УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Полезная модель относится к области строительства скважин, в частности к технологическому оборудованию для крепления нефтяных и газовых скважин, предназначена для использования при цементировании обсадных колонн в несколько ступеней.
Известна муфта для ступенчатого цементирования обсадных колонн, принятая за прототип (Патент Российской Федерации № 2074311, МПК Е21В 33/14, опубликован 27.02.1997), включающая в себя корпус с упором и циркуляционными отверстиями, закрытыми заглушками, заслонку, помещенную внутри корпуса, и продавочную пробку, при этом заслонка выполнена в виде герметизирующей обоймы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру обсадной колонны, имеет зафиксированное внутри нее посадочное кольцо из легкоразбуриваемого материала и шариковый фиксатор относительно корпуса.
Недостатком данного устройства является низкая надежность шарикового фиксатора, обеспечивающего удержание заслонки в закрытом положении только за счет силы, возникающей при заклинивании шариков между внутренней поверхностью корпуса и конической поверхностью заслонки при ее движении вверх. Работоспособность такой конструкции шарикового фиксатора зависит от целого ряда факторов, таких как: состояние рабочих поверхностей, наличие смазки и ее вязкость, масса шариков, угол наклона конической поверхности и др.
Задача, стоящая перед авторами - обеспечить гарантированную фиксацию заслонки в закрытом положении и, как следствие, исключить возможность разгерметизации муфты после разбуривания.
Технический результат достигается тем, что устройство для ступенчатого цементирования обсадных колонн, включающее полый цилиндрический корпус с циркуляционными отверстиями, закрытыми установленными на срезаемых штифтах выпадающими заглушками, установленные на его концах переводники с нарезанной резьбой для установки устройства в обсадную колонну и размещенную внутри корпуса, выполненную в виде герметизирующей обоймы с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру обсадной колонны, заслонку с посадочным кольцом из легкоразбуриваемого материала под установку продавочной пробки и шариковый фиксатор относительно корпуса, отличается тем, что шариковый фиксатор представляет собой две кольцевые канавки, каждая глубиной равной половине диаметра шарика, выполненные на наружной поверхности заслонки и внутренней поверхности корпуса, а шарики в исходном положении размещены в выполненных в заслонке сегментных радиальных пазах и поджаты к внутренней поверхности корпуса плоскими пластинчатыми пружинами.
На фиг.1 - изображен общий вид устройства в исходном положении.
На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
На фиг.3 - вид Б на фиг.1.
На фиг.4 - вид В - на фиг.1.
На фиг.5 общий вид в рабочем положении.
На фиг.6 - вид А на фиг.5.
Устройство представляет собой полый цилиндрический корпус 1, на концах которого установлены муфтовый 2 и ниппельный 3 переводники. В корпусе вскрыты радиальные циркуляционные отверстия, в которые, на тарированных срезаемых штифтах, установлены выпадающие заглушки 4. Размещенная в корпусе стальная заслонка 5 с изготовленной из легкоразбуриваемого материала и установленной в ней посадочной втулкой 6 под продавочную пробку (на чертеже не показана), зафиксирована от осевого перемещения тарированными срезаемыми винтами 7. Шарики 8 фиксирующего устройства размещены в выполненных в заслонке 5 радиальных сегментных пазах 9 и поджаты к внутренней поверхности корпуса 1 плоскими пластинчатыми пружинами 10. На наружной поверхности заслонки 5 и внутренней поверхности корпуса 1 выполнены кольцевые канавки 11 и 12 соответственно, глубиной, равной половине диаметра шариков, причем положение выполненной в корпусе канавки 12 совпадает с положением канавки 11 в конечной точке перемещения заслонки 5.
Устройство работает следующим образом.
Устройство в составе обсадной колонны спускают в скважину и устанавливают в заданном интервале глубин. В исходном положении радиальные циркуляционные отверстия закрыты установленными в них заглушками 4, обеспечивающими герметичность устройства при проведении первого этапа цементирования обсадной колонны. После прохождения через устройство первой (проходной) продавочной пробки (на чертеже не показана), получения сигнала «стоп» и завершения первого этапа цементирования, давление внутри колонны поднимается до расчетной величины, установленные в циркуляционные отверстия заглушки 4, за счет усилия, создаваемого величиной перепада давлений между внутритрубным и затрубным пространствами, срезают удерживающие их тарированные штифты и открывают циркуляционные отверстия интервала скважины, закачка в колонну расчетного объема тампонажного раствора второй ступени и пуск второй (запорной) продавочной пробки, т.е. проводится второй этап цементирования.
После посадки второй продавочной пробки (на чертеже не показана) в установленную в заслонку 5 посадочную втулку 6 давление внутри колонны поднимается до расчетной величины, фиксирующие заслонку винты 7 срезаются (см. фиг.5, 6), заслонка 5 смещается вниз до упора в торец нижнего переводника 3 и перекрывает циркуляционные отверстия 13, герметизируя устройство. Шарики 8 вытесняются пружинами 10 из радиальных пазов в образовавшуюся при совмещении выполненных в заслонке и в корпусе канавок кольцевую полость, исключая возможность обратного перемещения заслонки 5 относительно корпуса 1 и разгерметизации устройства при извлечении инструмента после разбуривания.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков полезной модели позволила обеспечить гарантированную фиксацию заслонки в закрытом положении и, как следствие, повысить надежность конструкции узла перекрытия циркуляционных отверстий устройства и его герметичность.