Уплотнительный элемент пакера

 

Союз Советсннк

Социалмстичесииз

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1» 981580 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 29.01.81 (21) 3240230/22-03 с присоеаинением заявки М (23) П риоритет (5l )M. Кл.

Е 21 В 33/12 Ьвударстееиа11 квмитвт

СССР ае ймэм изобретенкй и юткрытвН (53) УДК 622.245..4(088.8) ОпУбликовано 15. 12,82. Бюллетень Pfa 46

Дата опубликования описания 15 . 12 .82

А. P . Гарушев, Д. И. Косюга, Б. П. Горбиков, Б. ф. Сайко и В. А. Чирков

l (72) Авторы изобретения

Научно- производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефтьп (7l ) Заявитель (54) УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПАКЕРА

Изобретение относится к нефтега- зовой промышленности и может быть использовано при изготовлении пакеров с пластмассовыми, фторопластовыми, асбестовыми, свинцовыми, брезентовыми и т.п, манжетами уплотнитель5 ных элементов, предназначенными для применения в скважинах, главным образом при термических методах добычи нефти. о

Известен уплотнительный элемент скважинного пакера для высокотемпературных жидкостей, содержащий манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса гибкой упругой конструкции, способные к радиальному расширению при вертикальном сжатии их под воадействием части веса насосно-компрессорных труб (1 ). го

Как известно, основой упругих манжет уплотнительного элемента пакера являются резины из искусственного или натурального каучука, которые вы2 держивают максимальную температуру

150 -200 С .

Недостатком упомянутых манжет явпяется их рабочий температурный потолок, препятствующий применению изделий из них в скважинах при термических методах добычи нефти с повышенными температурным режимом, т.е. при 220-320 С и более. Кроме того, конструкция манжет требует большых вертикальных сжимающих усилий, составляющих. 5-6 и более тонн.

Известен уплотнительный элемент пакера, содержащий манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса с радиально-гофрированными стенками, выполненные металлическими, и являющиеся защитными, а также уплотнительные манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса, выполненные из прорезиненной асбестовой ткани .

При этом гофры на металлических .манжетах выполнены таким образом, что проходят как через большее, так и

981580

55 через меньшее основания усеченного конуса C2g.

Указанный пакер предназначен для работы в скважинах при температуре до 325 С и давления до 120 кгс/см,, 5

Манжеты уплотнительного элемента пакера перекрывают кольцевой зазор в скважине при их сжатии в осевом направлении с помощью гидравлического давления, Создаваемого в колонне на- . I0 сосно-компрессорных труб в пределах

200+25 кгс/см, что соответствует осе2 вому усилию.16+2 тс.

При этом манжеты деформируются, уменьшаясь по высоте и увеличиваясь в 5 радиальном направлении, Недостатками уплотнительного элемента данного пакера является недостаточная надежность его работы, а также необходимость создания больших осевых нагрузок при пакеровке в скважине из-за несовершенства конструкции уплотнительных манжет. Уплотнительные манжеты из прорезиненной асбестовой ткани, имеюшие форму,. усеченного конуса, не обладающей достаточной эластичностью, при пакеровке часто разрушаются, что приводит к разгерметизации и пропуску теплоносителя. Это приводит в свою очередь также к необходимости создания больших осевых усилий, при пакеровке, что иногда невозможно осуществить из-за недостаточного веса колонны насосно-компрессорных труб.

Если же уплотнительные манжеты выполнять радиально-гофрированными аналогично защитным манжетам, то при пакеровке между ними и корпусом пакера появляется кольцевой зазор, что снижает герметизирующую способность уплотнительного элемента пакера и приведет к необходимости повышения пакерующей нагрузки, для ликвидации указанного зазора. Все это вызывает необходимость проведения дополнительных работ по замене вышедших из строя уплотнительных элементов пакеров, а иногда приводят и к авариям в скважине °

Цель изобретения - повышение на50 дежности работы уплотнительного элемента пакера и снижение осевых ,нагрузок, создаваемых на него при пакеровке.

Поставленная цель достигается тем, что в уплотнительном элементе пакера, содержащем манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса с, радиально-гофрированными стенками, гофры на манжетах выполнены с затухающей амплитудой в направлении к меньшему основанию усеченного конуса до полного затухания на линии его окружности.

На фиг. 1 изображен уплотнитель- ный элемент пакера, общий вид на фиг. 2 и фиг. 3 - манжета уплотнительного элемента в свободном и рабочем положениях.

Уплотнительный элемент пакера (фиг. 1) содержит манжеты 1, установленные на корпус 2, упоры 3 и 4, защитную шайбу 5. Манжеты 1 (фиг. 2) выполнены в виде полого усеченного конуса с радиально-гофрированными стенками. Гофры образуют волнообразную поверхность по линии большого основания манжеты и затухают полностью у его меньшего основания, имеющего форму окружности. При этом длина направляющей линии большого основания конуса превышает длину внутренней окружности обсадной трубы.

Уплотнительный элемент работает следующим образом.

При действии осевой сжимающей нагрузки на манжету 1 их радиальные гофры расправляются, вследствие чего манжеты, раскрываясь между упорами

3 и 4 принимают рабочее положение как показано на фиг. 3. При этом манжеты деформирувсь образуют герметичный контакт как с внутреннеи поверхностью обсадной трубы так и с корпусом 2, надежно разобщая подпакерную зону скважины от надпакерной.Защитная шайба 5, которая при сжатии уплотнительного элемента раскрывается до внутренней поверхности обсадной трубы, препятствует затеканию манжет в кольцевой зазор между упором 3 и стенкой скважины.

Материалом для изготовления манжет уплотнительного элемента пакера могут служить асбестовые и базальтовые ткани, паронит, хлопчатобумажные и пеньковые ткани, стеклоткани и т.п. материалы. Широкое применение для изготовления манжет могут получить такие пластмассы, как фторопласт-4, полипропилен, капрон, полиэтилен, поливинилхлорид, винипласт и т.п. материалы.

98

Предложенный уплотнительный эле- мент пакера позволяет шире и с большей эффективностью испольэовать уже применяемые, а также новые материалы для изготовления термостойких уплотнительных элементов, снижает дополнительные затраты времени и средств на повторные операции по замене пакера в скважине в связи с выходом из строя его уплотнительного элемента, значительно повышает рабочие температуры и давления, а также расширяет диапазон применения термостойких пакеров, улучшает условия эксплуатации насосно-компрессорных труб за счет снижения сжимающих нагрузок, действующих на них при пакеровке, и снизить тем самым случаи аварий с ними и сократить затраты . времени и средств на их устранение .

1580

Формула изобретения

Уплотнительный элемент пакера, содержащий манжеты, имеюшие форму полого усеченного конуса с радиально-гофрированными стенками, о т л ич а ющи и ся тем, что, с цельюповышения надежности работы и снижения осевых нагрузок, создаваемых при пакеровке, гофры на,.:манжетах выпол1в нены с затухающей амплитудой в нап" равлении к меньшему основанию усеченного конуса до полного затухания на линии его окружности.

Источники информации, !

5 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 3342268,. кл. 166-124, 1967..

2. Журнал "Машины и;нефтянов оборудование", N" 6, 1971, с. 116-117

20 (прототи и).

981580

Составитель Л. Фарукшин

Техред М. Надь Корректор Н . Буря к

Редактор Н. Воловик

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9663/48 Тираж 623

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5