RU202539U1

RU202539U1 - Swellable packer for seam isolation

Info

Publication number: RU202539U1
Application number: RU2020129935U
Authority: RU
Inventors: Сергей Петрович Антипов; Артем Михайлович Лебедев; Карим Марселевич Марданшин; Эльвир Анисович Шарафетдинов; Лариса Фаритовна Волкова; Алексей Радикович Мухтаров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКИЙ ТРУБНЫЙ ЗАВОД"
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2021-02-24

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при эксплуатации в нефтегазодобывающих скважинах для разделения продуктивных и непродуктивных пластов. Пакер набухающий для разобщения пластов содержит два слоя, выполненных из эластомерных композиций и стальную подложку. Первый слой пакера набухающего выполнен из не набухающей резиновой смеси - первой эластомерной композиции и расположен в области соединения с базовой трубой. Второй слой пакера набухающего выполнен из набухающей резиновой смеси - второй эластомерной композиции. Состав эластомерной композиции второго слоя - набухающего, идентичен по составу эластомерной композиции первого слоя, за исключением того, что дополнительно содержит в своем составе водоадсорбирующие добавки. Достигается упрощение производства пакера, за счет использования практически идентичных по составу резиновых смесей без снижения адгезионной прочности крепления их к трубе, а также исключение возможности смещения набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок. 1 ил., 1 табл.The utility model relates to the oil industry and can be used in oil and gas production wells to separate productive and unproductive formations. The swellable packer for separation of layers contains two layers made of elastomeric compositions and a steel backing. The first layer of the swellable packer is made of a non-swellable rubber compound - the first elastomeric composition and is located in the area of connection with the base pipe. The second layer of the swellable packer is made of a swellable rubber compound - the second elastomeric composition. The composition of the elastomeric composition of the second layer - swellable, is identical in composition to the elastomeric composition of the first layer, except that it additionally contains water-absorbing additives. EFFECT: simplified production of the packer, due to the use of almost identical in composition rubber compounds without reducing the adhesive strength of their attachment to the pipe, as well as the exclusion of the possibility of displacement of the swollen packer when shear loads occur. 1 dwg, 1 tbl

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при эксплуатации в нефтегазодобывающих скважинах для разделения продуктивных и непродуктивных пластов.The utility model relates to the oil industry and can be used in oil and gas production wells to separate productive and unproductive formations.

Уровень техники.State of the art.

Анализ уровня техники в данной области показал следующее.Analysis of the prior art in this area showed the following.

Из уровня техники известен водонабухающий пакер (RU 2580564 С1, опубл. 10.04.2016), состоящий из трех слоев водонабухающей резины с различной степенью набухания и физико-механическими свойствами. Недостатком данного пакера является низкая адгезионная прочность крепления набухшей резины к трубе, вследствие чего возможно смещение набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок.A water-swellable packer is known from the prior art (RU 2580564 C1, publ. 10.04.2016), consisting of three layers of water-swellable rubber with varying degrees of swelling and physical and mechanical properties. The disadvantage of this packer is the low adhesive strength of the attachment of the swollen rubber to the pipe, as a result of which the swollen packer may shift when shear loads occur.

Наиболее близким к заявленной полезной модели, по техническому результату и решаемой задаче, является водонабухающий пакер (WO 2016171665 А1, опубл. 27.10.2016), состоящий из двух слоев водонабухающей резины с различной степенью набухания и физико-механическими свойствами. Пакер обладает прочностью на сдвиг, а также имеет специально разработанный характер разбухания. Набухающий элемент пакера состоит из различных частей модульного материала, каждый из которых имеет свои особые рабочие характеристики. При объединении в качестве части одного и того же элемента эти отдельные части работают вместе. Внутренняя часть модульного материала имеет высокую прочность, тогда как внешняя часть модульного материала быстро набухает при воздействии жидкостей скважины. При этом внутренняя часть модульного материала может быть набухающим материалом, который набухает со сравнительно более высокой скоростью, чем часть внешнего модульного материала. Однако данное техническое решение также не позволяет предотвратить смещение набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.The closest to the claimed utility model, in terms of the technical result and the problem being solved, is a water-swellable packer (WO 2016171665 A1, publ. 27.10.2016), consisting of two layers of water-swellable rubber with varying degrees of swelling and physical and mechanical properties. The packer has shear strength and a specially designed swelling pattern. The swellable packer element is composed of different pieces of modular material, each with its own specific performance characteristics. When combined as part of the same element, these separate parts work together. The inside of the modular material has high strength, while the outside of the modular material swells quickly when exposed to well fluids. In this case, the inner part of the modular material can be a swellable material that swells at a comparatively higher rate than a part of the outer modular material. However, this technical solution also does not allow to prevent the swollen packer from displacement when shear loads occur. This technical solution was chosen as a prototype.

Раскрытие сущности полезной модели.Disclosure of the essence of the utility model.

Техническим результатом, на решение которого направлено настоящее изобретение, является упрощение производства пакера, за счет использования практически идентичных по составу резиновых смесей без снижения адгезионной прочности крепления их к трубе, а также исключение возможности смещения набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок.The technical result, the solution of which is aimed at the present invention, is to simplify the production of the packer, due to the use of almost identical in composition rubber compounds without reducing the adhesive strength of their attachment to the pipe, as well as eliminating the possibility of displacement of the swollen packer when shear loads occur.

Указанный технический результат достигается за счет того, что пакер набухающий для разобщения пластов содержит два слоя, выполненных из эластомерных композиций и стальную подложку. Первый слой пакера набухающего выполнен из не набухающей резиновой смеси (первая эластомерная композиция) и расположен в области соединения с базовой трубой. Второй слой пакера набухающего выполнен из набухающей резиновой смеси (вторая эластомерная композиция). Состав эластомера второго слоя - набухающего, идентичен по составу первой эластомерной композиции первого слоя, за исключением того, что дополнительно содержит в своем составе водоадсорбирующие добавки.The specified technical result is achieved due to the fact that the swellable packer for separation of layers contains two layers made of elastomeric compositions and a steel substrate. The first layer of the swellable packer is made of a non-swellable rubber compound (first elastomeric composition) and is located in the area of connection with the base pipe. The second layer of the swellable packer is made of a swellable rubber compound (second elastomeric composition). The composition of the elastomer of the second layer - swellable, is identical in composition to the first elastomeric composition of the first layer, except that it additionally contains water-absorbing additives.

Описание чертежей.Description of drawings.

На фиг. 1 представлена общая схема заявляемого пакера набухающего, где:FIG. 1 shows a general diagram of the inventive swellable packer, where:

1 - стальная подложка (базовая труба);1 - steel backing (base pipe);

2 - первая эластомерная композиция (ненабухающая резиновая смесь);2 - the first elastomeric composition (non-swelling rubber compound);

3 - вторая эластомерная композиция (набухающая резиновая смесь).3 - second elastomeric composition (swellable rubber compound).

Осуществление полезной модели.Implementation of the utility model.

Пакер набухающий для разобщения пластов содержит два слоя, выполненных из эластомеров и стальную подложку 1. Первый слой пакера набухающего выполнен из не набухающей резиновой смеси (первый эластомер 2) и расположен в области соединения с базовой трубой. Второй слой пакера набухающего выполнен из набухающей резиновой смеси (второй эластомер 3). Состав эластомера второго слоя - набухающего, идентичен по составу эластомеру первого слоя, за исключением того, что дополнительно содержит в своем составе водоадсорбирующие добавки, в частности абсорбирующий полимер. Результатом технического решения является сохранение прочности адгезионного соединения пакера при набухании.The swellable packer for separation of layers contains two layers made of elastomers and a steel backing 1. The first layer of the swellable packer is made of a non-swellable rubber compound (first elastomer 2) and is located in the area of connection with the base pipe. The second layer of the swellable packer is made of a swellable rubber compound (second elastomer 3). The composition of the elastomer of the second layer - swellable, is identical in composition to the elastomer of the first layer, except that it additionally contains water-absorbing additives, in particular, an absorbent polymer. The result of the technical solution is the preservation of the strength of the adhesive joint of the packer during swelling.

На лабораторных вальцах Пд 320 160/160 изготовлены резиновые смеси (эластомерные композиции) следующего состава:On laboratory rollers PD 320 160/160, rubber mixtures (elastomeric compositions) of the following composition were manufactured:

Каждая резиновая смесь (эластомерная композиция) изготавливалась в течение 40 мин при поддержании температуры валков не более 50°С.Each rubber compound (elastomeric composition) was made within 40 minutes while maintaining the temperature of the rolls not exceeding 50 ° C.

Были изготовлены композиты для испытаний «Композит А» и «Композит Б». Между стальной подложкой и слоем набухающей резиновой смеси при изготовлении наносился слой адгезива. Образцы вулканизовались при Т90 + 10 мин (по результатам испытаний на приборе MDR 3000 ф. MonTech) при температуре 160°С и давлении 600 кгс на лабораторном вулканизационном прессе.Composites for testing "Composite A" and "Composite B" were manufactured. An adhesive layer was applied between the steel substrate and the swellable rubber layer during manufacture. The samples were vulcanized at Т90 + 10 min (according to the results of tests on an MDR 3000 device from MonTech) at a temperature of 160 ° С and a pressure of 600 kgf on a laboratory vulcanization press.

Образцы композитов поместили в среду для набухания (1,5% раствор NaCl; температура 60°С). В течение 14 дней ежедневно испытывались по 3 образца на прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75, усредненные по трем значениям результаты испытаний приведены в таблице 1.Samples of composites were placed in a swelling medium (1.5% NaCl solution; temperature 60 ° C). For 14 days, 3 samples were tested daily for the bond strength of rubber with metal in accordance with GOST 209-75, the test results averaged over three values are shown in Table 1.

На основании проведенных испытаний видно, что при использовании пакера, имеющего только один слой из набухающей резиновой смеси «Композит А» характерно значительное падение адгезионной прочности при набухании, что объясняется миграцией воды на границу раздела резина-металл. При этом также очевидно, что для предложенного в качестве заявленной полезной модели технического решения «Композит Б» характерно сохранение адгезионной прочности при набухании.Based on the tests carried out, it can be seen that when using a packer with only one layer of swelling rubber compound "Composite A", a significant drop in adhesion strength during swelling is characteristic, which is explained by the migration of water to the rubber-metal interface. It is also obvious that the technical solution "Composite B" proposed as a declared useful model is characterized by the preservation of adhesion strength during swelling.

Таким образом, предложенное техническое решение, несмотря на простоту конструкции, позволяет упростить производство пакеров, за счет использования практически идентичных по составу резиновых смесей без снижения адгезионной прочности крепления их к трубе, а также позволяет исключить возможность смещения набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок. Заявленная полезная модель может быть использована при эксплуатации в нефтегазодобывающих скважинах для разделения продуктивных и непродуктивных пластов.Thus, the proposed technical solution, despite the simplicity of the design, makes it possible to simplify the production of packers, due to the use of almost identical in composition rubber compounds without reducing the adhesive strength of their attachment to the pipe, and also eliminates the possibility of displacement of the swollen packer when shear loads occur. The claimed utility model can be used during operation in oil and gas producing wells to separate productive and unproductive formations.

Claims

A swellable packer for separation of layers, containing two layers made of elastomeric compositions and a steel substrate, characterized in that the first layer is made of a non-swellable rubber compound - the first elastomeric composition and is located in the area of connection with the base pipe, while the composition of the elastomeric composition of the second layer - swellable, not in contact with the base pipe, is identical in composition to the elastomeric composition of the first layer, except that it additionally contains water-absorbing additives.