Уплотнительный узел пакера Советский патент 1988 года по МПК E21B33/12 

СлЭ СО СО 4: i4 СО

ше высоты пакета УК 1-3. Углы между осью и образ щей КУ 8, 9 определяют из специального выражения. На первом этапе пакеровки УК 1,2,3 прошиваются нижним КУ 8, растягиваясь в |Диаметре и принимая размеры ступени 1. При этом УК 3 не достигает эксплуатационной колонны, а УК 1 и 2 достигают, предохраняя УК 3 от дальнейшего выдавливания. На втором этапе пакеровки УК 1,2,3 оказываются в стесненном состоянии. Материал УК 3 затекает в имеющиеся неровности. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-ти и позволяет повысить надежность работы уплотни- тельного узла пакера за счет исключе - ния выдавливания пластичного уплот- нительного кольца (УК) предварительным его ограничением упругими УК. Узел включает пакет /К 1,2,3. Из них среднее 3 пластичное, а крайние 1,2 упругие. Ствол 4 узла имеет переменное сечение с ограничительным выступом. 10 и конусным переходом от мень- шего диаметра к большему, выполненным из двух конусных участков (КУ) 8, 9 с промежуточной цилиндрической ступенью 7 между ними. Ее длина не мень

1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьпипенности, а именно к устройствам для разобщения ствола скважины с помощью пакера, устанавливаемого в обсаженной .скважине при проведении различных технологических операций, и может быть использовано также при разобщении затрубного пространства.

Цель изобретения - повьщ1ение надежности работы уплотнительного узла пакера за счет исключения вьщавлива- ния пластичного уплотнительного ксшь ца.

На фиг. 1 представлен уплотни- тельный узел пакера, исходное положение j на фиг„ 2 - то же, при прошивании пакета уплотнительных колец нижним конусным участком на фиг.З - то же при прошивании пакета уплони- тельных колец промежуточным цилиндрическим участком; на фиг. 4 - то же, при прошивании пакета уплонительных колец верхним конусным участком; на фиг. 5 - уплонительньй узел пакера после проведения пакеровки скважины.

Уплонител ьньш узел пакера (фиг.1) включает пакет уплотнительных колец, из которых крайние 1 и 2 из упругого материала, а среднее 3 из пластичного материала, установленных на ствол 4 переменного сечения с нижним 5, верхним 6 и промежуточным 7 цилиндрическими участками, нижним 8 и верхним 9 конусными участками и ограничительным выступом 10, и опорную втулку 11. При этом длина промежуточного цилиндрического участка 7 составляет не меньше высоты пакета уплонительных колец. Крайние упругие уплотнительные кольца 1 и 2 могут быть выполнены, например, из фторопласта 4, а среднее пластичное уплот- нительное кольцо 3 - из свинца. При этом величина диаметра промежуточно- го цилиндрического участка 7 ствола 5 4 определяется из условия свободного расширения уплотнительных колец 1, 2 и 3 до стенок скважины (обсадной колонны) и сохранения их объемов при переходе их с нижнего цилиндрическо-

10

го участка на промежуточньй цилиндри

ческий участок 7 через нижний конус- ньм участок 8.

Выбор угла е между осью и образующей нижнего конуса 8 обусловлен тем, что усилие при прошивании им верхнего уплотнительного кольца, зависящее от этого угла и коэффициента трения материала уплотнительного кольца по стали конусного перехода в условиях пакеровки, не должно создавать такого давления на среднее уплотнитель- ное кольцо , под действием которого оно раздавливалось бы раньше, чем

Произойдет полное ограничение этого кольца крайними уплотнительными кольцами. Это допускаемое усилие определяется пластичными свойствами среднего уплотнительного кольца (пределом ползучести его материала) и прочностными свойствами верхнего уплотнительного кольца (пределом прочности при растяжении), а также размерами уплотнительных колец. При этом угол между осью и образующей конусных участков конусного перехода ствола переменного сечения определяют из выражения

) ---.-coso((sino +fcoso;) 7r(D,+d,)-.

4Ь 6,

Уплотнительньш узел пакера (фиг.1) работает следуюшрсм образом.

Пакер, в состав которого входит уплотнительный узел, спускается в скважину на колонне насосно-компрес- сорных труб и на заданной глубине , опирается опорной втулкой 11 через хвостовик пакера на забой скважины или шлипсы, или на выступ в обсадной колонне, Пакеровка производится

опусканием колонны труб. При этом па Qсреднего уплотнительного кольца 3 закет уплотнительных колец 1,2 и 3текает во все имеющиеся в месте паопирается на неподвижную опорную втул-керовки неровности, чем достигается ку 11, а ствол переменного сечения 4

их прошивает (фиг. 2),

повьппение надежности работы пакерного оборудования в изменяющихся темпераНа первом этапе пакеровки (фиг.2) 15 турных условиях, например в паронауплотнитепьные кольца 1, 2 и 3 последовательно прошиваются нижним конусом 8, растягиваясь в диаметре, и занимают положение на цилиндричесгнетательных скважинах, путем исполь зования более термостойких материало с различными пластическими и прочностными свойствами при уменьшении осе

кой ступени 7, длина которой превьша-20 вых нагрузок для деформации уплотняет общую высоту пакета уплонительных тельного узла пакера. колец (фиг. 3)i При этом внутренние

диаметры уплотнительных колец 1,2 Формула и 3 принимают размер цилиндрической ступени 7, наружные диаметры уплотни- 25

изобретения

тельных колец 1 и 2 достигают внутреннего диаметра эксплуатационной колонны. В то же время вследствие большей пластичности среднего уплотнительного кольца 3 его размеры изменяются таким образом, что его наружный диаметр еще не достигает внутреннего диаметра эксплуатационной колонны, тогда как.верхнее уплотни- тельное кольцо 1, и, главное, нижнее уплотнительное кольцо 2 достигают внутренней поверхности эксплуатационной колонны и уплотняют ее. Таким образом, среднее уплотнительное кольцо 3- оказьгоается в замкнутом пространстве, ограниченном сверху верхним уплотнительным кольцом 1, а снизу - нижним уплотнительным кольцом 2, которые переходят в уплотнительное состояние с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны и предохраняют материал среднего уп- лотнительного кольца 3 от выдавливания при дальнейшем прошивании стволом 4 пакета уплотнительных колец на следующем конусном участке.

На следующем этапе пакеровки (4иг. 4) уплотнительные кольца 1,2 и 3 прошиваются верхним конусом 9 и занимают свое крайнее положение на верхнем цилиндрическом участке 6 ствола 4 (фиг. 5). При этом уплотнительные кольца 1,2 и 3 оказьгоаются в стесненном состоянии между цилиндрической частью 6 ствола 4 и внутренней поверхностью обсадной колонны. Этим достигается напряженное состояние верхнего 1 и нижнего 2 уплотни-- тельных колец и развивается усилие, достаточное для раздавливания среднего пластичного уплотнительного кольца 3. Вследствие этого материал

керовки неровности, чем достигается

повьппение надежности работы пакерного оборудования в изменяющихся темперагнетательных скважинах, путем использования более термостойких материалов с различными пластическими и прочностными свойствами при уменьшении осеизобретения

Формула

тельным выступом и конусным переходом от меньшего диаметра к большему, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнительного узла пакера за счет

исключения вьщавливания пластичного уплотнительного кольца предварительным его ограничением упругими уплот- нительными кольцами, конусный переход ствола переменного сечения вьшолнен

из двух конусных участков с промежуточной цилиндрической ступенью между ними, длина которой не меньше вы соты пакета уплотнительных колец. 2. Узел пакера по п. 1, о т л и ающийся тем, что углы между сью и образующей конусных участков онусного перехода ствола переменного ечения определяют из выражения

50

7Г 9 t;oso((sinof+fcoso) -7r(D,+d,)-;-,

ЧО О.,

f - коэффициент трения материала верхнего уплотнительного кольца по стали нижнего конусного участка в условиях- пакеровки;

b - высота верхнего уплотнитель ного кольца, мм;

51399449

соответственно наружньй и

внутренний диаметры уплотнн- тельных колец до начала па- керовки, MMjg

предел ползуч сти мате|)иапа среднего уплотнительного

фае. 2

фиг. 5

кольца в условиях пакеров- ки, Па;

предел прочности при растяжении материала верхнего уплотнительного кольца в условиях пакеровки, Па.

Лг

1К

фа2.Ч

фиг.5