Уплотнительный элемент пакера

84 А 3/ 51)5 Е 2 Т СВИД ЬСТ ВТОРСН ажи АН СССльгрен АКЕР горн упло прим использовании э,расслоение и выхтого, при высоки выше) твердыемеханические по й пев кциСОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЦИАЛИСТИЧ ЕС КИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВ Е Н НО Е ПАТЕ НТВЕДОМСТВО СССР(71) Институт горного дела СО(57) Изобретение относится кпромышленности, в частности кнительным элементам пакеров,Изобретение относится к горной промышленности, в частности к уплотнительным элементам устройств, применяемых для разобщения ствола скважи" ,ны, а именно к уплотнительным элемен.там пакера, которые предназначены для плотного перекрытия зазора между корпусом пакера и стенкой скважины.Известны уплотнительные элементы пакеров (авт, св. СССР к 905431, Р 941542, Ю 196013), состоящие из упругого материала и какого-нибудь твердого включения, позволяющего снижать релаксации напряжений при сжатии уплотнительного элемента и уменьшать величину затекания в кольцевое пространство скважины материала упругого элемента;Недостатками указанных элементов является то, что твердые включения имеют более высокую жесткость по сравнению с упругой средой и прибольших деформациях и многократном няемых для разобщения стволов скв ны. Цель - повышение надежности работы за счет выполнения цельного уплотнительного элемента, Для этого уплотнительный элемент выполняют из литье вого полиуретана на основе полиокситетраметиленгликоля и 2,4-толуилендиизоцианата с диол-триольной системой отверждения, при этом торцовые части выполнены при молярном соотношении компонентов соответственно 1: :3,5:2,5, а средняя часть - при их молярном соотношении соответственно 1:2,5:1,5. 1 табл,; 1 ил,мента происходит егд и 5 строя. Кроме давлениях (60 МПа ключения наносятреждения упругой основе,Известен также уплотнительнцй эле"мент пакера (патент США йф 3776561,кл. 277-1168, 1973), состоящий изжестких торцовых частей и мягкойсредней.Недостатком указанного уплотнительного элемента : пакера являетсято, что торцовые и средняя части еговыполняются раздельно и затем соединяются между собой и для надежноредачи давления от жестких торцоболее мягкой средней части в спеальные пазы .устанавливают металли- .:ческие кольца, что приводит при высоких давлениях (60 ИПа и более) к повреждению мягкой средней части и вцводу уплотнительного элемента из строя.1819984 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Кроме того, средняя часть уплотнительного элемента дополнительно снабжена по поверхности жестким материалом и является двухслойной, что усложняет ее изготовление.Наиболее близким аналогом по технической сущности является уплотнительный элемент пакера, изготовленный по способу, описанному в Обзорахзарубежной литературы Применение пакеров в нефтяных и нагнетательныхскважинах, И 1975, с. 17, которыйзаключается в изготовлении многослойного элемента с различной жесткостьюслоев, достигаемой использованием материала с различной жесткостью и соединяемых между собой механическим путем,Недостатком указанного уплотнительного элемента пакера является то,что надежность его работы снижаетсяиз-за его раздельного изготовления,так как при высоких давлениях (60 МПаи более) происходит расслоение междуего торцовыми и средней частями.Цель изобретения повышение надежности работы уплотнительного элемента пакера при его многократном использовании и упрощение технологииизготовления,Цель достигается тем, что способ изготовления уплотнительного элемента заключается в последовательном заполненииобоймы-матрицы литьевым полиуретаном на основе полиокситетраметиленгликоля и 2,4-толуилендиизоцианата с использованием диол-триольной системы отверждения при молярном соотношении компонентов для торцовых частей ПОТИГ:ТДН:(диол+триол) = 1:3,5:2,5, а для средней части в соотношении этих компонентов 1: :2,5:1,5, при этом каждый последующий слой начинают формировать при неполной полимеризации предыдущего. Уплотнительный элемент выполнен из однородного материала, расположенного в три слоя по высоте, причем торцовые слои изготовлены более жесткими, чем средний слой. Адгезия слоев между собой осуществляется. во время полимеризации, обеспечивая сплошной контакт слоев. Уплотнительный элемент получается однородным,и цельным, но с переменной жесткостью по высоте, что, с одной стороны, обеспечивает надежную герметизацию ствола скважины без затекания материала уплотнительного элемента в кольцевой зазор между пакером и стенкой скважины, а с другой, препятствует его расслоению в процессе многократного использования в полевых условиях,Не известен уплотнительный элемент, состоящий из однородных слоев различной жесткости. Преимущества такого уплотнительного элемента заключаются в том, что отсутствуют механические включения и благодаря этому не нарушается его целостность при многократном использовании, а наличие слоев с различной жесткостью предохраняет уплотнительный элемент от вытекания в кольцевой зазор междупакером и стенкой элемента, обладает высокой упругостью, что позволяет свободно извлекать и перемещать пакерпо скважине.Способ.,изготовления описанного уплотнительного элемента достаточнопрост и заключается в формировании вобойме-матрице нижнего слоя заливкой литьевого полиуретана на основе полиокситетраметиленгликоля и 2,4-тслуилендиизоцианата с использованиемдиол-триольной системы охлаждения примолярном соотношении компонентовПОИТГ:ТДН:(диол+триол) = 1:3,5;2,5,среднего слоя в соотношении этих жекомпонентов 1:2,5:15, а затем верхнего слоя в таком же соотношении, как у нижнего слоя,Ниже приведена табли ца физико-механических показателей материалов,применяемых для изготовления уплотнительных элементов. На чертеже показан предлагаемый уплатнительный элемент,Уплотнительный элемент пакера содержит нижний 1 и верхний 2 "жесткие" слои и средний "мягкий" слой 3.Уплотнительный элемент пакера работает следующим образом.В составе пакера уплотнительный элемент размещается в скважине и приводится в рабочее состояние путем приложения сжимающих сил в осевом на- правлении, При этом "мягкий" средний слой 3 начинает увеличиваться в диаметре и соприкасается со стенкой скважины. При дальнейшем увеличении осевой нагрузки происходит расклинивание среднего слоя 3 и в работу вступают "жесткие" нижний 1 и верхний 2 слои, которые, увеличиваясь в19984 6и при повреждении в 503 случаев производится замена пяти элементов, что приводит к непроизводственным затратам в 500 руб. только по одной скважине, В среднем в год зондируется около 20 скважин. Таким образом, экономический эффект от использования предлагаемого уплотнительного элемен О та только по этой статье составит10000 руб, в год,Уплотнительный элемент такера,состоящий из эластичных однородныхслоев разной жесткости по высоте сторцевыми слоями, более жесткими, чемсредний, о т л и ч а ю щ и й с я 20 тем, что, с целью повышения надежности в работе за счет выполнения цельного уплотнительного элемента, онвыполнен из литьевого полиуретанв наоснове полиокситетраметиленгликоля и 25 2,4-толуилендиизоцианата с диол-триольной системой отверждения, при этойторцевые части выполнены при молярномсоотношении компонентов соответственно 1:3,5:2,5, а средняя часть при их Эр молярном соотношении соответственно1:2,5: 1,5.1 Торцовая Средняячасть часть Показатель Молярное соотношение компонентов ПОТМГ:ТДН:(диол+триол) 1:3,5:2,5 1:2,5:1,5 Условное напряжение при 1003 ном удлинении, МПа, не менее 1,6 Условная прочность при растяжении, МПа, не менее 25 Относительное удлинение приразрыве, Ф, не менее 300 400 Твердость по Шору Л., усл,ед, 90-92 60-62 Остаточная деформация сжатия,Ф (сжатие 203 ю 24 ч, отдых30 мин) 5 18диаметре, соприкасаются со стенкамискважины и препятствуют вытеканию ""мягкого" слоя 3 в кольцевой зазормежду пакером и стенкой скважины,Вследствие однородности материала уплотнительного элемента пакера он равномерно прилегает к стенке скважиныи обеспечивает высокую надежностьгерметизации,Извлечение пакерв из скважины осуществляется путем снятия осевой нагрузки с уплотнительного элемента,который из-за высокой упругости материала восстанавливает свои первоначальные геометрические размеры исвободно перемещается по скважине,Экономический эффект. использованияскладывается с увеличением герметизирующих свойств уплотнительного элемента, уменьшением его повреждения,а следовательно, увеличением многократности его применения и срокаслужбы, а также снижением числа спуска-подъемных операцИй для ремонта изамены, связанных с большими затратами.Стоимость изготовления одного уплотнительного элемента 100 руб. Зонрирование в одной скважине произво- тдится, как минимум, в десяти точках,формула изобретения1819984 Составитель Р,ЮнРедактор Т,Юрчикова ТехредМ.Моргентал Корректор С,ПекарМНТ СССР енно-издательский комбинат "Патент"., г, Ужг ул. Гагарина, 10 роиз ЗаказВЙИИПИ 011 Тираж осударственного ком 113035.) МоПодписное ета по изобретениям и открытиям ва, Ж 35) Раушская наб., д. 4/5