МУФТА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Полезная модель относится к строительству скважин и может быть использована при цементировании обсадной колонны.
Известны муфты для ступенчатого цементирования обсадной колонны, содержащие корпус с радиальными отверстиями, закрывающие эти отверстия заглушки, размещенную в корпусе закрывающую втулку с седлом для сбрасываемой с поверхности пробки, уплотнительные кольца, срезные штифты и кулачковые или шариковые фиксаторы для уплотнения и фиксации закрывающей втулки в корпусе (см. патент РФ №2074311 и №2148150 кл. 7 Е21В 33/14). Они сложны по конструкции и недостаточно надежны в работе. Резиновые уплотнительные кольца на закрывающей втулке перерезаются при прохождении вниз через радиальные отверстия корпуса, срезные штифты не обеспечивают закрытие этих отверстий точно при заданном перепаде давления, а кулачковые или шариковые фиксаторы сложны в изготовлении.
Известны также муфты для ступенчатого цементирования обсадной колонны, включающие корпус с радиальными отверстиями, закрывающие эти отверстия заглушки с возможностью выхода из них от давления, размещенную в корпусе закрывающую втулку с разбуриваемым посадочным седлом для сбрасываемой с поверхности пробки и элементы для уплотнения и фиксации закрывающей втулки в корпусе (см. патент РФ №26245 кл. 7 Е21В 33/14). Недостатком их является сложность конструкции и недостаточная надежность работы из-за наличия уплотнительных элементов в виде резиновых колец. При длительном хранении, а также при длительном нахождении в скважине резиновые кольца теряют эластичность и прочность, создавая опасность нарушения герметичности муфты.
Наиболее близкой к предполагаемой является муфта для ступенчатого цементирования обсадной колонны, включающая корпус с радиальными отверстиями, закрывающие эти отверстия заглушки с возможностью выхода из них от давления, размещенную в корпусе закрывающую втулку с седлом для сбрасываемой с поверхности пробки и выполненные внутри корпуса пояски для посадки закрывающей втулки выше и ниже радиальных отверстий, обеспечивая прессовую посадку втулки в корпусе с натягом не менее 0,1 мм и не более 0,6 мм (см. патент РФ №47430 кл. 7 Е21В 33/14).
Недостатком известной муфты является то, что для полного закрытия втулкой радиальных отверстий корпуса с натягом от 0,1 до 0,6 мм приходится создавать в цементируемой обсадной колонне давления до 20 МПа. При этом возникает опасность появления утечек жидкости через резьбовые соединения обсадной колонны и даже опасность разрыва обсадных труб.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение качественного цементирования обсадной колонны без опасности нарушения герметичности и повышение надежности работы муфты ступенчатого цементирования.
Задача решается тем, что в муфте для ступенчатого цементирования обсадной колонны, включающей корпус с радиальными отверстиями, закрывающие эти отверстия заглушки с возможностью выхода из них от давления, размещенную в корпусе закрывающую втулку с седлом для сбрасываемой с поверхности пробки и выполненные внутри корпуса пояски для посадки закрывающей втулки выше и ниже радиальных отверстий, пояски внутри корпуса выполнены с обеспечением прессовой посадки закрывающей втулки с натягом не менее 0,05 мм и не более 0,25 мм.
Эксперименты, проведенные на стендах и в скважинах, показали, что при натягах от 0,05 мм до 0,25 мм для полного закрытия муфт ступенчатого цементирования достаточно создавать в обсадной колонне давление 10-12 МПа, что безопасно для обсадных труб и их резьбовых соединений. Существующие металлорежущие станки, инструмент и приборы (резцы, калибры, шаблоны, микрометры, нутрометры) позволяют изготавливать и контролировать точность изготовления указанных деталей муфт с обеспечением рекомендуемого натяга в пределах от 0,05 мм до 0,25 мм.
На фигуре 1 представлена муфта ступенчатого цементирования в исходном положении. Она содержит корпус 1 с радиальными отверстиями 2. Внутри корпуса выше радиальных отверстий установлена закрывающая втулка 3 с прикрепленным к ней седлом 4. В интервале между закрывающей втулкой и радиальными отверстиями корпуса, а также ниже радиальных отверстий выполнены суженные по диаметру пояски 5 и 6, обеспечивающие прессовую посадку втулки с натягом не менее 0,05 мм и не более 0,25 мм. В радиальных отверстиях корпуса установлены заглушки 7. В корпусе они уплотнены кольцами 8, прикреплены калиброванными разрывными винтами 9.
Муфта работает следующим образом. В положении, показанном на фиг.1, муфта устанавливается составным элементом обсадной колонны на требуемой глубине. В скважину закачивается цементный раствор для первой ступени цементирования и продавливается с использованием эластичной разделительной пробки (на фигуре не показана). Эластичная пробка проходит через втулку 3 с седлом 4, оставляя их в верхнем положении, и садится на кольцо «стоп», установленное на нижнем конце обсадной колонны. Медленная закачка продавочной жидкости продолжается до тех пор, пока заглушки 7 не выйдут из отверстий 2, разрывая винты 9. Открытие радиальных отверстий корпуса отмечается резким падением давления в обсадной колонне.
Через открытые радиальные отверстия муфты производят смывку излишнего цементного раствора первой ступени и периодическую промывку скважины выше муфты до затвердения цементного раствора ниже нее. Затем закачивают цементный раствор для второй ступени цементирования, пускают сбрасываемую разделительную пробку известной конструкции с чугунным или алюминиевым наконечником (на фигуре не показана) и продавливают ее по обсадной колонне до посадки на седло 4. Путем медленного наращивания давления в обсадных трубах до безопасного значения втулку 3 с седлом 4 впрессовывают в суженные пояски корпуса, закрывая радиальные отверстия и обеспечивая плотность и прочность соединения втулки с корпусом.
Герметичность закрытия муфты проверяют путем снятия давления в обсадной колонне или путем создания избыточного давления в ней. Разделительную пробку и седло 4 разбуривают. При этом проворачивание пробки относительно седла предотвращается за счет клинового эффекта, проворачивание втулки с седлом - за счет прессовой посадки.
Таким образом, предлагаемая муфта для ступенчатого цементирования обсадной колонны имеет простую конструкцию, обеспечивает надежное открытие и закрытие циркуляционных отверстий при допустимых значениях давления в обсадных трубах и быстрое разбуривание посадочного седла и сбрасываемой с поверхности пробки.