Уплотнительный элемент пакера Советский патент 1982 года по МПК E21B33/12 

(St) УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПАКЕРА Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при изготовлении пакеров с пластмассовыми, фторопластовы ми, асбестовыми, свинцовыми, брезен товыми и т.п. манжетами уплотнитель ных элементов, предназначенными для применения в скважинах, главным образом при термических методах добычи нефти. Известен уплотнительный элемент скважинного пакера для высокотемпера турных жидкостей, содержащий манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса гибкой упругой конструкции, способные к радиальному расширению при вертикальном сжатии их под воздействием части веса насосно-к6мпрессорных труб 11. Как известно, основой упругих ман жет уплотнительного эдемента пакера являются резины из искусственного ил натурального каучука, которые выдерживают максимальную температуру 150-200°С. Недостатком упомянутых манжет явпяется их рабочий температурный потолок, препятствующий применению изделий из них в скважинах при термических методах добычи нефти с повышенными температурным режимом, т.е. при 220-320°С и более. Кроме того, конструкция манжет требует больших вертикальных сжимающих усилий, составляющих и более тонн. Известен уплотнительный элемент пакера, содержащий манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса с ради ал ьно-гофрированными стенками, выполненные металлическими, и являющиеся защитными, а также уплотнительные манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса, выполненные из прорезиненной асбестовой ткани . При этом гофры на металлических манжетах выполнены таким образом, что проходят как через большее, так и 39 через меньшее основания усеченного конуса f 2J. Указанный пакер -предназначен для работы в скважинах при температуре до и давления до 120 кгс/см Манжеты уплотнительного элемента пакера перекрывают кольцевой зазор в скважине при их сжатии в осевом направлении с помощью гидравлического давления, создаваемого в колонне насосно-компрессорных труб в пределах 200+25 кгс/см, что соответствует ос во(у усилию. 16+2 тс. При этом манжеты деформируются, уменьшаясь по высоте и увеличиваясь радиальном направлении Недостатками уплотнительного элемента данного пакера является недостаточная надежность его работы а также необходимость создания боль ших осевых нагрузок при пакеровке в скважине из-за несовершенства кон струкции уплотнительных манжет. Уплотнительные манжеты из прорезиненн асбестовой ткани, имеюшие форму ,. усеченного конуса, не обладающей до таточной эластичностью, при пакеров ке часто разрушаются, что приводит к разгерметизации и пропуску теплон сителя. Это приводит в свою очередь также к необходимости создания больших осевых усилий, при пакеровке, что иногда невозможно осуществить из-за недостаточного веса колонны насосно-компрессорных труб. Если же уплотнительные манжеты выполнять радиально-гофрированными аналогично защитным манжетам, то при пакеровке между ними и корпусом пакера появляется кольцевой зазор, что снижает герметизирующую способность уплотнительного элемента пакера и приведет к необходимост повышения пакерующей нагрузки, для ликвидации указанного зазора. Все это вызывает необходимость проведен дополнительных работ по замене выше ших из строя уплотнительных элементов пакеров, а иногда приводят и к авариям в скважине. Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнительного элемента пакера и снижение осевых нагрузок, создаваемых на него при пакеровке. Поставленная цель достигается тем, что в уплотнительном элементе пакера, содержащем манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса с радиально-гофрированными стенками , гофры на манжетах выполнены с затухающей амплитудой в направлении к меньшему основанию усеченного конуса до полного затухания на линии его окружности. На фиг. 1 изображен уплотнитель ный элемент пакера, общий вид; на фиг. 2 и фиг. 3 - манжета уплотнительного элемента в свободном и рабочем положениях. Уплотнительный элемент пакера (фиг. 1) содержит манжеты 1, установленные на корпус 2, упоры 3 и , защитную шайбу 5. Манжеты 1 (фиг. 2) выполнены в виде полого усеченного конуса с радиально-гофрированными ; стенками. Гофры образуют волнообразную поверхность по линии большого основания манжеты и затухают полностью у его меньшего основания, Имеющего форму окружности. При этом длина направляющей линии большого основания Конуса превышает длину внутренней окружности обсадной трубы. Уплотнительный элемент работает следующим образом. При действии осевой сжимающей нагрузки на манжету 1 их радиальные гофры расправляются, вследствие чего манжеты, раскрываясь между упорами 3 и А принимают рабочее положение как показано на фиг. 3. При этом манжеты деформируясь образуют герметичный контакт как с внутренней поверхностью обсадной трубы так и с корпусом 2, надежно разобщая подпакерную зону скважины от надпакерной.Защитная шайба 5, которая при сжатии уплотнительного элемента раскрывается до внутренней поверхности обсадной трубы, препятствует затеканию манжет в кольцевой зазор между упором 3 и стенкой скважины. Материалом для изготовления манжет уплотнительного элемента пакера могут служить асбестовые и базальтовые ткани, паронит, хлопчатобумажные и пеньковые ткани, стеклоткани и т.п. материалы. Широкое применение для изготовления манжет могут получить такие пластмассы, как фторопласт-, полипропилен, капрон, полиэтилен, поливинилхлорид, винипласт и т.п. материалы.

Предложенный уплотнительный элемент пакёра позволяет шире и с большей эффективностью использовать уже применяемые, а также новые материапы для изготовления термостойких уплотнительных элементов, снижает дополнительные затраты времени и средств, на повторные операции по замене пакёра в скважине в связи с выходом из строя его уплотнительного элемента, значительно повышает рабочие температуры и давления, а также расширяет диапазон применения термостойких пакеров, улучшает условия эксплуатации насосно-компрессорных труб за счет снижения сжимающих нагрузок, действующих на них при пакеровке, и снизить тем самым случаи аварий с ними и сократить затраты времени и средств на их устранение.

Формула изобретения Уплотнительный элемент пакёра, со4ержащий манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса с радиально-гофрированными стенками, отличающийся тем, что, с цельюповышения надежности работы и снижения осевых нагрузок, создаваемых при пакеровке, гофры на...манжетах выполиены с затухающей амплитудой в направлении к меньшему основанию усеченного конуса до полного затухания на линии его окружности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № ,. кл. 166-12, 1967...,

2.Журнал Машины и,нефтяное оборудование, № 6, 197Г, с. 116-117

(прототип).