УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при цементировании обсадных колонн.
Известно «Устройство» (ПМ RU №27141, Е 21 В 33/16, опубл Бюлл. №2 от 10.01.2003 г.), включающее корпус, установленное в нем «стоп-кольцо», уплотнения и разделительную пробку.
Недостатками данной конструкции являются сложность и дороговизна в изготовлении, так как в нем используется разделительная пробка сложной конструкции, включающая сердечник переменного диаметра, конусную опорную втулку, стопорное кольцо и т.д.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для цементирования обсадной колонны» (патент RU №2233966, Е 21 В 33/14, опубл. Бюлл. №23 от 10.08.2004 г.), включающее корпус, установленное в нем «стоп-кольцо», уплотнения и разделительную пробку, при этом «стоп-кольцо» выполнено в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевыми внутренним и наружным уступами вверху, продольными пазами и радиальными каналами, расположенными выше заглушенного участка патрубка, причем с наружной стороны упомянутого участка выполнена цилиндрическая расточка, в которой жестко установлено технологическое кольцо с наружной конусной поверхностью, малое основание конуса которого обращено вверх, а диаметр его равен наружному диаметру патрубка, напротив продольных пазов последнего телескопически установлено опорное кольцо, наружной стороной жестко соединенное с корпусом и снабженное срезными элементами, свободные концы которых взаимодействуют с продольными пазами патрубка, на нижнем торце опорного кольца со стороны внутренней поверхности выполнена конусная расточка, адекватная конусной поверхности технологического кольца.
Недостатками данной конструкции являются сложность в изготовлении продольных пазов, требующих точной длины для соблюдения необходимого пропускания жидкости через радиальные каналы при спуске устройства в скважину, ненадежность фиксации разделительной пробки в «стоп-кольце» и, как следствие, возможность аварийной ситуации в случаях невозможности разрушения срезных элементов.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание надежной и простой конструкции благодаря надежной фиксации разделительной пробки.
Техническая задача решается устройством для цементирования обсадной колонны, включающим корпус, установленное телескопически в нем «стоп-кольцо», которое выполнено в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевыми внутренним и наружным уступами вверху и внизу, продольными пазами и радиальными каналами, расположенными выше заглушенного участка патрубка, уплотнения и разделительную пробку, причем нижний наружный уступ оснащен наружной конусной поверхностью, сужающейся вверх, а корпус выполнен с возможностью герметичной и жесткой фиксации относительно обсадной колонны и оснащен внутренней конусной расточкой, адекватной конусной поверхности нижнего наружного уступа, и срезными элементами, свободные концы которых взаимодействуют с продольными пазами патрубка.
Новым является то, что ниже радиальных каналов выше заглушенного участка патрубок оснащен технологическими отверстиями, а внутренний уступ по внутренней поверхности - кольцевым заостренным книзу выступом.
На чертеже изображено устройство в составе обсадной колонны с частичным осевым разрезом.
Устройство для цементирования обсадной колонны 1 содержит из корпус 2, установленное телескопически в нем «стоп-кольцо» 3, которое выполнено в виде заглушенного снизу патрубка 3 с кольцевыми внутренним 4 и наружными уступами вверху 5 и внизу 6, продольными пазами 7 и радиальными каналами 8, расположенными выше заглушенного участка патрубка 2, уплотнения 9, 9', исключающие несанкционированные перетоки жидкости, и разделительную пробку 10 (на черт. изображена условно). Нижний наружный уступ 6 оснащен наружной конусной поверхностью 11, сужающейся вверх. Корпус 2 выполнен с возможностью герметичной и жесткой фиксации относительно обсадной колонны 1 и оснащен внутренней конусной расточкой 12, адекватной конусной поверхности 11 нижнего наружного уступа 6, и срезными элементами 13, свободные концы которых взаимодействуют с продольными пазами 7 патрубка 2. Ниже радиальных каналов 8 выше заглушенного участка патрубок 2 оснащен технологическими отверстиями 14, а внутренний уступ 4 по внутренней поверхности - кольцевым заостренным книзу выступом 15.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 2 жестко и герметично устанавливается нижней части выше башмака (на черт. не показан) обсадной колонны 1, например: в стык между трубами обсадной колонны 1 при помощи резинового уплотнения 16 и установочной шайбы 17, установленных в кольцевой выборке 18 снаружи корпуса 2. После чего устройство в составе обсадной колонны 1 спускают в скважину на расчетную глубину, при этом под воздействием перепада
давлений патрубок 3 поднимается вверх до упора нижней кромки продольных пазов 7 в срезные элементы 13. Радиальные каналы 8 остаются частично приоткрытыми и через них и технологические отверстия 14 скважинная жидкость поступает во внутрь обсадной колонны 1, исключая излив жидкости на устье скважины (на черт не показано). Далее производится цементирование с применением любых известных технологий. По окончании цементирования разделительная пробка 10 садится на патрубок 3, на устье резко повышается давление, и срезные элементы 13 разрушаются под действием разделительной пробки 10, нижняя часть которой плотно заходит в патрубок 3. После чего давление на устье сбрасывают, и, под воздействием перепада давления со стороны заколонного пространства, патрубок 3 перемещается вверх и герметизируется в месте контакта конусной поверхности 11 нижнего наружного уступа 6 и конусной расточки 12 корпуса 2, надежно перекрывая внутриколонное пространство осадной колонны 1 от заколонного. Причем, чем больше перепад давления действует на патрубок 3, тем надежнее его герметизация относительно корпуса 2.
Нижняя часть разделительной пробки 10, выполненная в виде конусной «пипки», благодаря кольцевому заостренным книзу выступу 15 внутреннего уступа 4 надежно и герметично фиксируется в патрубке 3. В результате если под действием избыточного давления срезные элементы 13 не срезались и заклинили (например, применены неправильная закалка или не соответствующий материал) патрубок 3 в корпусе 2, то внутриколонное пространство осадной колонны 1 все равно будет надежно и герметично перекрыто от заколонного, исключая аварийную ситуацию.
Даже в случаях неточного изготовления продольных пазов 7, когда радиальные каналы 8 могут быть перекрыты корпусом 2 при спуске устройства в скважину, скважинная жидкость будет поступать во внутрь обсадной колонны 1 только через технологические отверстия 14, все равно, исключая излив жидкости на устье скважины.
Предлагаемая конструкция полезной модели является надежной и простой благодаря надежной фиксации разделительной пробки.