Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для цементирования обсадных колонн.

Известна цементировочная головка (патент на ПМ №63417, МПК Е21В 33/00, опубл. бюл. №15 от 27.05.2007 г.), включающая цилиндрический корпус с крышкой, оснащенный отводами с пробковыми кранами, имеющий на нижнем конце наружную резьбу, укомплектованная одной или несколькими разделительными пробками, оборудованная специальной муфтой, установленной на резьбе корпуса. Муфта удерживает размещенный в ней уплотненный в корпусе ниппель с кольцевым выступом, взаимодействующим с упорными подшипниками, оканчивающийся резьбой для соединения с обсадной колонной, при этом муфта снабжена, по меньшей мере, одним радиально установленным в ней стопорящим ниппель винтом и системой смазки подшипников ниппеля.

Недостатки данного устройства:

- вращение колонны обсадных труб в процессе цементирования можно осуществлять только приводом ротора бурильной установки, на клиньях которого она подвешена, что исключает возможность ее применения на буровых установках с верхним приводом или скважинах с наклонным устьем;

- отсутствие возможности одновременного вращения обсадной колонны и осевого перемещения (расхаживания) в процессе продавливания цементного раствора.

Наиболее близким является устройство для установки цементного моста в скважине (патент №2435021, МПК Е21В 33/14, опубл. бюл. №33 от 27.11.2011 г.), включающее полый цилиндрический корпус, нижнюю разделительную пробку с проходным каналом, оснащенную сверху посадочным седлом под верхнюю разделительную пробку и соединенную срезными элементами с корпусом, кожух, соединенный с корпусом, и боковые промывочные каналы, при этом проходной канал нижней разделительной пробки выполнен по ее оси, а боковые промывочные каналы размещены на кожухе, который выполнен в виде патрубка длиной больше зоны поглощения и оснащен сверху проточкой и герметично установленной нижней разделительной пробкой, а снизу - башмаком с клапаном и фиксатором под нижнюю разделительную пробку, причем пробки, кожух и башмак изготовлены из легко разбуриваемого материала, при этом боковые каналы выполнены с возможностью герметичного перекрытия нижней разделительной пробкой при ее перемещении вниз до взаимодействия нижней разделительной пробки с фиксатором башмака.

Недостатками данного устройства являются:

- узкая область применения (для установки цементных мостов);

- отсутствие возможности непрерывного вращения колонны в процессе продавливания цемента и установки верхней разделительной пробки, что не позволяет получать высокое качество цементирования;

- необходимость точной привязки компоновки напротив места установки цементного моста.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества цементирования обсадных колонн за счет возможности непрерывного вращения колонны и одновременно осевого перемещения (расхаживания) в процессе цементирования, в том числе в скважинах с наклонным устьем.

Техническая задача решается устройством для цементирования обсадной колонны труб в скважине, включающим полый цилиндрический корпус с боковым каналом, нижнюю разделительную пробку с проходным каналом, оснащенную сверху посадочным седлом под верхнюю разделительную пробку и соединенную с корпусом, колонну труб, соединенных с корпусом.

Новым является то, что корпус выполнен с возможностью размещения на устье скважины, соединен посредством резьбы с верхним приводом для передачи вращения обсадной колонне в процессе цементирования и сверху оснащен посадочным местом под верхнюю разделительную пробку, боковой канал выполнен между разделительными пробками в корпусе, на наружной поверхности которого напротив бокового канала выполнена цилиндрическая проточка, снаружи перекрытая гильзой, герметично установленной снаружи корпуса с возможностью неподвижного состояния относительно обсадной колонны при вращении корпуса и снабженной боковым патрубком, который сообщен через цилиндрическую проточку с боковым каналом, при этом срезной элемент выполнен в виде центрального патрубка с технологической выборкой для среза, сообщающего полость корпуса и проходной канал нижней разделительной пробки.

На фиг. 1 изображено устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине до начала продавливания цементного раствора. На фиг. 2 - после подачи промывочной жидкости через верхний привод и посадки верхней разделительной пробки в посадочное место на нижней разделительной пробке.

Устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине состоит из полого цилиндрического корпуса 1 (фиг. 1), нижней разделительной пробки 2 с проходным каналом 3, оснащенной сверху посадочным седлом 4 под верхнюю разделительную пробку 5. Нижняя разделительная пробка 2 соединена срезным элементом 6 с корпусом 1, а снизу корпус 1 соединен с обсадной колонной труб 7. Кроме этого корпус 1 сверху оснащен посадочным местом 8 под верхнюю разделительную пробку 5 и резьбой 9 для соединения с верхним приводом буровой установки (на фиг. 1 не показана). В средней части корпуса 1 между разделительными пробками расположен боковой канал 10, а на наружной поверхности корпуса 1 напротив бокового канала 10 выполнена цилиндрическая проточка 11, снаружи перекрытая гильзой 12, герметично установленной снаружи корпуса 1 с возможностью неподвижного состояния относительно обсадной колонны 7 при вращении корпуса 1. Также гильза 12 снабжена боковым патрубком 13, который сообщен через цилиндрическую проточку 11 с боковым каналом 10. Срезной элемент 6 выполнен в виде центрального патрубка 14 с технологической выборкой 15 для среза и сообщает полость корпуса 1 и проходной канал нижней разделительной пробки 2.

Устройство для цементирования обсадной колонны труб в скважине работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны труб 7 в скважину (фиг. 1) до заданного интервала нижняя часть устройства для цементирования крепится к последней трубе колонны, а верхняя часть - посредством резьбы 9 к верхнему приводу буровой установки (на фиг. 1 не показана), который позволяет осуществлять вращение обсадной колонны труб 7 и в скважинах с наклонным устьем.

Затем к боковому патрубку 13 присоединяют цементировочный агрегат (на фиг. 1 не показан) и начинают подачу цементного раствора. Раствор через боковой патрубок 13 попадает в кольцевую проточку 11 и затем через боковой канал 10 во внутреннюю полость корпуса 1. При дальнейшем прокачивании раствор проходит через проходной канал 3 нижней разделительной пробки 2 и заполняет внутреннее пространство обсадной колонны труб 7. При этом обсадной колонне труб 7 придают вращение с помощью верхнего привода буровой установки. Обсадная колонна труб 7 вместе с корпусом 1 вращается, а гильза 12 с боковым патрубком 13 находится в неподвижном состоянии.

После прокачки расчетного количества цементного раствора цементировочный агрегат отключают и включают насос с продавочной жидкостью через верхний привод буровой установки. При определенном давлении верхняя разделительная пробка 5 выходит из своего посадочного места 8, движется вниз до нижней разделительной пробки 2 и садится в посадочное седло 4 (фиг. 2). При дальнейшем повышении давления в срезном элементе 6 происходит срез по выборке 15 центрального патрубка 14 и обе разделительные пробки начинают движение вниз по обсадной колонне труб 7 до стоп-кольца (на фиг. 2 не показано). При этом происходит заполнение затрубного пространства цементным раствором, а вращение колонны с помощью верхнего привода способствует его лучшему замещению.

Данное изобретение позволяет повысить качество цементирования обсадных колонн за счет конструкции, позволяющей производить закачку и последующую продавку цемента в затрубное пространство при одновременном вращении колонны и, при необходимости, осевом перемещении (расхаживании). Кроме этого, данное устройство можно использовать на буровых установках с верхним приводом, а также на скважинах с наклонным устьем.