МУФТА ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ ЗАКРЫВАЮЩАЯСЯ

Полезная модель относится к технологическому оборудованию для крепления нефтяных и газовых скважин, и может быть использована при ступенчатом цементировании.
Муфта цементировочная закрывающаяся предназначена для цементирования затрубного пространства хвостовика выше фильтров, зон поглощения и т.п. Кроме того, муфта предназначается для посадки очистительной и продавочной пробок в момент завершения выдавливания цементного раствора в затрубное пространство хвостовика. Муфта обеспечивает открытие заливочных окон перед началом цементирования затрубного пространства хвостовика и закрытие окон после завершения процесса выдавливания цементного раствора в затрубное пространство хвостовика и посадки очистительной пробки в седло муфты.
Известна муфта для ступенчатого цементирования верхней части обсадной колонны (Патент Российской Федерации на полезную модель №71139, МПК Е21В 33/14, 2006.01), которая включает в себя корпус с радиальными отверстиями, размещенную в корпусе закрывающую втулку с разбуриваемым посадочным седлом для разделительной пробки и с элементами для уплотнения и фиксации в виде суженных по диаметру внутренних поясков корпуса выше и ниже радиальных отверстий, седло выполнено с наружным буртом на верхнем конце и частично впрессовано во втулку, а закрывающая втулка частично введена в верхний суженый поясок корпуса, оставляя радиальные отверстия корпуса открытыми.
Недостатками данного устройства являются:
- отсутствие предохраняющего узла от срабатывания муфты;
- фиксация седла от перемещения не является прочной, т.к. обеспечивается только натягом при посадке седла;
- недостаточна герметизация затрубного пространства.
За наиболее близкое техническое решение к заявляемому - прототип принято устройство для ступенчатого цементирования скважин (Патент Российской Федерации №108794, МПК Е21В 33/14, опубликовано 27.09.2011), содержащее цилиндрический полый корпус с двумя цементировочными отверстиями, муфтовым и ниппельным переводниками, которые не имеют площадки для размещения на ней ключа для свинчивания соединения: муфта - колонна, узел перекрытия цементировочных отверстий, фиксирующие, уплотнительные и герметизирующие элементами. Узел перекрытия цементировочных отверстий представляет собой нижнюю и верхнюю перекрывающие втулки.
Недостатки прототипа:
- сложность предохраняющего узла от срабатывания муфты
- отсутствие площадки на муфтовом и ниппельном переводниках для размещения на них ключа для свинчивания соединения: муфта - колонна, что неудобно при эксплуатации устройства;
- возможно неравномерное заполнение раствором полости устройства, что снижает работоспособность устройства.
Техническая задача, стоящая перед авторами упрощение конструкции муфты, повышение удобства эксплуатации муфты, повышение работоспособности.
Технический результат достигается тем, что муфта цементировочная закрывающаяся, содержащая полый цилиндрический корпус с цементировочными отверстиями, муфтовый и ниппельный переводники, узел перекрытия цементировочных отверстий, предохраняющий узел от несанкционированного срабатывания,
узел перекрытия цементировочных отверстий выполнен в виде гидроцилиндра взаимодействующего с гильзой, установленных на корпусе муфты, а предохраняющий от несанкционированного срабатывания узел выполнен в виде посадочного седла, закрепленного на гильзе посредством сухарей, с возможностью осевого перемещения для закрытия цементировочных отверстий и последующей фиксации стопорным кольцом, при этом муфта снабжена уплотнительной манжетой установленной с возможностью перемещения по конусным поверхностям ограничителя хода, размещенного на корпусе муфты.
На фиг.1 показана муфта цементировочная закрывающаяся продольный разрез.
На фиг.2 - вид А-А на фиг.1
Муфта цементировочная закрывающаяся представляет собой полый цилиндрический корпус 1, на концах которого установлены ниппельный 2 и муфтовый 3 переходники. В корпусе муфты вскрыты цементировочные отверстия 4 в количестве 6 штук. Узел перекрытия цементировочных отверстий выполнен в виде установленных на корпусе муфты гидроцилиндра 5, взаимодействующего с гильзой 6. Предохраняющий от несанкционированного срабатывания узел выполнен в виде посадочного седла 7 с упором 8 для продавочной пробки (не показана), закрепленного на гильзе 6 посредством сухарей 9. Гидроцилиндр 5 зафиксирован от осевого перемещения срезными винтами 10. Гильза 6 зафиксирована срезными штифтами 11. Наличие шести цементировочных отверстий 4 позволяет равномерно заполнить полость рабочей массой, что дает возможность одновременно срезать винты 10 гидроцилиндра, а, следовательно, повысить работоспособность заявляемой конструкции. Уплотнительная манжета 12 размещена на гидроцилиндре 5 с возможностью перемещения (при сдавливании ее гидроцилиндром) по конусным поверхностям ограничителя хода 13. что обеспечивает надежную герметизацию затрубного пространства. Герметичность соединений обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами и лабиринтными уплотнениями 14, 15, 16, 17. Гильза соединена со стопорным кольцом 18 крепежными винтами 19, надежно фиксирующим гильзу от обратного осевого перемещения после закрытия цементировочных отверстий. Ниппельный 2 и муфтовый 3 переходники снабжены площадкой 20 для установки ключа для свинчивания соединения муфта-колонна.
Муфта цементировочная закрывающаяся работает следующим образом.
Муфту цементировочную присоединяют к колонне с помощью переходников 2,3, снабженными площадкой 20 для свинчивания соединения муфта-колонна.
Муфту в составе обсадной колонны опускают в скважину и устанавливают в заданном интервале глубин. Затем производят цементирование затрубного пространства хвостовика в следующей последовательности:
В полость колонны сбрасывают запорный шар. Достигнув седла шара (не показано) ниже муфты, шар перекрывает внутритрубное пространство.
Давление бурового раствора поднимают до величины срезания винтов, удерживающих гидроцилиндр 5 муфты цементировочной закрывающейся. Выдерживается компоновка в течении 5 минут с поддержкой давления бурового раствора на данном уровне. Это время необходимо для перемещения гидроцилиндра 5 по корпусу 1 для открытия цементировочных отверстий. Кроме того, под воздействием гидроцилиндра 5 уплотнительная манжета 12 по конусным поверхностям ограничителя хода 13 и гидроцилиндра 5 расширяется и перекрывает затрубное пространство. Происходит первая ступень цементирования.
В бурильную колонну подают расчетный объем цементного раствора. Производят продавку цементного раствора через шесть цементировочных отверстий 4 продавочной пробкой до установки ее в очистительную пробку и в седло 7 муфты цементировочной закрывающейся (не показано). Воздействие очистительной пробки на седло 7 через сухари 9 передается на гильзу 6. Происходит срез винтов 10, удерживающих гильзу 6. Далее выдерживают 5 минут с поддержкой давления бурового раствора. Это время необходимо для перемещения гильзы 6 по стволу корпуса 1 для закрытия цементировочных отверстий 4. При движении гильза 6 увлекает за собой стопорное кольцо 18, которое перемещается по упорным канавкам, выполненным в корпусе 1 (на чертеже не показаны). Сигналом закрытия цементировочных окон служит резкое повышение рабочего давления. Посадку очистительной пробки в седле 7 цементировочной муфты и закрытие цементировочных отверстий 4 фиксируют давлением в течение 1 минуты. Далее производится проверка посадки очистительной пробки и закрытия заливочных отверстий путем сброса давления до нуля. Нормальная посадка и закрытие цементировочных окон характеризуется отсутствием перетока рабочей жидкости из затрубного пространства.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков полезной модели позволила:
- упростить конструкцию муфты за счет упрощения предохраняющего узла от срабатывания муфты;
- обеспечить удобство в эксплуатации муфты;
- повысить работоспособность муфты за счет равномерного распределения цементного раствора, который проходит через шесть цементировочных отверстий.