МУФТА ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ

Полезная модель относится к строительству нефтяных и газовых скважин и, в частности, к устройствам для их цементирования.
Известна муфта цементировочная, включающая корпус с боковыми отверстиями, дифференциальную втулку, помещенную снаружи корпуса и образующую с ним рабочую полость, дифференциальную гильзу, помещенную внутри корпуса и образующую с ним полость гидравлически связанную с рабочей полостью (SU 1625977, 02.04.86).
Недостатком известного устройства является расположение дифференциальной втулки снаружи корпуса, что снижает надежность работы устройства. Кроме того, нарушение герметичности уплотнительных колец может привести к разгерметизации рабочей камеры и невозможности открытия цементировочных окон муфты.
Известна муфта цементировочная, включающая ступенчатый по внутреннему диаметру корпус с радиальными отверстиями, помещенную в корпусе дифференциальную втулку, перекрывающую эти отверстия и образующую с корпусом посредством полого срезного штифта герметичную кольцевую полость, и верхнюю втулку с посадочным седлом и фиксирующим элементом конечного положения упомянутой втулки (см. Подвески хвостовиков, пакеры, оснастка, Каталог оборудования, Воронеж, Группа компаний: Заканчивание, эксплуатация и ремонт скважин - ЗЭРС, 2014, с. 44-50).
Как показала практика применения известного устройства, его основным недостатком является трудоемкость изготовления ступенчатого по внутреннему диаметру корпуса. После термообработки корпуса на большой его длине с разной толщиной стенки возникают значительные «поводки» корпуса - деформации, что часто приводит к заклиниванию дифференциальной втулки при ее перемещении.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы устройства.
Необходимый технический результат достигается тем, что муфта цементировочная включает полый корпус с цементировочным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым срезной дифференциальной втулкой, помещенной внутри корпуса и выполненной с посадочным седлом под нижнюю разделительную пробку, перекрывающую втулку с посадочным седлом под верхнюю разделительную пробку, помещенную внутри корпуса над дифференциальной втулкой и образующей с последней и ее посадочным седлом кольцевую камеру, при этом посадочное седло дифференциальной втулки имеет полый срезной штифт, по меньшей мере один, выступающий вовнутрь корпуса и связанный своей полостью с кольцевой камерой, а перекрывающая втулка выполнена с фиксатором.
Муфта цементировочная включает полый корпус 1 с радиальным отверстием 2, цементировочным отверстием 3, по меньшей мере одним, а также другими радиальными отверстиями 4 и 5 и внутренними кольцевыми проточками 6 и 7. Внутри полого корпуса 1 на срезном элемента 8, по меньшей мере одном, помещена перекрывающая втулка 9 с кольцевой канавкой 10, выполненной на ее наружной поверхности, в которой частично размещен фиксатор 11. Перекрывающая втулка 9 выполнена с посадочным седлом 12 под верхнюю разделительную пробку (на чертеже не показана), неподвижно установленным в ее верхней части. Посредством срезного элемента 13, по меньшей мере одного, внутри корпуса помещена дифференциальная втулка 14, с жестко закрепленным в ней ее посадочным седлом 15 под нижнюю разделительную пробку (на чертеже не показана). Дифференциальная втулка 14 помещена под перекрывающей втулкой 9 (перекрывающая втулка 9 помещена над дифференциальной втулкой 14). Посадочное седло 15 дифференциальной втулки 14 имеет полый срезной штифт 16, по меньшей мере один, выступающий вовнутрь полого корпуса 1. Внутренний диаметр посадочного седла 15 дифференциальной втулки 14 меньше внутреннего диаметра посадочного седла 12 перекрывающей втулки 9. Дифференциальная втулка 14 перекрывает цементировочное отверстие 3 корпуса 1 и образует с перекрывающей втулкой 9 и посадочным седлом 15 кольцевую камеру 17. Корпус 1 устройства посредством резьбы соединен с верхним 18 и нижним 19 переводниками. Необходимая герметичность устройства обеспечена уплотнительными кольцами 20. Радиальные отверстия 2 и 4 служат для размещения в них срезных элементов 8 и 13 соответственно. Радиальное отверстие 5 является технологическим, обеспечивающим возможность посадки дифференциальной втулки 14 в ее крайнее нижнее положение за счет вытеснения через него скважинной жидкости. Полость срезного штифта 16 связана с кольцевой камерой 17, что обеспечивает возможность при разрушении полого срезного штифта 16 гидравлического сообщения полости корпуса 1 с кольцевой полостью 17 и осевого перемещения под давлением дифференциальной втулки 14 для открытия цементировочного отверстия 3.
Дифференциальная втулка 14 имеет значительно меньшие габариты и толщины в сравнении с корпусом 1 и при ее термообработке в процессе изготовления температурные деформации - «поводки» не имеют практического значения. Таким образом, влияние технологии изготовления устройства не оказывает негативного влияния на его конструкцию (конструкцию дифференциальной втулки), что в целом повышает надежность работы устройства в скважинных условиях.
Предлагаемая конструкция устройства может быть использована как при ступенчатом так и при манжетном цементировании скважины, а принцип приведения его в рабочее положение может быть гидравлическим или механическим.
Устройство работает следующим образом.
1. Вариант ступенчатого цементирования.
После спуска обсадной колонны с устройством на заданную глубину в колонну закачивают расчетный объем тампонажного раствора и пускают нижнюю разделительную пробку. Эта пробка, проходя через устройство, разрушает полый срезной штифт 16, вытесняет тампонажный раствор в заколонное пространство и садится на «стоп»-кольцо (на чертеже не показано). При повышении давления в обсадной колонне (корпусе 1) буровой раствор через разрушенный полый штифт 16 поступает в кольцевую (рабочую) камеру 17, которым разрушают срезной элемент 13, перемещают дифференциальную втулку 14, открывая при этом, цементировочное отверстие 3 корпуса 1. После открытия цементировочного отверстия 3 производят срезку тампонажного раствора, оказавшегося выше цементировочного отверстия 3, и закачку в обсадную колонну расчетного объема второй ступени цементирования. Для исключения «просадки» и большой зоны смешивания тампонажного и бурового растворов в обсадную колонну перед закачкой тампонажного раствора второй ступени цементированияможет быть спущена, например, пробка-«бомба».
После закачки расчетного объема тампонажного раствора второй ступени цементирования в колонну пускают верхнюю разделительную пробку, которая садится на верхнее седло 12 и, перемещая втулку 9, герметично перекрывает цементировочнное отверстие 3, а фиксатор 11, попадая в кольцевую проточку 7 исключает ее дальнейшее перемещение.
После ожидания затвердевания цемента - ОЗЦ осуществляют разбуривание верхней разделительной пробки и зоны смешения тампонажного и бурового раствора под ней.
2. Вариант манжетного цементирования.
После спуска обсадной колонны с устройством на заданную глубину, в нее пускают пробку-«бомбу» (на фиг. не показана) которая, разрушая полый срезной штифт 16, садится на посадочное седло 15 дифференциальной втулки 14 и буровой раствор через разрушенный полый штифт 16, поступает в кольцевую камеру 17, разрушает срезной элемент 13 и перемещает дифференциальную втулку 14, открывая при этом, цементировочное отверстие 3 корпуса1. После закачки расчетного объема тампонажного раствора в обсадную колонну пускают верхнюю разделительную пробку и осуществляют вышеописанную последовательность операций.