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, высокая вероятность заклинивания патрубка в опорном кольце, что ведет к потере герметичности устройства, и, как следствие, к обратному выходу тампонажного раствора из заколонного пространства скважины в обсадную колонну;
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и гарантированное исключение поступления закаченного в заколонное пространство скважины тампонажного раствора обратно в обсадную колонну.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для цементирования обсадной колонны в скважине, включающим «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка с кольцевой выборкой, установленное в нижней муфте обсадной колонны опорное кольцо с возможностью телескопического взаимодействия с патрубком, срезной элемент, колонну промывочных труб, соединенную с патрубком.
Новым является то, что снизу обсадная колонна оснащена обратным клапаном, а патрубок выполнен полым и жестко соединен с колонной промывочных труб, при этом патрубок оснащен кольцевым выступом сверху, а центральное отверстие опорного кольца выполнено с возможностью герметичного перекрытия патрубком, причем снизу центральное отверстие опорного кольца снабжено кольцевой выборкой, имеющей возможность взаимодействия со стопорным кольцом, установленном на нижнем конце продавочной пробки, устанавливаемой в колонну промывочных труб в процесс продавки цементного раствора, при этом продавочная пробка имеет возможность герметичного взаимодействия с центральным отверстием опорного кольца.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
Устройство для цементирования обсадной колонны 1 в скважине (см. фиг.1) включает «стоп-кольцо» в виде заглушенного снизу патрубка 2 с кольцевой выборкой 3, а также герметично установленное в нижней муфте 4 обсадной колонны 1 опорное кольцо 5, имеющее возможность телескопического взаимодействия с патрубком 2, а также колонну промывочных труб 6, соединенную с патрубком 2. Патрубок 2 выполнен полым и жестко соединен с колонной промывочных труб 6. Снизу обсадная колонна 1 оснащена обратным клапаном 7. Кроме того, патрубок 2 оснащен кольцевым выступом 8 сверху.
Центральное отверстие 9 опорного кольца 5 выполнено с возможностью герметичного перекрытия патрубком 2.
Снизу центральное отверстие 9 опорного кольца 5 снабжено кольцевой выборкой 10, имеющей возможность взаимодействия со стопорным кольцом 11, установленном на нижнем конце продавочной пробки 12.
Продавочная пробка 12 устанавливается в колонну промывочных труб 6 в процесс продавки цементного раствора в заколонное пространство 13 обсадной колонны 1.
Продавочная пробка 12 имеет возможность фиксации, благодаря стопорному кольцу 11 и герметичного взаимодействия с центральным отверстием 9 опорного кольца 5. Нижняя муфта 4 и башмачная муфта 14 соединены между собой переходником 15 обсадной колонны 1.
На нижнем конце башмачной муфты 14 установлена башмачная труба 16, имеющая сквозные отверстия 17.
Устройство работает следующим образом.
После подготовительных работ на скважине в нее на проектную глубину спускают обсадную колонну 1, оснащенную снизу вышеописанной компоновкой.
Затем во внутрь обсадной колонны 1 спускают колонну промывочных труб 6, оснащенную на конце патрубком 2.
Спуск колонны промывочных труб 6 в обсадную колонну 1 прекращают тогда, когда находящийся на конце колонны промывочных труб 6 патрубок 2, своей кольцевой выборкой 3 герметично вступит во взаимодействие с центральным отверстием 9 опорного кольца 5, при этом кольцевой выступ 8 патрубка 2 сядет сверху на опорное кольцо 5.
Закачивают в колонну промывочных труб 6 необходимое количество приготавливаемого в осреднительной емкости цементного раствора с учетом выхода цементного раствора на устье после заполнения заколонного пространства 13 цементным раствором.
Далее начинают продавку цементного раствора в заколонное пространство 13 обсадной колонны 1. Для этого на устье скважины устанавливают в колонну промывочных труб 6 продавочную пробку 12, при этом его стопорное кольцо 11 должно находится в нижней части продавочной пробки 12.
Затем подачей продавочной жидкости (на фиг. не показано) начинают продавку цементного раствора в заколонное пространство 13 скважины 1, при этом Продавочная пробка постепенно опускается вниз по колонне промывочных труб 6, а цементный раствор из колонны промывочных труб 6 сквозь центральное отверстие 9 опорного кольца 5, переходник 15, обратный клапан 7 через сквозные отверстия 17 башмачной трубы 16 поднимается вверх по заколонному пространству 13 обсадной колоны 1 скважины.
Процесс продавки цементного раствора заканчивается тогда, когда продавленный в заколонное пространство 13 цементный раствор покажется на устье скважины, при этом стопорное кольцо 11 продавочной пробки 12 вступит во взаимодействие с кольцевой выборкой 10 центрального отверстия 9 опорного кольца, а сама продавочная пробка 12 своей нижней частью герметично вступит во взаимодействие с центральным отверстием 9 опорного кольца 5.
Далее колонну промывочных труб 6 с патрубком 2 на конце поднимают на поверхность, а скважину оставляют на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).
Продавочная пробка 12 герметично остается в центральном отверстии 9 опорного кольца 5, благодаря фиксации стопорного кольца 11 в кольцевой выборке 10 центрального отверстии 9 опорного кольца 5, в связи с чем гарантировано исключается обратное поступление цементного раствора из заколонного пространства 13 внутрь обсадной колонны 1.
Предлагаемое устройство для цементирования обсадной колонны имеет простую конструкцию и гарантированно исключает поступление продавленного в заколонное пространство скважины цементного раствора обратно внутрь обсадной колонны, благодаря фиксации продавочной пробки в опорном кольце.