УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к технологии цементирования обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.
Известно устройство для цементирования обсадной колонны, выполненное в виде подпружиненного обратного клапана тарельчатого типа, установленное на нижнем конце обсадной колонны, спускаемой в скважину (патент RU №2086752, МПК 6 Е 21 В 33/14, опубл. в 1997 г.).
Недостатки устройства:
- необходимость долива скважины во время спуска обсадной колонны;
- при средних и высоких скоростях спуска обсадной колоны возможен гидроразрыв пластов;
- необходимость создания противодавления на устье скважины при промывке и закачке тампонажного раствора;
- отсутствует возможность изготовления всех деталей клапана из разбуриваемых материалов, что может усложнить дальнейшее углубление скважины.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для цементирования обсадной колонны в скважине (патент на полезную модель RU №42855, МПК 7 Е 21 В 33/14, опубл. в бюл. №35 от 20.12.2004 г.), включающее «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными и радиальными каналами с кольцевым уступом и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка и имеют в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка, при этом сверху на внутренней поверхности патрубка выполнена кольцевая выборка, а колонна промывочных труб оснащена жесткими центраторами и на конце снабжена ниппелем, имеющим кольцевой упор и наружную кольцевую проточку с кольцевой выборкой, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, причем наружная цилиндрическая проточка ниппеля равна внутреннему диаметру патрубка, при этом в рабочем положении уступ ниппеля взаимодействует с верхним торцом патрубка, а кольцевая выборка патрубка - со стопорным разрезным кольцом ниппеля.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
во-вторых, не возможно провести опрессовку обсадной колонны перед ее цементированием без спуска дополнительного опрессовочного оборудования (например, пакера).
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, а также возможность проведения опрессовки обсадной колонны в скважине перед непосредственно ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для цементирования обсадной колонны в скважине, включающим «стоп - кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с продольными пазами и радиальными каналами с кольцевым уступом вверху и конусной поверхностью внизу, телескопически к которому в нижней муфте установлено опорное кольцо, снабженное срезными элементами, свободные концы которых выходят в продольные пазы патрубка, и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка.
Новым является то, что нижняя муфта обсадной колонны снизу снабжена внутренней кольцевой выборкой, в которую вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами и снабженный вверху поперечным упором, который выполнен с возможностью взаимодействия снизу со «стоп - кольцом».
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
Устройство для цементирования обсадной колонны в скважине включает «стоп - кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка 1 с продольными пазами 2 и радиальными каналами 3 с кольцевым уступом 4 вверху и конусной поверхностью 5 внизу. Телескопически к патрубку 1 в нижней муфте 6 установлено опорное кольцо 7, снабженное срезными элементами 8, свободные концы которых выходят в продольные пазы 2 патрубка 1, и имеет в нижнем торце конусную расточку 9, адекватную конусной поверхности 5 патрубка 1.
Нижняя муфта 6 снизу снабжена внутренней кольцевой выборкой 10, в которую вставлен с возможностью осевого перемещения вверх полый хвостовик 11, зафиксированный в нижнем положении срезными штифтами 12 и снабженный вверху поперечным упором 13, который выполнен с возможностью взаимодействия снизу со «стоп - кольцом», то есть нижним торцом патрубка 1 заглушенного снизу.
К нижнему концу хвостовика 11 посредством башмачной муфты 14 присоединена башмачная труба 15.
Необходимая герметичность при работе устройства обеспечивается уплотнительными элементами 16.
Устройство работает следующим образом.
После подготовительных работ на скважине (на фиг. не показано) в нее спускают обсадную колонну 17, на нижнем конце которой посредством нижней муфты 6 установлено в сборе предложенное устройство.
В процесс спуска обсадной колонны 17 в скважину находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает снизу вверх сквозь радиальные каналы 3 патрубка 1 и попадает внутрь обсадной колонны 17. Спуск устройства на конце обсадной колонны 17 спускают до упора башмачной трубы 15 устройства на забой (на фиг. не показано) скважины.
Далее производят разгрузку обсадной колонны 17 на устройство, при этом разрушаются срезные элементы 12 и все устройство вместе с обсадной колонной труб 17 за исключением деталей 11, 13, 14, 15, которые остаются на месте, поскольку они уперты в забой скважины, опускается вниз по внутренней кольцевой выборке 10 нижней муфты 6.
В процесс перемещения устройства вниз патрубок 1 вступает во взаимодействие с поперечным упором 13, жестко закрепленным внутри в верхней части полого хвостовика 11. В результате патрубок 1 перемещается вверх до упора, при этом срезные элементы 8 свободными концами перемещаются до нижнего конца продольного паза 2.
Разгрузку обсадной колонны 17 на устройство продолжают, при этом разрушаются срезные элементы 8 и патрубок 1 своей конусной поверхностью 5 вступает в герметичное взаимодействие с адекватной конусной поверхностью 9 опорного кольца 7 и радиальные каналы 3 патрубка 1 герметично перекрываются внутри опорного кольца 7.
В итоге «стоп-кольцо» герметично отсекает внутренне пространство обсадной колоны 17 от полого хвостовика 11.
Производят заполнение обсадной колонны 17 до устья скважины технологической жидкостью и спрессовывают обсадную колонну 17 на необходимое давление с необходимой выдержкой по времени.
Убедившись в герметичности обсадной колонны 17 приподнимают ее вверх на 1-2 метра, при этом сначала хвостовик 11 с навернутыми на его конце башмачной муфтой 14 и башмачной трубой 15 под собственным весом опускаются вниз по внутренней кольцевой выборке 10 нижней муфты 6, при этом поперечный упор 13 установленный внутри в верхней части полого хвостовика 11 выходит из взаимодействия с нижним торцом патрубка 1, после того, как последний, также опускающийся вниз своим кольцевым уступом 4 упрется в верхний торец опорного кольца 7 и при дальнейшем
подъеме обсадной колонны 17 начинает приподниматься уже башмачная труба 15 и ее нижний торец отрывается от забоя, обеспечивая гидравлическую связь между внутренним пространством обсадной колонны 17 и заколонным пространством скважины.
Клапан для обсадной колонны готов к цементированию обсадной колонны 17.
Закачивают в обсадную колонну 17 с устье скважины необходимое количество цементного раствора.
Далее на устье скважины в обсадную колонну 17 устанавливают продавочную пробку 18 и подачей продавочной жидкости в обсадную колонну 17 начинают продавку цементного раствора сквозь радиальные каналы 3 патрубка 1 и внутренние пространства полого хвостовика 11 и башмачной трубы 15 в заколонное пространство (на фиг. не показано) скважины.
Продавку цементного раствора в заколонное пространство скважины продолжают до тех пор, пока не произойдет резкое повышение давления на манометре насосного агрегата, закачивающего продавочную жидкость в обсадную колонну 17, что свидетельствует о том, что продавочная пробка 18 уперлась в верхний торец патрубка 1.
Под действием столба цементного раствора продавленного в заколонное пространство скважины патрубок 1 перемещается вверх до упора в опорное кольцо 7, при этом патрубок 1 конусной поверхностью 5 вступает в герметичное взаимодействие с адекватной конусной поверхностью 9 опорного кольца 7 и радиальные каналы 3 патрубка 1 герметично перекрываются внутри опорного кольца 7.
В итоге «стоп-кольцо» герметично отсекает внутренне пространство обсадной колоны 17 заколоного пространства скважины, исключая пропуски цементного раствора в обсадную колонну 17.
Далее скважину оставляют на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).
Предлагаемое устройство для цементирования обсадной колонны имеет простую конструкцию, что повышает надежность работы устройства, а проведения опрессовки обсадной колонны в скважине непосредственно перед ее цементированием без спуска в обсадную колонну дополнительного опрессовочного оборудования позволяет сократить общее время на строительство скважины, а значит сэкономить материальные и финансовые затраты.