри корпуса с возможностью осевого перемещения. Посадочное седло для продавочной пробки закреплено во втулке, а поршни гидроцилиндров выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом и с фиксатором положения, при котором один из поршней перекрывает цементировочные отверстия снаружи корпуса.
На представленном чертеже изображен общий вид устройства. Устройство состоит из полого корпуса 1, внутри которого установлены верхняя втулка 2 и нижняя втулка 3. В теле корпуса 1 выполнены радиальные цементировочные отверстия 4. Корпус 1 установлен в муфтовом 5 и ниппельном 6 переводниках, которые образуют с наружной поверхностью корпуса 1 кольцевые полости гидроцилиндров, в которых установлены верхний 7 и нижний 8 кольцевые поршни. В корпусе 1 выполнены радиальные отверстия 9 и 10, сообщающие проходной канал муфты с кольцевыми полостями гидроцилиндров с поршнями 7 и 8. В нижнем поршне 8 выполнены радиальные отверстия 11, совмещаемые с цементировочными отверстиями 4. В нижней втулке 3 закреплено посадочное седло 12 для запорного элемента (шара) 13, а в верхней втулке 2 закреплено посадочное седло 14 для продавочной пробки 15 второй ступени. На верхнем поршне 7 установлено фиксирующее кольцо 16, а на корпусе 1 выполнены проточки 17 под фиксирующее кольцо 16. Поршни 7 и 8 и втулки 2 и 3 зафиксированы на корпусе калиброванными штифтами 18, рассчитанными на заданное давление срезки. Муфта оснащена специальной продавочной пробкой 19 первой ступени.
Устройство работает следующим образом.
После спуска устройства в составе компоновки эксплуатационной колонны и установки его в заданном интервале скважины, последнюю промывают и закачивают в скважину расчетные порции технологических жидкостей (буферной, порции цемента первой ступени). Опускают в колонну специальную продавочную пробку 19 первой ступени, которая, проходя через устройство, сдвигает нижнюю втулку 3 и открывает доступ к отверстиям 10 гидропривода поршня 8. Поскольку по окончании продавки порции цемента первой ступени продавочная пробка 19 садится на седло обратного клапана или «стоп-кольцо» (на чертеже не показаны), установленное над ним, давление в колонне начинает подниматься и через отверстия 10 гидравлического привода воздействует на поршень 8, который при заданном давлении, срезая калиброванные
штифты 18, перемещается вверх по корпусу 1 устройства. Радиальные отверстия 11 поршня 8 и цементировочные отверстия 4 корпуса 1 совмещаются, в скважине восстанавливается циркуляция и начинается процесс замещения цементного раствора технологической жидкостью, обеспечивающей вымыв цемента первой ступени, поднятого выше цементировочных отверстий 4 устройства. По окончании промывки скважины и выдержки заданного времени ОЗЦ, приступают к цементированию второй ступени. С целью исключения попадания цементного раствора ниже муфты, в колонну опускают запорный элемент (шар) 13, который садится на седло 12 и перекрывает ее внутреннюю полость.
После закачки расчетного объема цементного раствора второй ступени, в скважину опускается продавочная пробка 15 второй ступени, которая садится на седло 14 верхней втулки 2 и при избыточном давлении, превышающем рабочее давление в конце продавки, втулка 2, срезая штифты 18, перемещается вниз и закрывает цементировочные отверстия 4 и открывает отверстия 9 гидропривода поршня 7 в корпусе 1. Поршень 7 под воздействием избыточного давления через отверстие 9, перемещаясь вниз, перемещает поршень 8 в исходное положение и закрывает цементировочные отверстия 4 с наружной стороны корпуса 1. Таким образом, цементировочные отверстия 4 внутри корпуса 1 закрыты втулкой 2, а снаружи - поршнем 8. Поршень 7 удерживается от обратного перемещения фиксирующим кольцом 16, которое, входя в контакт с проточками 17, также удерживает поршень 8 в исходном положении. После окончания ОЗЦ, внутрискважинные элементы (резиновые пробки и седла) разбуриваются, а в случае применения специальных пробок продавливаются на забой без разбуривания. Внутренний диаметр ствола скважины в месте установки муфты соответствует номинальному диаметру обсадной колонны.