Гидравлический пакер

 

О П И С А Н И Е (11) 498398

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.02.73 (21) 1882839/22-3 с присоединением заявки № (51) М. Кл. Е 21В 33/12

Опубликовано 05.01.76. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 19.04.76 (53) УДК 622.243.4 (088.8) ав делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

К. А. Владимиров, Ю. Г. Апанович, А. А. Гайворонский, Л. Х. Фарукшин, С. С. Хасидова и Ю. 3. Цырин

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники (7,1) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПАКЕР

Государствеииый комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР

Изобретение относится к гидравлическим пакерам, предназначенным для разобщения пластов при цементировании, испытании, эксплуатации и других видах работ в нефтяных и газовых скважинах.

Известны гидравлические пакеры, включающие корпус с каналами, концевую арматуру, соединенную с подвижным цилиндром, эластичный уплотнитель, силовые слои которого соединены с концевой арматурой.

B известных гидравлических пакерах концевая арматура эластичного уплотнителя сложна по конструкции, а заделка в ней концов уплотнителя отличается большой сложностью и не отвечает требованиям эксплуатационной надежности пакера.

Предлагаемый пакер отличается от известных тем, что силовые слои уплотнителя пакера выполнены, по меньшей мере, с двумя переходными участками, которые расположены по обе стороны от центральной части уплотнителя, причем угол намотки силовых слоев относительно вертикальной оси пакера увеличивается от центральной части к концевой арматуре. Это способствует повышению надежности работы пакера.

На фиг. 1 изображен предлагаемый пакер, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез по

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема намотки силовых слоев уплотнителя пакера.

Гидравлический пакер состоит из эластичного уплотнителя 1, включающего внутренний

2 и наружный 3 резиновые слои, а также силовые слои 4, соединенные в торцовых частях

5 с втулками 5 (нижняя на чертеже не изображена). На внутренних поверхностях втулок 5 размещены уплотнения 6. Уплотнитель 1 установлен на корпусе 7 пакера, с которым один из его концов соединен жестко. На про10 тивоположном конце уплотнителя втулка 5 соединена с цилиндром 8, образующим с корпусом 7 пакера кольцевую полость 9, в которую установлен упругий элемент 10. Каналами 11 кольцевая полость 9 соединена с внут15 ренней полостью 12 уплотнителя 1 пакера.

Для улучшения условий работы уплотнителя 1 на внутренней поверхности его концевых участков размещены дополнительные уплотнения 13, выполненные в виде плоских колец с

20 надрезом по торцу, обращенному от конца уплотнителя.

Силовые слои уплотнителя 1 на концевых участках 14, длина которых выполняется не меньше длины одного шага намотки силово25 го слоя, намотаны под углом а)55, на переходных участках 15 угол намотки уменьшается, а в среднем участке 16 уплотнителя угол намотки а (30 .

Переходные участки 15 силовых слоев уп30 лотнителя 1, длину которых рекомендуется

498398 принимать равной не менее 1 — 1,5 диаметра уплотнителя, обеспечивают отсутствие локальных перенапряжений в силовом слое. Выполнение переходных участков 15 может быть осуществлено путем изготовления соответствующей ткани, склеивания силовых слоев и другими способами. Концы силовых слоев заделывают при изготовлении уплотнителя в канавках 17 втулок 5.

Клапанный узел пакера может быть присое.динен к нему с любого конца. жидкость для расширения уплотнителя 1 подводится в его внутреннюю полость 12 по каналу 18, аналогичному каналу 11.

Гидравлический пакер работает следующим образом.

В заданный момент времени включают клапанный узел пакера и производят запакеровку, нагнетая по каналу 18 во внутреннюю полость 12 уплотнителя 1 жидкость, которая по каналу 11 попадает и в полость 9. Под действием давления жидкости уплотнитель 1 начинает деформироваться в радиальном и осевом направлениях.

В отличие от известного пакера, уплотнитель 19 которого однороден по длине, характер деформирования внутренним давлением уплотнителя 1 предлагаемого пакера зависит от угла наклона несущих нитей, слагающих силовые слои уплотнителя.

Средний участок 16 уплотнителя предлагаемого пакера расширяется и герметично перекрывает кольцевое пространство скважины.

Концевые участки 14 стремятся деформироваться внутрь и прижимаются к корпусу 7 пакера, препятствуя вместе с дополнительными уплотнениями 13 проникновению жидкости к местам соединения уплотнителя 1 с втулками

5. В этих:местах соединения действуют только

25 осевые нагрузки, благодаря чему силовые слои 4 надежно удерживаются в канавках 17 втулок 5. На переходных участках 15 силовых слоев уплотнителя имеет место плавный переход от деформации внутрь к деформации наружу.

Дополнительные осевые нагрузки на уплотнитель 1 пакера, создаваемые давлением в полости 9 через цилиндр 8, способствуют в начальный период деформации уплотнителя возникновению осевых растягивающих усилий на его концевых участках 14. Впоследствии осевые нагрузки, обусловленные расширением участка 16 уплотнителя, могут оказаться большими, чем те, которые создаются в камере 9, При этом конец уплотнителя 1, не имеющий жесткой связи с корпусом 7 пакера, перемещается в противоположном направлении.

Однако этому перемещению препятствует упругий элемент 10, автоматически регулирующий усилие осевого натяжения силовых слоев уплотнителя 1 и, тем самым, улучшающий условия работы пакера в целом.

Формула изобретения

Гидравлический пакер, включающий корпус с каналами, концевую арматуру, соединенную с подвижным цилиндром, эластичный уплотЗО нитель, силовые слои которого соединены с концевой арматурой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы пакера, силовые слои уплотнителя выполнены, по меньшей мере, с двумя переходными участками, которые расположены по обе стороны от центральной части уплотнителя, причем угол намотки силовых слоев относительно вертикальной оси пакера увеличивается от центральной части к концевой арматуре.

498398

Редактор С. Титова

Корректоры: Л. Орлова и 3. Тарасова

Заказ 414/4 Изд. № 167 Тираж 689 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

lO

/2 Я

Фаг5

Составитель 8. Йзородов

Техред М. Семенов

11