Надувной гидравлический пакер

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения ствола скважины. Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнительного элемента путем изменения начального угла подъема силового корда. Для этого в корпусе 1 с основным каналом выполнен дополнительный канал Б, гидравлически сообщающийся с подпоршневой полостью Г цилиндра 5. Последний жестко связан с корпусом . На корпусе установлен уплотнительный элемент (УЭ), имеющий силовой корд 4, наружные 2 и внутренние 3 эластичные сл С о о со vj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715649/03 (22) 14.04.89 (46) 29.02,92. Бюл. N- 8 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) А.Ф.Беленьков и М.Л.Карнаухов (53) 622.245.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

N. 444400448811, кл. Е 21 В 33/12, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 498398, кл. Е 21 В 33/12, 1976. (54) НАДУВНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР,, SU,, 1716O87À1 (57) Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения ствола скважины. Цель изобретения — повышение надежности работы уплотнительного элемента путем изменения начального угла подъема силового корда. Для этого в корпусе 1 с основным каналом выполнен дополнительный канал. Б, гидравлически сообщающийся с подпоршневой полостью Г цилиндра 5. Последний жестко связан с корпусом. На корпусе установлен уплотнительный элемент (УЭ), имеющий силовой корд 4, наружные 2 и внутренние 3 эластичные

1716087

20 слои. Концы эластичных слоев связаны с корпусом жестко. Перед спуском пакера в скважину в силовом корде 4 устанавливают начальный угол Р подъема слоев относительно образующей путем подачи по дополнительному каналу Б жидкости под давлением. Жидкость, попадая в полости Г, вызывает перемещение поршней 8. В ре зультате происходит удлинение силового корда, сопровождающееся изменением угла подъема слоев силового корда. Удлинение корда происходит до тех пор, пока

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для разобщения ствола скважин при испытании продуктивных горизонтов и других видах изоляционных работ, Известен надувной гидравлический пакер, включающий корпус, уплотнительный элемент в виде рукава с наружным и внутренним резинокордными слоями, слоями 10 металлокорда в виде сплошной навивки во взаимно пересекающихся направлениях под одинаковым к оси рукава углом наклона от 0 до 45О, концевые арматуры для присоединения к ним силовых слоев каркаса.

Известный пакер не обеспечивает надежной работы уплотнительного элемента, поскольку раздутие уплотнительного элемента, сопровождающееся изменением уг.ла подъема слоев металлокорда, достигается только за счет деформации растяжения этих слоев, закрепленных в неподвижных концевых арматурах.

Кроме того, известный пакер не обеспечивает надежного возврата уплотнительно- 25

ro элемента в транспортное положение после снятия давления перед подъемом пакера.

Известен также надувной гидравлический пакер, включающий корпус с основ- 30 ным каналом, концентрично установленный на корпусе, образующий с ним камеру, гидравлически связанную с основным каналом корпуса, уплотнительный элемент в виде наружного и внутреннего эластичных слоев 35 и имеющего один подвижный относительно корпуса конец размещенного между ними силового корда с переходными участками по обе стороны от его центральной части, угол намотки которых относительно про- 40 дольной оси корпуса увеличивается от центральной части силового корда к концам, установленный на корпусе и подвижном конце уплотнительного элемента цилиндр с поршнем, образующим с корпусом и цилин- 45 начальный угол не достигнет величины, при которой его косинус будет меньше или равен соз 35 g, где Опак и Ор.пак соото Опак ð.ïàê ветственно диаметры паке ра в транспортном и рабочем положениях. Поскольку оба конца силового корда 4 УЭ подвижны, эти изменения происходят без возникновения деформации растяжения в слоях силового корда. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. дром надпоршневую полость с цилиндром, корпусом и концом уплотнительного элемента с подвижным концом силового корда.

Пакер не обеспечивает надежной работы уплотнительного элемента, так как увеличение его диаметра, сопровождающееся изменением угла подъема силового корда, при пакеровке приводит к сокращению корда. Между тем, наличие кольцевой полости, гидравлически связанной с основным каналом, препятствует этому сокращению (перемещению подвижного цилиндра). Поэтому увеличение диаметра уплотнительного элемента достигается также за счет деформаций растяжения слоев силового корда.

Цел ью изобретения я вляется по вы шение надежности работы уплотнительного элемента путем изменения начального угла подъема слоев силового корда.

Поставленная цель достигается тем, что в известном, надувном гидравлическом пакере, включающем корпус с основным каналом, концентрично установленный на корпусе, образующий с ним камеру, гидравлически связанную с основным каналом корпуса, уплотнительный элемент в виде наружного и внутреннего эластичных слоев и имеющего один подвижный относительно корпуса конец размещенного между ними силового корда с переходными участками по обе стороны от его центральной части, угол намотки которых относительно продольной оси корпуса увеличивается от центральной части силового корда к концам, установленный на корпусе и подвижном конце уплотнительного элемента цилиндр с поршнем, образующим с корпусом и цилиндром надпоршневую полость, гидравлически связанную с основным каналом корпуса и образующим подпоршневую полость с цилиндром, корпусом и концом уплотнительного элемента с подвижным концом силового корда, согласно изобретению в корпусе выполнен дополнительный канал, 1716087

1 гидравлически сообщающийся с подпоршневой полостью цилиндра, последний жестко связан с корпусом, а поршень установлей в нем неподвижно и жестко связан с подвижным концом силового корда, при этом 5 концы наружного и внутреннего эластичных слоев связаны с корпусом жестко.

Начальный угол намотки силового корда относительно образующей выбирается. из следующего соотношения:, . 10

cos P cos 35 — " "

Dp.ïçê где P — начальный угол намотки силового корда относительно образующей в горизонтальной плоскости; 15

Опак. — диаметр пакера в транспортном положении;

Ор.пак. — диаметр пакера в рабочем положении.

На фиг.1 схематически изображен пред- 20 лагаемый пакер, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1; на фиг.3-схема намотки слоев силового корда.

Надувной гидравлический пакер состо- ит из корпуса 1 с основным каналом 3 и 25 дополнительным каналом Б, наружного 2,. внутреннего 3 эластичных слоев, силового корда 4, соединенных с концевыми арматурами соответственно 5, 6 и 7, из которых концевые арматуры 5 и 6 жестко связаны с 30 корпусом, кольцевых камер, образованных концевыми арматурами 5 и,корпусом 1 и разделенных подвижными поршнями 8 на полости В и Г. При этом полости В посред ством каналов Д гидравлически связаны с 35 основным каналом 3, а полости Г посредством каналов Š— с дополнительным кана.лом Б.

Слои силового корда выполнены с начальным углом намотки относитель- 40 но образующей, косинус которого

cosP cos 350 о Опак

Ор пак

Надувной гидравлический пакер рабо-, тает следующим образом. 45

Перед спуском пакера в скважину в силовом корде устанавливают начальный угол подъема слоев относительно образующей таким образом, чтобы он соответствовал диаметру пакера в рабочем положении (диа- 50 метру перекрываемой скважины). Для этого по дополнительному каналу Б подают жид- кость под давлением, которая через каналы

Е попадает в полость Г, вызывая перемещение подвижных поршней 8. В результате этого происходит удлинение силового кор-. да, сопровождающееся изменением угла подъема слоев силового корда. Удлинение корда производят до тех пор, пока начальнцй угол подъема не достигнет величины, при которой cos P cos 35 " . Поо Опак

Ор.па к скольку оба конца силового корда уплотнительного элемента подвижны, то эти изменения происходят без возникновения деформаций растяжения в слоях силового корда.

После этого пакер опускают в скважину.

При достижении заданной глубины спуска по основному каналу 3 нагнетают жидкость под давлением, которая по каналу Д попадает во внутреннюю полость Ж уплотнительного элемента, образованную между внутренним эластичным слоем 3 и корпусом

1. Под действием давления жидкости уплотнительный элемент увеличивается в диаметре. При этом силовой слой укорачивается, угол подъема слоев корда уменьшается. Поскольку оба конца уплотнительного элемента подвижны, то -и эти изменения происходят 5ез возникновения деформаций растяжения в слоях силового корда 4.

Кроме этого, при нагнетании жидкости она из основного канала 3 по каналам Д попадает в полости В, вызывая перемещения подвижных поршней 8, что также способствует перемещению концевых арматур

7 силового корда 4 при увеличении диаметра уплотнительного элемента.

К моменту перекрытия скважины, когда

Опак. = Ор.пак., угол подъема слоев силового корда 4 достигает величины, равной или близкой 35о, что следует из выражения о Опак совр соз 35, т.е. величины, при

Dp.ïàê которой слои силового корда начинают воспринимать усилия, возникающие от действия внутреннего избыточного давления в полости Ж, без изменения угла подъема, Только в этот момент в слоях корда начинают возникать деформации растяжения, что позволяет более полно использовать прочность силового корда и тем самым повысить надежность работы уплотнительного элемента.

Перед извлечением пакера в основном канале А сбрасывают давление, а жидкость начинают нагнетать по дополнительному каналу Б, которая через каналы Е попадает в полость Г и вызывает движение подвижных поршней 8. В результате этого происходит принудительное увеличение длины и уменьшение диаметра силового корда 4 уплотнительного элемента до транспортного положения. После этого пакер свободно извлекают из скважины.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известным позволяет

1716087 за счет регулирования начального угла подъема нитей корда и принудительного приведения уплотнительного элемента в транспортное положение повысить надежность работы уплотнительного элемента и пакера в целом, повысить срок службы и сократить количество типоразмеров пакеров.

Составитель А. Беленьков

Редактор Э. Слиган Техред М.Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 592 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1. Надувной гидравлический пакер, включающий корпус с основным каналом, концентрично установленный на корпусе, образующий с ним камеру, гидравлически связанную с основным каналом корпуса, уплотнительный элемент в виде наружного и внутреннего эластичных слоев и имеющего один подвижный относительно корпуса конец размещенного между ними силового корда с переходными участками по обе стороны от его центральной части, угол намотки которых относительно продольной оси корпуса увеличивается от центральной части силового корда к концам, установленный на корпусе и подвижном конце уплотнительного элемента цилиндр с поршнем, образующим с корпусом и цилиндром надпоршневую полость, гидравлически свя занную с основным каналом корпуса и образующим подпоршневую полость с цилиндром, корпусом и концом уплотнительного элемента с подвижным концом силового

5 корда, отличающийся тем,что,сцелью повышения надежности работы уплотнительного элемента путем изменения начального угла подъема силового корда, в корпусе выполнен дополнительный канал, гидравли10 чески сообщающийся с подпоршневой полостью цилиндра, последний жестко связан с корпусом, а поршень установлен в нем подвижно и жестко связан с подвижным концом силового корда, при этом концы на15 ружного и внутреннего эластичных слоев связаны с корпусом жестко.

2. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что начальный угол намотки силового корда относительно образующей выбирается из

20 следующего соотношения:

cosP cos 35Π— ""

Dp.ïàê где P — начальный угол намотки силового корда относительно образующей в горизон25 тальной плоскости ;

0пак. — диаметр пакера в транспортном положении;

Dp.ïàê. — диамерт пакера в рабочем положении.