Надувной гидравлический пакер Советский патент 1992 года по МПК E21B33/12 

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

начальный угол не достигнет величины, при которой его косинус будет меньше или равен COS 35° ПаК , Где Опак И Ор.пак СООТ- Lip.naic

ветственно диаметры пакера в транспортам и рабочем положениях. Поскольку оба конца силового корда А УЭ подвижны, эти изменения происходят без возникновения деформации растяжения в слоях силового корда. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

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 уплотнитель- ный элемент (УЭ), имеющий силовой корд 4, наружные 2 и внутренние 3 эластичные сл С о о со vj

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 па- кер, включающий корпус, уплотнительный элемент в виде рукава с наружным и внутренним резинокордными слоями, слоями металлокорда в виде сплошной навивки во взаимно пересекающихся направлениях под одинаковым к оси рукава углом наклона от 0 до 45°, концевые арматуры для присое.- динения 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 уплотнительного элемента в транспортное положение после снятия давления перед подъемом пакера.

Известен также 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 с цилиндром, корпусом и концом уплотнительного элемента с подвижным концом силового корда.

1

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, гидрав лически связанной с основным каналом, препятствует этому сокращению (перемещению подвижного цилиндра). Поэтому увеличение диаметра уплотнительного элемента достигается также за счёт деформаций растяжения слоев силового корда.

Целью изобретения является повышение надежности работы уплотнительного элемента путем изменения начального угла

подъема слоев силового корда.

Поставленная цель достигается тем, что в известном надувном гидравлическом па- кере, 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,

гидравлически сообщающийся с подпорш- невой полостью цилиндра, последний жестко связан с корпусом, а поршень установлен в нем неподвижно и жестко связан с подвижным концом силового корда, при этом концы наружного и внутреннего эластичных слоев связаны с корпусом жестко.

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

cos/ cos350-Ј ,

Up.пак

где /Г- начальный угол намотки силового корда относительно образующей в горизонтальной плоскости;

0Пак. - диаметр пакера в транспортном положении;

Ор.пак. - диаметр пакера в рабочем положении.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый пакер, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - схема намотки слоев силового корда.

Надувной гидравлический пакер состоит из корпуса 1 с основным каналом 3 и 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 корпусом, кольцевых камер, образованных концевыми арматурами 5 и корпусом 1 и разделенных подвижными поршнями 8 на полости В и Г. При этом полости В посредством каналов Д гидравлически связаны с основным каналом 3, а полости Г посредством каналов Е -с дополнительным каналом Б.

Слои силового корда выполнены с начальным углом намотки относительно образующей, косинус которого

D

cosj6 cos35°пак

р.пак

Надувной гидравлический пакер работает следующим образом.

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 (диаметру перекрываемой скважины). Для этого по дополнительному каналу Б подают жидкость Иод давлением, которая через каналы Е попадает в полость Г, вызывая перемеще ние подвижных поршней 8. В результате этого происходит удлинение силового крр,- да, сопровождающееся изменением угла подъема слоев силового корда. Удлинение корда производят до тех пор, пока начальный угол подъема не достигнет величины,

при которой cos/3 cos 35° р. пак . Поьф.пак 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.

0 При достижении заданной глубины спуска по основному каналу 3 нагнетают жидкость под давлением, которая по каналу Д попадает во внутреннюю полость Ж уплотни- тельного элемента, образованную между

5 внутренним эластичным слоем 3 и корпусом 1. Под действием давления жидкости уплот- нительный элемент увеличивается в диаметре. При этом силовой слой укорачивается, угол подъема слоев корда уменьшается. По0 скольку оба конца уплотнительного элемента подвижны, то и эти изменения происходят эез возникновения деформаций растяжения в слоях силового корда 4.

Кроме этого, при нагнетании жидкости

5 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 диамет0 ра уплотнительного элемента.

К моменту перекрытия скважины, когда Опак. Ор.пак., угол подъема слоев силового корда 4 достигает величины, равной или близкой 35°, что следует из

5п „-о Опак

0

5

0

5

cos /3 cos 35е

выражения , т.е. величины, при

Ыр.пак

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

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 паке- ров.

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, уп- лотнительный 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 свяфиг.2

занную с основным каналом корпуса и образующим подпоршневую полость с цилиндром, корпусом и концом уплотнительного элемента с подвижным концом силового

корда, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнительного элемента путем изменения начального угла подъема силового корда, в корпусе выполнен дополнительный канал, гидравлически 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 наружного и внутреннего эластичных слоев связаны с корпусом жестко.

следующего соотношения:

ск Опак

; ,

р.пак

cos Ј cos 35

где /3 - начальный угол намотки силового корда относительно образующей в горизон- тальной плоскости;

Опак. - диаметр пакера в транспортном положении;

Ор.пак. - диамерт пакера в рабочем положении.

Фм.З