Способ армирования герметизирующего уплотнителя надувного пакера Российский патент 2023 года по МПК E21B33/127 

Изобретение относится к пакерам, используемым в ходе скважинных операций, в частности к армированию герметизирующих уплотнителей надувных пакеров, работающих в обсаженной скважине со скольжением.

Известно, что существуют два типа армирования пакерных уплотнителей, а именно пластинчатого и витого, или канатного типа.

Известен узел надувного пакера, содержащий для усиления уплотнителя множества пластин, шарнирно соединенных с опорой, пластинчатое армирование имеет достаточную гибкость для уплотнения скважин (RU 2384692 С2). Недостаток заключается в том, что при увеличении давления возможны расширение уплотнителя в кавернах скважины и камера может выдавливаться сквозь отверстия между пластинами.

Компания "Экзостра" рекламирует надувные пакеры "Бимбар" плетеные волокнами большой прочности. Витое или канатное армирование придает уплотнителю достаточную податливость для соответствия геометрии открытого ствола. Недостаток заключается в том, что, оно имеет низкое номинальное значение давления и низкий коэффициент расширения, кроме того, их нельзя применять в нефтегазовых скважинах.

Известны взятые за прототип элементы надувных пакеров, включающие эластичный баллон (камеру) и покрытие (уплотнитель) с множеством усиливающих элементов между ними в виде пластин, с меняющим по длине и ширине жесткостью сечения, расположенных вдоль камеры с частичным открытием, для закрепления уплотнителя к стенке скважины, сформированных в плетеной или витой структуре (RU 2441973 С2). Недостаток указанных надувных пакеров заключается в том, что сила прижатия уплотнителя к стенке скважины или диаметр уплотнителя в возможных кавернах увеличивается с повышением давления и камера может выдавливаться между пластинами, кроме того, изготовление и монтаж множества пластин при сборке требует много времени.

Предлагаемый способ армирования герметизирующего уплотнителя надувного пакера, работающего обсаженной скважине со скольжением (заявка от 25.11.2022. вх. №067119 рег. №2022130697 Устьевой потокоделитель) со множеством усиливающих пластин, расположенных между камерой и, скользящим уплотнителем, с целью создания заданного диаметра раздува, выполнены в форме жабер с совмещением двух типов армирования -пластинчатого и витого, с фиксаторами по концам, обеспечивающими постоянную длину пластин с заданным радиусом раздувания жабер, удерживающем заданный диаметр уплотнителя, независимо от величины давления в камере, а множество усиливающих пластин, для удобства и сокращения времени монтажных работ, собраны в одну деталь, выполненную в виде прорезей на гибком листе, намотанным на пакер в многослойный рулон.

На фиг. 1 показан пример расположения пластин между камерой и скользящим по стенке скважины уплотнителем пакера.

На фиг. 2 показан вариант способа изготовления пластин штампом или лазерным резанием на гибком листовом материале.

Предлагаемые элементы армирования 1 надувного пакера 2 расположены между камерой 3 и, скользящим по обсаженной стенке скважины 4, уплотнителем 5, выполнены в форме жабер 6 с совмещением двух типов армирования - пластинчатого и витого, с фиксаторами 7 по концам, обеспечивающими постоянную длину пластин с заданным радиусом 8 раздувания жабер, удерживающим заданное усилие прижатия скользящего уплотнителя к стенке скважины, независимо от величины давления в камере и количества пластин, выполненных в виде прорезей на листе 9, намотанном на пакер 2 в многослойный рулон.

Скользящий уплотнитель работает в скважине преодолевая перепад давления на пакере и усилие трения о стенки скважины, величина которых устанавливается конструктивно кольцевым зазором между стенкой скважины и корпусом пакера, а усилие трения ограничивается заданным радиусом R раздувания жаберных пластин, жестко соединенных с опорой фиксаторами, независимо от величины давления в надувной камере.

Площадь сечения уплотнителя определяется по формуле Fy=Fc-Fп

где Fc - площадь сечения скважины

Fп - площадь сечения пакера

Диаметр раздувания камеры определяется по формуле Dk=Dc-Dy

где Dc - внутренний диаметр обсадной колонны

Dy - наружный диаметр уплотнителя без давления в камере.

R - радиус жабер R=Dk/2

Длина листа определяется по формуле L=d×3,14× n

где d - диаметр первого слоя рулона,

n - количество слоев рулона (2+n зависит от прочности и гибкости листа).

Изобретение относится к пакерам, используемым в ходе скважинных операций, в частности к армированию герметизирующих уплотнителей надувных пакеров, работающих в обсаженной скважине со скольжением. В способе армирования герметизирующего уплотнителя надувного пакера, скользящего по обсаженной стенке скважины, с множеством усиливающих пластин, расположенных между камерой и скользящим уплотнителем, пластины выполнены с фиксаторами по концам, обеспечивающими постоянную длину пластин с заданным радиусом раздувания пластин, удерживающим заданное усилие прижатия скользящего уплотнителя к стенке скважины, независимо от величины давления в камере. Множество усиливающих пластин собраны в одну деталь, выполненную с прорезями на гибком листе, намотанном на пакер в многослойный рулон. Технический результат заключается в создании заданного диаметра раздува. 2 ил.

Способ армирования герметизирующего уплотнителя надувного пакера, скользящего по обсаженной стенке скважины, с множеством усиливающих пластин, расположенных между камерой и скользящим уплотнителем, отличающийся тем, что пластины выполнены с фиксаторами по концам, обеспечивающими постоянную длину пластин с заданным радиусом раздувания пластин, удерживающим заданное усилие прижатия скользящего уплотнителя к стенке скважины, независимо от величины давления в камере, а множество усиливающих пластин собраны в одну деталь, выполненную с прорезями на гибком листе, намотанном на пакер в многослойный рулон.