Уплотнительный узел пакера

ше высоты пакета УК 1-3, Углы междуосью и образующей КУ 8, 9 определяютиз специального выражения. На первом этапе пакеровки УК 1,2,3 прошиваются нижним КУ 8, растягиваясь вдиаметре и принимая размеры ступени7. При этом УК 3 не достигает экс 4 99449плуатационной 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 зепа ф лыу 5 илеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промьпцленности, а именнок устройствам для разобщения стволаскважины с помощью пакера, устанавливаемого в обсаженной скважине припроведении различных технологических операций, и может быть использовано также при разобщении затрубногопространства.Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнительного узлапакера за счет исключения выдавливания пластичного уплотнительного кольца,На фиг. 1 представлен уплотнительный узел пакера, исходное положение; на фиг, 2 - то же, при прошивании пакета уплотнительных колецнижним конусным участком; на фиг.3 -то же, при прошивании пакета уплонительных колец промежуточным цилиндрическим участком; на фиг, 4 - то же,при прошивании пакета уплонительныхколец верхним конусным участком, нафиг. 5 - уплонительный узел пакерапосле проведения пакеровки скважины.Уплонительный узел пакера (фиг.1)включает пакет уплотнительных колец,из которых крайние 1 и 2 из упругого материала, а среднее 3 из пластичного материала, установленных наствол 4 переменного сечения с нижним5, верхним б и промежуточным 7 цилиндрическими участками, нижним 8 иверхним 9 конусными участками и ограничительным выступом 10, и опорнуювтулку 11. При этом длина промежуточного цилиндрического участка 7составляет не меньше высоты пакетауплонительных колец, Крайние упругиеуплотнительные кольца 1 и 2 могутбыть выполнены, например, из фторопласта 4, а среднее пластичное уплотнительное кольцо 3 - иэ свинца. Приэтом величина диаметра промежуточного цилиндрического участка 7 ствола5 4 определяется из условия свободногорасширения уплотнительных колец 1,2 и 3 до стенок скважины (обсаднойколонны) и сохранения их объемов припереходе их с нижнего цилиндрическо 10 го участка на промежуточный цилиндрический участок 7 через нижний конусный участок 8Выбор угла Ы между осью и образующей нижнего конуса 8 обусловлен тем,15что усилие при прошивании им верхнего уплотнительного кольца, зависящееот этого угла и коэффициента тренияматериала уплотнительного кольца постали конусного перехода в условиях20пакеровки, не должно создавать такого давления на среднее уплотнительное кольцо, под действием которогооно раздавливалось бы раньше, чемпроизойдет полное ограничение этогокольца крайними уплотнительнымикольцами, Это допускаемое усилие определяется пластичными свойствамисреднего уплотнительного кольца (пределом ползучести его материала) ипрочностными свойствами верхнего уплотнительного кольца (пределом прочности при растяжении), а также размерами уплотнительных колец, При этомугол между осью и образующей конус 35 ных участков конусного перехода ствола переменного сечения определяютиз выраженияИ 6,созозз.пс+ГсозЫ) = (Э +с 1 ) в в .41)40 Уплотнительный узел пакера (фиг,1) работает следующим образом.Уплотнительный узел пакера, включающий пакет уплотнительных колец, из которых среднее пластичное, а крайние упругие, опорную втулку и ствол переменного сечения с ограничительным выступом и конусным переходом от меньшего диаметра к большему, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнительного узла пакера за счет исключения выдавливания пластичного уплотнительного кольца предварительным его ограничением упругими уплотнительными кольцами, конусный переход ствола переменного сечения выполнен из двух конусных участков с промежуточной цилиндрической ступенью между ними, длина которой не меньше высоты пакета уплотнительных колец.2, Узел пакера по п, 1, о т л и - ч аю щ и й с я тем, что углы между осью и образующей конусных участков конусного перехода ствола переменного сечения определяют из выражения й4 Ь 1 1 6 ф совам(з 1 пЫ+ЕсозЫ) = - -(О +с 1 ) где Г - коэффициент трения материала верхнего уплотнительного кольца по стали нижнего конусного участка в условияхпакеровки;Ь - высота верхнего уплотнительного кольца, мм; 3 139944Пакер, в состав которого входитуплотнительный узел, спускается вскважину на колонне насосно-компрессорных труб и на заданной глубине5опирается опорной втулкой 11 черезхвостовик пакера на забой скважиныили шлипсы, или на выступ в обсадной колонне. Пакеровка производитсяопусканием колонны труб. При этом па" 10кет уплотнительных колец 1,2 и 3опирается на неподвижную опорную втул.ку 11, а ствол переменного сечения 4их прошивает (фиг. 2),На первом этапе пакеровки (фиг.2) 15уплотнительные кольца 1, 2 и 3 последовательно прошиваются нижним конусом 8, растягиваясь в диаметре,и занимают положение на цилиндрической ступени 7, длина которой превышаает общую высоту пакета уплонительныхколец (фиг, 3). При этом внутренниедиаметры уплотнительных колец 1,2и 3 принимают размер цилиндрическойступени 7, наружные диаметры уплотнительных колец 1 и 2 достигают внутреннего диаметра эксплуатационнойколонны. В то же время вследствиебольшей пластичности среднего уплотнительного кольца 3 его размеры из- зоменяются таким образом, что его наружный диаметр еще не достигает внутреннего диаметра эксплуатационнойколонны, тогда как верхнее уплотнительное кольцо 1, и, главное, нижнееуплотнительное кольцо 2 достигаютвнутренней поверхности эксплуатационной колонны и уплотняют ее. Таким образом, среднее уплотнительноекольцо 3 оказывается в замкнутом 4 Опространстве, ограниченном сверхуверхним уплотнительным кольцом 1,а снизу - нижним уплотнительным кольцом 2, которые переходят в уплотнительное состояние с внутренней поверхностью эксплуатационной колонныи предохраняют материал среднего уп-лотнительного кольца 3 от выдавливания при дальнейшем прошивании стволом 4 пакета уплотнительных колец нафследующем конусном участке.На следующем этапе пакеровки(фиг. 4) уплотнительные кольца 1,2 и3 прошиваются верхним конусом 9 и занимают свое крайнее положение на55верхнем цилиндрическом участке 6ствола 4 (фиг. 5) . При этом уплотни 4тельные кольца 1,2 и 3 оказываютсяв стесненном состоянии между цилинд 94рической частью 6 ствола 4 и внутренней поверхностью обсадной колонны. Этим достигается напряженное состояние верхнего 1 и нижнего 2 уплотнительных колец и развивается усилие, достаточное для раздавливания среднего пластичного уплотнительного кольца 3; Вследствие этого материал среднего уплотнительного кольца 3 затекает во все имеющиеся в месте пакеровки неровности, чем достигается повышение надежности работы пакерного оборудования в изменяющихся температурных условиях, например в наронагнетательных скважинах, путем использования более термостойких материалов с различными пластическими и прочностными свойствами при уменьшении осевых нагрузок для деформации уплотнительного узла пакера. Формула изобретения1399449 Составитель Л,ФарукшинРедактор М.Келемеш Техред М,Ходанич Корректо руч Заказ 2 б 51/34 ТиВНИИПИ Го Подписи ного комитета СССРний и открытий сударствен м изобрете ва, Ж,по дел 3035, Мосушская наб.,но-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 во Й д - соответственно наружный и 1внутренний диаметры уплотнительных колец до начала пакеровки, мм,6 - предел полэучести материаласреднего уплотнительного кольца в условиях пакеровки, Па;6 - предел прочности при растяжении материала верхнего уплотнительного кольца в условиях пакеровки, Па.