RO132492B1 - Izolator extensibil - Google Patents

Description

Prezenta dezvăluire se referă, în general, la operațiuni efectuate și la un echipament utilizat în legătură cu un puț subteran, cum ar fi un puț pentru extracția de petrol, gaze sau minerale. Mai în particular, dezvăluirea se referă la izolatoare extensibile reutilizabile pentru aplicații în puțul de foraj.

în timpul forării, finalizării sau mentenanței unui puț subteran în scopul producerii de hidrocarburi, unul sau mai multe izolatoare, sau pachere, pot fi instalate în puțul de foraj pentru a izola o zonă de alta. Un izolator poate fi utilizat într-un puț de foraj prin intermediul unei linii cablate, instrumentații cu sârmă, tubaj spiralat, garnituri de foraj, sau altui mijloc, și apoi extins radial pentru a intra în contact etanș cu suprafața interioară a garniturii, linerului sau altui element tubular.

Izolatoarele extensibile trebuie să aibă capacitatea de a funcționa în ciuda presiunilor tot mai mari și a forțelor axiale. Presiunile diferențiale de pe suprafața unui izolator pot ajunge până la 15000 psi.

Materialele rezistente, cum ar fi cauciucul, care pot fi ușor comprimate axial pentru a determina extinderea diametrelor, tind a avea presiune foarte scăzută, menținându-și caracteristicile datorită tendinței materialului rezistent de a se extruda axial într-un spațiu de extruziune sub o presiune diferențială. Aceste tipuri de mecanisme de izolare necesită, de obicei, limitatoare de extruziune structurale pentru a reduce spațiul de extruziune. Mai mult decât atât, izolatoarele rezistente reutilizabile pot fi supuse unor suprafețe de izolare deteriorate, la care se face referire ca de erodare, în care porțiuni mici ale marginii elementului de izolare se desprind după utilizări repetate.

Recent, s-au comercializat duze de fracturare care se dizolvă. în prezent, elementele elastomere care se dizolvă, utilizate la duzele de fracturare care se dizolvă, tind să se dizolve prea încet la temperaturi sub 200 F. Materialele metalice care se dizolvă, se dizolvă mai repede sub 200 F. în aplicațiile cu duză de fracturare care se dizolvă, utilizarea unui izolator metalic realizat din aliajele metalice care se dizolvă poate îmbunătăți dizolvarea totală a duzei de fracturare sub 200 F. Aliajele metalice care se dizolvă, se dizolvă de asemenea în soluție și nu se reformează la temperaturi mai scăzute. în prezent, cauciucul care se dizolvă sau elementele asemănătoare cauciucului nu se dizolvă complet în soluție; mai curând acestea se separă în particule și bulgări. Anumite tipuri pot, de asemenea, să se rupă la o consistență a grăsimii sau siropului pentru un cuplu redus, și, în unele cazuri, aceste tipuri de materiale se pot reforma ca solide la temperaturile mai scăzute care apar lângă suprafața puțului de foraj. Particulele, bulgării, grăsimea, siropul pentru un cuplu redus sau bulgării solizi reformați care plutesc prin gura puțului sau echipamentul de suprafață pot crea restricționări și ancrasări. Aliajele metalice care se dizolvă reduc acest risc, deoarece acestea se dizolvă cât mai în întregime în soluție. Un izolator circular metalic poate fi, de asemenea, extins radial pentru a forma un izolator, care poate fi funcțional sub o presiune diferențială mai mare decât un element rezistent și expus mai puțin la efectele de erodare. Cu toate acestea, procesul de extindere la un diametru mai mare introduce forțe de tensiune interne în elementul de izolare. Fibrele diametrului exterior ale izolatorului vor necesita o creștere în lungime, care determină provocări ale geometriei și forței de tensiune atunci când se utilizează materiale metalice. Astfel de forțe de tensiune pot determina ca un izolator metalic să se deformeze plastic și, astfel, să nu mai fie capabil să se retracteze atunci când se dorește. în consecință, atunci când se proiectează un izolator, materialele și/sau geometriile care permit o extindere mărită având forțe de tensiune acceptabile tind să sacrifice rezistența și presiunea menținând caracteristicile.

RO 132492 Β1 în ceea ce privește numeroase aplicații pentru petrol și gaze, nu este necesar un 1 izolator perfect. Un izolator circular metalic care se extinde radial poate preveni cea mai mare parte a fluxului și îndeplini cerințele aplicației. în numeroase aplicații, mediul fluid însuși 3 poate crea o punte între imperfecțiunile izolatorului, și procedând în acest mod, furnizează un izolator complet. De exemplu, numeroase aplicații de fracturare hidraulică includ nisip în 5 mediul fluid. Nisipul și fluidele gelatinoase utilizate în mediul de fracturare hidraulic sunt cunoscute pentru a crea o punte și a bloca imperfecțiunile izolatorului. 7

Documentul (US 2016/0208577 A1) dezvăluie un aparat pentru etanșare, în raport cu suprafață interioară a unui tub cilindric care conține un inel metalic care definește o axă, 9 un capăt superior, un capăt inferior, o suprafață circumferențială interioară și o suprafață circumferențială exterioară. Există o creastă îndoită rezultată dintr-o convexitate orientată 11 spre exterior și dintr-o concavitate orietată spre interior. Manșonul metalic are o primă multutudine de caneluri formate pe suprafața exterioară a manșonului metalic. Un strat 13 cauciucat (garnitura rezilientă circulară) este dispusă coaxial în concaveitatea menționată, dezvăluind un strat intermediar cauciucat dispus in interiorul manșonului metalic. De ase- 15 menea, exista un umăr superior și un umăr inferior care sunt deplasabiIi axial pentru a comprima selectiv axial și a extinde radial manșonul metalic. Suprafața metalică exterioară a 17 manșonului metalic are multe caneluri, acestea putând fi împărțite în două multitudini de caneluri care sunt circumferențial distanțate cu ambele seturi cel puțin parțial între partea 19 convexă și capătul superior precum și între partea convexă și capătul inferior. Luând în considerare fig. 1, se poate vedea o bază care formează un umăr și un manșon care for- 21 mează un umăr opus. Partea interioară a manșonului acționează ca un element de rigidizare dispus coaxial în interiorul părții concave cu o garnitură rezilientă care formează un strat 23 intermediar așa cum se poate observa în fig. 9, elementul de rigidizare având un profil transversal triunghiular. Un strat cauciucat (material rezilient) poate fi aplicat suprafeței 25 exterioare.

Documentul (US 5904354 A) dezvăluie un aparat pentru etanșare în raport cu 27 suprafața interioară a unui corp cilindric care conține un inel metalic cu suprafața exterioară convexă și suprafața interioară concavă, o multitudine de caneluri care sunt dispuse radial 29 pe suprafața exterioară a manșonului metalic. Un element de etanșare (garnitură rezilientă circulară) este cel puțin parțial dispusă coaxial în partea concavă menționmată. Un umăr 31 superior și un umăr inferior sunt situați ăn vecinătatea capetelor elementului flexibil, care se mișcă relativ unul față de celălalt pentru a comprima selectiv axial și a extinde radial 33 elementul flexibil așa cum este repreyentat în fig. 4A-B. Elementul flexibil are mai multe caneluri, acestea putând fi împărțite în două multutidini de caneluri care sunt circumferențial 35 distanțate cu ambele seturi cel puțin parțial între partea convexă și capătul superior precum și între partea convexă și capătul inferior. Deoarece elementul de etanșare este alcătuit dintr- 37 un singur elestiomer, extinderea se va face de-a lungul secțiunii centrale flexibile pentru a fi atât internă, cât și externă față de elementul flexibil, un material rezilient umple prima și a 39 două multutudine de caneluri și un strat de material rezilient se formează pe suprafașa exterioară menționată. 41

Scurtă descriere a desenelor

Variantele de realizare sunt descrise în continuare detaliat cu referire la figurile 43 însoțitoare, în care:

- fig. 1, este o diagramă schematică la nivel de bloc a unui sistem cu linie cablată 45 exemplificativ, care prezintă un instrument cu linie cablată suspendat prin linia cablată, cu un aparat pentru izolare în raport cu o suprafață interioară a unui element tubular cilindric, 47 conform unei variante de realizare;

RO 132492 Β1

- fig. 2, este o diagramă schematică la nivel de bloc a unui sistem de forare, finalizare, mentenantă sau altele asemenea, exemplificativ, care prezintă o instalație de forare care poartă o garnitură de foraj și un instrument pentru puțul de foraj cu un aparat pentru izolare în raport cu o suprafață interioară a unui element tubular cilindric, conform unei variante de realizare;

- fig. 3A, este o secțiune transversală axială a unui aparat de izolare conform unei variante de realizare prezentate într-o configurație de neizolare;

- fig. 3B, este o secțiune transversală axială a unui aparat de izolare din fig. 3A prezentat în contact etanș într-un element tubular cilindric;

- fig. 4A, este o vedere în relief a aparatului de izolare din fig. 3A prezentat într-o configurație de neizolare;

- fig. 4B, este o vedere în relief a aparatului de izolare din fig. 3A prezentat într-o configurație de izolare;

- fig. 5, este o vedere în perspectivă explodată a unui ansamblu de inel de izolare, conform unei variante de realizare, adecvat pentru utilizare la aparatul de izolare din fig. 3A;

- fig. 6, este o secțiune transversală axială a unei porțiuni a ansamblului de inel de izolare din fig. 5, prezentat într-o stare de neizolare;

- fig. 7, este o vedere în perspectivă a ansamblului de inel de izolare din fig. 5;

- fig. 8, este o vedere în perspectivă a unui ansamblu de inel de izolare, conform unei variante de realizare, adecvat pentru utilizare la aparatul de izolare din fig. 3A;

- fig. 9A, este o secțiune transversală axială a unei porțiuni a ansamblului de inel de izolare din fig. 8, prezentat într-o stare de neizolare;

- fig. 9B, este o secțiune transversală axială a unei porțiuni a ansamblului de inel de izolare din fig. 8, prezentat într-o stare de izolare; și

- fig. 10, este o diagramă de flux a procedeului pentru izolare în raport cu o suprafață interioară a unui element tubular cilindric, conform unei variante de realizare.

Prezenta dezvăluire poate repeta numerele și/sau literele de referință în exemplele variate. Această repetare are drept scop simplitatea și claritatea, și nu creează în sine o relație între numeroasele variante de realizare și/sau configurații discutate. Mai mult, termenii referitori la spațiu, cum ar fi imediat dedesubt, sub, inferior, deasupra, superior, partea superioară a puțului, partea inferioară a puțului, în amonte, în aval și asemenea, pot fi utilizați aici pentru facilitarea descrierii unui element sau caracteristică a relației cu alt (alte) element (elemente) sau caracteristică (caracteristici) astfel cum se ilustrează în figuri. Termenii referitori la spațiu sunt destinați a cuprinde orientări diferite ale aparatului în utilizare sau funcționare, suplimentar față de orientarea descrisă în figuri.

Fig. 1, prezintă o vedere a unui sistem de tip sistem de linie cablată 10 conform uneia sau mai multor variante de realizare. Un mijloc 140, cum ar fi un cablu al liniei cablate 11, suspendă un instrument al liniei cablate 12 într-un puț de foraj 13. Puțul de foraj 13 poate fi aliniat cu coloana de tubaj 19 și un înveliș de ciment 20, sau puțul de foraj 13 poate fi un puț de foraj netubat (nu este ilustrat). Puțul de foraj 13 poate avea orice adâncime, iar lungimea cablului liniei cablate 11 ar trebui să fie suficientă în ceea ce privește adâncimea puțului de foraj 13. Sistemul de linie cablată 10 poate include un discdescripete 25 care poate fi utilizat pentru ghidarea cablului liniei cablate 11 în puțul de foraj 13. Cablul liniei cablate 11 poate fi înfășurat pe un cilindru de înfășurare 26 sau un cilindru pentru depozitare. Cablul liniei cablate 11 poate fi conectat în mod structural cu instrumentul liniei cablate 12, și extras sau introdus pentru a ridica și coborî instrumentul liniei cablate 12 în puțul de foraj 13.

RO 132492 Β1

Instrumentul liniei cablate 12 poate avea un înveliș sau o carcasă de protecție care poate fi 1 etanș (etanșă) la fluid și rezistent (rezistentă) la presiune pentru a permite echipamentului din interior să fie susținut și protejat pe durata funcționării. Instrumentul liniei cablate 12 3 poate cuprinde unul sau mai multe instrumente de izolare 100, astfel cum se descrie în continuare. Cu toate acestea, potfi utilizate, de asemenea, alte tipuri de instrumente, inclusiv 5 instrumente pentru întocmirea profilului geologic al puțului, instrumente de instrumentație, instrumente de perforare, instrumente de carotare si instrumente de testare. 7

Instrumentul liniei cablate 12 poate cuprinde, de asemenea, o sursă de alimentare 15 și un sistem de computer sau de procesor 16. Fluxurile de date de ieșire ale unuia sau 9 mai multor detectoare pot fi obținute la un modul de comunicare 17 care are, de exemplu, un dispozitiv de comunicare cu legătură în amonte, un dispozitiv de comunicare cu legătură 11 în aval, un transmițător de date și un receptor de date.

Unul sau mai multe cabluri electrice din cablul liniei cablate 11 poate fi conectat cu 13 echipamentul situat la suprafață, care poate include o sursă de alimentare 27 pentru a furniza energie către sursa de alimentare 15 a instrumentului, un modul de comunicare de 15 suprafață 28 care are un dispozitiv de comunicare cu legătură în amonte, un dispozitiv de comunicare în aval, un transmițător de date și, de asemenea, un receptor de date, un 17 computer de suprafață 29, un ecran 31 și unul sau mai multe dispozitive de înregistrare 32. Discul de scripete 25 poate fi conectat printr-un senzor adecvat la o intrare a unui computer 19 de suprafață de intrare 29 pentru a furniza informații de măsurare a adâncimii.

Fig. 2, ilustrează o vedere a unui sistem de tip sistem de forare, finalizare, mente- 21 nanță 20 sau altele asemenea, conform uneia sau mai multor variante de realizare. Sistemul 20 poate include o structură pentru macara sau o instalație de forare 22, care poate fi situată 23 pe sol, astfel cum se ilustrează, sau în partea superioară unei platforme aflate la depărtare de țărm, semi-submersibilă, vas maritim de forare sau orice altă platformă adecvată. Insta- 25 lația de forare 22 poate purta un mijloc de transport 140, care poate fi o garnitură de foraj 32 sau altele asemenea. Instalația de forare 22 poate fi situată în jurul capului puțului de foraj 27 24. Instalația de forare 22 poate include, de asemenea, masa rotativă 38, motorul de antrenare rotativă 40 și alte echipamente asociate cu rotația garniturii de foraj 32 din puțul 29 de foraj 13. în ceea ce privește unele aplicații, instalația de forare 22 poate include motorul de antrenare superior sau unitatea de antrenare superioară 42. Poate fi prevăzute, de 31 asemenea, o supapă de control al fluidelor (nu este prezentată expres) și alte echipamente asociate cu forarea unui puț de foraj 13, la capul puțului de foraj 24. 33

Una sau mai multe pompe 48 pot fi utilizate pentru a pompa fluidul de forare 46 de la rezervorul de fluid sau rezervorul de stocare 30 prin intermediul conductei 34 la capătul 35 superior al garniturii de foraj 32 care se extinde de la capul puțului 24. Spațiul inelar 66 este formată între exteriorul garniturii de foraj 32 și diametrul interior al puțului de foraj 13. Capătul 37 inferior al garniturii de foraj 32 poate purta unul sau mai multe instrumente pentru puț 90, care pot include unul sau mai multe instrumente de izolare 100, astfel cum se descrie în 39 continuare. Mai mult, o garnitură de foraj 32 poate purta un ansamblu al puțului inferior, un motor de evacuare a noroiului, o sapă de foraj, un pistol de perforare, un instrument de 41 instrumentație, un prelevator, componente mici ale garniturii de tubaj, un stabilizator, o prăjină grea, o instalație de tracțiune, un dispozitiv de telemetrie, un dispozitiv pentru întoc- 43 mirea profilului geologic al puțului sau orice alt (alte) instrument (instrumente) adecvat (adecvate) (nu sunt ilustrate expres). Fluidul de forare 46 poate curge printr-un puț longi- 45 tudinal (nu este ilustrat expres) al garniturii de foraj 32 și poate fi evacuat în spațiul inelar al puțului de foraj 66 prin intermediul unuia sau mai multor orificii. Conducta 36 poate fi utilizată 47

RO 132492 Β1 pentru a întoarce fluidul de forare, fluidele din rezervor, detritusul de foraj al formațiunii și/sau grohotișul din puțul de foraj din spațiul inelar al puțului de foraj 66 în rezervorul de fluid sau rezervorul de stocare 30. Pot fi furnizate diferite tipuri de site, filtre și/sau centrifuge (nu sunt ilustrate expres) pentru a îndepărta detritusul de foraj al formațiunii și alte grohotișuri din puțul de foraj anterior întoarcerii fluidului de forare în rezervorul de stocare 30.

Fig. 3A și 3B sunt secțiuni transversale axiale simplificate ale unui aparat de izolare 100 conform unei variante de realizare. Aparatul de izolare 100 este prezentat dispus într-un element tubular cilindric 119, care poate fi garnitura de tubaj 19 (fig. 1 și 2), un linersau un alt element tubular. în fig. 3A, aparatul de izolare 100 este prezentat într-o configurație de neizolare cu un ansamblu de inel extensibil radial 130 liberîn raport cu o suprafață interioară 120 a elementului tubular 119. în fig. 3B, aparatul de izolare 100 este prezentat într-o configurație de izolare cu ansamblul inelar 130 într-o stare extinsă radial și care este pus în contact etanș cu suprafața interioară 120 a elementului tubular 119. Fig. 4A și 4B sunt vederi elevate ale aparatului de izolare 100 din fig. 3A și respectiv 3B.

Cu referire la fig. 3A-4B, ansamblul inelar 130 poate fi fixat axial între, un umăr din partea superioară a puțului 110 și un umăr din partea inferioară a puțului 112. Umărul puțului superior 110 poate fi deplasabil axial în raport cu umărul puțului inferior 112. în fig. 3A, distanța dintre umărul puțului superior 110 și umărul puțului inferior 112 este suficientă pentru ca ansamblul inelar 132 să se afle într-o stare relaxată, necomprimată, având capetele puțului superior și inferior ale ansamblului inelar 130 poate doar în jurul umărului puțului superior 110 și respectiv umărului puțului inferior 112. în fig. 3B, umărul puțului superior 110 se deplasează axial în jurul umărului puțului inferior 112, compresând astfel axial ansamblul inelar 130 și forțând ansamblul inelar 130 să se extindă radial în contact etanș cu suprafața interioară 120 a elementului tubular 119.

în una sau mai multe variante de realizare, ansamblul inelar 130 este purtat coaxial în jurul unei baze 102. Baza 102 poate avea o regiune 103 cu diametrul exterior redus care este puțin mai mic decât diametrul interior al ansamblului inelar 130. Baza 102 poate include, de asemenea, o regiune 104 cu diametrul exterior mai mare. Intersectarea regiunilor 103 și 104 poate fie defini umărul puțului superior 110, fie umărul puțului inferior 112. Un manșon 108 poate fi, de asemenea, purtat coaxial în jurul unei porțiuni a vazei 102. Manșonul 108 este dispus astfel încât să fie deplasabil axial în raport cu baza 102. Manșonul 108 poate fie defini umărul puțului superior 110, fie umărul puțului inferior 112, niciunul nefiind definit de către baza 102. în fig. 3A și 3B, baza 102 este prezentată ca formând umărul puțului inferior 112, iar manșonul 108 este prezentat ca formând umărul puțului superior 110. Cu toate acestea, dispunerea opusă poate fi adecvată în mod egal.

Un ansamblu de actionator 115 poate fi furnizat pentru a deplasa axial manșonul 108 în raport cu baza 102, controlând astfel selectiv distanța dintre umărul puțului superior 110 și umărul puțului inferior 112. în una sau mai multe varjante de realizare, manșonul 108 poate acționa ca un piston care culisează într-un cilindru 116 format în ansamblul de actionator 115. Un volume de fluid hidraulic din cilindrul 116 poate fi controlat în mod selectiv de către ansamblul de actionator 115 pentru a deplasa manșonul 108, și astfel comprimă axial ansamblul inelar 130. Cu toate că este ilustrat și descris aici un ansamblu de actionator hidraulic 115, un specialist în domeniu poate recunoaște faptul că orice ansamblu de actionator adecvat poate fi utilizat, inclusiv actionatoare cu șurub de acționare, actionatoare cu cremelină și pinion, solenoizi și altele asemenea. Mai mult decât atât, manșonul 108 poate rămâne staționarîn raport cu ansamblul de actionator 115, iar ansamblul de actionator 115 poate fi funcțional pentru a deplasa baza 102 în raport cu manșonul 108.

RO 132492 Β1

Fig. 5-7 ilustrează ansamblul inelar 130 conform uneia sau mai multor variante de 1 realizare. Ansamblul inelar 130 definește un ax 131 și poate include un inel metalic exterior 132 cu un garnitură rezilientă circulară interioară 134. Inelul 132 definește o suprafață cir- 3 cumferențială exterioară convexă 150 pentru a intra în contact etanș cu suprafața interioară 120 a elementului tubular 119 (fig. 3A, 3B) și o suprafață circumferențială interioară concavă 5 152. Astfel cum se observă cel mai bine în fig. 6, inelul 132 poate fi caracterizat printr-un profil transversal axial uniform care are o convexitate orientată spre exterior 151 și o 7 concavitate orientată spre interior 153. într-o stare relaxată, inelul 132 poate avea profil rotunjitîn formă de V. Garnitura 134 are o suprafață circumferențială exterioară convexă 154 9 dimensionată pentru a întregi și a se potrivi în suprafața circumferențială interioară concavă 152 (adică, în concavitatea 153) a inelului 132. Suprafața interioară 156 a garniturii 134 11 poate fi plată și dimensionată pentru a etanșa în raport cu regiunea diametrului redus 103 a bazei 102 (fig. 3A, 3B). Inelul 132 definește, de asemenea, un capăt din partea superioară 13 a puțului 160 și un capăt din partea inferioară a puțului 162 pentru cuplarea cu umărul puțului superior 110 și respectiv umărul puțului inferior 112 (fig. 3A, 3B). 15

Conform uneia sau mai multor variante de realizare, inelul 132 poate include o primă multitudine de caneluri 170 formate radial pe inelul 132 în jurul suprafeței exterioare 150. 17

Inelul 132 poate include, de asemenea, o a doua multitudine de caneluri 172 formate pe inelul 132 în jurul suprafeței exterioare 150. Canelurile 172 pot fi intercalate circumferențial, 19 sau alternate, cu canelurile 170. Mai în particular, prima multitudine de caneluri 170 poate fi poziționată înspre capătul din partea superioară a puțului 160 al inelului 132, iar ce-a de-a 21 doua multitudine de caneluri 172 poate fi poziționată înspre capătul din partea inferioară a puțului 162 al inelului 132. Chiar mai în particular, prima multitudine de caneluri 170 poate 23 fi poziționată cel puțin parțial între convexitatea 151 și capătul din partea superioară a puțului 160, iar ce-a de-a doua multitudine de caneluri 172 poate fi poziționată cel puțin parțial între 25 convexitatea 151 și capătul din partea inferioară a puțului 162. Canelurile 170, 172 se pot extinde dincolo de convexitatea 151. 27

Inelul 132 poate fi realizat din oțel, oțel pentru arcuri, titan sau orice alt metal adecvat. Garnitura 134 poate fi realizată dintr-un material elastomeric, cum ar fi cauciuc, un polimer 29 sau orice alt material adecvat pentru garnitură. Inelul 132 și garnitura 134 pot fi formate separat, iar garnitura 134 poate fi, prin urmare, inserată în suprafața interioară 152 (adică, 31 concavitatea 153) a inelului 132. Alternativ, garnitura 134 poate fi turnată direct în suprafața interioară 152 (adică, concavitatea 153) a inelului 132. Canelurile 170, 172 pot fi, dar nu 33 trebuie să fie, umplute cu un material rezilient, cum ar fi cauciuc. Forța generată pe durata comprimării axiale și expansiunii radiale a garniturii 134 pe durata operațiunilor de etanșare 35 poate umple, potențial, canelurile 170, 172 cu materialul pentru garnitură.

Canelurile 170,172 formate în inelul metalic 132 permit extinderea diametrului (adică, 37 elongație a fibrei diametrului exterior) în timp ce minimizează forțele de tensiune. în particular, deoarece lățimile canelurilor 170,172 se măresc pe durata extinderii radiale a inelului 39 132, canelurile 170, 172 asigură o schemă pentru a reduce forțele de tensiune datorate extinderii, astfel permițând fibrelor metalice exterioare ale inelului 132 să se extindă fără 41 deformare plastică. Canelurile alternante 170 și 172 pot reduce tendința în ceea ce privește materialul pentru garnitura 134 să extrudeze în canelurile 170, 172 pe durata extinderii 43 radiale. Inelul 132 poate avea orice diametru exterior neextins adecvat pentru etanșare în raport cu interiorul 120 al elementului tubular 119 (fig. 3A, 3B). în una sau mai multe variante 45 de realizare, inelul 132 poate fi dispus pentru a furniza un diametru exterior extins cu de la

RO 132492 Β1 aproximativ 0,05 inci la 1,0 inci mai mare față de diametrul exterior extins. Numărul, poziționarea și lățimile canelurilor 170, 172 pot fi selectate pentru a permite această extindere a diametrului exterior fără deformare plastică a inelului metalic 132. în una sau mai multe variante de realizare, lățimea canelurilor 170,172 poate varia între aproximativ de la 0,0001 inci până la 0,1 inci.

Pentru a furniza un exemplu numeric, inelul metalic 132 poate avea un diametru exterior retractat de 3,45 de inci și un diametru exterior extins de 3,70 de inci. Circumferința inelului 132 este de 10,83 de inci atunci când nu este extins și de 11,62 de inci atunci când este extins. Astfel, lungimea materialului de fibră exterioară a inelului 132 se va mări cu 0,79 de inci pe durata extinderii. Dacă sunt furnizate prima și a doua multitudine alternativă a canelurilor 170,172, fiecare cu șaisprezece caneluri, vor exista treizeci și două de caneluri în fibrele din extrema exterioară. în consecință, fiecare lățime a canelurii se va mări la fibrele exterioare cu 0,024 de inci. Dacă lățimile canelurilor 170,172 sunt de 0,015 de inci în starea neextinsă, în starea extinsă lățimile vor fi de 0,039 de inci.

în una sau mai multe variante de realizare, inelul metalic 132 poate furniza un element de izolare metal-pe-metal în raport cu suprafața interioară 120 a elementului tubular 119 (fig. 3A, 3B). în alte variante de realizare, ansamblul inelar 130 poate include un înveliș rezilient subțire, cum ar fi cauciuc, (nu este expres ilustrat) format peste suprafața circumferențială exterioară 150 pentru crearea unei interfețe metal-pe-cauciuccu suprafața interioară 120 a elementului tubular 119 (fig. 3A, 3B) pentru a ajuta la etanșare. Un astfel de înveliș rezilient poate avea o grosime de aproximativ de la 0,01 inci până la, 02 inci, deși se pot utiliza, de asemenea, alte grosimi.

Fig. 8-9B ilustrează ansamblul inelar 130' conform uneia sau mai multor variante de realizare. Precum ansamblul inelar 130 din fig. 5-7, ansamblul inelar 130’ poate include un inel metalic exterior 132 cu o garnitură rezilientă circulară interioară 134’. Ansamblul inelar 130’ include, de asemenea, un element de rigidizare circular 180. Inelul 132 definește o suprafață circumferențială exterioară convexă 150 pentru a intra în contact etanș cu suprafața interioară 120 a elementului tubular 119 (fig. 3A, 3B) și o suprafață circumferențială interioară concavă 152. Inelul 132 definește, de asemenea, un capăt din partea superioară a puțului 160 și un capăt din partea inferioară a puțului 162 pentru cuplarea cu umărul puțului superior 110 și respectiv umărul puțului inferior 112 (fig. 3A, 3B).

Astfel cum se observă cel mai bine în fig. 9A și 9B, inelul 132 poate fi caracterizat printr-un profil transversal axial uniform care are o convexitate orientată spre exterior 151 și oconcavitate orientată spre interior 153. într-o stare relaxată, prezentată în fig. 9A, inelul 132 poate avea un profil rotunjit în formă de V. într-o stare extinsă radial de comprimare axială, prezentată în fig. 9B, inelul 132 poate avea un profil în formă de U. Garnitura 134 are o suprafață circumferențială exterioară convexă 154 dimensionată pentru a întregi și a se potrivi în suprafața circumferențială interioară concavă 152 (adică, în concavitatea 153) a inelului 132. Suprafața interioară a garniturii 134 poate avea porțiuni plate 156’ dimensionate pentru a etanșa în raport cu regiunea diametrului redus 103 a bazei 102 (fig. 3A, 3B). Suprafața interioară a garniturii 134 poate include, de asemenea, o canelură circumferențială interioară 155 în care elementul de rigidizare 180 poate fi primit.

Elementul de rigidizare 180 poate fi realizat din oțel, titan sau un alt metal adecvat. Deoarece elementul de rigidizare înlocuiește un volum al garniturii reziliente 134' cu un material rigid, elementul de rigidizare 180 asigură un sprijin mai mare ansamblului inelar 130' în starea diametrului extins. Elementul de rigidizare 180 asigură o structură și un sprijin mai mari, care ajută la sprijinul garniturii 134' și astfel permite etansarea în raport cu sarcini mai

RO 132492 Β1 mari de presiune. Elementul de rigidizare metalic 180 ajută, de asemenea, la sprijinul 1 sarcinilor de tensiune create atunci când se formează un element de izolare și se aplică presiune, poate accelera retractarea radială a inelului 132 și a garniturii 134' la diametrele 3 originale, și poate facilita reutilizarea multiplă a inelului 132 fără reparare.

Fig. 10 este o diagramă de flux a unui procedeu 200 pentru izolare în raport cu o 5 suprafață interioară 120 a unui element tubular cilindric 119 (fig. 3A și 3B), conform unei variante de realizare. Cu referire la fig. 5-7 și 10, din etapa 204, se furnizează ansamblul 7 inelar 130, 130'. Ansamblul inelar 130, 130' poate include inelul 132, care poate fi caracterizat printr-un profil transversal axial uniform cu o convexitate orientată spre exterior 151, 9 o concavitate orientată spre interior 152, și o multitudine de caneluri 170,172 formate radial prin inelul 132 în jurul unei suprafețe exterioare a inelului. O garnitură rezilientă circulară 134 11 este cel puțin parțial dispusă coaxial în concavitatea 151. Ansamblul inelar 130,130' poate fi dispus într-un element tubular din etapa 208. De exemplu, ansamblul inelar 130,130’ poate 13 fi introdus într-un puț de foraj tubat sau căptușit. în final, în etapa 212, ansamblul inelar 130, 130' este comprimat axial astfel încât să extindă radial inelul 132 în contact etanș cu 15 suprafața interioară a elementului tubular.

Astfel cum se descrie aici, procedeul de izolare 200 și aparatul de izolare 100 cu 17 ansamblul inelar 130, 130' permit operațiuni de izolare și dezizolare repetate la presiuni diferențiale ridicate. Deoarece inelul 132 este metalic, aparatul de izolare 100 nu este pre- 19 dispus la deformare ca urmare a extruziunii sau la erodare. Nu este necesar nici un limitator de extruziune. Forțele de tensiune interne din inelul 132 sunt minimizate prin canelurile 170, 21

172, prevenind astfel deformarea plastică și permițând retractarea și reutilizarea.

Rezumând, s-au descris un aparat și un procedeu pentru izolare în raport cu o 23 suprafață interioară a unui element tubular cilindric. Variantele de realizare ale unui aparat pentru izolare în raport cu o suprafață interioară a unui element tubular cilindric pot avea în 25 general: un inel metalic care definește un ax, un capăt din partea superioară a puțului, un capăt din partea inferioară a puțului, o suprafață circumferențială interioară și o suprafață 27 circumferențială exterioară, inelul fiind caracterizat printr-un profil transversal axial uniform care are o convexitate orientată spre exterior și o concavitate orientată spre interior; o primă 29 multitudine de caneluri formate radial prin inel în apropiere de suprafața exterioară; o garnitură rezilientă circulară cel puțin parțial dispusă coaxial în concavitate; un umăr din 31 partea superioară a puțului învecinat cu capătul din partea superioară a puțului al inelului; și un umăr din partea inferioară a puțului învecinat cu capătul din partea inferioară a puțului 33 al inelului și deplasabil axial în raport cu umărul puțului superior astfel încât, în mod selectiv, comprimă axial și extinde radial inelul. Variantele de realizare conform unui procedeu pentru 35 izolare în raport cu o suprafață interioară a unui element tubular cilindric pot include, în general: furnizarea unui aparat care include un inel metalic caracterizat printr-un profil 37 transversal axial uniform cu o convexitate orientată spre exterior și o concavitate orientată spre interior, o primă multitudine de caneluri formate radial prin inel în jurul unei suprafețe 39 exterioare a inelului, și o garnitură rezilientă circulară cel puțin parțial dispusă coaxial în concavitate; dispunerea aparatului în elementul tubular; și comprimă în mod selectiv axial 41 un capăt din partea superioară a puțului al inelului în raport cu un capăt din partea inferioară a puțului al inelului astfel încât să extindă radial inelul în contact etanș cu suprafața interioară 43 a elementului tubular.

Oricare dintre variantele de realizare anterioare poate include oricare dintre 45 următoarele elemente sau caracteristici, singure sau în combinație reciprocă: Prima multitudine de caneluri formate radial prin inel în jurul suprafeței exterioare cel puțin parțial 47

RO 132492 Β1 între convexitate și capătul din partea superioară a puțului; o a doua multitudine de caneluri formate radial prin inel în jurul suprafeței exterioare cel puțin parțial între convexitate și capătul din partea inferioară a puțului; ce-a de-a doua multitudine de caneluri este alternată circumferențial între prima multitudine de caneluri; o bază dispusă coaxial în inel și care formează unul dintre umărul puțului superior și umărul puțului inferior; un manșon deplasabil coaxial și axial purtat de către bază și care formează celălalt umăr din partea superioară a puțului și umărul puțului inferior; un element de acționare cuplatîntre umărul puțului superior și umărul puțului inferior; un element de rigidizare circular cel puțin parțial dispus coaxial în concavitate, garnitura rezilientă este situată între inel și elementul de rigidizare; elementul de rigidizare se caracterizează printr-un profil, în general, transversal axial triangular; un material rezilient care umple prima multitudine de caneluri; un material rezilient care umple prima și a doua multitudine de caneluri; un înveliș din material rezilient format în jurul suprafeței exterioare; reducerea forței de tensiune din inel pe durata extinderii radiale a inelului prin prima multitudine de caneluri; formarea radială a primei multitudini de caneluri prin inel în jurul suprafeței exterioare cel puțin parțial între convexitate și capătul din partea superioară a puțului; formarea radială a unei a doua multitudini de caneluri prin inel în jurul suprafeței exterioare cel puțin parțial între convexitate și capătul din partea inferioară a puțului; alternarea circumferențială a celei de-a doua multitudini de caneluri între prima multitudine de caneluri pentru a reduce extinderea garniturii circulare în prima și a doua multitudine de caneluri pe durata extinderii radiale a inelului; purtarea coaxială a inelului în jurul unei baze, baza formând unul dintre un umăr din partea superioară a puțului dispus adiacent capătului din partea superioară a puțului al inelului și un umăr din partea inferioară a puțului dispus adiacent capătului din partea inferioară a puțului al inelului; purtarea coaxială a unui manșon în jurul bazei, manșonul formându-l pe celălalt dintre umărul puțului superior și umărul puțului inferior; deplasarea axială, în mod selectiv, a manșonului în raport cu baza pentru a comprima axial și a extinde radial inelul; funcționarea, în mod selectiv, a unui element de acționare pentru a comprima axial și a extinde radial inelul; susținerea garniturii reziliente de către elementul de rigidiza re circular cel puțin parțial dispus coaxial în concavitate, garnitura rezilientă este situată între inel și elementul de rigidizare; umplerea primei multitudini de caneluri cu un material rezilient; învelirea suprafeței exterioare a inelului cu un material rezilient; și extinderea radială a inelului pentru a aduce materialul rezilient la contact etanș cu suprafața interioară a elementului tubular.

în timp ce diferite variante de realizare au fost ilustrate detaliat, dezvăluirea nu se limitează la variantele de realizare prezentate. Pentru specialiștii în domeniu pot interveni modificări și adaptări ale variantelor de realizare de mai sus. Astfel de modificări și adaptări sunt în spiritul și scopul dezvăluirii.

Claims (12)

1. Revendicări 1

   1. Aparat pentru izolare împotriva unei suprafețe interioare a unui element tubular 3 cilindric, care cuprinde:

   - un inel metalic care definește un ax, un capăt superior de puț, un capăt inferior de 5 puț, o suprafață circumferențială interioară și o suprafață circumferențială exterioară, respectivul inel fiind caracterizat printr-un profil transversal axial uniform care are o 7 convexitate orientată spre exterior și o concavitate orientată spre interior;

   - o primă multitudine de caneluri formate radial prin respectivul inel în apropierea 9 respectivei suprafețe exterioare, fiecare canelura a respectivei prime multitudini de canaluri având o pereche de capete opuse axial definită între respectiva-convexitate și respectivul 11 capăt din partea superioară;

   - o a doua multitudine de caneluri formate radial prin respectivul inel în jurul 13 respectivei suprafețe exterioare, fiecare canelura a respectivei a doua multitudini de caneluri având o pereche de capete opuse axial definite între respectiva convexitate și respectivul 15 capăt din partea inferioară;

   - o garnitură rezilientă circulară cel puțin parțial dispusă coaxial în respectiva 17 concavitate;

   - un umăr al puțului superior învecinat cu respectivul capăt superior de puț al 19 respectivului inel; și

   - un umăr al puțului inferior învecinat cu respectivul capăt inferior de puț al 21 respectivului inel și este deplasabil axial în raport cu respectivul umăr al puțului superior, astfel încât, în mod selectiv, comprimă axial și extinde radial respectivul inel. 23
2. 2. Aparat conform revendicării 1 care cuprinde suplimentar:

   - capătul din partea inferioară a respectivei perechi de capete opuse radial a 25 respectivei prime multitudini de caneluri definite axial în respectiva convexitate; și

   - un capăt la partea superioară a respectivei perechi de capete opuse axial al 27 respectivei a doua multiplicități de caneluri definite axial în respectiva convexitate.
3. 3. Aparat conform revendicării 1 în care:29

   - respectiva a doua multitudine de caneluri este alternată circumferențial între respectiva primă multitudine de caneluri.31
4. 4. Aparat conform revendicării 1 care cuprinde suplimentar:

   - o bază dispusă coaxial prin respectivul inel și care formează unul dintre respectivul 33 umăr al puțului superior și respectivul umăr al puțului inferior; și

   - un manșon deplasabil coaxial și axial purtat de către respectiva bază și care-l 35 formează pe celălalt dintre respectivul umăr al puțului superior și respectivul umărul puțului inferior.37
5. 5. Aparat conform revendicării 1 care cuprinde suplimentar:

   - un element de acționare operabil cuplat la respectivul umăr al puțului superior si 39 respectivul umăr al puțului inferior pentru a controla, în mod selectiv, o distanță între respectivul umăr al puțului superior și respectivul umăr al puțului inferior; 41

   - un element de rigidizare circular cel puțin parțial dispus coaxial în respectiva concavitate, respectiva garnitură rezilientă fiind situată între respectivul inel și respectivul 43 element de rigidizare;

   - un material rezilient care umple respectiva primă multitudine de caneluri;45

   - un înveliș din material rezilient formatîn apropierea respectivei suprafețe exterioare.
6. 6. Aparat conform revendicării 5 în care:47

   - respectivul element de rigidizare se caracterizează printr-un profil, în general, transversal axial triangular.49

   RO 132492 Β1
7. 7. Aparat conform revendicării 2 care cuprinde suplimentar:

   - un material rezilient care umple respectivele prima și a doua multitudine de caneluri.
8. 8. Un procedeu pentru izolare împotriva unei suprafețe interioare a unui element tubular cilindric, care cuprinde:

   - furnizarea unui aparat care include un inel metalic caracterizat printr-un profil transversal axial având o convexitate orientată spre exterior și o concavitate orientată spre interior, o primă multitudine de caneluri și o a doua multitudine de caneluri formate radial prin respectivul inel în apropierea unei suprafețe exterioare a respectivului inel, și o garnitură rezilientă circulară cel puțin parțial dispusă coaxial în respectiva concavitate, unde fiecare canelură din respectiva prima multitudine de caneluri are o pereche de capete opuse axial definită între respectiva convexitate și un capăt din partea superioară a puțului respectivului inel și unde fiecare canelură a respectivei a doua multitudini de caneluri are o pereche de capete opuse axil definite între respectiva convexitate și un capăt din partea inferioară a respectivului inel;

   - dispunerea respectivului aparat în respectivul element tubular; și

   - comprimarea axială, în mod selectiv, a respectivului aparat astfel ca respectivul capăt superior de puț al respectivului inel în raport cu un capăt inferior de puț al respectivului inel, astfel încât extinde radial respectivul inel în activarea izolării cu respectiva suprafață interioară a respectivului element tubular.
9. 9. Procedeu conform revendicării 8 care cuprinde suplimentar:

   - reducerea forței de tensiune din respectivul inel pe durata extinderii radiale a respectivului inel prin respectiva primă multitudine de caneluri;

   - funcționarea, în mod selectiv, a unui element de acționare pentru a comprima axial și extinde radial respectivul inel;

   - susținerea respectivei garnituri reziliente printr-un element de rigidizare circular cel puțin parțial dispus coaxial în respectiva concavitate, respectiva garnitură rezilientă fiind situată între respectivul inel și respectivul element de rigidizare;

   - umplerea respectivei prime multitudini de caneluri cu un material rezilient.
10. 10. Procedeu conform revendicării 8 care cuprinde suplimentar:

    - formarea radială a respectivei prime multitudini de caneluri;

    - formarea radială a unei a doua multitudini de caneluri; și

    - alternarea circumferențială a respectivei a doua multitudini de caneluri între respectiva primă multitudine de caneluri pentru a reduce extinderea respectivei garnituri circulare în respectivele prima și a doua multitudine de caneluri pe durata extinderii radiale a respectivului inel.
11. 11. Procedeu conform revendicării 8 care cuprinde suplimentar:

    - purtarea coaxială a respectivului inel în apropierea unei baze, respectiva bază formând una a unui umăr al puțului superior dispus adiacent respectivului capăt superior de puț al respectivului inel și un umăr al puțului inferior dispus adiacent respectivului capăt inferior de puț al respectivului inel;

    - purtarea coaxială a unui manșon în apropierea respectivei baze, respectivul manșon formându-l pe celălalt dintre respectivul umăr al puțului superior și respectivul umăr al puțului inferior; și

    - deplasarea axială, în mod selectiv, a respectivului manșon în raport cu respectiva bază pentru a comprima axial și extinde radial respectivul inel.
12. 12. Procedeu conform revendicării 8 care cuprinde suplimentar:

    - învelirea respectivei suprafețe exterioare a respectivului inel cu un material rezilient; Și

    - extinderea radială a respectivului inel pentru a aduce respectivul material rezilient în activarea izolării cu respectiva suprafață interioară a respectivului element tubular.