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 РФ №2086752, МПК 6 Е 21 В 33/14, 1997).
Недостатки устройства:
- необходимость долива скважины во время спуска обсадной колонны;
- при средних и высоких скоростях спуска обсадной колонны 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 к предлагаемому является устройство для цементирования обсадной колонны, включающее «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 входят в продольные пазы патрубка, и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка (Заявка №2003114277 от 14.05.03. Решение о выдаче патента от 12.04.04 МПК 7 Е 21 В 33/14, 2004).
Недостатком устройства является:
- ввиду того, что тампонажный раствор является абразивным материалом, при круговой циркуляции при прохождении раствора через устройство велика вероятность размыва сопрягаемых (уплотняемых) поверхностей, что приведет к недостаточной герметизации этих поверхностей и возможному проходу раствора во внутрь обсадной колонны.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и технологии проведения работ с ним, и которое при этом обеспечивало бы надежную герметизацию устройства после закачки тампонажного раствора в скважину.
Указанная задача решается предлагаемым устройством, 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 входят в продольные пазы патрубка и имеет в нижнем торце конусную расточку, адекватную конусной поверхности патрубка.
Новым является то, что 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 цилиндрическую 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.
На фиг. изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
Устройство представляет из себя «стоп-кольцо», выполненное в виде заглушенного снизу патрубка 1 (см. фиг.) с кольцевым уступом 2 на наружной поверхности. Патрубок 1 снабжен продольными пазами 3 и радиальными каналами 4. Заглушенный участок 5 патрубка 1 с наружной стороны выполнен с конусной поверхностью 6, малое основание конуса которого обращено к верхней части, а его диаметр равен наружному диаметру патрубка 1. Телескопически к патрубку 1 напротив продольных пазов 3 в нижней муфте 7 установлено опорное кольцо 8, снабженное срезными элементами 9, свободные концы которых входят в продольные пазы 3. В нижнем торце кольца 8 с внутренней стороны выполнена конусная расточка 10, адекватная конусной поверхности 6 патрубка 1.
Сверху на внутренней поверхности 11 патрубка 1 выполнена кольцевая выборка 12. Колонна промывочных труб 13 оснащена жесткими центраторами 14 и на конце снабжена ниппелем 15, имеющим кольцевой упор 16 и наружную цилиндрическую проточку 17 с кольцевой выборкой 18, в которой установлено стопорное разрезное кольцо 19.
Несанкционированные перетоки жидкости предохраняются необходимыми уплотнительными элементами.
Детали «стоп-кольца» изготовлены из разбуриваемых материалов.
Устройство работает следующим образом (см. фиг.). После подготовки скважины, в нее на проектную глубину, спускают обсадную колонну 20, на нижнем конце которой установлено предлагаемое устройство с башмаком 21. Жидкость свободно проходит во внутрь обсадной колонны 20. Затрубное пространство герметизируют. Затем во внутрь обсадных труб 20 спускают колонну промывочных труб 13, которую по мере спуска через определенные интервалы снабжают жесткими центраторами 14 и сажают на «стоп-кольцо», при этом ниппель 15 своей наружной цилиндрической проточкой 17 входит во внутрь патрубка 1, причем стопорное разрезное кольцо 19 в этот момент, при определенном усилии (например, 2000 Н) сжимается, и попав в кольцевую выборку 12 патрубка 1 разжимается, при этом кольцевой упор 16 ниппеля 15 взаимодействует с верхним торцом патрубка 1. Колонна промывочных труб 13 зафиксирована относительно устройства (см фиг.).
Колонну промывочных труб 13 частично разгружают. Под воздействием нагрузки срезные элементы 9 разрушаются (на фиг не показано), а патрубок 1 смещается вниз и садится своим кольцевым уступом 2 на опорное кольцо 8.
На устье герметизируют межколонное пространство и осуществляют промывку скважины. После этого через промывочные трубы 13 в заколонное пространство скважины закачивают тампонажный раствор, который после выхода его на устье, направляют в емкость заливочного агрегата и осуществляют круговую циркуляцию, постоянно контролируя плотность раствора на входе и выходе из скважины. После стабилизации тампонажного раствора по плотности (этот момент наступает примерно через один-два цикла циркуляции). Круговую циркуляцию прекращают и разгерметизируют устье скважины (на фиг. не показано).
На колонну промывочных труб 13 создают дополнительное усилие, превосходящее вес колонны промывочных труб 13 и направленное вверх, при этом заглушенный патрубок 1 перемещается вверх относительно кольца 8 и останавливается в месте контакта конусных поверхностей 6 и 10, перекрывая внутриколонное пространство обсадных труб от заколонного пространства.
Далее продолжают создавать дополнительное усилие, и в определенный момент (примерно 2000 Н) стопорное разрезное кольцо 19 сжимается, и при дальнейшем движении колонны промывочных труб 13 вверх оно выходит из кольцевой выборки 12 патрубка 1.
Колонну промывочных труб 13 приподнимают еще примерно на 1-2 метра. Далее путем прямой или обратной промывки через промывочные трубы 13 и межколонное
пространство, удаляют остатки тампонажного раствора из промывочных труб 13 и оставляют скважину на ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента).
Наличие в конструкции устройства стопорного разрезного кольца и компоновка колонны промывочных труб жесткими центраторами позволяют добиться упрощение конструкции и технологии проведения работ с ним, при этом позволяет достичь надежную и гарантированную герметизации в зоне «стоп-кольца» обсадной колонны после проведения операции по круговой циркуляции тампонажного раствора в скважине.