Уплотнительный элемент гидравлическогопАКЕРА Советский патент 1981 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к креплению скважин, а именно к конструкциям пакеров, устанавливаемых на обсад ной колонне для разобщения пластов и предотвращения межпластовых перетоков . Известен уплотнительный элемент гидравлического пакера, включающий корпур и эластичную манжету, закрепленную на нем с помощью обжимных концевьрс втулок tl . Недостаток этого уплотнительного элемента заключается в сложности его изготовления. Кроме того, для привед .ния в действие узла уплотнительного элемента, исключающего затекание его эластичной манжеты в кольцевой зазор между стенкой скважины и корпусом уплотнительного элемента, необходим гидравлический .канал связи, соединяющий кольцевую камеру этого узла с клапанным узлом уплотнительно го элемента. Известен также уплотнительный элемент гидравлического пакера, вклю чающий корпус и эластичную манжету, закрепленную на нем при помощи обжим ных концевых втулок,-на наружной поверхности которых выполнены чередующиеся между собой силовые и промежуточные, пояски 2. Недостатком уплотнительного элемента является то, что его эластич-ная манжета не имеет достаточно надежной защиты от затекания в кольцевой зазор между стенкой скважины и корпусом уплотнительного элемента. Это может привести к разрушению эластичной манжеты и выходу уплотнительного элемента из строя. Кроме того, при извлечении из скважины металлический предохранительный элемент может задевать за стенки скваяшны. - Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнительного элемента за счет автоматического исклю.чения затекания его эластичной манжеты в кольцевой зазор между стенкой скважины и корпусом уплотнительного элемента. Указанная цель достигается тем, что длина силового пояска обжимной втулки, контактирующего с открытой частью эластичной манжеты, выполнена равной толщине ее стенки, а длина сопряженного с ним промежуточного пояска выполнена равной трехкратной толщине стенки манжеты, причем на концах и в средней части промежуточного пояска выполнены кольцевые канавки.

На фиг. 1 изображен уплотнительный элемент в запакерованном положении; на фиг. 2 - уплотнительный элемент в транспортном положении.

Устройство содержит корпус 1 с каналом, выполненным в вгще перфорированной трубки 2, и с установленной на нем эластичной манжетой 3, прикреленной к корпусу на концевых участках обжимными втулками 4. В свою очередь втулки жестко прикреплены к корпусу 1 упорными гайками 5. На наружной поверхности втулок 4 выполнены силовые$ и промежуточные 7 пояски. Эффект затекания эластичной манжеты 3 в кольцевой зазор между втулкой 4 и стенкой скважин.ы имеет место только в случаях, когда этот зазор превышает две толцины стенки манжеты

Длина () силового пояска б должна быть равной толщине стенки манжета, поскольку выполнение длины пояска меньшей, чем толщина стенки приводит к снижению герметизирующей способности уплотнительного элемента. Длина (38) промежуточного пояска 7, сопряженного с силовым, должна быть равной трехкратной толщине стенки манжеты, исходя из наличия Оптимального аЪзора между стенкой скважины и стенкой манжеты, равной удвоенной толщине стенки последней. В средней части и на концах промежуточного пояска 7 выполнены концентраторы напряжений в виде кольцевых канавок А. Такое конструктивное выполнение втулки 4 обеспечивает автоматическое вступление промежуточного пояска в работу, в качестве торцовой защиты именно при наличии зазора, как минимум, близкого к удвоенной толщине стенки манжеты.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Уплотнительный элемент при помощи переводников 8 присоединяют к обсадной колонне и вместе с клапанным узлом пакера спускают в скважину . После окончания процесса цементирования, скважины- и срабатывания .клапанного узла пакера, продавочная жидкость из внутренней полости обсадной колонны через отверстия Б трубки- 2 поступает в полость эластичной манжеты 3, расширяя ее до прижатия кгстенкам скважины. При дальнейшем повйшении давления во внутренней полости манжеты 3 сила, действующая на ее кольцевой участок, не контактирующий со стенкой скважины, деформирует удлиненный промежуточный поц сок 7, заставляя его складываться и увеличивать наружный диаметр, чем автоматически обеспечивается торцовая Зсоцита пакера, которая способствует предотвращению затекания эластичной манжеты 3 в кольцевой зазор между стенкой скважины и корпусом 1. Канавки А, выполненные на концах и в средней части промежуточного пояска 7, позволяют получать «еобходимый профиль деформации втулки 4.

Длинц ближайшего к открытой части манжеты 3 силового пояска 6 и сопряженного с ним- промежуточного пояска 7 выбраны с учетом прочностных характеристик обжимных втулок 4, диаметра ствола скважины в интервале установки устройства и толщины стенки эластичной манжеты.

Положительный эффект от применеНИН предлагаемого изобретения заключается в обеспечении надежной работы пакера и качественного разобщения пластов при креплении скважин с большими перепадами давлений и сложными

геолого-техническими условиями в течение длительного периода эксплуатации .

Формула изобретения

Уплотнительный элемент гидравлического пакера, включающий корпус и эластичную манжету, закрепленную на нем при помощи обжимных концевых втулок, на наружной поверхности которых выполнены чередующиеся между собой силовые и промежуточные пояски, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его 0 работы за счет автоматического иск- . лючения за.текания эластичной манжеты в кольцевой зазор между стенкой скважины и корпусом уплотнительного элемента, длина силового пояска.

контактирукяцего с открытой частью

эластичной манжеты, выполнена равной толщине ее стенки, а длина сопряженного с ним.промежуточного пояска выполнена равной трехкратной толщине стенки манжеты, причем на концах и в средней части промежуточного пояска выполнены кольцевые канавки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 641073, кл. Е 21 В 33/12, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 691553, кл. Е 21 В 33/12, 1978.