Устьевой модуль для цементирования обсадной колонны

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для цементирования обсадных колонн.
Из уровня техники известно устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине (см. патент РФ №179812 U1, 24.05.2018, МПК Е21В 33/05, Е21В 33/14), содержащее полый цилиндрический корпус с боковым каналом, который сверху оснащен посадочным местом под разделительную пробку и выполнен с возможностью соединения с обсадной колонной труб, при этом корпус размещен на устье скважины с возможностью вращения обсадной колонны труб в процессе цементирования, боковой канал выполнен ниже разделительной пробки в корпусе, на наружной поверхности которого напротив бокового канала выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса с возможностью неподвижного состояния относительно обсадной колонны труб при вращении корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом, при этом корпус выполнен с возможностью соединения с обсадной колонной труб через многогранный патрубок, выполненный с возможностью продольного перемещения вдоль соответствующих граням патрубка выборок плиты ротора для вращения корпуса.
Недостатком известного устройства является то, что периферийные части манжет разделительной пробки соприкасаются с внутренней поверхностью обсадной колонны, что не позволяет выравнивать давление между полостями, образованными манжетами, и приводит к ее разрыву/разрушению.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение качества элементов конструкции устройства за счет снижения разрушающего воздействия давления цементного раствора и, как следствие, повышение качества проведения работ по цементированию обсадной колонны труб.
Технический результат достигается тем, что устьевой модуль для цементирования обсадной колонны содержит полый цилиндрический корпус с боковым каналом, который сверху оснащен посадочным местом под верхнюю разделительную пробку, при этом корпус соединен с ведущей трубой буровой установки при помощи соединительного переводника, а боковой канал выполнен ниже разделительной пробки в корпусе, на наружной поверхности которого напротив бокового канала выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом. При этом между корпусом и соединительным переводником выполнен дополнительный переводник, внутренний диаметр которого больше внутреннего диаметра корпуса, при этом дополнительный переводник содержит разделительную пробку, выполненную в виде эластичной манжеты с тремя нераздельными литыми разделительными лепестками, внутри которой установлен металлический стержень, и два прутка, выполненные с возможностью их прилегания к краям лепестков разделительной пробки.
Новым является то, что за счет введения в конструкцию устьевого модуля отдельного переводника, выполненного с большим диаметром, чем основной корпус, имеется возможность установки/расположения внутри него двух прутков, выполненных металлическим, с возможностью плотного прилегания к краям лепестков разделительной пробки, позволяя выровнять давление в узле разделительной пробки, за счет создания сообщающихся каналов-полостей, образованных лепестками разделительной пробки.
При этом наличие внутри разделительной пробки металлического стержня предохраняет разделительную пробку от разрушающего воздействия давления цементного раствора.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства устьевого модуля.
Устьевой модуль для цементирования обсадной колонны состоит из полого цилиндрического корпуса с боковым каналом (на фиг. не показаны), который сверху оснащен посадочным местом под верхнюю разделительную пробку 1, зафиксированную срезными штифтами, обсадной колонны труб, соединенных с корпусом. Боковой канал выполнен ниже разделительной пробки 1 в корпусе, на наружной поверхности которого, напротив бокового канала, выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса.
Корпус посредством выполненной в верхней части резьбы соединен с дополнительным переводником 2, расположенным выше корпуса. При этом внутренний диаметр переводника 2 выполнен больше, чем внутренний диаметр корпуса.
Дополнительный переводник 2, посредством резьбы, соединен с соединительным переводником 3 для соединения с ведущей трубой буровой установки (на чертеже не показана).
Разделительная пробка 1 расположена в дополнительном переводнике 2 и выполнена в виде эластичной манжеты с тремя нераздельными литыми лепестками 4. Внутри разделительной пробки 1 расположен/установлен центральный металлический стержень 5, предохраняющий разделительную пробку 1 от разрушительного давления жидкости.
Внутри дополнительного переводника 2 у внутренних стенок расположены два металлических прутка 6, имеющих диаметр от 1 до 5 мм, предпочтительно 3 мм. При этом прутки 6 выполнены с возможностью плотного прилегания к краям лепестков 4 разделительной пробки 1.
Устройство работает следующим образом.
После спуска обсадной колонны в скважину (на чертеже не показана) до заданного интервала устройство через многогранный патрубок крепится к последней трубе колонны, а верхняя часть через соединительный переводник 3 крепится к ведущей трубе буровой установки (на чертеже не показана).
Затем к боковому патрубку присоединяют цементировочный агрегат (на чертеже не показан) и начинают подачу цементного раствора под давлением.
Раствор через боковой патрубок попадает в цилиндрическую проточку и затем через боковой канал во внутреннюю полость корпуса. Таким образом, прокачивают расчетный объем цементного раствора и заполняют внутреннее пространство обсадной колонны труб.
При этом с помощью ротора буровой установки передают вращение через плиту на многогранный патрубок, соединенный с обсадной колонной труб. Обсадная колонна труб вместе с корпусом вращается, а гильза с боковым патрубком находится в неподвижном состоянии.
После прокачки расчетного количества цементного раствора цементировочный агрегат отключают и включают насос с продавочной жидкостью через ведущую трубу буровой установки. При определенном давлении разделительная пробка 1 срезает штифты и выходит из своего посадочного места, движется вниз до стоп-кольца (на чертеже не показано). При этом происходит заполнение затрубного пространства цементным раствором. Под влиянием быстро возрастающего давления может быть разрушена разделительная пробка.
Во избежание этого в конструкцию устьевого модуля был добавлен дополнительный переводник, выполненный с большим диаметром, чем основной корпус. Это позволило вынести расположение разделительной пробки из корпуса и появилась возможность установки/расположения внутри него двух прутков.
Под действием давления прутки плотно прилегают к краям лепестков разделительной пробки, создавая сообщающиеся каналы-полости, образованные лепестками разделительной пробки, за счет чего выравнивается давление в узле разделительной пробки.
Данная полезная модель позволяет повысить качество цементирования обсадных колонн за счет конструкции, позволяющей производить закачку и последующую продавку цемента в затрубное пространство, при этом не будет происходить разрушительное воздействие давления цементного раствора на разделительную пробку, поскольку давление, возникающее между полостями, образованными лепестками разделительной пробки, будет выравниваться, а центральный металлический стержень, в свою очередь, будет предохранять разделительную пробку от негативных воздействий избыточного давления.