NO800254L - Oppblaasbar pakning og fremgangsmaate ved konstruksjon av samme - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt et oppblåsbart pakningsutstyr for tetning av et ringformet hulrom omkring en brønnforing eller annet rørformet element og nærmere bestemt, men ikke på noen begrensende måte, en forbedret anordning til forbindelse av endene av en armert oppblåsbar blære med ringformede elementer ved endene av pakningsutstyret.

En oppblåsbar pakning er et verktøy for anvendelse nede

i borehullet og som kan blåses opp med brønnfluidum for å■for-segle det ringformede rom mellom f.eks. foringsrøret og brønn-boringen. Den kan også anvendes inne i et. foringsrør.

Oppblåsbare pakninger kan benyttes i en brønn av et stort antall grunner. De kan benyttes til å bære en søyle av sement over en sone med tapt sirkulasjon (slamtap). De kan benyttes for å isolere produksjonssoner overfor sementkontakt. Til tider benyttes de for å sentrere et foringsrør under se-menteringsoperasjoner. De kan også benyttes for å isolere produksjons- og soner for gruspakkeoperasjoner.

Oppblåsbare pakninger av den kjente art fremskaffer typisk forbindelse av et forsterkende element av den oppblåsbare blære med ringformede elementer ved endene av pakningen ved å klemme fast endene av det forsterkende element mellom to koniske overflater. Disse to overflater påvirkes mekanisk mot hverandre ved å utgjøre en gjenget forbindelse. Typiske eksempler på slike kjente apparater inkluderer U.S..patent 3.437.142, 3.160211, 3.085.628 og 2.778.432.

Et fortsatt problem med disse apparater av kjent type

er svikten i forbindelsen mellom det forsterkende element av blæreorganene og de ringformede elementer ved endene av pakningen.

Foreliggende oppfinnelse forbedrer i høy grad styrken

av denne forbindelse ved å anordne en hydraulisk kilevirkning i tillegg til den innledende mekaniske kilevirkning og ved å anvende flytende bindemiddel til å binde det forsterkende element til den ringformede del.

Det oppblåsbare pakningselement ifølge foreliggende oppfinnelse inkluderer et oppblåsbart blæreorgan med et forsterk-, ende element i form av flettet wire. En ende av det forsterkende element er opptatt mellom en avsmalnende overflate på et forankringsorgan og en avsmalnende overflate på.et ringformet kileorgan. En gjenget del av ankerorganet har inngrep med en gjenget del på en ringformet del. Kileorganet er forskyvbart opptatt inne i den ringformede del og har inngrep med et anslag på ringen, slik at når den gjengede forbindelse mellom ankerorganet og den ringformede del frembringes.blir det forsterkende element klemt fast mellom de avsmalnende overflater. En ytterligere klemmekraft blir deretter påført ved å påføre flytende epoxy under trykk mot kileorganet for ytterligere å drive det mot ankerorganet og øke klemmekraften på forsterkningselementet. Trykket bibeholdes inntil epoxyen er herdnet. Skjøten blir deretter ytterligere forsterket ved å tvinge ytterligere flytende epoxy inn i området mellom forsterkningselementet. og den avsmalnende overflate av ankerorganet for å binde forsterkningselementet til ankerorganet.

Oppfinnelsen vil bedre forstås ut fra følgende detal-jerte beskrivelse med henvisning til tegningene, hvor fig. IA til 1C er lengdesnitt av det oppblåsbare pakningsutstyr ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 er et riss i .større målestokk av forbindelsen mellom enden av forsterkningselementet og de ringformede deler ved den øvre ende av pakningen.

r

På fig. 1 er vist det oppblåsbare pakningsutstyr ifølge foreliggende oppfinnelse og generelt betegnet med henvisnings-tallet 10. Det oppblåsbare pakningsutstyr 10 inkluderer en rørformet kjerne 12 som har en øvre del 14 som med skruegjen-ger er forbundet med dens øvre ende 16.

Et oppblåsbart pakningselement generelt betegnet med hen-visningstallet. 18 er anbragt omkring kjernen 12.

Styreventilorganer generelt betegnet med 20 er anbragt omkring kjernen 12 under og forbundet med pakningselementet 18. Styreventilen 20 forsyner selektivt fluidum under trykk fra et indre rom 22 i kjernen 12 til det oppblåsbare pakningselement 18 for oppblåsing av dette. En nedre ende av styreventilen 20 støter mot en nedre støttering 24. Den oppblåsbare del av pakningselementet 18 inkluderer et radialt indre blæreorgan 26 som er omgitt av et forsterkningselement 28 av flettet stålkabel. Et radialt ytre gummibelegg 30 beskytter det flettede stålelement 28.

Det indre blæreorgan 26 består fortrinnsvis av et antall lag av gummi som er adskil-t fra det flettede forsterkende

element 28 med et lag av nylo n. o

Med henvisning til den øvre ende av pakningselementet

18, har ikke en øvre ehdedel 3 2 av forsterkningselementet 28 stålkablene flettet, men i stedet er disse lagt parallelt.

Den parallelle wiredel 32 er vist med parallelle linjer i mot-setning til de krysskraverte markeringer på den flettede del av forsterkningselementet 28. Forsterkningselementet 28 er som det vil sees, klemt fast mellom et ringformet øvre ankerorgan 34 og et ringformet øvre kileorgan 36. Ankerorganet "34 inkluderer en gjenget del som på sin side er forbundet med en gjenget del av en øvre pakningssko eller ringformet del 3.8

med gjengeforbindelse 40. Til en nedre ende av det øvre ankerorgan 34 er forbundet en øvre ekspansjonshylse 42. av messing.

Det øvre ankerorgan 34 inkluderer en aksialt nedover avsmalnende indre flate 44 som er forsynt med gjenger for å gi en uregelmessig overflate som kan gripe det forsterkende element 28.

Det øvre ringformede kileorgan 36 inkluderer en ringformet aksialt nedover avsmalnende ytre flate 46. Ankerorganet 34 og kileorganet 36 er slik anordnet at wirene eller kablene i forsterkningselementet 28 befinner seg mellom de nevnte avsmalnende flater 44 og' 46.

Det ringformede kileorgan 36 inkluderer en sylindrisk del 48 med en ytre sylindrisk flate .50 som er glidbart opptatt inne i en sylindrisk boring 52 i den øvre pakningssko 38.

Når gjengeforbindelsen 40 først ér fremstilt, vil en øvre ende 54 av den sylindriske del 48 få inngrep med et anslag 56 på den øvre pakningssko 38. Når den gjengede forbindelse 40 er opprettet, påvirkes kileorganet 36 nedover slik at den avsmalnende flate 46 av kileorganet 36 påvirkes mot den avsmalnende flate 44 av ankerorganet 34 slik at endene av wirene i forsterkningselementet 28 klemmes fast mellom nevnte avsmalnende flater 44 og 46.

Ankerorganene 34, den ringformede del eller øvre pakningssko 38 og kileorganet 36 avgrenser et ringformet fluidumtett kammer 58 som kommuniserer med en flate 60 på kileorganet 36, hvilken flate 60 er kjennetegnet ved at den vender bort fra retningen nedover av den aksiale avsmalning av flaten 46 på kileorganet 36.

Et gjenget hull 62 er anbragt gjennom en vegg av ankerorganet 34 slik' at der skaffes et middel for å forbinde en tilførsel for hydraulisk trykk med det ringformede kammer 58. Når hydraulisk trykk påføres nevnte ringformede kammer 58 vil den kraft som påføres mot flaten 60, på hvilke kileorganet 36 nedover i retning av dettes aksiale avsmalnende form for ytterligere å påvirke de avsmalnende flater 44 og 46 sammen for derved ytterligere å klemme fast endene av wirene eller kablene i det forsterkende element 28 mellom dem. Enden 54" av kileorganet 36 beveges bort fra anslaget 56 som vist på fig. 2.

En tilførsel av flytende epoxy under trykk forbindes fortrinnsvis med hullet 62, slik at nevnte flytende epoxy under trykk, ledes inn i kammeret 58. Den flytende epoxy må •opprettholdes under trykk, mot kileorganet 36 inntil nevnte epoxy er herdnet slik at det ringformede kammer 58 er fylt med herdnet époxy og kileorganet 36 derfor holdes i en slik stilling at det klemmer fast endene av wireelementene i det forsterkende element 28 mellom de avsmalnende flater 44 og 46. Hullet 62 blir deretter plugget med en konvensjonell rør-plugg for å danne en fluidumtetning.

Den avsmalnende flate 44 på ankerorganet 34 inkluderer fortrinnsvis en uregelmessig flate for å bidra til gripevirk-ningen på wireelementene i det forsterkende element 28. Den uregelmessige flate av den smalnende flate 34 er dannet ved en konvensjonell innvendig gjengeform, men en uregelmessig overflate kunne være frembragt ved hjelp av et hvilket som helst antall andre organer og den gjengete flate 44 er selv-sagt ikke virkelig skrudd sammen med forsterkningselementet 28.

Etter at det oppblåsbare pakningsutstyr 10 er satt sammen som vist og den flytende epoxy har fått anledning til å herdne i det ringformede kammer 58, blir gummikomponentene av blæren eller pakningen 18 vulkanisert, slik at de indre blæreorganer 26 binder seg til stålkileorganene 36 på over-flaten antydet ved 64 og slik at gummidekket 3 0 bindes til stålankerorganet antydet ved 66.

Når gummikomponentene er blitt vulkanisert er det ønske-lig å tvinge ytterligere f-lytende epoxyharpiks inn i området mellom endene av wirene i forsterkningselementet 28 og den avsmalnende flate 4 4 av ankerorganet 3 4,. for å frembringe ytterligere styrke av forbindelsen mellom forsterkningselementet 28 og ankerorganet 34.

For dette formål er en inntaksåpning 68 anordnet gjennom nevnte ankerorgan 3 4 og står i forbindelse med området mellom de nevnte ender av wirene i forsterkningselementet 28 og den avsmalnende flate 44 av ankerorganet 34. Inntaksåpningen 68 skaffer en mulighet for å forbinde en kilde for flytende bindemiddel som fortrinnsvis er epoxy, under trykk med nevnte område.

En utløpsåpning 70 aksialt adskilt fra inntaksåpningen 68, er også anbragt gjennom ankerorganet 3 4 og kommuniserer med det nevnte område mellom wirene og den avsmalnende flate •44. Utløpsåpningen 70 skaffer en mulighet for ventilering av området slik at flytende bindemiddel kan strømme inn i inntaksåpningen 68 tvers over området mellom endene av wirene i forsterkningselementet 28 og den avsmalnende flate 44 på ankerorganet 34 og ut gjennom utløpsåpningen 70.

Der er fortrinnsvis bare en inntaksåpning 68 og der er et antall utløpsåpninger 70 radialt adskilt rundt ankerorganet 34. På denne måte kan det flytende bindemiddel bli innført

i inntaksåpningen 68 og tillates å flyte suksessivt til de forskjellige utløpsåpninger 70. Når først flytende bindemiddel begynner å flyte ut gjennom utløpsåpningen 70 nærmest inntaksåpningen 68, stenges utløpsåpningen med en konvensjonell rørplugg 72 slik at det flytende bindemiddel tvinges mot de andre utløpsåpninger. På lignende måte som det flytende bindemiddel begynner å flyte ut gjennom hver av de andre utløps-åpninger blir denne åpning lukket med en rørplugg 7 2 inntil hele det ringformede område mellom endene av wirene i forsterkningselementet 28 og den ringformede avsmalnende flate 44 er mettet med flytende bindemiddel.

Når det oppblåsbare pakningsutstyr 10 er i den ikke opp-blåste stilling som vist, kontakter den øvre pakningssko 38 den øvre støttering 74 som er sveiset til kjernen 12 ved 76.

Med henvisning til den nedre ende av blæren eller pakningen 18 er de nedre ender av wirene i forsterkningselementet 28 fastklemt mellom et nedre ankerorgan 78 og et nedre kile organ 80 på en måte tilsvarende den hvorved dé øvre ender ble klemt fast mellom det øvre ankerorgan 34 og det øvre kileorgan 36.

Det nedre ankerorgan 78 er forbundet med en nedre ringformet del eller pakningssko 82 ved den gjengede forbindelse 84 på en måte tilsvarende forbindelsen mellom, det øvre ankerorgan 34 og den øvre ringformede del 38.

På lignende måte kontakter en nedre ende 86 av det nedre kileorgan 80 et anslag 88 på nedre ringformede del 82. Den nedre ringformede del 82 er sveiset til styreventilorganet 20 som antydet ved 90.

Det oppblåsbare pakkerutstyr er fortrinnsvis konstruert på følgende måte. En ende av forsterkningselementet 28 an-bringes mellom de avsmalnende flater 4 4 og 4 6 av ankerorganet 34 henholdsvis kileorganet 36. Deretter opprettes gjengeforbindelsen 40 for å gi en innledende klemmekraft mellom de avsmalnende flater.

En kilde for flytende bindemiddel under trykk forbindes med gjengeboringen 62 og et flytende bindemiddel under trykk påføres det ringformede kammer 58 for å påvirke den avsmalnende flate 46 mot den avsmalnende flate 44. Bindemiddelet er fortrinnsvis en epoxyharpiks. Trykket på nevnte flytende bindemiddel bibeholdes i det ringformede kammer 58 inntil bindemiddelet herdner, slik at forsterkningelementet 28 forblir fastklemt mellom de avsmalnende flater 44 og 46. Dette gjøres ved å innføre epoxyharpiksen gjennom en konvensjonell fettsprøyte med en innebygget kontrollventil.

Deretter blir gummiblæren 26 og det ytre gummidekket 30 vulkanisert, slik at de bindes til kileorganet 36 og ankerorganet 34 ved 64 henholdsvis 66.

Endelig tvinges ytterligere flytende bindemiddel, inn i inntaksåpningen 68 og tvers over området mellom forsterkningselementet 28 og den avsmalnende flate 44 og ut gjennom utløps-åpningen 70. Dette styrker i høy grad skjøten mellom forsterkningselementet 28 og ankerorganet 34.

Således er det oppblåsbare pakningsutstyr ifølge foreliggende oppfinnelse vel egnet til å oppnå formål og fordeler nevnt i det foregående såvel som de som er iboende.

Claims (13)

1. Oppblåsbart pakningselement, karakterisert ved et oppblåsbart blæreorgan med et forsterkende element, et ringformet ankerorgan med en aksialt avsmalnende overflate, en ringformet kileinnretning med en aksialt avsmalnende overflate, idet blæreorganet, ankerorganet og kileinnretningen er slik anordnet at en ende av det forsterkende element befinner seg mellom de avsmalnende overflater av ankerorganet og kileinnretningen og organer for påføring av hydraulisk trykk på kileinnretningen for å påvirke dennes avsmalnende overflate mot ankérorgané.ts. avsmalnende overflate, slik at den nevnte ende av det forsterkende element klemmes fast mellom de nevnte avsmalnende overflater.

2. Pakningselement ifølge krav 1, karakterisert ved at organene for påføring av hydraulisk, trykk danner en innretning for påføring av flytende bindemiddel under trykk mot kileinnretningen for å påvirke den nevnte avsmalnende overflate av kileinnretningen mot den avsmalnende overflate av ankerorganet og for å opprettholde nevnte bindemiddel under trykk mot kileinnretningen inntil bindemiddelet er herdnet slik at det forsterkende element forblir fastklemt mellom de nevnte avsmalnende overflater.

3. Pakningselement ifølge krav 2, karakterisert ved at en av de avsmalnende overflater inkluderer en uregelmessig overflateinnretning for å gripe nevnte ende av det forsterkende element og omfatter videre en innretning for å tvinge flytende bindemiddel mellom nevnte wirer og den uregelmessige overflate.

4. Pakningselement ifølge krav 2, karakterisert ved en gjenget forbindelse mellom ankerorganet og kileinnretningen, slik innrettet at når den gjengete forbindelse er fremstilt tvinges den nevnte avsmalnende flate av kileinnretningen mot den avsmalnende flate av ankerorganet for å frembringe en innledende fastklemmende virkning mellom de nevnte avsmalnende flater.

5. Pakningselement ifølge krav 1, karakterisert ved en gjenget forbindelse mellom ankerorganet og kileinnretningen, slik innrettet at ;når gjengeforbindelsen er fremstilt tvinges den avsmalnende overflate av kileinnretningen mot den avsmalnende overflate av ankerorganet for å gi en innledende klemmevirkning mellom de nevnte avsmalnende flater.

6. Pakningselement ifølge krav 1, karakterisert ved at en av de avsmalnende flater inkluderer en uregelmessig overflate for å gripe nevnte ende av det forsterkende element og pakningselementet omfatter videre en innretning for å tvinge flytende bindemiddel mellom det forsterkende element og den uregelmessige overflate.

7. Pakningselement ifølge krav 1, karakterisert ved en innretning for å tvinge flytende bindemiddel mellom det forsterkende element og den avsmalnende overflate av ankerorganet.

8. Pakningselement ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved et oppblåsbart blæreorgan som inkluderer et forsterkende element, et ringformet ankerorgan med en aksialt avsmalnende overflate og som inkluderer en gjenget del, en ringformet del med et gjenget parti i inngrep med den gjengete del av ankerorganet, en ringformet kileinnretning glidbart opptatt av den ringformede del og i kontakt med et anslag på nevnte ring, hvilken kileinnretning inkluderer en aksialt avsmalnende' overflate som er slik innrettet at når . gjengeforbindelsen mellom det ringformede ankerorgan og den ringformede del er fremstilt, blir en ende av det forsterkende element klemt fast mellom nevnte avsmalnende overflater av ankerorganet og kileinnretningen, og en innretning for påfør-ing av hydraulisk trykk på kileinnretningen for å påvirke den avsmalnende flate av kileinnretningen mot den avsmalnende flate av ankerorganet for å øke klemmekraften på nevnte ende av det forsterkende element.

9. Pakningselement ifølge krav 8, karakterisert ved at ankerorganet, den ringformete del og kileinnretningen avgrenser et ringformet fluidumtett kammer som kommuniserer med en flate av kileinnretningen, hvilken flate vender bort fra en råtning av den aksiale avsmalning av kileinnretningen, og nevnte innretning for påføring av.hydraulisk trykk på kileinnretningen inkluderer et organ for påføring av hydraulisk trykk på det ringformete kammer slik at kileinnretningen påvirkes i nevnte retning av< den nevnte aksiale avsmalning av den avsmalnende overflate av samme.

10. Pakningselement ifølge krav 9, karakterisert ved at innretningen for påføring av hydraulisk trykk har et organ for påføring av flytende bindemiddel under trykk på det ringformete kammer, og for å opprettholde nevnte bindemiddel under trykk inntil dette er herdnet, slik at forsterkningselementet forblir fastklemt mellom de avsmalnende overflater.

11. Pakningselement ifølge krav 8, karakterisert ved en innretning for å tvinge flytende bindemiddel inn i e~ t område mellom forsterkningselementet og.den avsmalnende overflate av ankerorganet etter at det hydrauliske trykk er på-ført kileinnretningen.

12. Pakningselement ifølge krav 11, karakterisert ved at innretningen for å tvinge flytende bindemiddel mellom •forsterkningselementet og den avsmalnende overflate inkluderer en inntaksåpning anbragt gjennom ankerorganene og i forbindelse med nevnte område mellom forsterkningselementet og den avsmalnende overflate av ankerorganet, for forbindelse av en kilde for flytende bindemiddel under trykk med nevnte område, og en utløpsanordning eller åpning anbragt gjennom ankerorganet og i forbindelse med nevnte område, hvilken utløpsåpning er aksialt adskilt fra innløpsåpningen for ventilering av nevnte område slik at det flytende bindemiddel kan flyte inn i innløpsåpningen tvers over nevnte område og ut gjennom ut-, løpsåpningen.

13. Pakningselement ifølge krav 12, karakterisert ved .at utløpsåpningen inkluderer et flertall utløpsåpninger som er radialt adskilt rundt ankerorganet.