RU2490425C1 - Packer sealing element - Google Patents
Packer sealing element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490425C1 RU2490425C1 RU2012106989/03A RU2012106989A RU2490425C1 RU 2490425 C1 RU2490425 C1 RU 2490425C1 RU 2012106989/03 A RU2012106989/03 A RU 2012106989/03A RU 2012106989 A RU2012106989 A RU 2012106989A RU 2490425 C1 RU2490425 C1 RU 2490425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical shell
- sealing element
- packer
- shells
- sealing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к уплотнительным элементам пакера, и может быть использовано для оснащения пакеров.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to the sealing elements of the packer, and can be used to equip packers.
Уровень техникиState of the art
Известен уплотнительный элемент гидравлического пакера по авт. св. №840287, при этом с целью повышения эффективности перекрытия кольцевого пространства скважины, диаметр которой больше номинального, на промежуточном пояске, сопряженном с крайним силовым пояском, контактирующим с открытой частью манжеты, выполнены наклонные относительно продольной оси пакера сквозные пазы (см. а.с. SU №964107, МПК E21B 33/12, опубл. 07.10.1982 г.).A known sealing element of a hydraulic packer according to ed. St. No. 840287, while in order to increase the efficiency of overlapping the annular space of the borehole, the diameter of which is larger than the nominal, on the intermediate girdle mated to the extreme power girdle in contact with the open part of the cuff, through grooves inclined relative to the longitudinal axis of the packer are made (see.with. SU No. 964107, IPC E21B 33/12, publ. 07.10.1982).
Недостатком данного уплотнительного элемента является то, что при его работе на участках ствола скважины, диаметр которых больше номинального, промежуточный поясок, деформируясь, не может достаточно надежно обеспечить торцовую защиту пакера, что может привести к разрушению эластичной манжеты и выходу уплотнительного элемента из строя.The disadvantage of this sealing element is that when it works on sections of the wellbore that are larger than the nominal diameter, the intermediate belt, deforming, cannot reliably provide end-face protection of the packer, which can lead to destruction of the elastic cuff and failure of the sealing element.
Известен пакер, включающий, полый шток, уплотнительный элемент с нижней металлической опорой, размещенный на наружной поверхности полого штока, верхний переводник, связанный с полым штоком шлицевым соединением, нижний переводник, жестко связанный с полым штоком, и верхнюю опору, жестко связанную с верхним переводником, при этом с целью повышения надежности перекрытия ствола скважины некруглого сечения, он снабжен упругими планками, верхние концы которых шарнирно связаны с верхней опорой, а нижние установлены с возможностью осевого перемещения относительно штока и взаимодействия с уплотнительным элементом, причем упругие планки образуют распорный конус, а уплотнительный элемент выполнен с конической расточкой ответной формы распорного конуса и имеет размещенные соосно ему металлические стержни (см. а.с. SU №1530753 МПК E21B 33/12 опубл. 23.12.89 г. Бюл. №47).A packer is known, including a hollow rod, a sealing element with a lower metal support located on the outer surface of the hollow rod, an upper sub connected to the hollow rod by a spline connection, a lower sub rigidly connected to the hollow rod, and an upper support rigidly connected to the upper sub in this case, in order to increase the reliability of overlapping a non-circular borehole, it is equipped with elastic trims, the upper ends of which are pivotally connected to the upper support, and the lower ends are mounted with the possibility of axial They are relative to the stem and interact with the sealing element, and the elastic bars form a spacer cone, and the sealing element is made with a conical bore of the reciprocal form of the spacer cone and has metal rods coaxially aligned with it (see AS SU No. 1530753 IPC E21B 33/12 publ. December 23, 89 Bull. No. 47).
Повышение надежности перекрытия межтрубного пространства ствола скважины обеспечивается за счет ввода внутрь уплотнительного элемента металлических стержней, обладающих упругостью, на дополнительное поджатие уплотнительного элемента направлено также техническое решение - установка на шарнире упругих планок, поджимаемых к конической поверхности, на внутренней поверхности конической расточки уплотнительного элемента.Improving the reliability of overlapping the annular space of the wellbore is ensured by introducing elastic rods into the sealing element, an additional solution is also directed to additional compression of the sealing element - installation of elastic strips, pressed against the conical surface, on the inner surface of the conical bore of the sealing element.
Недостатки конструкции:Design disadvantages:
- ввод внутрь уплотнительного элемента закладных деталей в виде металлических стержней приводит не к поджатию к стенке трубы обсадной колонны, а направлено на обеспечение съема пакера, размещение металлических стержней внутри уплотнительного элемента, не способствует равномерному поджатию к уплотняемой поверхности, в промежутках между металлическими стержнями резина будет иметь сложнонапряженное состояние с меньшим усилием поджатия.- the insertion of embedded parts in the form of metal rods into the sealing element does not lead to compression of the casing string to the wall of the pipe, but is aimed at securing packer removal, placement of metal rods inside the sealing element, does not contribute to even compression to the sealing surface, in the gaps between the metal rods the rubber will to have a difficult state with less preload force.
Ввод металлических стержней внутрь резины неизбежно снижает прочность и долговечность уплотнительного элемента;The introduction of metal rods into the rubber inevitably reduces the strength and durability of the sealing element;
- в процессе эксплуатации уплотнительного элемента, поддержание необходимых контактных напряжений на уплотняемой поверхности не осуществляется;- during operation of the sealing element, the maintenance of the necessary contact stresses on the sealing surface is not carried out;
- своему значению обычно имеют меньшие значения, что не всегда желательно.- usually have smaller values, which is not always desirable.
Известен гидравлический пакерующий элемент, в уплотнительном элементе которого:Known hydraulic packer element, in the sealing element of which:
- между конической поверхностью корпуса и коническим вкладышем зажаты плетеные стальные ленты, которые внахлест одна к другой и сплетены из стальной латунированной проволоки.- between the conical surface of the case and the conical insert, braided steel tapes are clamped, which overlap one another and are woven from brass-plated steel wire.
Стальная лента предварительно покрыта резиновой массой, с заполнением пустот между витками проволоки. На ленточный цилиндр снаружи накладывается сырая резина, покрытая снаружи прочной широкой лентой. Затем в таком состоянии изделие помещается в печь для вулканизации.Steel tape is pre-coated with a rubber mass, with the filling of voids between the turns of wire. On the outside of the tape cylinder, raw rubber is applied, coated on the outside with a strong wide tape. Then, in this condition, the product is placed in a vulcanization furnace.
Возможны варианты из двух или трех концентрично расположенными металлическими ленточными цилиндрами (см. А.М. Ясашин. «Вскрытие, опробование и испытание пластов». - Москва, «Недра», 1979 г. с.190-193.)Variants of two or three concentrically arranged metal tape cylinders are possible (see A. M. Yasashin. “Opening, testing and testing of formations.” - Moscow, Nedra, 1979, p. 190-193.)
Недостатками данного пакетирующего элемента являются:The disadvantages of this packaging element are:
- разрушение концевых элементов эластичной оболочки;- destruction of the end elements of the elastic shell;
- так же как и в резинотканевых элементах на концевых частях оболочки возникают остаточные деформации;- as well as in rubber-fabric elements at the end parts of the shell, residual deformations occur;
- поддержание и сохранение контактных напряжений на границе оболочка - внутренняя поверхность трубы обсадной колонны, возможно только в случае постоянного поддержания избыточного давления в осевом канале, что делает невозможным его применение в условиях отсутствия-сброса давления.- maintaining and maintaining contact stresses on the boundary of the shell - the inner surface of the casing pipe, is only possible in the case of constant maintenance of excess pressure in the axial channel, which makes it impossible to use it in the absence of pressure relief.
Известно устройство для разобщения пластов в скважине, включающее ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями, кожух, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость, установленные на стволе упор, уплотнительную манжету и разжимной конус с конической торцовой поверхностью в нижнее части, расположенный в кольцевой полости между стволом и кожухом, при этом оно снабжено разрезной обечайкой и дополнительной уплотнительной манжетой, расположенной в кольцевой полости под разжимным конусом, выполненной из материала, жесткость которого больше жесткости материала основной уплотнительной манжеты, и сопряженной с последней по конической поверхности с углом конуса меньшим, чем угол торцовой поверхности разжимного конуса, причем разрезная обечайка выполнена из того же материала, что и разжимной конус (см. а.с. SU №1758207 МПК E21B 33/12, опубл. 30.08.92 г. Бюл. №32).A device for separating the layers in the well is known, including a barrel with an axial channel and radial holes, a casing arranged concentrically to the barrel and forming an annular cavity with it, an abutment mounted on the barrel, a sealing collar and an expanding cone with a conical end surface in the lower part located in the annular cavity between the barrel and the casing, while it is equipped with a split shell and an additional sealing sleeve located in the annular cavity under the expanding cone made of material , the rigidity of which is greater than the rigidity of the material of the main sealing collar, and conjugated with the latter on a conical surface with a cone angle smaller than the angle of the end surface of the expanding cone, and the split shell is made of the same material as the expanding cone (see A.S. SU No. 1758207 IPC E21B 33/12, published on August 30, 1992, Bull. No. 32).
Недостатком данного устройства является невысокая надежность.The disadvantage of this device is its low reliability.
Известна конструкция уплотнительного элемента с механизмом посадки, в котором механизм посадки-деформации уплотнительного элемента, выполненного в виде цилиндрической оболочки осуществляется путем ввода внутрь разжимного конуса, с созданием растягивающих напряжений при его радиальной деформации к стенке обсадной колонны (см. «Упругое деформирование уплотнителя» Литвинов В.М., Литвинов А.В. Сборник научных трудов. Серия «Нефть и газ». Вып.II, Сев. - Кав. ГТУ, Ставрополь, 1999 г., с.192-202).A known design of the sealing element with a landing mechanism, in which the landing-deformation mechanism of the sealing element, made in the form of a cylindrical shell, is carried out by introducing the expanding cone inside, with the creation of tensile stresses during its radial deformation to the casing wall (see. "Elastic deformation of the seal" Litvinov V.M., Litvinov A.V. Collection of scientific papers. Series “Oil and Gas.” Issue II, North. - Cav. State Technical University, Stavropol, 1999, pp. 192-202).
Недостатком данного уплотнительного элемента является его невысокая надежность и герметичность.The disadvantage of this sealing element is its low reliability and tightness.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое авторами за прототип является конструкция уплотняющих элементов пакера, выполненная из нескольких, установленных одно над другим манжет, которые расширяются в радиальном направлении, при приложении к этому пакету осевой сжимающей нагрузки. Материал манжет-резина с наполнителями в виде ткани.The closest in technical essence and the achieved positive effect and accepted by the authors for the prototype is the design of the packer sealing elements made of several cuffs installed one above the other, which expand in the radial direction, when an axial compressive load is applied to this package. The cuff material is rubber with fabric fillers.
Осевая нагрузка создается различными способами:Axial load is created in various ways:
- передачей веса лифтовой колонны труб;- transferring the weight of the pipe tubing;
- передачей гидравлического давления на кольцевой поршень со стороны рабочей жидкости;- transfer of hydraulic pressure to the annular piston from the side of the working fluid;
- создание осевой нагрузки, за счет передачи крутящего момента на лифтовую или бурильную колонну труб. Расширенный, до контакта с обсадной колонной, уплотнитель фиксируется в напряженном состоянии специальными устройствами, входящими в состав в конструкции пакера. Для предотвращения затекания материала уплотнителя в уплотняемый кольцевой зазор, уплотнительный элемент пакера оснащается экструзионными шайбами (см. Л.Г. Чичеров «Нефтепромысловые машины и механизмы». - М., «Недра», 1983 г. с.21-25).- the creation of axial load due to the transmission of torque to the elevator or drill pipe string. Expanded, before contact with the casing, the seal is fixed in tension by special devices that are part of the packer design. To prevent the sealant material from flowing into the annular seal to be sealed, the packer sealing element is equipped with extrusion washers (see L. G. Chicherov, “Oilfield Machines and Mechanisms.” - M., Nedra, 1983, pp.21-25).
После посадки деформация уплотнительного элемента, с созданием необходимых контактных напряжений на уплотняемой поверхности, в известных конструкциях уплотнительных элементов, в процессе эксплуатации пакера возможно снижение этих напряжений с потерей герметичности. Восстановить и поддерживать эти контактные напряжения представляется проблематичным.After landing, the deformation of the sealing element, with the creation of the necessary contact stresses on the sealing surface, in the known designs of the sealing elements, during the operation of the packer, it is possible to reduce these stresses with loss of tightness. Restoring and maintaining these contact stresses is problematic.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является разработка уплотнительного элемента пакера, обладающего высокой надежностью и долговечностью в работе, за счет установки дополнительной цилиндрической манжеты выполненной из материала большей жесткости, чем основная уплотнительная манжета.The objective of the invention is to develop a sealing element of the packer with high reliability and durability in operation, due to the installation of an additional cylindrical cuff made of a material of greater rigidity than the main sealing cuff.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к высокой надежности и долговечности в работе.The technical result that can be obtained using the proposed invention is reduced to high reliability and durability.
Технический результат достигается с помощью уплотнительного элемента пакера выполненного в виде пакета уплотнительных манжет, установленных с возможностью взаимодействия друг с другом, при этом уплотнительный элемент выполнен, по крайней мере, из трех слоев: внутренней цилиндрической оболочки, наружной цилиндрической оболочки и промежуточной цилиндрической оболочки, причем материал промежуточной цилиндрической оболочки взят с большим коэффициентом объемного расширения, чем у внутренней и наружной цилиндрических оболочек, при этом на наружной поверхности внутренней цилиндрической оболочки выполнен ряд технологических проточек с расчетным шагом 1=2,5, δ а на внутренней поверхности наружной цилиндрической оболочки выполнены кольцевые технологические выступы с расчетным шагом, смещенные на половину расстояния между технологическими проточками внутренней цилиндрической оболочки, при этом толщина промежуточной цилиндрической оболочки принята равной половине суммарной толщины внутренней и наружной цилиндрических оболочек, причем промежуточная цилиндрическая оболочка выполнена с возможностью изменения физико-механических свойств материала и объема, а на внутренней поверхности уплотнительного элемента выполнены конические фаски.The technical result is achieved using the sealing element of the packer made in the form of a package of sealing cuffs installed with the possibility of interaction with each other, while the sealing element is made of at least three layers: the inner cylindrical shell, the outer cylindrical shell and the intermediate cylindrical shell, the material of the intermediate cylindrical shell is taken with a larger coefficient of volume expansion than the inner and outer cylindrical shells, while on the outer surface of the inner cylindrical shell, a series of technological grooves with an estimated step of 1 = 2.5, δ was made, and on the inner surface of the outer cylindrical shell, circular technological protrusions with a calculated step, offset by half the distance between the technological grooves of the inner cylindrical shell, were made, while the thickness of the intermediate a cylindrical shell is taken equal to half the total thickness of the inner and outer cylindrical shells, and the intermediate cylindrical shell the sleeve is made with the possibility of changing the physicomechanical properties of the material and volume, and conical bevels are made on the inner surface of the sealing element.
Однако известно, что деформация уплотнителя в радиальном направлении с использованием конуса, требует меньших осевых усилий, чем при осевом нагружении, герметичность перекрытия межтрубного пространства уплотнителем возможна при достижении контактных напряжений на границе, имеющих значения, превосходящими давление окружающей среды.However, it is known that deformation of the seal in the radial direction using a cone requires less axial effort than under axial loading, the tightness of the annulus overlap by the seal is possible when contact stresses at the boundary are reached that have values exceeding the ambient pressure.
Важным фактором для оценки конструкции пакера является получение максимально возможного внутреннего диаметра ствола пакера, для обеспечения максимального пропуска объема пластового флюида при добыче из скважины.An important factor for evaluating the design of the packer is to obtain the maximum possible inner diameter of the packer barrel, to ensure the maximum gap in the volume of reservoir fluid during production from the well.
При деформации уплотнительного элемента максимальное значение контактных напряжений существует в месте приложения осевого усилия, то есть напряжение распределяются неравномерно, а восприятие перепада давления уплотнительным элементом происходит со стороны, где контактные напряжения по своему значению обычно имеют меньшие значения, что не всегда желательно. Выполнение уплотнительного элемента пакера многослойным, со слоями с различными физико-механическими свойствами, промежуточный слой которого обладает свойствами изменять свой объем за счет взаимодействия с пластовым флюидом, с увеличением и поддержанием контактных напряжений на уплотняемых поверхностях, в процессе длительного нахождения в скважине, позволяет снизить необходимые осевые нагрузки для посадки пакера, а также повысить долговечность работы.When the sealing element is deformed, the maximum value of contact stresses exists at the point of application of the axial force, i.e., the stresses are distributed unevenly, and the pressure differential is perceived by the sealing element from the side where contact stresses are usually lower in value, which is not always desirable. The implementation of the sealing element of the packer is multilayer, with layers with different physical and mechanical properties, the intermediate layer of which has the ability to change its volume due to interaction with the reservoir fluid, with an increase and maintenance of contact stresses on the surfaces being sealed, during a long stay in the well, it allows to reduce the required axial loads for packing packer, and also to increase durability.
При посадке пакера и деформации уплотнительного элемента, после выхода дополнительной уплотнительной манжеты из кольцевой полости, разжимной конус входит внутрь последней, раздвигая ее вместе с основной уплотнительной манжетой. Таким образом, внутренняя цилиндрическая оболочка, наружная цилиндрическая оболочка и промежуточная цилиндрическая оболочка, занимают положение одна в другой, то есть имеют многослойную цилиндрическую структуру.When the packer is seated and the sealing element is deformed, after the additional sealing cuff leaves the annular cavity, the expanding cone enters the latter, pushing it along with the main sealing cuff. Thus, the inner cylindrical shell, the outer cylindrical shell and the intermediate cylindrical shell, occupy a position in one another, that is, have a multilayer cylindrical structure.
При проведении патентно-информационного поиска не обнаружено технических решений, в которых уплотнительный элемент пакера выполнен многослойным, с размещением между внутренней и наружной цилиндрическими оболочками промежуточной цилиндрической оболочки, материал которой обладает большим коэффициентом объемного расширения, а достигаемый технический результат обусловлен свойствами частей рассматриваемой конструкции и связи между ними.When conducting a patent information search, no technical solutions were found in which the packer sealing element is multilayer, with an intermediate cylindrical shell placed between the inner and outer cylindrical shells, the material of which has a large coefficient of volume expansion, and the technical result achieved is due to the properties of the parts of the considered construction and connection between them.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На чертеже дан уплотнительный элемент пакера, общий вид.The drawing shows the sealing element of the packer, General view.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Уплотнительный элемент пакера выполнен в виде пакета (на фиг. не обозначен) уплотнительных манжет, установленных с возможностью взаимодействия друг с другом, при этом уплотнительный элемент выполнен, по крайней мере, из трех слоев: внутренней цилиндрической оболочки 1, наружной цилиндрической оболочки 2 и промежуточной цилиндрической оболочки 3, причем материал промежуточной цилиндрической оболочки 3 взят с большим коэффициентом объемного расширения, чем у внутренней и наружной цилиндрических оболочек 1, 2 соответственно, при этом на наружной поверхности внутренней цилиндрической оболочки 1 выполнен ряд технологических проточек 4 с расчетным шагом 1=2,5 δ, а на внутренней поверхности наружной цилиндрической оболочки 2 выполнены кольцевые технологические выступы 5 с расчетным шагом, смещенные на половину расстояния между технологическими проточками 4 внутренней цилиндрической оболочки 1, при этом толщина промежуточной цилиндрической оболочки 3 принята равной половине суммарной толщины внутренней и наружной цилиндрических оболочек 1, 2 соответственно, причем промежуточная цилиндрическая оболочка 3 выполнена из материала, который при взаимодействии с пластовым флюидом имеет возможность изменять свои физико-механические свойства, в том числе и объем, а на внутренней поверхности уплотнительного элемента выполнены конические фаски 6 и 7.The sealing element of the packer is made in the form of a package (not indicated in Fig.) Of sealing cuffs installed with the possibility of interaction with each other, while the sealing element is made of at least three layers: the inner cylindrical shell 1, the outer cylindrical shell 2 and the intermediate a cylindrical shell 3, and the material of the intermediate cylindrical shell 3 is taken with a larger coefficient of volume expansion than the inner and outer cylindrical shells 1, 2, respectively, while a number of technological grooves 4 with a design step of 1 = 2.5 δ are made on the surface of the inner cylindrical shell 1, and annular technological protrusions 5 with a design pitch, offset by half the distance between the technological grooves 4 of the inner cylindrical shell 1, are made on the inner surface of the outer cylindrical shell 1 wherein the thickness of the intermediate cylindrical shell 3 is taken equal to half the total thickness of the inner and outer cylindrical shells 1, 2, respectively, and the intermediate the cylindrical shell 3 is made of a material which, when interacting with the formation fluid, has the ability to change its physicomechanical properties, including volume, and conical chamfers 6 and 7 are made on the inner surface of the sealing element.
Уплотнительный элемент пакера эксплуатируют следующим образом.The sealing element of the packer is operated as follows.
После посадки пакера и деформации уплотнительного элемента в радиальном направлении, к внутренней поверхности трубы обсадной колонны (на фиг. не показано), с перекрытием кольцевого зазора и созданием необходимых контактных напряжений на уплотняемой поверхности, происходит эксплуатация пакера.After the packer is seated and the sealing element is deformed in the radial direction, to the inner surface of the casing pipe (not shown in Fig.), With the annular gap overlapping and the necessary contact stresses being created on the sealing surface, the packer is operated.
Промежуточную цилиндрическую оболочку 3 устанавливают между двумя внутренней цилиндрической и наружной цилиндрической оболочками 1 и 2, которая имеет возможность прямого контакта с пластовой жидкостью коническими фасками 6 и 7, выполненными на внутренней поверхности торцов уплотнительного элемента, причем материал промежуточной цилиндрической оболочки 3 взят с большим коэффициентом объемного расширения, чем у внутренней и наружной цилиндрических оболочек 1, 2 соответственно, при этом на наружной поверхности внутренней цилиндрической оболочки 1 выполнен ряд технологических проточек 4 с расчетным шагом 1=2,5 δ, а на внутренней поверхности наружной цилиндрической оболочки 2 выполнены кольцевые технологические выступы 5 с расчетным шагом, смещенные на половину расстояния между технологическими проточками 4 внутренней цилиндрической оболочки 1 для точного взаимодействия друг с другом, при этом толщина промежуточной цилиндрической оболочки 3 принята равной половине суммарной толщины внутренней и наружной цилиндрических оболочек 1, 2 соответственно, причем промежуточная цилиндрическая оболочка 3 выполнена из материала, который при взаимодействии с пластовым флюидом имеет возможность изменять свои физико-механические свойства, в том числе и объем, при этом после деформации уплотнительного элемента, разжим уплотнительного элемента пакера осуществляют за счет ввода разжимного конуса (на фиг. не показан) внутрь конической фаски 6 и 7, при этом пластовая жидкость взаимодействует с материалом промежуточной цилиндрической оболочки 3, так как оболочка 3 имеет коэффициент объемного расширения, больший чем у материала внутренней и наружной цилиндрических оболочек 1 и 2, то происходит постоянный дополнительный поджим этих оболочек 1, 2 к уплотняемым поверхностям ствола пакера и трубы обсадной колонны, за счет того, что промежуточная цилиндрическая оболочка 3 изменяет свои упругие и деформационные свойства при набухании.An intermediate cylindrical shell 3 is installed between two inner cylindrical and outer cylindrical shells 1 and 2, which has the possibility of direct contact with the formation fluid by conical chamfers 6 and 7, made on the inner surface of the ends of the sealing element, and the material of the intermediate cylindrical shell 3 is taken with a large volume factor expansion than the inner and outer cylindrical shells 1, 2, respectively, while on the outer surface of the inner cylindrical bolts 1 a number of technological grooves 4 are made with a design step 1 = 2.5 δ, and on the inner surface of the outer cylindrical shell 2 there are circular technological protrusions 5 with a design step, offset by half the distance between the technological grooves 4 of the inner cylindrical shell 1 for exact interaction with the other, while the thickness of the intermediate cylindrical shell 3 is taken equal to half the total thickness of the inner and outer cylindrical shells 1, 2, respectively, and the intermediate cylinder the indric shell 3 is made of a material which, when interacting with the formation fluid, has the ability to change its physical and mechanical properties, including volume, in this case, after the deformation of the sealing element, the expansion of the sealing element of the packer is carried out by introducing an expanding cone (in FIG. not shown) inside the conical facet 6 and 7, while the reservoir fluid interacts with the material of the intermediate cylindrical shell 3, since the shell 3 has a coefficient of volume expansion greater than that of the material of the inner and outer cylindrical shells 1 and 2, a constant additional pressure of these shells 1, 2 to the sealed surfaces of the packer barrel and casing pipe, due to the fact that the intermediate cylindrical shell 3 changes its elastic and deformation properties when swelling.
Увеличение объема промежуточной цилиндрической оболочки 3, за счет взаимодействия с пластовой жидкостью способствует дополнительному поджатию внутренней и наружной цилиндрических оболочек 1, 2 соответственно, к уплотняемым поверхностям ствола пакера и внутренней поверхности обсадной колонны.The increase in the volume of the intermediate cylindrical shell 3, due to interaction with the reservoir fluid, contributes to an additional compression of the inner and outer cylindrical shells 1, 2, respectively, to the sealing surfaces of the packer barrel and the inner surface of the casing string.
Таким образом, деформация уплотнительного элемента в радиальном направлении с использованием конуса, требует меньших осевых усилий, чем при осевом нагружении, герметичность перекрытия межтрубного пространства уплотнителем возможна при достижении контактных напряжений на границе, имеющих значения, превосходящими давление окружающей среды. Важным фактором для оценки конструкции пакера является получение максимально возможного внутреннего диаметра ствола пакера, для обеспечения максимального пропуска объема пластового флюида при добыче из скважины. При деформации уплотнительного элемента максимальное значение контактных напряжений существует в месте приложения осевого усилия, т.е. напряжение распределяются неравномерно, а восприятие перепада давления уплотнительным элементом происходит со стороны, где контактные напряжения по своему значению обычно имеют меньшие значения, что не всегда желательно. Выполнение уплотнительного элемента пакера многослойным, со слоями: внутренней цилиндрической оболочки, наружной цилиндрической оболочки и промежуточной цилиндрической оболочки, причем материал промежуточной цилиндрической оболочки с различными физико-механическими свойствами обладает свойствами изменять свой объем за счет взаимодействия с пластовым флюидом, с увеличением и поддержанием контактных напряжений на уплотняемых поверхностях, в процессе длительного нахождения в скважине, позволяет снизить необходимые осевые нагрузки для посадки пакера, а также повысить долговечность работы.Thus, the deformation of the sealing element in the radial direction using a cone, requires less axial effort than under axial loading, the tightness of the overlap of the annular space by the sealant is possible when contact stresses at the boundary, having values exceeding the ambient pressure, are reached. An important factor for evaluating the design of the packer is to obtain the maximum possible inner diameter of the packer barrel, to ensure maximum flow volume of the reservoir fluid during production from the well. When the sealing element is deformed, the maximum value of contact stresses exists at the point of application of axial force, i.e. the voltages are distributed unevenly, and the perception of the pressure drop by the sealing element occurs from the side where the contact stresses in their value usually have lower values, which is not always desirable. The implementation of the sealing element of the packer is multilayer, with the layers: inner cylindrical shell, outer cylindrical shell and intermediate cylindrical shell, and the material of the intermediate cylindrical shell with various physical and mechanical properties has the ability to change its volume due to interaction with the reservoir fluid, with an increase and maintenance of contact stress on sealed surfaces, during a long stay in the well, reduces the necessary axial loads for planting the packer, as well as increasing the durability of the work.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:
- высокая надежность и долговечность в работе;- high reliability and durability;
- повышение эффективности эксплуатации скважины;- improving the efficiency of well operation;
- улучшение экологической обстановки окружающей среды.- improvement of the ecological environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106989/03A RU2490425C1 (en) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Packer sealing element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106989/03A RU2490425C1 (en) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Packer sealing element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2490425C1 true RU2490425C1 (en) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012106989/03A RU2490425C1 (en) | 2012-02-27 | 2012-02-27 | Packer sealing element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2490425C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564718C2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-10-10 | Евгений Иванович Андряков | Packer seal and packer with such element |
| RU2580564C1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-04-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Swellable packer |
| RU2588021C1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-06-27 | Владимир Георгиевич Кирячек | Device for separation of individual sections of well shaft |
| RU201980U1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-01-26 | Общество с ограниченной ответственностью «ПромТехПласт» | SEALING ELEMENT FOR AUTOMOTIVE UNITS |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU964107A2 (en) * | 1980-05-16 | 1982-10-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Sealing member of hydraulic packer |
| SU1530753A1 (en) * | 1988-02-03 | 1989-12-23 | Khmelevskij Viktor S | Packer |
| SU1758207A1 (en) * | 1990-02-27 | 1992-08-30 | Казахский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Device for formation isolation |
| RU2230176C2 (en) * | 2002-04-10 | 2004-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть" | Device for sealing well mouth |
| RU86650U1 (en) * | 2009-05-28 | 2009-09-10 | Алексей Викторович Власов | PACKER |
-
2012
- 2012-02-27 RU RU2012106989/03A patent/RU2490425C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU964107A2 (en) * | 1980-05-16 | 1982-10-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники | Sealing member of hydraulic packer |
| SU1530753A1 (en) * | 1988-02-03 | 1989-12-23 | Khmelevskij Viktor S | Packer |
| SU1758207A1 (en) * | 1990-02-27 | 1992-08-30 | Казахский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности | Device for formation isolation |
| RU2230176C2 (en) * | 2002-04-10 | 2004-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ВолгоградНИПИморнефть" | Device for sealing well mouth |
| RU86650U1 (en) * | 2009-05-28 | 2009-09-10 | Алексей Викторович Власов | PACKER |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564718C2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-10-10 | Евгений Иванович Андряков | Packer seal and packer with such element |
| RU2588021C1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-06-27 | Владимир Георгиевич Кирячек | Device for separation of individual sections of well shaft |
| RU2580564C1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-04-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Swellable packer |
| RU201980U1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-01-26 | Общество с ограниченной ответственностью «ПромТехПласт» | SEALING ELEMENT FOR AUTOMOTIVE UNITS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7455118B2 (en) | Secondary lock for a downhole tool | |
| CN102575508B (en) | Annular blocking device | |
| US9518441B2 (en) | Expandable packing element and cartridge | |
| EP2706188B1 (en) | Annular barrier with a diaphragm | |
| US10513893B2 (en) | Joint element, a casing string including such a joint element and a method for compensating of forces due to thermal effects in a casing string | |
| EA018845B1 (en) | Hydraulic jar | |
| US20180023367A1 (en) | Wellbore isolation devices and methods of use | |
| RU2490425C1 (en) | Packer sealing element | |
| CN104929552A (en) | Torque Anchor, System for Pumping and Rotation Prevention, and Pumping Installation Equipped with Such a Torque Anchor | |
| US8443907B2 (en) | Apparatus and method for sealing portions of a wellbore | |
| CN110617026B (en) | Downhole operation device and method | |
| US20180119852A1 (en) | Expanding well tubulars interconnected by pin-box assemblies optimized for expansion | |
| EP3094813B1 (en) | Sealing element for downhole tool | |
| CN102937008B (en) | Top multistage pressure-bearing expansion pipe expansion construction device | |
| RU131065U1 (en) | PACKER | |
| CN105178901B (en) | Long well section reinforcing tubular column | |
| CN217735441U (en) | Oil gas well is packer packing element in pit prevents suddenly advancing protection device | |
| CN204476346U (en) | Cross optical cable and insert sealing device | |
| RU2353752C1 (en) | Method of pressurisation of well walls | |
| RU2708740C1 (en) | Device for isolation of a complication zone with pre-flushing | |
| NO20171098A1 (en) | Pressure containment devices | |
| RU2432447C1 (en) | Hydro-mechanical centraliser | |
| RU2560039C1 (en) | Method of formation segregation in well using profile packer and device for internal radial expansion of sections of profile part of packer pipes for fabrication of centralisers | |
| RU99813U1 (en) | PACKER BEYOND | |
| RU2521241C1 (en) | Hydraulic jack for installation of shutter in well |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150228 |