RU51393U1 - DEVICE FOR CUP CEMENTING, MODERNIZED (UMTS-M) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для манжетного цементирования скважины и направлено на сохранение коллекторских свойств пластов путем снижения гидростатического давления столба цементного раствора, а также для разобщения пластов в скважине в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважинах зон, склонных к поглощениям, а также для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков. Устройство содержит уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и стопорные элементы, с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре с возможностью осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым. Устройство также снабжено ограничительным кольцом осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices for cuff cementing of a well and is aimed at preserving the reservoir properties of the formations by reducing the hydrostatic pressure of the cement column, as well as for separating the formations in the well under conditions of low hydraulic fracturing gradients and the presence of zones in the wells that are prone to absorption, as well as to prevent oil and gas occurrences and inter-reservoir flows. The device comprises a sealing sleeve located in a cone-shaped stop with rigidly made petals and retaining elements, in order to turbulize the flow, the stop petals are made obliquely relative to the central axis of the stop, and the sealing sleeve is installed in the stop with the possibility of axial upward movement during cementing, and the stop with petals is made cast. The device is also provided with a restrictive ring of axial movement of the sealing collar up.

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для манжетного цементирования скважины и направлено на сохранение коллекторских свойств пластов путем снижения гидростатического давления столба цементного раствора, а также для разобщения пластов в скважине в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважинах зон, склонных к поглощениям, а также для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков.The proposal relates to the oil and gas industry, in particular to devices for cuff cementing of a well and is aimed at preserving the reservoir properties of the formations by reducing the hydrostatic pressure of the cement column, as well as for separating the formations in the well under conditions of low hydraulic fracturing gradients and the presence of zones in the wells that are prone to absorption, as well as to prevent oil and gas occurrences and inter-reservoir flows.

Известно устройство для разобщения пластов в скважине, содержащее корпус с осевым каналом и кожух, образующие между собой кольцевую полость, золотник и втулку, установленные в кольцевой полости, и пакер с размещенным в кольцевой полости нажимным поршнем (см. описание к А.с. №1027368 под названием «Устройство для ступенчатого цементирования скважин», опубл. в Б.И. №25, 83 г.).A device for separating formations in a well is known, comprising a body with an axial channel and a casing forming an annular cavity, a spool and a sleeve installed in an annular cavity, and a packer with a pressure piston located in the annular cavity (see description to A.S. No. 1027368 under the name "Device for stepwise cementing of wells", published in B.I. No. 25, 83).

Известно также устройство для разобщения пластов в скважине (см. А.с. №1758207 «Устройство для разобщения пластов в скважине», опубл. в Б.И. №32, 92 г.), содержащее ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями, кожух, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость, установленные на ствол упор, уплотнительную манжету и разжимной конус с конической торцевой поверхностью в нижней части, расположенной в кольцевой полости между стволом и кожухом. Кроме того, устройство содержит разрезную обечайку и дополнительную уплотнительную манжету.It is also known a device for uncoupling seams in a well (see A.S. No. 1758207 "Device for uncoupling seams in a well", published in B.I. No. 32, 92), containing a shaft with an axial channel and radial holes, a casing placed concentrically to the barrel and forming an annular cavity with it, an abutment mounted on the barrel, a sealing collar and an expanding cone with a conical end surface in the lower part located in the annular cavity between the barrel and the casing. In addition, the device contains a split shell and an additional sealing cuff.

Общим недостатком известных устройств является сложность конструкции, а также то, что, поскольку они работают от избыточного давления в обсадной колонне, в случае повышения давления в ней, а также в A common disadvantage of the known devices is the complexity of the design, as well as the fact that, since they work from excessive pressure in the casing, in case of pressure increase in it, as well as in

случае повышения давления в процессе продавки цементного раствора данные устройства перекроют заколонное пространство, что приведет к повышению давления продавки и соответственно к увеличению давления на стенки скважины.in the event of an increase in pressure in the process of pushing the cement mortar, these devices will block the annulus, which will increase the pressure of the push and, accordingly, increase the pressure on the well walls.

В результате может произойти гидроразрыв нижерасположенных пластов и потеря цементного раствора, а это свою очередь ведет к недоподъему цементного раствора. Произвести процесс ценментирования уже невозможно. Потребуются сложные работы по исправлению первичного цементирования.As a result, hydraulic fracturing of downstream formations and loss of cement mortar can occur, and this in turn leads to under-raising of cement mortar. The process of censoring is no longer possible. Complex work will be required to correct the primary cementing.

Известно также «Устройство для разобщения пластов в скважине», используемое в качестве манжетного цементирования скважины (см. патент RU №2164288, МПК 7 Е 21 В 33/13, 33/12, опубл. в Б.И. №8, 20.03.01 г.).It is also known "Device for uncoupling the formation in the well", used as lip-cementing of the well (see patent RU No. 2164288, IPC 7 E 21 B 33/13, 33/12, published in B.I. No. 8, 20.03. 01 g.).

Известное устройство содержит уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и запорные элементы.The known device contains a sealing cuff placed in a conical stop with rigidly made petals and locking elements.

Указанное устройство по технической сущности более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.The specified device is in technical essence closer to the proposed one and can be adopted as a prototype.

Не умаляя достоинства известного устройства, отметим, что оно сложно в изготовлении и металлоемко.Without detracting from the advantages of the known device, we note that it is difficult to manufacture and metal-intensive.

Задачей настоящей полезной модели является устранение перечисленных недостатков.The objective of this utility model is to remedy these shortcomings.

Поставленная задача решается описываемым устройством для манжетного цементирования, содержащим уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и запорные элементы.The problem is solved by the described device for cuff cementing, containing a sealing cuff, placed in a conical stop with rigidly made petals and locking elements.

Новым является то, что с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре свободно с возможностью What is new is that, in order to turbulize the flow, the stop petals are made obliquely with respect to the central axis of the stop, and the sealing collar is installed in the stop freely with the possibility of

осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым.axial upward movement in the cementing process, and the emphasis with the petals is cast.

Новым является и то, что устройство снабжено ограничительным кольцом осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.New is the fact that the device is equipped with a restrictive ring of axial movement of the sealing collar up.

Представленные рисунки поясняют сущность заявляемой полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для манжетного цементирования, спущенного в скважину в собранном виде на обсадной колонне перед цементированием скважины.The presented drawings explain the essence of the claimed utility model, where Fig. 1 shows a general view of a device for lip cementing, lowered into the well in assembled form on the casing before cementing the well.

На фиг.2 - то же, что и на фиг.1 положение элементов устройства после окончания процесса цементирования скважины.In Fig.2 - the same as in Fig.1 the position of the elements of the device after the completion of the cementing process of the well.

На фиг.3 - вид на I, где видны положения деталей устройства в зацементированной скважине в увеличенном виде.Figure 3 is a view of I, where you can see the position of the parts of the device in a cemented well in an enlarged view.

На фиг.4 - общий вид стопорного элемента выполненного в виде клина.Figure 4 is a General view of the locking element made in the form of a wedge.

На фиг.5 - то же, что и на фиг.3, вид сверху на наклонную плоскость клина, где видны продольно расположенные выступы для фиксации устройства к стенке обсадной колонны.In Fig.5 is the same as in Fig.3, a top view of the inclined plane of the wedge, where longitudinally projecting protrusions are visible for fixing the device to the wall of the casing.

Устройство для манжетного цементирования содержит уплотнительную манжету 1 (см. фиг.1) самоуплотняющегося типа, размещенную в конусообразном упоре 2 с лепестками 3, выполненными в расширенной части конуса. Нижняя часть 4 упора выполнена в виде кольца с окнами 5 для стопорного элемента 6, выполненного в виде клина, (см. фиг.4) на наклонной плоскости которого выполнены продольно расположенные фиксирующие выступы 7, в сечении напоминающие треугольник.A device for lip-cementing comprises a sealing lip 1 (see FIG. 1) of a self-sealing type placed in a conical stop 2 with petals 3 made in the expanded part of the cone. The lower part 4 of the stop is made in the form of a ring with windows 5 for the locking element 6, made in the form of a wedge (see Fig. 4) on the inclined plane of which longitudinally arranged locking protrusions 7 are made, in cross section resembling a triangle.

Между лепестками 3 имеются зазоры 8 для прохода бурового цементного раствора, при этом лепестки выполнены наклонно относительно центральной оси конусообразного упора 2 для турбулизации потока с целью удаления излишков глинистой корки со стенки скважины.Between the petals 3 there are gaps 8 for the passage of drilling cement mortar, while the petals are made obliquely with respect to the central axis of the conical stop 2 for turbulence in order to remove excess clay cake from the borehole wall.

Уплотнительная манжета 1 установлена в упоре 2 с возможностью осевого перемещения до упора об муфту обсадной колонны или ограничительного кольца 9, который входит в состав устройства.The sealing sleeve 1 is installed in the stop 2 with the possibility of axial movement until it stops against the sleeve of the casing or restrictive ring 9, which is part of the device.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

По согласованию с геологической и технологической службами бурового предприятия уточняют места установки устройства в скважине. Особую необходимость вызывает установка его над продуктивными пластами, с целью предотвращения загрязняющего действия фильтрата цементного раствора под действием его высокого гидростатического давления, а также для разобщения пластов в скважине в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважинах зон, склонных к поглощениям и для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков, установив устройство над указанными пластами.By agreement with the geological and technological services of the drilling company, the installation locations of the device in the well are specified. It is especially necessary to install it over productive formations, in order to prevent the contaminating action of the cement filtrate under the action of its high hydrostatic pressure, as well as to separate the formations in the well under conditions of low hydraulic fracturing gradients and the presence of zones in the wells prone to absorption and to prevent oil and gas manifestations and inter-reservoir flows, installing the device above the specified layers.

Перед спуском в скважину его одевают в собранном виде, как это изображено на фиг.1 на обсадную трубу 10 и закрепляют стопорными клиньями 6 или другими известными техническими средствами, например, шпильками.Before the descent into the well, it is dressed in assembled form, as shown in figure 1 on the casing 10 and secured with retaining wedges 6 or other known technical means, for example, studs.

В процессе цементирования закачиваемы цементный раствор, попадая из трубного пространства через башмак колонны обсадных труб в затрубное и достигая лепестков 3 и проходя между ними, получает турбулентное движение, что приводит к обеспечению более полного замещения бурового раствора тампонажным, уменьшая вероятность включения в цементное кольцо в затрубном пространстве бурового раствора, повышая тем самым надежность разобщения пластов.In the cementing process, cement mortar is pumped, getting from the pipe space through the shoe of the casing string into the annular pipe and reaching the lobes 3 and passing between them, gets a turbulent movement, which ensures a more complete replacement of the drilling fluid with cementing, reducing the likelihood of inclusion in the cement ring in the annulus the space of the drilling fluid, thereby increasing the reliability of the separation of formations.

Тампонажный раствор, проходя через зазоры лепестков, поднимает уплотнительную манжету 1 вверх до упора об ограничительное кольцо 9, и далее, отгибая края уплотнительной манжеты, проходит через образовавшийся зазор вверх, заполняя затрубное пространство над устройством. После закачки тампонажного раствора расчетного объема The cement slurry, passing through the gaps of the petals, raises the sealing collar 1 up to the stop on the restrictive ring 9, and then, bending the edges of the sealing collar, passes through the gap formed upward, filling the annulus above the device. After injection of cement slurry estimated volume

насос цементировочного агрегата останавливают, при этом столб тампонажного раствора за колонной начинает оказывать гидростатическое давление на уплотнительную манжету. Последняя самоуплотняясь от действия созданного давления перекрывает ствол скважины, снижая давление столба цементировочного раствора и предохраняя от высокого гидростатического давления защищаемые пласты от гидроразрыва и ухода цементного раствора в пласт или загрязняющего действия фильтрата цементного раствора на продуктивные пласты 11.the pump of the cementing unit is stopped, while the column of cement slurry behind the column begins to exert hydrostatic pressure on the sealing collar. The latter self-sealing from the action of the created pressure blocks the wellbore, lowering the pressure of the cement column and protecting the protected formations from high hydraulic pressure from hydraulic fracturing and the cement mortar leaving the reservoir or the polluting effect of the cement mortar on the productive formations 11.

В зависимости от состояния ствола скважины таких устройств на обсадной колонне может быть установлено несколько, например, над каждым продуктивными пластом, если скважина многопластовая, над кавернозными, проницаемыми и поглощающими пластами 12 и где имеется опасность межпластовых перетоков.Depending on the condition of the wellbore, there can be several such devices installed on the casing, for example, above each productive formation, if the well is multi-layer, above cavernous, permeable and absorbing layers 12 and where there is a danger of cross-flow flows.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.The technical and economic advantage of the proposal is as follows.

Использование устройства, как показали предварительные промысловые испытания обеспечивает качественное цементирование в кавернозных участках ствола скважин, а также пластов склонных к поглощениям, надежно разобщая при этом нижележащие пласты от верхних. Устройство обладает высокой эффективностью, в части защиты продуктивных пластов от загрязняющего действия фильтрата цементного раствора под действием его высокого гидростатического давления, что позволяет в конечном итоге сократить материальные затраты и сроки освоения скважины, повысить эксплуатационную надежность скважины.The use of the device, as shown by preliminary field tests, provides high-quality cementing in the cavernous sections of the wellbore and also reservoirs prone to absorption, while reliably separating the underlying layers from the upper ones. The device has high efficiency, in terms of protecting productive formations from the contaminating action of the cement filtrate under the action of its high hydrostatic pressure, which ultimately allows to reduce material costs and development time of the well, to increase the operational reliability of the well.

Применение устройства на буровых предприятиях при строительстве скважин даст ощутимые экономические выгоды.The use of the device in drilling enterprises during well construction will provide tangible economic benefits.

Claims (2)

1. Устройство для манжетного цементирования, модернизированное, содержащее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками и стопорные элементы, отличающееся тем, что с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре с возможностью осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым.1. The device for cuff cementing, upgraded, containing a sealing cuff, placed in a conical stop with rigidly made petals and stop elements, characterized in that for the purpose of turbulence of the flow, the stop petals are made obliquely relative to the central axis of the stop, and the sealing cuff is installed in the stop with the possibility axial upward movement in the cementing process, and the emphasis with the petals is cast. 2. Устройство для манжетного цементирования по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено ограничительным кольцом осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.

2. A device for lip-cementing according to claim 1, characterized in that it is provided with a restrictive ring of axial movement of the sealing lip up.