УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для цементирования обсадных колонн.
Известна цементировочная головка (патент на ПМ RU №63417, МПК Е21В 33/00, опубл. в бюл. №15 от 27.05.2007), включающая цилиндрический корпус с крышкой, оснащенный отводами с пробковыми кранами, имеющий на нижнем конце наружную резьбу, укомплектованная одной или несколькими разделительными пробками, оборудованная специальной муфтой, установленной на резьбе корпуса. Муфта удерживает размещенный в ней уплотненный в корпусе ниппель с кольцевым выступом, взаимодействующим с упорными подшипниками, оканчивающийся резьбой для соединения с обсадной колонной, при этом муфта снабжена, по меньшей мере, одним радиально установленным в ней стопорящим ниппель винтом и системой смазки подшипников ниппеля.
Недостатки данного устройства:
вращение колонны обсадных труб в процессе цементирования можно осуществлять только приводом ротора бурильной установки, на клиньях которого она подвешена, что исключает возможность ее применения на буровых установках с верхним приводом или скважинах с наклонным устьем;
отсутствие возможности одновременного вращения обсадной колонны и осевого перемещения (расхаживания) в процессе продавливания цементного раствора.
Наиболее близким является устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине (патент RU №2570696, МПК Е21В 33/14, Е21В 33/05 опубл. в бюл. №34 от 10.12.2015), включающее полый цилиндрический корпус с боковым каналом, нижнюю разделительную пробку с проходным каналом, оснащенную сверху посадочным седлом под верхнюю разделительную пробку и соединенную с корпусом, колонну труб, соединенных с корпусом, при этом корпус выполнен с возможностью размещения на устье скважины, соединен посредством резьбы с верхним приводом для передачи вращения обсадной колонне в процессе цементирования и сверху оснащен посадочным местом под верхнюю разделительную пробку, боковой канал выполнен между разделительными пробками 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 при вращении корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом, при этом срезной элемент выполнен в виде центрального патрубка с технологической выборкой для среза, сообщающего полость корпуса и проходной канал нижней разделительной пробки.
Недостатки данного устройства:
вращение колонны обсадных труб в процессе цементирования можно осуществлять только верхним силовым приводом бурильной установки, что исключает возможность ее применения на буровых установках с роторным приводом;
сложность и дороговизна конструкции из-за наличия дополнительной разделительной пробки, а также возможность несанкционированного срыва ее при прокачке цементного раствора.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение качества цементирования обсадных колонн за счет возможности непрерывного вращения колонны и одновременно осевого перемещения (расхаживания) в процессе цементирования как на бурильных установках с верхним силовым приводом, так и на установках с роторным приводом.
Техническая задача решается устройством для цементирования обсадной колонны труб в скважине, включающим полый цилиндрический корпус с боковым каналом, который сверху оснащен посадочным местом под разделительную пробку, колонну труб, соединенных с корпусом, при этом корпус размещен на устье скважины с возможностью вращения обсадной колонны 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 при вращении корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом.
Новым является то, что корпус соединен с обсадной колонной труб через многогранный патрубок, выполненный с возможностью продольного перемещения вдоль соответствующих граням патрубка выборок плиты, зафиксированной на роторе для вращения корпуса с обсадной колонной труб.
На чертеже изображено устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине до начала продавливания цементного раствора.
Устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине состоит из полого цилиндрического корпуса 1 с боковым каналом 2, который сверху оснащен посадочным местом 3 под верхнюю разделительную пробку 4, зафиксированную срезными штифтами 5, обсадной колонны труб (на чертеже не показана), соединенных с корпусом 1. Боковой канал 2 выполнен ниже разделительной пробки 4 в корпусе 1, на наружной поверхности которого, напротив бокового канала 2, выполнена цилиндрическая проточка 6, снаружи перекрытая гильзой 7, герметично установленной снаружи корпуса 1 с возможностью неподвижного состояния относительно обсадной колонны при вращении корпуса 1. Кроме того, гильза 7 снабжена боковым патрубком 8, который сообщен через цилиндрическую проточку 6 с боковым каналом 2. Также корпус 1 соединен с обсадной колонной труб через многогранный патрубок 9, выполненный с возможностью продольного перемещения вдоль соответствующих граням 10 патрубка 9 выборок 11 плиты 12, зафиксированной на роторе 13 для вращения корпуса с обсадной колонной труб. В верхней части корпуса 1 установлен переводник 14 для соединения с ведущей трубой буровой установки.
Устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине работает следующим образом.
После спуска обсадной колонны в скважину (на чертеже не показана) до заданного интервала устройство через многогранный патрубок 9 крепится к последней трубе колонны, а верхняя часть через переводник 14 к ведущей трубе буровой установки (на чертеже не показана). Кроме этого, на многократный патрубок 9 установлена плита 12, которая в свою очередь устанавливается в посадочное место ротора 13 буровой установки.
Затем к боковому патрубку 8 присоединяют цементировочный агрегат (на чертеже не показан) и начинают подачу цементного раствора. Раствор через боковой патрубок 8 попадает в цилиндрическую проточку 6 и затем через боковой канал 2 во внутреннюю полость корпуса 1. 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 12 на многогранный патрубок 9, соединенный с обсадной колонной труб. Обсадная колонна труб вместе с корпусом 1 вращается, а гильза 7 с боковым патрубком 8 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 4 срезает штифты 5 и выходит из своего посадочного места 3, движется вниз до стоп-кольца (на чертеже не показано). При этом происходит заполнение затрубного пространства цементным раствором, а вращение колонны с помощью ротора способствует его лучшему замещению. Кроме того, в процессе вращения и продавки есть возможность расхаживания обсадной колонны труб продольным перемещением патрубка 9, вдоль выборок 11 плиты 12, соответствующих граням 10 патрубка 9.
Данная полезная модель позволяет повысить качество цементирования обсадных колонн за счет конструкции, позволяющей производить закачку и последующую продавку цемента в затрубное пространство при одновременном вращении колонны и при необходимости осевом перемещении (расхаживании). Кроме этого, данное устройство можно использовать на буровых установках с верхним приводом, а также на скважинах с роторным приводом.