Уплотнительный элемент пакера

Союз СоветсннкСоциалмстичесиикРеслублии ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 981580(51)М. Кл. Е 21 В 33/12 Ьвударстаквв 11 комитат СССР ао дмам иэобретенкя и открыткаОпубликовано 15.12,82. Бюллетень46 Дата опубликования описания 15.12,82 А. Р. Гарушев, Д. И. Косюга, Б. П. Горбикоа, Б, ф. Сайко и В, А. Чирков(72) Авторы изобретения Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефтьп(54) УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПАКЕРА 1Изобретение относится к нефтега-зовой промышленности и может быть использовано при изготовлении пакеров с пластмассовыми, фторопластовыми, асбестовыми, свинцовыми, брезентовыми и т.п. манжетами уплотнитель 5 ных элементов, предназначенными для применения в скважинах, главным образом при термических методах добычи нефти.1 о Известен уплотнительный элементскважинного пакера для высокотемпературных жидкостей, содержащий манжеты, имеющие форму полого усеченногоконуса гибкой упругой конструкции,способные к радиальному расширениюпри вертикальном сжатии их под воадействием части веса насосно-компрессорных труб1 3,гоКак известно, основой упругих манжет уплотнительного элемента пакераявляются резины из искусственного илинатурального каучука, которые вы 2держивают максимальную температуру 150 200 СНедостатком 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 большых вертикальных сжимающих усилий, составляющих.5-6 и более тонн.Известен уплотнительный элементпакера, содержащий манжеты, имеющие форму полого усеченного конуса с радиально-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 ичерез меньшее основания усеченногоконуса 1 2 ,Указанный пакер предназначен дляработы в скважинах при температуре до 325 С и давления до 120 кгс/см 5Манжеты уаютнительного элемента пакера перекрывают кольцевой зазор вскважине при их сжатии в осевом направлении с помощью гидравлическогодавления, создаваемого в колонне на- . 1 Ососно-компрессорных труб в пределах200+25 кгс/см, что соответствует осевому усилию.16+2 тс,При этом манжеты деформируются,уменьшаясь по высоте и увеличиваясь в 5радиальном направлении,Недостатками уплотнительногоэлемента данного пакера являетсянедостаточная надежность его работы,а также необходимость создания больших осевых нагрузок при пакеровкев скважине из-за несовершенства конструкции уплотнительных манжет. Уплотнительные манжеты из прорезиненнойасбестовой ткани, имеюшие Формуусеченного конуса, не обладающей достаточной эластичностью, при пакеровке часто разрушаются, что приводитк разгерметизации и пропуску теплоносителя, Это приводит в свою очередь также к необходимости созданиябольших осевых усилий, при пакеровке, что иногда невозможно осуществить из-за недостаточного веса колонны насосно-компрессорных труб.Если же уплотнительные манжеты выполнять радиально-гофрированнымианалогично защитным манжетам, топри пакеровке между ними и корпусом пакера появляется кольцевой зазор, что снижает герметизирующуюспособность уплотнительного элемента пакера и приведет к необходимостиповышения пакерующей нагрузки, дляликвидации указанного зазора, Всеэто вызывает необходимость проведениядополнительных работ по замене вышедших из строя уплотнительных элементов пакеров, а иногда приводят и кавариям в скважинеЦель изобретения - повышение на 50дежности работы уплотнительногоэлемента пакера и снижение осевых,нагрузок, создаваемых на него припакеровке.Поставленная цель достигается 55тем, что в уплотнительном элементепакера, содержащем манжеты, имеющиеформу 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 4, 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 работаетследующим образом. ФПри действии осевой сжимающей нагрузки на манжету 1 их радиальные гофры расправляются, вследствие чего манжеты, раскрываясь между упорами 3 и 4 принимают рабочее положение как показано на Фиг. 3. При этом манжеты деформирувсь образуют герметичный контакт как с внутреннеи 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, стекло- ткани и т.п. материалы. Широкое применение для изготовления манжет мо" гут получить такие пластмассы, как фторопласт, полипропилен, капрон, полиэтилен, поливинилхлорид, вини- пласт и т.п. материалы.985Предложенный уплотнительный эле- мент пакера позволяет шире и с большей эффективностью испольэовать уже применяемые, а также новые материалы для изготовления термостойких уплотнительных элементов, снижает дополнительные затраты времени и средств на повторные операции по замене пакера 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, 1580 бФормула изобретенияУплотнительный элемент пакера, содержащий манжеты, имеющие формуполого усеченного конуса с радиально-гофрированными стенками, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельЮповышения надежности работы и сниже"ния осевых нагрузок, создаваемых припакеровке, гофры на:манжетах выпол 1 в нены с затухающей амплитудой в нап"равлении к меньшему основанию усеченного конуса до полного затухания налинии его окружности,Источники информации,35принятыв во внимание при экспертизе1, Патент США У 3342268,.кл. 166-124, 1967;2. ЖурналфИашины и,нефтянов оборудование", М 6, 1971, с. 116-11720 (прототип)./48 Тираж 623ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб.,Заказ 9 одписн 4/) иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель Л. ФарукшинРедактор Н. Воловик Техред М, Надь Корректор Н, Буря