RU2190082C2

RU2190082C2 - Sealing element of packer

Info

Publication number: RU2190082C2
Application number: RU2000114605A
Authority: RU
Inventors: А.М. Селиханович; Н.А. Яковенко; В.Г. Кузнецов; Н.И. Кошторев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газобезопасность"
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: geological prospecting, oil ad gas production. SUBSTANCE: proposed sealing element is intended to shut off clearance between packer and wall of well. Sealing element is manufactured from elastic polyester thermosoftening plastic, brand OYI-4056. EFFECT: prolonged service life of packers by way of manufacture of their sealing elements from materials with high elastic and strength characteristics. 2 tbl

Description

Изобретение относится к газонефтедобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для перекрытия зазора между пакером и стенкой скважины. The invention relates to gas and oil exploration and exploration industries and is intended to close the gap between the packer and the wall of the well.

Известны уплотнительные элементы пакеров, состоящие из эластичных герметизирующих материалов (1). Однако известные материалы отличаются высокой степенью износа в среде буровых растворов, особенно при проведении спускоподъемных операций, что резко снижает эксплуатационные ресурсы пакеров. Known sealing elements of packers, consisting of elastic sealing materials (1). However, the known materials are characterized by a high degree of wear in the medium of drilling fluids, especially during tripping operations, which sharply reduces the operational resources of the packers.

Целью изобретения является повышение эксплуатационного ресурса пакеров путем использования для изготовления их уплотнительных элементов материалов с высокими упруго-прочностными характеристиками. The aim of the invention is to increase the operational life of packers by using materials with high elastic-strength characteristics for the manufacture of their sealing elements.

Поставленная цель достигается тем, что уплотнительный элемент пакера, изготовленный из эластичного материала, выполнен из полиэфирного термоэластопласта марки ТЭП-4056. The goal is achieved in that the sealing element of the packer, made of an elastic material, is made of polyester thermoplastic elastomer TEP-4056.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать при изготовлении уплотнительных элементов пакеров полиэфирный термоэластопласт марки ТЭП-4056, представляющий собой сополимер с чередующимися мягкими блоками, состоящими из эластичных сегментов политетраметиленгликоля, и жесткими блоками политетраметилентерефталата. To solve this problem, it is proposed to use TEP-4056 polyester thermoplastic elastomer in the manufacture of packer sealing elements, which is a copolymer with alternating soft blocks consisting of elastic segments of polytetramethylene glycol and rigid blocks of polytetramethylene terephthalate.

Технология получения материала и изготовления уплотнительного элемента заявкой не рассматриваются. The technology for obtaining the material and the manufacture of the sealing element is not considered by the application.

Термоэластопласт полиэфирный марки ТЭП-4056 имеет следующую характеристику:
1. Диапазон рабочих температур, ^oС - -60...+80
2. Условная прочность при растяжении, МПа - не менее 25
3. Относительное удлинение при разрыве,% - не менее 300
4. Твердость по Шору Д., усл.ед. - 55-60
5. Водопоглащение,% - не более 0,5
Набухание в средах в течение суток,%:
масло СЖР-1 - 1,3
масло СЖР-3 - 5,7
Достигаемый при осуществлении изобретения технический результат состоит в том, что упругий элемент пакера, выполненный из термоэластопласта, обладает высокой прочностью и сопротивлением к износу, благодаря чему обеспечиваются долговременные эксплуатационные ресурсы пакера. Это доказано лабораторными исследованиями на машине трения ТМ-2, о чем свидетельствуют данные (таблица 1 и 2) по испытанию различных материалов на износ и трение. Испытаниями контактной пары "сталь обсадной колонны - термоэластопласт" установлено, что коэффициенты трения и износ термоэластопластов при удельных контактных нагрузках 9,6 Н/мм практически отсутствуют и лишь при нагрузках 20,0 Н/мм² проявляется незначительный износ при низком коэффициенте трения. В то же время у материалов на базе нитрильного каучука при контактной нагрузке Р= 9,6 Н/мм² объемный износ достигает 1,3•10^-5 мм³/Дж, коэффициент трения равен 0,117, а при Р=20 Н/мм² объемный износ достигает 1,8•10^-5 и выше при коэффициенте трения, равном 0,131.Thermoplastic polyester brand TEP-4056 has the following characteristics:
1. Range of working temperatures, ^o С - -60 ... + 80
2. Conditional tensile strength, MPa - not less than 25
3. Elongation at break,% - at least 300
4. Shore D. hardness, conv. - 55-60
5. Water absorption,% - no more than 0.5
Swelling in media during the day,%:
SZhR-1 oil - 1.3
SZhR-3 oil - 5.7
The technical result achieved during the implementation of the invention is that the elastic element of the packer made of thermoplastic elastomer has high strength and resistance to wear, which ensures long-term operational resources of the packer. This is proved by laboratory tests on a TM-2 friction machine, as evidenced by the data (Tables 1 and 2) on testing various materials for wear and friction. Tests of the contact pair "casing steel - thermoplastic elastomer" found that the friction coefficients and wear of thermoplastic elastomers at specific contact loads of 9.6 N / mm are practically absent and only at loads of 20.0 N / mm ^{2 there} is little wear at a low coefficient of friction. At the same time, for materials based on nitrile rubber with a contact load of P = 9.6 N / mm ^2, volumetric wear reaches 1.3 • 10 ^-5 mm ³ / J, the friction coefficient is 0.117, and at P = 20 N / mm ^2, volumetric wear reaches 1.8 • 10 ^-5 and higher with a coefficient of friction equal to 0.131.

В табл. 1 и 2 приводятся данные по испытанию материалов, из которых изготавливаются уплотнительные элементы пакеров. In the table. Figures 1 and 2 show the test data for the materials from which the packer sealing elements are made.

Предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества: упруго-прочные свойства в 2 раза выше, чем у резины на основе нитрильных каучуков, а при удельных нагрузках ниже 20 Н/мм² термоэластопласт не подвергается износу истиранием, к тому же коэффициент трения "сталь - термоэластопласт" близок к нулю, что позволяет увеличить эксплуатационный ресурс пакеров. К тому же этот материал обладает высокой устойчивостью к воздействию сероводорода, о чем свидетельствуют испытания материала в продукции скважин Астраханского газоконденсатного месторождения с большим его содержанием.The proposed technical solution has the following advantages: the elastic-durable properties are 2 times higher than that of rubber based on nitrile rubbers, and at specific loads below 20 N / mm ² thermoplastic elastomer is not subjected to wear by abrasion, in addition, the coefficient of friction is "steel - thermoplastic elastomer" close to zero, which allows to increase the operational life of packers. In addition, this material is highly resistant to hydrogen sulfide, as evidenced by tests of the material in the production of wells in the Astrakhan gas condensate field with a large content.

Литература
1. Использование уплотнителей скважинных пакеров. Тематические научно-технические обзоры. - М.: ВНИИОЭНГ, 1976.Literature
1. The use of seals downhole packers. Thematic scientific and technical reviews. - M.: VNIIOENG, 1976.

Claims

Packer sealing element made of elastic material, characterized in that it is made of polyester thermoplastic elastomer TEP-4056.