Цементировочная головка

Использование: при цементировании обсадных колонн в скважинах. Обеспечивает упрощение управления цементированием при использовании нескольких разделительных пробок и повышение надежности работы за счет механизации пуска пробок в обсадную колонну. Сущность изобретения: устройство содержит корпус с входным и выходным соединительными патрубками и перепускной узел с гидравлическим каналом. Устройство содержит цементировочную пробку, выполненную под гидравлический канал. Кроме того, устройство содержит дополнительную цементировочную пробку. При этом перепускной узел выполнен с дополнительными гидравлическими каналами, параллельными и эксцентричными выходному соединительному патрубку. Перепускной узел установлен с возможностью поочередного совмещения с выходным и входным соединительными патрубками. Дополнительные гидравлические каналы выполнены в количестве, превышающем на единицу общее количество цементировочных пробок. Устройство имеет также механизм вращения и фиксации перепускного узла. 1 ил.

Изобретение относится к строительству скважин и может быть использовано при цементировании обсадных колонн в скважинах с использованием цементировочных пробок для разделения тампонажных жидкостей.

Известны цементировочные головки, включающие полый цилиндрический корпус, с установленными на нем одна над другой цементировочными пробками, стопорные устройства для поддержания пробок, патрубки, соединяющие головку с цементировочными агрегатами и с обсадной колонной. Конструкции известных головок различаются только устройствами для удержания пробок [1]. Известные цементировочные головки имеют следующие недостатки: большое количество присоединительных патрубков и клапанов, большая высота, что требует строительства дополнительных площадок для работы на высоте по обслуживанию этих цементировочных головок, и большая доля ручного труда.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является цементировочная головка, содержащая корпус с входным и выходным соединительными патрубками, перепускной узел с гидравлическим каналом, цементировочную пробку под гидравлический канал, механизм вращения и фиксации перепускного узла [2]. Недостатком данной цементировочной пробки является ее конструктивная сложность, сложность управления процессом цементирования, а также значительное увеличение габаритных размеров при необходимости использования нескольких разделительных цементировочных пробок.

Цель изобретения - упрощение процесса управления цементированием при использовании нескольких разделительных пробок и повышение надежности работы за счет обеспечения возможности механизации процесса пуска пробок в колонну обсадных труб.

Необходимый технический результат обеспечивается тем, что цементировочная головка, содержащая корпус с входным и выходным соединительными патрубками, перепускной узел с гидравлическим каналом, цементировочную пробку под гидравлический канал, механизм вращения и фиксации перепускного узла, снабжена, по меньшей мере, одной дополнительной разделительной цементировочной пробкой, а перепускной узел выполнен с дополнительными гидравлическими каналами, параллельными и эксцентричными выходному соединительному патрубку, и установлен с возможностью поочередного совмещения с последним и входным соединительным патрубком, при этом гидравлические каналы выполнены в количестве превышающем на единицу общее количество цементировочных пробок.

Конструктивные особенности предлагаемого изобретения обеспечивают упрощение процесса управления цементированием и повышение надежности работы, так как при использовании данной цементировочной головки отпадает необходимость в применении фиксирующих устройств, удерживающих цементировочные головки; устраняется необходимость остановки процесса цементирования специально для пуска очередной пробки (требуется только снижение скорости закачки жидкости); незначительные размеры и простота устройства создают возможность механизации процесса пуска пробок, так как значительно упрощается схема обвязки тампонажной техники с цементировочной головкой и схема промывки тампонажных линий от цементного раствора перед началом откачки продавочных жидкостей, а также значительно сокращается число применяемых запорных устройств в линиях обвязки цементировочной головки с тампонажной техникой.

На чертеже представлена схема цементировочной головки.

Она содержит полый корпус 1, перепускной узел с гидравлическими каналами 2, расположенными в перепускном узле параллельно и эксцентрично относительно оси вращения, состоящей из опорного стержня 3 и опорного шарика 4, разделительную цементировочную пробку 5, входной и выходной соединительные патрубки 6 и 7 соответственно. В верхней части корпуса установлен механизм вращения 8 и фиксации 9 перепускного узла, крышки защитные 10 и 11. Число гидравлических каналов 2 перепускного узла определяется по числу цементировочных пробок плюс одна (не показано).

Устройство работает следующим образом (пример приведен для цементирования с 3-мя цементировочными пробками). В гидравлические каналы 2 перепускного узла устанавливаются цементировочные пробки 5, для чего открывается крышка 10 и через верхний патрубок 6 вставляется первая разделительная пробка. Затем перепускной узел поворачивается на 90^о и под верхним соединительным патрубком 6 оказывается следующий гидравлический канал 2, куда вставляется вторая цементировочная пробка 5. Далее перепускной узел опять поворачивают на 90^о для того, чтобы совместить нижний соединительный патрубок 7 с гидравлическим каналом 2 без пробки. После чего цементировочную головку устанавливают на верхнюю трубу обсадной колонны, предварительно сняв крышку 11, обвязывают через верхний соединительный патрубок 6 технологическими линиями с тампонажным оборудованием. Приступают к работам по цементированию обсадной колонны. Во время закачивания цементного раствора жидкость проходит через верхний соединительный патрубок 6, гидравлический канал 2 без пробки и нижний соединительный канал (патрубок) 7. После закачивания всего объема цементного раствора производят пуск цементировочной пробки 5. Для этого, предварительно снизив темп закачки, с помощью механизма вращения 8 поворачивают вокруг оси вращения перепускной узел на 90^о и фиксируют его положение с помощью фиксатора 9. При этом совмещается гидравлический канал с разделительной пробкой 5 с нижним соединительным патрубком 7 и жидкостью проталкивают пробку 5 в скважину. Через образовавшийся гидравлический канал закачивают необходимый объем тампонажной жидкости, затем поворотом перепускного узла на 90^о, и, совместив с осью нижнего соединительного патрубка 7 ось следующего гидравлического канала, пускают в обсадную колонну следующую пробку и необходимое количество тампонажной жидкости.

Совокупность существенных признаков, характеризующих предлагаемое изобретение, в принципе может быть многократно использована в устройствах для цементирования обсадных колонн. Предлагаемая цементировочная головка имеет незначительные размеры, проста в изготовлении и эксплуатации.

Формула изобретения

ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ ГОЛОВКА, содержащая корпус с входным и выходным соединительными патрубками, перепускной узел с гидравлическим каналом, цементировочную пробку под гидравлический канал, механизм вращения и фиксации перепускного узла, отличающийся тем, что она снабжена по меньшей мере одной дополнительной цементировочной пробкой, а перепускной узел выполнен с дополнительными гидравлическими каналами, параллельными и эксцентричными выходному соединительному патрубку, и установлен с возможностью поочередного совмещения с последним и входным соединительным патрубком, при этом дополнительные гидравлические каналы выполнены в количестве, превышающем на единицу общее количество цементировочных пробок.

10.Колонная головка

На устье скважины обсадные колонны обвязываются колонной головкой. Колонная головка жестко соединяет в единую систему все обсадные колонны скважины, воспринимает усилия от их веса и передает всю нагрузку кондуктору. Она обеспечивает изоляцию и герметизацию межколонных пространств и одновременно доступ к ним для контроля состояния ствольной части скважины и выполнения необходимых технологических операций. Она служит пьедесталом для монтажа эксплуатационного оборудования, а во время бурения – превентора.

Конструктивно колонная головка – сочетание нескольких связанных между собой элементов – катушек или крестовин несущих обсадных колонн.

Условия работы колонной головки сложны: нагрузка от веса обсадных колонн, давление от среды контактирующей с ней и коррозийное воздействие, а также температурные воздействия от теплоносителей, закачиваемых в пласт, окружающей среды с температурами «+»150 2500 С и «-» 600 С. всё это требует обеспечения высокой надежности элементов колонной головки в течении всего срока эксплуатации.

Конструкция колонной головки

Колонная головка состоит из корпуса (4) навинченного на обсадную трубу (6) (кондуктор), клиньев (3) удерживающих обсадную колонну (7).

Межтрубные пространства разобщаются уплотнением (2). На колонной головке предусмотрена задвижка (5) для обеспечения заступа в затрубное пространство. Такими головками оборудуются скважины глубиной 1500 2000 м с давлением до 25 Мпа. Изготавливаются и колонные головки для оборудования и с большим числом обсадных колонн: трех, четырех, пяти колонных. Принципиальные схемы таких колонных головок аналогичны. Для изготовления колонных головок используются легированные стали (35ХМЛ, 35ХМ, 40Х). колонные головки изготавливают согласно стандарту в котором регламентируются основные параметры (диаметр, рабочее давление, условный диаметр обсадной колонны и др.). стандартом предусмотрены рабочие давления: 14; 21; 35; 70; 105 Мпа. При рабочих давлениях до 35 МПа пробное составляет 2Рраб,, а свыше 35 МПа – 1, 5 Рраб.