NL8000652A - Opblaasbaar pakkerelement met integrale draagmiddelen. - Google Patents

Description

•έ- "r

Opblaasbaar pakkerelement met integrale draagmiddelen.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een opblaasbaar pakkerstelsel voor het afdichten van een ringvormige holte rondom een buisvormig element en meer in het bijzonder op een pakker met een integraal draagmiddel voor het overbruggen 5 van een ringvormige ruimte tussen een ophaalbaar werktuig en een boorputbekleding. Hoewel de aanvrage:bij wijze van voorbeeld een ophaalbare pakker beschrijft welke bestemd is om te worden geïnstalleerd op een boorkolom opgesteld binnen een boorputbekleding, kan het integrale draagmiddel volgens de uitvinding ook worden ge-10 bruikt op een pakker om af te dichten tussen de boorputbekleding en de boorputwand.

Opblaasbare pakkers kunnen in een boorput om verschillende redenen worden gebruikt. Ophaalbare opblaasbare pakkers worden in het algemeen gebruikt in verband met breken, cementeren, 15 behandelen of testen bij putten voor olie of gas.

Ophaalbare, opblaasbare pakkers omvatten in het algemeen eerste en tweede ringvormige eindschoenen met een opblaasbare blaas verbonden tussen de eindschoenen. Wanneer de blaas is opge-het blazen, expandeert om de ringvormige ruimte tussen de boorkolom 20 en de boorputbekleding af te dichten. De mate van differentiële druk binnen deze ringvormige ruimte en over de vertikale lengte van de opblaasbare blaas welke de pakker kan weerstaan is in het algemeen beperkt door de extrusieweerstand van het pakkerelement rondom de eindschoenen. Dat wil zeggen dat de axiale krachten welke wer-25 ken over de opgeblazen blaas vanwege de hydrostatische drukver schil boven en onder de blaas veroorzaken dat de opgeblazen blaas rolt over de schoen nabij het gebied met lage druk.

Bij opblaasbare pakkers welke permanent zijn opgesteld om af te dichten tussen de putbekleding en de boorgatwand kunnen 30 expandeerbare metalen vingers worden, opgesteld nabij de einden van 8000652 2 ΐΓ , * de opblaasbare blaas nabij de schoenen om een permanent versterkende brug te vormen over de ringvormige ruimte tussen de putbe-kleding en de putwand wanneer de blaas is opgeblazen. Dergelijke vervormbare metalen vingers kunnen echter in het algemeen niet 5 worden gebruikt bij ophaalbare, opblaasbare pakkers vanwege de nood zaak van laten leeglopen van de opblaasbare blaas teneinde de pakker uit de put te kunnen ophalen. Indien expandeerbare metalen vingers zouden worden gebruikt bij een ophaalbare pakker zou het zeer moeilijk zijn om de pakker op te halen.

10 Er bestaat daarom een behoefte voor middelen voor het versterken van de einddelen van een opblaasbare blaas voor gebruik bij een ophaalbare pakker.

De uitvinding beoogt zulke versterkingsmiddelen. De opblaasbare blaas van een pakker volgens de uitvinding is voorzien van een 15 integraal draagmiddel voor het overbruggen van de ringvormige ruimte tussen de pakker en de boorputbekleding teneinde het -vermogen te verhogen van de opblaasbare pakker om drukverschillen binnen de ringvormige ruimte te weerstaan. Het integrale draagmiddel omvat een aantal versterkende lagen waarbij elk van de lagen met een eerste 20 einde stevig bevestigd is aan een ringvormige ankerschoen en een tweede einde eindigt tussen de ankerschoen en een glijdende schoen. Het integrale draagmiddel omvat verder een tweede aantal versterkende lagen welke radiaal worden afgewisseld met de versterkende lagen uit het eerste aantal. Elk van de versterkende lagen van het 25 tweede aantal omvat een eerste einde welke eindigt nabij de anker schoen en een tweede vrij einde welke eindigt tussen de ankerschoen en de glijdende schoen. De vrije tweede'einden van achtereenvolgens radiaal buitenwaarts gelegen versterkende lagen van de eerste en tweede aantallen van versterkende lagen zijn gelegen op punten 30 welke achtereenvolgens axiaal verderweg zijn gelegen dan de anker schoen. Een tweede, soortgelijk geconstrueerde versterkend element is' aanwezig in het andere einde van de opblaasbare blaas nabij de glijdende schoen.

De figuren la en lb zijn een doorsnede van het opblaas-35 bare pakkerstelsel, 8000552 «* 3 S-

Figuur 2 is een vergrote doorsnede van een eindgedeelte vein de opblaasbare blaas en toont de constructie van bet integrale draagmiddel.

Figuur 3 is een schematische doorsnede van een ophaalbare 5 pakker welke opgesteld is binnen een put en in opgeblazen toe stand.

In de tekening en meer in het bijzonder in de figuren .la en lb is het opblaasbare pakkerstelsel 10 aangegeven.

Het opblaasbare pakkerstelsel 10 omvat een cilindervormige, 10 inwendige doorn 12 met bovenste en onderste lichamen 14 en 16 welke respectievelijk zijn verbonden met het boven- en ondereinde van de doorn.

Het bovenste lichaam 14 is voorzien van een boring 18 met schroefdraad welke een middel levert voor het verbinden van het 15 opblaasbare pakkerstelsel 10 aan een bovengedeelte 20 van een buis vormige boorkolom 22 volgens figuur 3. De boorkolom 2-2 wordt meer in het algemeen aangeduid als buisvormig orgaan. De aanduiding "buisvormig orgaan" kan ook slaan op de putbekleding 38.

Het onderste lichaam 16 is voorzien van een gedeelte 24 20 met uitwendige schroefdraad welke middel levert voor het verbinden van de pakker 10 met een lager gedeelte 26 van de boorkolom 22.

Rondom de pakker 12 tussen de boven en onderlichamen 14 en 16 is een ringvormig, opblaasbaar pakkerelement 28 opgesteld.

Het pakkerelement 28 omvat een bovenste ringvormige ankerschoen 25 30 en een onderste ringvormige glijdende schoen 32 met een ringvor mige, opblaasbare blaas 34 hiertussen opgesteld en daarmee verbonden en opgesteld rondom de doorn 12 voor het afdichten van een ringvormige ruimte 36 tussen de boorkolom 20 en de putbekleding 38.

De ankerschoen 30 en de glijdende schoen 32 liggen axiaal op af-30 stand van elkaar.

De glijdende schoen 32 staat verschuifbaar in aanraking met het radiaal buitenste cilindervormige oppervlak van de doorn 12 nabij het lagere lichaam 16. Wanneer de blaas 34 in niet opgeblazen toestand is als volgens de figuren la en lb bevindt de glijden-35 de schoen 32 zich in de laagste stand en staat in vrije aanraking 3900552 ί· 4 met een steunring 40.

De bovenste ankerschoen 30 is vast bevestigd aan het bovenlichaam 14 door middel van bijvoorbeeld een wiggrendelring 42.

5 Opgemerkt wordt dat de boven- en onderlichamen 14 en 16 volgens de tekening slechts schematisch zijn aangegeven, in het bijzonder het bovenlichaam 14 is schematisch aangegeven en is voorzien van een klep 44 om putvloeistof te voeren vanaf het inwendige 46 van de boorkolom 20 en de bekleding 12 door een inlaatpoort 10 48 en een uitlaatpoort 50 zodat de putvloeistof in verbinding staat met de kleine ringvormige ruimte 52 tussen het uitwendige oppervlak van de doorn 12 en het inwendige oppervlak van de opblaasbare pakker 28. Hierdoor kan putvloeistof selectief worden gevoerd vanaf het inwendige 46 door de poort 48, de klep 44, de 15 poort 50 en de ruimte 52 naar de blaas 34 om deze op te blazen.

De opblaasbare blaas 34 omvat een radiaal inwendig element 54 van elastomeer welke verbonden is tussen de boven en onderschoenen 30 en 32. Het elastomerische element is omgeven door een versterkend element welke stevig bevestigd is aan zijn boven- en 20 ondereinden aan de bovenankerschoen 30 en de ondergelegen glijdende schoen 32.

Bij de uitvoeringsvorm volgens de figuren la en lb bestaan zowel de ankerschoen 30 als de glijdende schoen 32 elk uit complementaire wiggen 58 en 60 voor het stevig aangrijpen van de einden 25 van het versterkende element 56.

De blaas met de wigverbindingen en versterkende elementen welke stevig zijn bevestigd aan de wiggen zijn aangegeven in de Amerikaanse octrooischriften 3.437.142 en 3.160.211 en 3.085.628 en 3.085.627 en 2.778.432 en 2.643.722.

30 De blaas 34 omvat verder een buitenste bekleding 62 van elastomeer welke het versterkende element 56 omgeeft.

De blaas 34 omvat verder bovenste en onderste integrale dragers 64 en 66.

Het versterkende element 56 en het bovenste integrale 35 draagmiddel 64 van de blaas 34 bestaan uit een aantal lagen van 30 ö 0 6 5 2 5 Λ stalen koorden zoals deze bij luchtbanden voor voertuigen worden gebruikt of dergelijke versterkende materialen.

Het versterkende element 56 bestaat uit vier lagen versterkend materiaal welke allen reiken vanaf binnen de wig 58 van 5 de ankerschoen 30 tot binnen de wig 60 van de glijdende schoen 32.

De vier lagen van versterkend materiaal welke het versterkende element 56 vormen zijn om en om opgesteld met een hoek van 60° ten opzichte van de omtrek van de opblaasbare pakker 10 over de volle lengte van de pakker. Elk van deze vier lagen reikt in de 10 wigringdelen 58 en 60 van de ankerschoen 30 en de glijdende schoen 32. .

Het bovenste integrale draagmiddel 64 is voorzien van acht extra lagen van versterkend materiaal welke zijn aangebracht over en zijn opgesteld radiaal buiten de eerste vier lagen welke 15 het versterkende element 56 vormen. De eerste, radiaal binnenste, laag van het bovenste integrale draagmiddel 64 heeft„een eerste vrije einde welke opgesteld is op de lijn 68 in figuur 2 waarbij deze lijn dicht nabij de ankerschoen 30 is opgesteld nabij de onderrand van de wig 58. Deze eerste laag van het integrale draagmiddel 20 64 heeft een tweede vrije einde welke eindigt op de lijn 72 welke axiaal op afstand is gelegen beneden de lijn 68.

Met de uitdrukking "vrije einde" wordt bedoeld dat het bedoelde einde niet stevig is bevestigd op hetzij de bovenankerschoen 30 of de onderste glijdende schoen 32.

25 De tweede laag van de bovenste integrale draagmiddel 64 welke radiaal buitenwaarts nabij de zojuist beschreven eerste laag is gelegen, reikt omhoog in de eerste wig 58 om daardoor stevig te zijn bevestigd op de ankerschoen 30 en reikt axiaal omlaag over een tweede afstand 74 onder de onderste rand 68 van de wig 58 30 en eindigt op de lijn 76.

Eveneens hebben de derde, vijfde en zevende opvolgende radiaal buitenwaarts gelegen lagen van de bovenste integrale draagmiddel 64 een eerste einde welke eindigt op de lijn 68 nabij de onderrand van de bovenwig 58 en een tweede, vrij einde welke ein-35 digt tussen de ankerschoen 30 en de glijdende schoen 32.

8000652 t 6

Ook eveneens hebben de vierde, zesde en achtste opvolgende radiaal buitenwaartse lagen van de bovenste integrale draagmiddel 64 hun einden reikend in de bovenwig 58 om daardoor stevig te zijn bevestigd op de bovenankerschoen 30 en de tweede, 5 lager gelegen vrije einden van al deze lagen eindigen tussen de ankerschoen 30 en de glijdende schoen 32.

De algemene reden waarom niet alle acht versterkende lagen van de versterkende elementen 64 en 66 reiken in de tapse wigverbinders 58 en 60 van de ankerschoen 30 en de.glijdende schoen 10 32 is om de dikte van de wand van de blaas 34 te verminderen. Hoe geringer het aantal lagen is welke zijn gestoken tussen de wiggen 58 en 60, hoe kleiner de .totale dikte van de wand van de blaas 34 kan zijn. Ook wordt een steviger verbinding bereikt bij de wiggen 58 en 60 wanneer minder lagen van versterkend materiaal gesto-15 ken zijn tussen de wiggen.

Bij een andere uitvoeringsvorm kunnen de acht lagen van het bovenste integrale draagmiddel 64 op enigszins andere wijze zijn opgesteld zodat de eerste en tweede radiaal binnenste lagen van het bovenste integrale draagmiddel 64 allebei vrije eerste 20 einden hebben welke eindigen op de lijn 68. Dan reiken de derde en vierde lagen beide in de wig 58. Vervolgens hebben de vijfde en zesde laag hun eerste vrij einden eindigend op de lijn 68 en tenslotte reiken de zevende en achtste laag met hun eerste einden in de wig 58 om stevig te worden bevestigd op de ankerschoen 30.

25 Zoals boven is aangegeven reikt de eerste radiaal binnen ste laag van het bovenste integrale draagmiddel 64 over een eerste afstand 70 beneden de benedenrand 68 van de bovenwig 58. De tweede laag van de bovenste integrale draagmiddel 64 reikt over een tweede afstand 74 onder de lijn 68, waarbij de tweede afstand 74 30 groter is dan de eerste afstand 70. Op dergelijke wijze eindigen van de derde, vierde, vijfde, zesde, zevende en achtste opvolgende radiaal buitenste laag van het bovenste integrale draagmiddel 74 met hun vrije tweede einden op punten welke achtereenvolgens axiaal verder zijn gelegen van de onderrand 68 van de bovenwig 35 58 van de ankerschoen 30.

8000652 *r 7

Een eerste vel van Teflon of ander opvulmateriaal (niet getekend) is gelegd over de radiaal binnenste laag van het versterkende element 56 over de volle lengte van de opblaasbare blaas 34. Een tweede laag van Teflon of ander opvulmateriaal 5 (niet getekend) is radiaal binnenwaarts gelegd van de achtste of radiaal buitenste laag van de bovenste en onderste integrale draag-middelen 64 en 66 en reikt over in hoofdzaak de volle lengte van de blaas 34, aanvangend met een gering aantal inches van elk van de ankerschoenen 30 en de glijdende schoen 32. De tweede laag 10 van scheidend materiaal bedekt het versterkende element 56 in het middengedeelte van de blaas 34 tussen de bovenste en onderste integrale draagmiddelen 64 en 66.

Het doel van de beide lagen van Teflon buiten en binnen de binnenste en buitenste lagen van versterkend materiaal is te ver-15 mijden dat de rest van de lagen van versterkend materiaal aan elkaar worden gehecht door het elastomerische materiaal waaruit het binnenste element 54 en de buitenste bekleding 62 van elastomeer bestaan.

Het inwendige element 54 van elastomeer is gehecht aan de 20 radiaal binnenste laag van het versterkende element 56 over het geheel van de opblaasbare blaas 34. Het element 54 is ook gehecht aan de ankerschoen 30 en de glijdende schoen 32.

De radiaal buitenste bekleding 62 van elastomeer dient te worden gehecht aan de bovenste ankerschoen 30, de onderste glij-25 dende schoen 32 en aan de radiaal buitenste laag van de bovenste en onderste integrale versterkingsmiddelen 64 en 66.

Het onderste integrale draagmiddel 66 is op dezelfde wijze geconstrueerd als de bovenste integrale drager 64.

In het kort kan de bovenste integrale drager 64 in het 30 algemeen worden beschreven als te zijn voorzien van een eerste aan tal versterkende lagen, dat wil zeggen de tweede, vierde, zesde en achtste laag volgens figuur 2 waarbij elk van de lagen van het eerste aantal lagen met een eerste einde stevig bevestigd is op de ringvormige ankerschoen 30 door klemmen tussen de wiggen 58 en 35 een tweede vrije einde welke eindigt -tussen de ankerschoen 30 en 8000552 * 8 de glijdende schoen 32.

De bovenste integrale draagmiddel 74 omvat verder een tweede aantal versterkende lagen, dat wil zeggen de eerste, derde, vijfde en zevende lagen als aangegeven in figuur 2 welke radiaal 5 afgewisseld worden door de versterkende lagen van het eerste aan tal. Met andere woorden, de tweede laag is radiaal buiten de eerste laag opgesteld en de derde laag is radiaal buiten de tweede opgesteld enz.

Elk van de versterkende lagen van het tweede aantal ver-10 sterkende lagen, dat wil zeggen de eerste, derde, vijfde en zevende laag van de bovenste integrale draagmiddel 64 omvat een eerste einde welke eindigt op de lijn 68 nabij de onderrand van de wigvormige verbindingsmiddelen 68 van de ankerschoen 30 en deze lagen hebben ook een tweede vrije einde welke eindigt tussen de 15 ankerschoen 30 en de glijdende schoen 32.

De vrije tweede einden van de achtereenvolgens buitenwaarts gelegen versterkende lagen van de eerste en tweede aantallen van versterkende lagen eindigen op punten welke achtereenvolgens verder weg liggen van de lijn 68. Dat wil zeggen dat de tweede laag verder 20 omlaag reikt dan de eerste laag, de derde laag verder omlaag reikt dan de tweede, de vierde laag verder omlaag reikt dan de derde laag enz.

Wanneer de opblaasbare pakkerstelsel zich bevindt in de opgeblazen stand volgens figuur 3, zijn de bovenste en onderste 25 integrale draagmiddelen 64 en 66 geexpandeerd naar de putbekleding 38 en leveren een middel voor het overbruggen van de ringvormige ruimte 36 rondom de boorkolom 20 om het vermogen van de pakker 10 te vergroten om drukverschillen te weerstaan binnen de ringvormige ruimte 36 axiaal over de pakker 10. Deze constructie draagt bij 30 om extrusie van de blaas 34 te vermijden rondom de ankerschoen 30 en de glijdende schoen 32. De constructie is soepel en kan daardoor uit de opgeblazen toestand worden gehaald zodat de pakker 10 uit de put kan worden verwijderd.

Aldus blijkt dat de pakker volgens de uitvinding in 35 staat is om de doeleinden en voordelen te leveren welke zijn be- 80 0 06 5 2 9 * schreven en welke hiermede samenhangen.

8000652

Claims (15)

1. Opblaasbaar pakkerelement, gekenmerkt door een eerste ringvormige schoen, een tweede ringvormige schoen axiaal op afstand van de eerste schoen, een opblaasbare blaas verbonden 5 met en opgesteld tussen de eerste en tweede schoenen en voorzien van een versterkingsmiddel welke bestaat uit een versterkend 'element met eerste en tweede einden welke stevig zijn bevestigd op de eerste en tweede schoenen, en een aantal versterkende lagen waarvan elk een eerste einde stevig is bevestigd op de eerste 10 schoen en een tweede vrij einde eindigt tussen de eerste en twee de schoen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de versterkende lagen van het aantal versterkende lagen variërende axiale lengten hebben en zodanig zijn opgesteld dat de vrije twee- 15 de einden daarvan eindigen op axiaal van elkaar verwijderde punten.

3. Inrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat de vrije tweede einden van de opvolgende radiaal buitenwaarts gelegen versterkende lagen van het aantal versterkende lagen eindigen op punten welke opvolgend verder zijn gelegen van de eerste schoen.

4. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de versterkende middelen verder voorzien zijn van een tweede aantal versterkende lagen welke in radiale opstelling om en om opgesteld zijn ten opzichte van de versterkende lagen van het eerste aantal.

5. Inrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt doordat de versterkende lagen van het tweede aantal met hun eerste vrije einden eindigen nabij de eerste schoen en met hun tweede vrije einde eindigen tussen de eerste en tweede schoenen.

6. Inrichting volgens conclusie 5, gekenmerkt doordat de 30 versterkende lagen van de eerste en tweede aantallen van verster kende lagen zodanig zijn opgesteld dat de vrije einden daarvan zijn gelegen op axiaal op afstand van elkaar gelegen punten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, gekenmerkt doordat de vrije tweede einden van de achtereenvolgens radiaal buitenwaarts 35 opgestelde versterkende lagen van de ‘eerste en tweede aantallen 3000652 * ' 11 van versterkende lagen zijn gelegen op punten welke achtereenvolgens, verder van de eerste schoen zijn gelegen.

8. Opblaasbare pakker voor het afdichten van een ringvormige ruimte rondom een buisvormig orgaan waarop de pakker is 5 bevestigd, gekenmerkt door een cilindervormige doorn, een boven ste lichaam verbonden met een bovenste einde van de doorn en voorzien van middelen om de pakker te verbinden met een bovenste deel van het buisvormige orgaan, een onderste lichaam verbonden met een onderste einde van de doorn en voorzien van middelen voor het 10 bevestigen van de pakker aan een onderste deel van het buisvormige orgaan, een ringvormige ankerschoen welke vast is bevestigd aan één van de bovenste en onderste lichamen, een ringvormige glijdende schoen welke glijdend in aanraking staat met het radiale uitwendige oppervlak van de doorn tussen de eerste en tweede lichamen, 15 een opblaasbare, ringvormige blaas opgesteld rondom de doorn voor het afdichten van de ringvormige ruimte rondom het buisvormige orgaan bij opblazen van de blaas, waarbij de blaas is voorzien van een versterkend element welke bevestigd is aan zowel de ankerschoen als aan de glijdende schoen, en waarbij de blaas voorzien is van 20 integrale draagmiddelen voor het overbruggen van de ringvormige ruimte rondom het buisvormige orgaan om het vermogen van de pakker om drukverschillen binnen de ringvormige ruimte over de lengte van de pakker te weerstaan, waarbij de integrale draagmiddelen voorzien zijn van een aantal versterkende lagen waarvan een eerste 25 einde bevestigd is aan de ankerschoen en het tweede einde eindigt tussen de ankerschoen en de glijdende schoen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt doordat de versterkende lagen van het aantal versterkende lagen een variërende lengte hebben en zodanig zijn opgesteld dat de vrije tweede 30 einden van de lagen eindigen op axiaal op afstand van elkaar gelegen punten.

10. Inrichting volgens conclusie 9, gekenmerkt doordat de vrije tweede einden van de opvolgende radiaal buitenwaarts gelegen lagen van het aantal versterkende lagen eindigen op punten welke 35 achtereenvolgens axiaal verder zijn gelegen van de ankerschoen. 8000652 i

11. Inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt doordat het integrale draagmiddel verder voorzien is van een tweede aantal versterkende lagen welke radiaal worden afgewisseld door de versterkende lagen van het eerste aantal.

12. Inrichting volgens'conclusie 11, gekenmerkt doordat elk van de versterkende lagen van het tweede aantal met een eerste einde eindigt nabij de ankerschoen en met een tweede vrij einde eindigt tussen de ankerschoen en de glijdende schoen.

13. Inrichting volgens conclusie 12, gekenmerkt doordat 10 de versterkende lagen van de eerste en tweede aantallen verster kende lagen zodanig zijn opgesteld dat de vrije tweede einden daarvan eindigen op axiaal op afstand van elkaar gelegen punten.

14. Inrichting volgens conclusie 13, gekenmerkt doordat de vrije tweede einden van de opvolgend radiaal buitenwaarts ge- 15 legen versterkende lagen van de eerste en tweede aantallen verster kende lagen zijn gelegen op punten welke achtereenvolgens axiaal verder zijn gelegen van de ankerschoen.

15. Inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt doordat de blaas verder is voorzien van een tweede integraal draagmiddel met 20 een aantal versterkende lagen waarvan een eerste einde bevestigd is aan de ringvormige glijdende schoen en een tweede vrij einde eindigt tussen de glijdende schoen en de ankerschoen. 8000652