Гидравлический пакер Советский патент 1976 года по МПК E21B33/12 

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.

В 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.

Иа 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

с втулками 5 (нижняя на чертеже не изображена) . Па внутренних поверхностях втулок 5 размещены уплотнения 6. Уплотнитель 1 установлен на корпусе 7 накера, с «оторым один из его концов соединен жестко. Па противоположном конце уплотнителя втулка 5 соединена с цилиндром 8, образующим с корпусом 7 цакера кольцевую полость 9, в которую установлен упругий элемент 10. Каналами 11 кольцевая полость 9 соединена с внутренней 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

надрезом по торцу, обращенному от конца уплотнителя.

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

Переходные участки 15 силовых слоев уплотнителя 1, длину которых рекомендуется

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 соответствуюш.ей ткани, склеивания силовых слоев и другими способами. Концы силовых слоев заделывают при изготовлении уплотнителя в канавках 17 втулок 5.

Клапанный узел пакера может быть присоединен к нему с любого конца. Жидкость для расширения уплотнителя 1 подводится в его внутреннюю полость 12 по каналу 18, аналогичному каналу И.

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

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 ъ 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 уплотнитель, 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.

Фаг.:.