RU2590171C1 - Packer - Google Patents

Packer Download PDF

Info

Publication number
RU2590171C1
RU2590171C1 RU2015128665/03A RU2015128665A RU2590171C1 RU 2590171 C1 RU2590171 C1 RU 2590171C1 RU 2015128665/03 A RU2015128665/03 A RU 2015128665/03A RU 2015128665 A RU2015128665 A RU 2015128665A RU 2590171 C1 RU2590171 C1 RU 2590171C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sealing element
tubing
packer
packer according
basalt fiber
Prior art date
Application number
RU2015128665/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Георгиевич Кирячёк
Original Assignee
Владимир Георгиевич Кирячёк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Георгиевич Кирячёк filed Critical Владимир Георгиевич Кирячёк
Priority to RU2015128665/03A priority Critical patent/RU2590171C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2590171C1 publication Critical patent/RU2590171C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to packers. Packer includes pipe string, sealing element of cylindrical shape, arranged concentrically to pipe string between it and casing pipe, between upper and lower stops. Between the sealing element and lower stop movable element and clamping element made from material with shape memory are installed, wherein sealing element is made of basalt fibre with diameter from 0.5 to 3.5 mqm. Basalt fibre is saturated with metal particles.
EFFECT: technical result is possibility of effective operation of device at high working pressure and temperature.
9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений природных битумов, тяжелых и высоковязких нефтей, а также для комплексного освоения нефтеносных сланцевых плеев.The invention relates to the oil industry and can be used in the development of deposits of natural bitumen, heavy and highly viscous oils, as well as for the integrated development of oil shale formations.

Конкретно предложен высокотемпературный скважинный пакер для тепловых методов увеличения нефтеотдачи (МУН).Specifically, a high-temperature downhole packer for thermal oil recovery enhancement methods (EOR) has been proposed.

По данным World Energy Council, геологические запасы природных битумов, тяжелых и высоковязких нефтей в России суммарно составляют 55 млрд. тонн, а их месторождения в России сосредоточены, главным образом, в Волго-Уральской (Татарстан, Удмуртия, Башкортостан, Самарская область и Пермский край), Восточно-Сибирской (Тунгусский бассейн) и Тимано-Печорской нефтегазоносных провинциях. Современная концепция внутрипластового ретортинга, предполагающая внутрипластовую конверсию тяжелых углеводородов в их более легкие формы, требует использования высокотемпературного теплового воздействия на продуктивные пласты, при котором температура рабочего агента, преимущественно в форме перегретого пара, может достигать 500°C.According to the World Energy Council, the geological reserves of natural bitumen, heavy and high-viscosity oils in Russia total 55 billion tons, and their deposits in Russia are concentrated mainly in the Volga-Ural (Tatarstan, Udmurtia, Bashkortostan, Samara Region and Perm Territory ), East Siberian (Tunguska basin) and Timan-Pechora oil and gas provinces. The modern concept of in-situ retorting, which involves the in-situ conversion of heavy hydrocarbons to their lighter forms, requires the use of high-temperature thermal effects on productive formations, in which the temperature of the working agent, mainly in the form of superheated steam, can reach 500 ° C.

Но, наиболее значительные запасы углеводородов России все же сосредоточены в Баженовской свите, причем большая их часть сосредоточена в керогене, - около 383,1 млрд. тонн. Содержание же нефти низкопроницаемых пород в продуктивных пластах Баженовской свиты не превышает 22 млрд. тонн. По мнению экспертов отрасли, освоение Баженовской свиты, основанное только на извлечении нефти низкопроницаемых пород, и без вовлечения в активную разработку керогена, - малоперспективно и убыточно. В свою очередь, вовлечение в активную разработку керогена также предполагает использование высокотемпературных тепловых МУН для его внутрипластовой пиролизации. При этом в продуктивный пласт должен инжектироваться рабочий агент в форме воды, находящейся в сверхкритическом состоянии (СК-вода), и, имеющий следующие термобарические характеристики: давление до 45 МПа и температура до 500°C.But, the most significant hydrocarbon reserves of Russia are still concentrated in the Bazhenov Formation, and most of them are concentrated in kerogen - about 383.1 billion tons. The oil content of low-permeability rocks in the productive formations of the Bazhenov Formation does not exceed 22 billion tons. According to industry experts, the development of the Bazhenov Formation, based only on the extraction of low-permeability oil, and without involvement in the active development of kerogen, is unpromising and unprofitable. In turn, involvement in the active development of kerogen also involves the use of high-temperature thermal EOR for its in-situ pyrolysis. In this case, a working agent in the form of water in a supercritical state (SC-water) and having the following thermobaric characteristics must be injected into the reservoir: pressure up to 45 MPa and temperature up to 500 ° C.

Технологическая схема высокотемпературного теплового воздействия на продуктивные пласты, содержащие природные битумы, тяжелые и высоковязкие нефти, а также кероген, предусматривает использование термостойкого пакера. Но таких термостойких пакеров, способных работать при температуре до 500°C, нет ни в России, ни за рубежом. Необходимость же работы термостойкого пакера в присутствии высоких давлений (до 45 МПа) еще более усугубляет названную проблему.The technological scheme of high-temperature thermal effects on reservoirs containing natural bitumen, heavy and high viscosity oils, as well as kerogen, provides for the use of a heat-resistant packer. But there are no such heat-resistant packers capable of operating at temperatures up to 500 ° C either in Russia or abroad. The need for a heat-resistant packer in the presence of high pressures (up to 45 MPa) further aggravates this problem.

Так, например, известен термостойкий пакер "ArrowTherm Mechanical-Set Thermal Packer" компании Weatherford, который может эксплуатироваться при давлении до 20,68 МПа и температуре до 288°C. В случае необходимости по специальному заказу компанией Weatherford может быть изготовлена более совершенная модификация этого же термостойкого пакера для эксплуатации при температуре до 343°C («Каталог пакеров», Weatherford, 2005-2010 гг., стр. 86).For example, Weatherford's heat-resistant ArrowTherm Mechanical-Set Thermal Packer is known, which can be operated at pressures up to 20.68 MPa and temperatures up to 288 ° C. If necessary, Weatherford can make a more advanced modification of the same heat-resistant packer for operation at temperatures up to 343 ° C by special order (“Packers Catalog”, Weatherford, 2005-2010, p. 86).

Также известен термостойкий пакер "ХНР Premium Production Packer" компании Schlumberger, который способен работать при очень высоких давлениях, - до 103 МПа, но не может эксплуатироваться при температуре выше 218°C («Каталог пакеров», Schlumberger, 2009 г., стр. 17).Also known is the heat-resistant Schlumberger KPR Premium Production Packer, which can operate at very high pressures, up to 103 MPa, but cannot be operated at temperatures above 218 ° C (“Packers Catalog”, Schlumberger, 2009, p. 17).

Известны способ и устройство для разработки вязкой нефти по патенту РФ на изобретение №2548639, МПК E21B 33/128, опубл. 20.04.2015 г. (прототип).A known method and device for the development of viscous oil according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2548639, IPC E21B 33/128, publ. 04/20/2015, (prototype).

Это устройство для разобщения полостей скважин (пакер) выполнено с радиальным расширением под действием осевого давления.This device for separating well cavities (packer) is made with radial expansion under the action of axial pressure.

С целью повышения герметичности установки пакера в скважине пакер опорно-механический содержит ствол, телескопически соединенный посредством манжет с опорным ниппелем с возможностью их осевого перемещения между собой. Ствол оснащен кольцевым уплотнением, присоединительной муфтой, регулировочной гайкой с верхним нажимным кольцевым упором, установленной на муфте с возможностью регулирования положения кольцевого уплотнения на стволе между упорами на регулировочной гайке и на втулке, соединенной с опорным ниппелем. Во втулке выполнена ступенчатая поверхность, упирающаяся уступом ступени в буртик на стволе. На буртике выполнена канавка, взаимодействующая со срезными штифтами, установленными во втулке. На стволе выполнены треугольные насечки, взаимодействующие с цангой, внутри которой выполнены ответные треугольные насечки и наружный конус. Цанга расположена в полости втулки с упором в торец опорного ниппеля и удерживается от осевых перемещений стопорным кольцом с внутренним конусом, взаимодействующим с наружным конусом цанги для фиксации кольцевого уплотнения в сжатом состоянии, с возможностью перемещения вдоль ствола на длину, большую величине сжатия кольцевого уплотнения с радиальным расширением до герметичного разобщения полости скважины. Стопорное кольцо выполнено с канавкой под дополнительные срезные штифты, установленные во втулке.In order to increase the tightness of the packer installation in the well, the supporting mechanical packer contains a barrel telescopically connected by means of cuffs with a support nipple with the possibility of axial movement between them. The barrel is equipped with an annular seal, a connecting sleeve, an adjusting nut with an upper pressure ring stop mounted on the sleeve with the possibility of regulating the position of the annular seal on the barrel between the stops on the adjusting nut and on the sleeve connected to the support nipple. A step surface is made in the sleeve, abutting the step step against the shoulder on the barrel. A groove is made on the shoulder, interacting with shear pins installed in the sleeve. Triangular notches are made on the barrel, interacting with a collet, inside which reciprocal triangular notches and an outer cone are made. The collet is located in the sleeve cavity with an emphasis on the end of the support nipple and is kept from axial movements by a retaining ring with an inner cone interacting with the outer cone of the collet to fix the ring seal in a compressed state, with the possibility of moving along the barrel for a length greater than the compression of the ring seal with the radial expansion to hermetic separation of the well cavity. The circlip is grooved for additional shear pins installed in the sleeve.

Недостаток известного изобретения заключается в невозможности работы устройства при высоких давлениях (до 45 МПа) и температурах (до 500°C).A disadvantage of the known invention is the inability to operate the device at high pressures (up to 45 MPa) and temperatures (up to 500 ° C).

Задачей заявленного изобретения, совпадающей с техническим результатом, является обеспечение возможности эффективной работы заявленного устройства при высоких рабочих давлениях (до 45 МПа) и температурах (до 600°C).The objective of the claimed invention, which coincides with the technical result, is to enable efficient operation of the claimed device at high operating pressures (up to 45 MPa) and temperatures (up to 600 ° C).

Решение указанных задач достигнуто в пакере, содержащем трубы НКТ, уплотнительный элемент цилиндрической формы, установленный концентрично трубе НКТ между нею и обсадной, трубой между верхним и нижним упорами, тем, что между уплотнительным элементом и нижним упором установлен поршень и прижимной элемент из материала «с памятью формы», при этом уплотнительный элемент изготовлены из супертонкого базальтового волокна, имеющего диаметр от 0,5 до 3,5 мкм, базальтовое волокно насыщено частицами металла.The solution to these problems has been achieved in a packer containing tubing, a cylindrical sealing element mounted concentrically between the tubing and the casing pipe, between the upper and lower stops, in that a piston and a clamping element made of shape memory ”, while the sealing element is made of superthin basalt fiber having a diameter of from 0.5 to 3.5 μm, the basalt fiber is saturated with metal particles.

В качестве метала для насыщения может быть применена алюминиевая пудра.As a metal for saturation, aluminum powder can be used.

Уплотнительный элемент может быть изготовлен из металлорезины. Уплотнительный элемент может быть изготовлен из графлекса.The sealing element may be made of metal rubber. The sealing element may be made of graphlex.

Нижняя труба НКТ может быть выполнены из титана. На конце нижней трубы НКТ может быть установлено сопло-муфта.The lower tubing can be made of titanium. At the end of the lower tubing pipe, a nozzle coupling can be installed.

Сопло-муфта может быть выполнено из карбида вольфрама. Прижимной элемент из материала с «памятью формы» может быть выполнен в виде пружины. На трубы НКТ может быть нанесено теплоизоляционное покрытие.The nozzle coupling can be made of tungsten carbide. The clamping element made of a material with a “shape memory" can be made in the form of a spring. A tubing can be coated with a heat-insulating coating.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…3, где:The invention is illustrated in the drawings of FIG. 1 ... 3, where:

- на фиг. 1 приведен вид заявленного устройства;- in FIG. 1 shows a view of the claimed device;

- на фиг. 2 приведено устройство в рабочем положении;- in FIG. 2 shows the device in operating position;

- на фиг. 3 приведен пакер с теплоизолированными НКТ.- in FIG. 3 shows a packer with heat-insulated tubing.

Заявленное устройство (фиг. 1…3) содержит сверху вниз: трубы НКТ 1 (насосно-компрессорные трубы), соединительные муфты 2, нижнюю трубу НКТ 3, с полостью 4 внутри нее. Трубы НКТ 1 и нижняя труба НКТ 3 установлены внутри обсадной колонны 5.The claimed device (Fig. 1 ... 3) contains from top to bottom: tubing 1 (tubing), couplers 2, the bottom tubing 3, with a cavity 4 inside it. The tubing pipe 1 and the lower tubing pipe 3 are installed inside the casing 5.

Нижняя труба НКТ 3 изготовлена из титана, а трубы НКТ 1 из стали.The lower tubing 3 is made of titanium, and the tubing 1 is steel.

На нижней трубе НКТ 3 установлен уплотнительный элемент 6, он установлен концентрично нижней трубе НКТ 3 и разделяет полость внутри обсадной колонны 5 на две, верхнюю 7 и нижнюю 8. Уплотнительный элемент 6 содержит жестко закрепленное на нижней трубе НКТ верхний упор 9 и нижний упор 10, при этом уплотнительный элемент 6 установлен между ними и выполнен или из базальтового волокна или из металлорезины или из графлекса. Под уплотнительным элементом 6 установлен с возможностью осевого перемещения подвижный элемент 11, а между ним и нижним упором 10 прижимной элемент 12 из материала «с памятью формы», способными менять форму при повышении температуры.A sealing element 6 is installed on the bottom pipe of the tubing 3, it is installed concentrically to the bottom pipe of the tubing 3 and divides the cavity inside the casing 5 into two, the upper 7 and the bottom 8. The sealing element 6 contains the upper stop 9 and the lower stop 10, which is rigidly fixed to the lower pipe while the sealing element 6 is installed between them and is made of either basalt fiber or metal rubber or graphlex. A movable element 11 is mounted under the sealing element 6 with the possibility of axial movement, and between it and the lower stop 10, the pressing element 12 is made of “shape memory” material, capable of changing shape with increasing temperature.

Уплотнительный элемент 6 предпочтительно для обеспечения работоспособности устройства при высоких температурах (до 600°C) изготовить из супертонкого базальтового волокна, имеющего диаметр от 0,5 до 3,5 мкм, Базальтовое волокно может быть насыщено частицами металла. В качестве метала для насыщения может быть применена алюминиевая пудра.Sealing element 6 is preferably made of superthin basalt fiber having a diameter of 0.5 to 3.5 μm to ensure the operability of the device at high temperatures (up to 600 ° C). The basalt fiber can be saturated with metal particles. As a metal for saturation, aluminum powder can be used.

На нижней трубе НКТ 3 установлено сопло-муфта 13 с выходным отверстием 14. На обсадной колонне 5 в нижней части выполнена перфорация 15.On the bottom pipe of the tubing 3 there is a nozzle coupling 13 with an outlet 14. On the casing 5 in the lower part, perforation 15 is made.

Уплотнительный элемент 6 размещен внутри обсадной трубы 6 и образует полости 7 и 8 между осадной колонной 5 и нижней трубой НКТ 3. Полости 7 и 8 при работе должны быть разобщены.The sealing element 6 is placed inside the casing 6 and forms cavities 7 and 8 between the siege string 5 and the lower tubing tubing 3. The cavities 7 and 8 must be disconnected during operation.

Выходное отверстие 14 сопла-муфты 13 сообщает полость 4 внутри нижней трубы НКТ 3 с продуктивным пластом 16 и предназначено для подачи горячего агента в продуктивный пласт 16 для интенсификации добычи трудноизвлекаемой нефти.The outlet 14 of the nozzle-coupling 13 communicates the cavity 4 inside the lower tubing tubing 3 with the reservoir 16 and is designed to supply a hot agent to the reservoir 16 to intensify the production of hard to recover oil.

На трубах НКТ 1 может быть нанесено теплоизоляционное покрытие 17 (фиг. 3). На нижней трубе НКТ 3 теплоизоляционное покрытие 17 не нанесено.On the pipes of the tubing 1 can be applied insulation coating 17 (Fig. 3). On the lower pipe of the tubing 3 thermal insulation coating 17 is not applied.

РАБОТА УСТРОЙСТВАDEVICE OPERATION

Работает заявленное устройство следующим образом (фиг. 1 и 2).The claimed device operates as follows (Fig. 1 and 2).

Бурят скважину нагнетательную для закачки горячего агента в продуктивный пласт 16 и устанавливают в нее обсадную колонну 5 собирают компоновку согласно фиг. 1.An injection well is drilled to inject the hot agent into the reservoir 16 and the casing 5 is installed in it; the assembly according to FIG. one.

Подают горячий рабочий агент по трубам НКТ 1 и через выходное отверстие 14 сопла-муфты 13 в продуктивный пласт 16. Рабочий агент частично попадает в полость 8. Материал уплотнительного элемента 6, выполненный из базальтового волокна, имеющего диаметр от 0,5 до 3,5 мкм, насыщенного алюминиевой пудрой значительно увеличивается в объеме и спрессовывается в осевом направлении, при этом он расширяется в радиальном направлении и перекрывает зазор между обсадной трубой 5 и нижней трубой НКТ 3.The hot working agent is fed through tubing 1 and through the outlet 14 of the nozzle-coupling 13 into the reservoir 16. The working agent partially enters the cavity 8. The material of the sealing element 6, made of basalt fiber, having a diameter of from 0.5 to 3.5 μm saturated with aluminum powder significantly increases in volume and is compressed in the axial direction, while it expands in the radial direction and covers the gap between the casing 5 and the lower tubing 3.

Кроме того, прижимной элемент 12 меняет форму (увеличивается в осевом направлении) и дополнительно создает осевое прижимное усилие через поршень 11 на уплотнительный элемент 6. В результате полости 7 и 8 разобщается уплотнительным элементом 6.In addition, the pressing element 12 changes shape (increases in the axial direction) and additionally creates an axial pressing force through the piston 11 to the sealing element 6. As a result, the cavities 7 and 8 are disconnected by the sealing element 6.

Извлечение заявленного устройства из скважины осуществляют после прекращения подачи горячего агента. Прижимной элемент 12 снова меняет форму (уменьшается осевой размер), сжатие уплотнительного элемента 6 уменьшается. Кроме того, при охлаждении объем уплотнительного элемента 6 уменьшается и плотность герметизации уменьшается. Потом осуществляют подъема труб НКТ 1 вверх.Removing the claimed device from the well is carried out after the cessation of the supply of the hot agent. The clamping element 12 again changes shape (decreases axial size), the compression of the sealing element 6 is reduced. In addition, when cooling, the volume of the sealing element 6 decreases and the sealing density decreases. Then carry out the lifting of tubing 1 up.

Одной из основных отличительных функциональных особенностей заявленного изобретения является то, что заявленное устройство является саморегулируемым устройством. Это выражается в том, что, чем выше давление рабочего агента на забое скважины, в подпакерной зоне, тем более плотным и менее проницаемым становится уплотнительный элемент 6 и, тем плотнее фрикционная поверхность уплотнительного элемента 6 прижимается к внутренней поверхности обсадной трубы 5.One of the main distinguishing functional features of the claimed invention is that the claimed device is a self-regulating device. This is expressed in the fact that the higher the pressure of the working agent at the bottom of the well in the sub-packer zone, the denser and less permeable the sealing element 6 becomes and the denser the friction surface of the sealing element 6 is pressed against the inner surface of the casing 5.

Так как уплотнительный элемент 6 выполнен из предварительно спрессованного супертонкого базальтового волокна, имеющего средний диаметр 0,002 мм. (или в диапазоне от 0,5 до 3 мкм) Именно диаметр волокна в основе определяет проницаемость уплотнительного элемента. Чем он меньше, тем эффективность уплотнительного элемента выше. Так, например, если диаметр какого-либо используемого волокна относительно большой, например, 0,1 мм, то изготовленный из такого материала уплотнительный элемент будет обладать высокой проницаемостью, сопоставимой с проницаемостью мелкозернистого песчаника, имеющего размер зерен от 0,1 до 0,25 мм. Используемое сверхтонкое базальтовое волокно имеет малый диаметр и, изготовленный из него и окончательно спрессованный в скважине под действием давления рабочего агента уплотнительный элемент обладает сверхнизкой проницаемостью, сопоставимой с проницаемостью тонкозернистых известково-доломитовых пород, имеющей размер зерен от 0,001 до 0,01 мм. Менее проницаемой для флюидов может быть только колоидозернистая известково-доломитовая порода, имеющая размер зерен менее 0,001 мм.Since the sealing element 6 is made of pre-pressed superthin basalt fiber having an average diameter of 0.002 mm (or in the range from 0.5 to 3 μm) It is the diameter of the fiber in the base that determines the permeability of the sealing element. The smaller it is, the higher the efficiency of the sealing element. So, for example, if the diameter of any fiber used is relatively large, for example, 0.1 mm, then a sealing element made of such a material will have a high permeability comparable to that of fine-grained sandstone having a grain size from 0.1 to 0.25 mm The ultrafine basalt fiber used is small in diameter and made of it and finally pressed into the well under the action of the pressure of the working agent, the sealing element has an ultra-low permeability comparable to that of fine-grained calcareous dolomite rocks with grain sizes from 0.001 to 0.01 mm. Only a colloid-grained calcareous dolomite rock having a grain size of less than 0.001 mm can be less permeable to fluids.

Уплотнительный элемент 6 в процессе его изготовления и до начала его предварительного спрессовывания насыщается частицами различных металлов, таких как: алюминий, цинк, цирконий, вольфрам и т.д. В предпочтительном варианте изобретения используется алюминиевая пудра ПАП-2, имеющая средний линейный размер частиц от 0,02 до 0,03 мм. При подаче высокотемпературного рабочего агента на забой скважины уплотнительный элемент нагревается и за счет теплового расширения сверхтонкого базальтового волокна и частиц алюминия плотность его увеличивается, а проницаемость, напротив, еще более уменьшается. Степень прижатия уплотнительного элемента к внутренней поверхности обсадной трубы также возрастает. В этом процессе более значимую роль играют частицы алюминия, так как коэффициент температурного расширения (КТР) алюминия (КТР=0,000024 м/(м·°C)) в 3,69 раза выше коэффициента температурного расширения базальта (КТР=0,0000065 м/(м·°C)). Примечание: Размерность КТР, -м/(м·°C) или 1/°C - показывает на сколько (в метрах) удлинится материал при увеличении его температуры на 1 градус °C. Так же следует отметить и то, что супертонкое базальтовое волокно начинает спекаться только при температуре, превышающей 1100°C. В результате, названного выше процесса теплового воздействия на уплотнительный элемент, его проницаемость на микроуровне заметно снижается.The sealing element 6 in the process of its manufacture and prior to its preliminary compression is saturated with particles of various metals, such as: aluminum, zinc, zirconium, tungsten, etc. In a preferred embodiment of the invention, PAP-2 aluminum powder is used having an average linear particle size of 0.02 to 0.03 mm. When a high-temperature working agent is supplied to the bottom of the well, the sealing element is heated and due to the thermal expansion of the ultrafine basalt fiber and aluminum particles, its density increases, and the permeability, on the contrary, decreases even more. The degree of pressing of the sealing element to the inner surface of the casing also increases. In this process, aluminum particles play a more significant role, since the coefficient of thermal expansion (KTP) of aluminum (KTP = 0.000024 m / (m · ° C)) is 3.69 times higher than the coefficient of thermal expansion of basalt (KTP = 0.0000065 m / (m ° C)). Note: KTP dimension, m / (m · ° C) or 1 / ° C - shows how much (in meters) the material will elongate when its temperature increases by 1 degree ° C. It should also be noted that superthin basalt fiber begins to sinter only at temperatures exceeding 1100 ° C. As a result of the above-mentioned process of thermal action on the sealing element, its permeability at the micro level is markedly reduced.

Металлорезина - это уплотнительный элемент, выполненный из тонкой спрессованной нержавеющей проволоки диаметром 0,1…0,2 мм.Metal rubber is a sealing element made of thin pressed stainless steel wire with a diameter of 0.1 ... 0.2 mm.

Графлекс - это совокупность уплотнителей и набивок, изготовленных из терморасширенного графита (ТРГ), углеродного низкотемпературного волокна, экспандированного фторопласта и арамидной пряжи. В процессе технологического производства, все эти ингредиенты могут быть скомбинированы с другими разнообразными пропитками и добавками.Graphlex is a combination of gaskets and gaskets made of thermally expanded graphite (TRG), low-temperature carbon fiber, expanded fluoroplastic and aramid yarn. During the manufacturing process, all of these ingredients can be combined with various other impregnations and additives.

Современные научные разработки позволяют развивать новые технологии производства уплотнителей различной сложности. В основу материалов серии Графлекс входит природный графит - минерал слоистой структуры, являющийся аллотропной модификацией углерода. Графит обладает уникальными химическими свойствами, позволяющими изготавливать из него материалы, используемые для герметизации в любых температурных средах. Процесс производства продукции Графлекс основан на нано технологиях, когда в кристаллическую решетку графита внедряются молекулы различных химических элементов. Затем образовавшееся соединение очищают от посторонних примесей и подвергают термическому вспениванию. В результате получается продукция группы Графлекс.Modern scientific developments allow us to develop new technologies for the production of sealants of varying complexity. The graphlex series materials are based on natural graphite - a layered mineral that is an allotropic modification of carbon. Graphite has unique chemical properties that allow it to produce materials used for sealing in any temperature environment. The production process of Graphlex products is based on nano-technologies, when molecules of various chemical elements are embedded in the crystal lattice of graphite. Then the resulting compound is cleaned of impurities and subjected to thermal foaming. The result is products of the Graflex group.

На сегодняшний день, уплотняющие материалы из терморасширенного графита нашли широкое применение во всем мире. Такие набивки и уплотнители выдерживают различные температуры и давление, рассчитаны на неограниченный срок эксплуатации и невосприимчивы к износу.To date, sealing materials made of thermally expanded graphite are widely used all over the world. Such gaskets and seals withstand various temperatures and pressures, are designed for an unlimited service life and are immune to wear.

В перечень современных уплотнительных материалов нового поколения, которые известны под общим названием - Графлекс, входят:The list of modern sealing materials of the new generation, which are known under the general name - Graflex, includes:

- сальниковая набивка для фланцевых соединений, арматуры и насосов;- stuffing box for flange connections, fittings and pumps;

- различные прокладки;- various gaskets;

- графитовая фольга;- graphite foil;

- плетеные набивки;- braided packing;

- графитовые кольца;- graphite rings;

- листы графитовые армированные и неармированные.- graphite sheets reinforced and unreinforced.

Чтобы поддерживать высокое качество выпускаемой продукции, практикуется полный цикл производства. Процесс начинается с переработки сырья до формирования и выпуска готовой продукции.To maintain the high quality of products, a full production cycle is practiced. The process begins with the processing of raw materials to the formation and production of finished products.

Сальниковые уплотнители, набивки и прокладки, являются самой распространенной продукцией среди мягких уплотнителей. Существует около 40 видов данной продукции. Температурный диапазон эксплуатации набивок колеблется от -200°C до +560°C. Прокладки Графлекс используются для уплотнения трубопроводов, насосов, соединительной арматуры и составных частей различного оборудования, применяемого в нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности.Stuffing box packing, packing and gaskets are the most common products among soft packings. There are about 40 types of these products. The temperature range of packing use ranges from -200 ° C to + 560 ° C. Graphlex gaskets are used to seal pipelines, pumps, fittings and components of various equipment used in the oil refining, gas and chemical industries.

Продукция Графлекс значительно снижает расход уплотнителей на определенный сальниковый узел и надежно сохраняет его герметизацию. Если раньше для укладки в сальниковую камеру применяли от 8 до 18 колец, то сегодня их применение уменьшилось до 4-6 штук. Уменьшение количества колец уплотнения привело к значительному сокращению глубины сальниковой камеры, что повлекло за собой понижение металлоемкости арматуры. Выпускаемая новая арматура, получила конструкцию самих сальниковых камер, предназначенных для использования уплотнителей Графлекс. Этот метод предусматривает установку в камеру особую втулку - проставку. Таким образом, было достигнуто меньшее количество колец в сальниковой камере, избыток которых не позволил бы обжать их качественно. Не до конца зажатые кольца, могут привести к перемещению штока и ослаблению сальникового уплотнения, что может нарушить герметизацию.Graphlex products significantly reduce the consumption of sealants on a particular stuffing box and reliably maintain its sealing. Previously, from 8 to 18 rings were used for packing in the stuffing box, today their use has decreased to 4-6 pieces. A decrease in the number of seal rings led to a significant reduction in the depth of the stuffing box, which led to a decrease in the metal consumption of the reinforcement. The manufactured new fittings received the design of the stuffing box themselves, intended for use with Graflex seals. This method involves installing a special sleeve in the chamber - a spacer. Thus, a smaller number of rings in the stuffing box was achieved, the excess of which would not allow them to be compressed qualitatively. Not fully clamped rings can lead to displacement of the stem and weakening of the stuffing box packing, which can damage the sealing.

При установке заявленного устройства (пакера) на забое скважины и после подачи на забой скважины высокотемпературного рабочего агента высокого давления, представляющего собой воду, находящуюся в сверхкритическом состоянии, инициируется химическая реакция окисления некоторой части частиц алюминия в сверхкритической воде. В процессе реакции из некоторой части частиц алюминия, имеющих размер от 0,02 до 0,03 мм, синтезируются наночастицы оксида алюминия, которые имеют размер от 0,00002 до 0,0004 мм (от 20 до 400 нм). Результатом, названного выше химического процесса синтеза наночастиц алюминия в СК-воде, является уменьшение проницаемости уплотнительного элемента на наноуровне.When installing the claimed device (packer) at the bottom of the well and after applying to the bottom of the well a high-temperature working agent of high pressure, which is water in a supercritical state, a chemical reaction is oxidized of a certain part of the aluminum particles in supercritical water. During the reaction, alumina nanoparticles that have a size of from 0.00002 to 0.0004 mm (from 20 to 400 nm) are synthesized from a certain part of aluminum particles having a size from 0.02 to 0.03 mm. The result of the above-mentioned chemical process for the synthesis of aluminum nanoparticles in SC water is a decrease in the permeability of the sealing element at the nanoscale.

Таким образом, максимально возможная низкая проницаемость уплотнительного элемента достигается за счет осуществления следующих трех основных процессов:Thus, the maximum possible low permeability of the sealing element is achieved by the following three main processes:

- предварительного механического сжатия уплотнительного элемента в процессе его изготовления и окончательного его сжатия на забое скважины под действием давления рабочего агента;- preliminary mechanical compression of the sealing element in the manufacturing process and its final compression at the bottom of the well under the action of pressure of the working agent;

- теплового расширения супертонкого базальтового волокна и частиц металлов, которыми насыщен уплотнительный элемент; и- thermal expansion of superthin basalt fiber and metal particles with which the sealing element is saturated; and

- синтеза наноразмерных частиц оксидов металлов из некоторой части частиц металлов, которыми насыщен уплотнительный элемент.- the synthesis of nanosized particles of metal oxides from a certain part of the metal particles with which the sealing element is saturated.

Для обеспечения еще более плотного прижатия уплотнительного элемента к стенкам скважины, прижимные элементы, создающие осевое усилие на кольцевые уплотнительные элементы выполнены из материала «С памятью формы» в рабочем положении (при нагреве принимающими форму конуса), что при сжатии кольцевых уплотнительных элементов создает дополнительный эффект расклинивания. В силу значительных силовых нагрузок в присутствии высоких температур часть элементов заявленного устройства, в предпочтительном варианте, выполнены из титана. Результатом использования заявленного устройства является надежное разобщение отдельных участков ствола скважины в процессе использования тепловых МУН при давлении до 70 МПа и температуре до 600°C.To ensure even more tight pressing of the sealing element to the walls of the well, the clamping elements creating an axial force on the annular sealing elements are made of material “Shape memory” in the working position (when heated, they take the shape of a cone), which when compressing the annular sealing elements creates an additional effect wedging. Due to significant power loads in the presence of high temperatures, part of the elements of the claimed device, in the preferred embodiment, are made of titanium. The result of using the claimed device is a reliable disconnection of individual sections of the wellbore during the use of thermal EORs at pressures up to 70 MPa and temperatures up to 600 ° C.

Несмотря на то, что настоящее изобретение описывается на представленном примере, возможны различные модификации, не противоречащие основным принципам изобретения. Поэтому настоящее изобретение следует рассматривать как относящееся к любым подобным модификациям в пределах существа изобретения.Despite the fact that the present invention is described in the presented example, various modifications are possible, not contradicting the basic principles of the invention. Therefore, the present invention should be construed as relating to any such modifications within the spirit of the invention.

Claims (9)

1. Пакер, содержащий трубы НКТ, уплотнительный элемент цилиндрической формы, установленный концентрично трубе НКТ между нею и обсадной трубой между верхним и нижним упорами, отличающийся тем, что между уплотнительным элементом и нижним упором установлен подвижный элемент и прижимной элемент из материала «с памятью формы», при этом уплотнительный элемент изготовлен из базальтового волокна, имеющего диаметр от 0,5 до 3,5 мкм, и базальтовое волокно насыщено частицами металла.1. A packer containing tubing tubing, a cylindrical sealing element mounted concentrically to the tubing tubing between it and the casing between the upper and lower stops, characterized in that a movable element and a clamping element made of material with shape memory are installed between the sealing element and the lower stop ", While the sealing element is made of basalt fiber having a diameter of from 0.5 to 3.5 μm, and the basalt fiber is saturated with metal particles. 2. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металла для насыщения применена алюминиевая пудра.2. The packer according to claim 1, characterized in that aluminum powder is used as a metal for saturation. 3. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент изготовлен из металлорезины.3. The packer according to claim 1, characterized in that the sealing element is made of metal rubber. 4. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент изготовлен из графлекса.4. The packer according to claim 1, characterized in that the sealing element is made of graphlex. 5. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что нижняя труба НКТ выполнена из титана.5. The packer according to claim 1, characterized in that the lower tubing pipe is made of titanium. 6. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что на конце нижней трубы НКТ установлено сопло-муфта.6. The packer according to claim 1, characterized in that a nozzle coupling is installed at the end of the lower tubing pipe. 7. Пакер по п. 6, отличающийся тем, что сопло-муфта выполнено из карбида вольфрама.7. The packer according to claim 6, characterized in that the nozzle coupling is made of tungsten carbide. 8. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что прижимной элемент из материала с «памятью формы» выполнен в виде пружины.8. The packer according to claim 1, characterized in that the clamping element is made of a material with "shape memory" in the form of a spring. 9. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что на трубы НКТ нанесено теплоизоляционное покрытие. 9. The packer according to claim 1, characterized in that the tubing is coated with a heat-insulating coating.
RU2015128665/03A 2015-07-14 2015-07-14 Packer RU2590171C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015128665/03A RU2590171C1 (en) 2015-07-14 2015-07-14 Packer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015128665/03A RU2590171C1 (en) 2015-07-14 2015-07-14 Packer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2590171C1 true RU2590171C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56371607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015128665/03A RU2590171C1 (en) 2015-07-14 2015-07-14 Packer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2590171C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704404C1 (en) * 2018-12-13 2019-10-28 Отто Гуйбер Device for separation of well shaft into isolated sections from each other
RU2783397C1 (en) * 2019-03-20 2022-11-14 Сайнт-Гобаин Перформанс Пластикс Корпорейшн Seal

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4588029A (en) * 1984-09-27 1986-05-13 Camco, Incorporated Expandable metal seal for a well tool
SU1234378A1 (en) * 1982-10-14 1986-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" Method of cleaning mineral fibre and device for effecting same
SU1716087A1 (en) * 1989-04-14 1992-02-28 Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения Hydraulic inflatable packer
RU2012786C1 (en) * 1991-05-07 1994-05-15 Производственное объединение "Татнефть" Method for development of fields with heavy and viscous oils
RU2149973C1 (en) * 1998-03-30 2000-05-27 Шадрин Лев Николаевич Method of drilling the directional and horizontal prospecting or producing well from oil and gas
US6386292B1 (en) * 1999-03-11 2002-05-14 Linden H. Bland Wellbore annulus packer apparatus and method
RU2422621C2 (en) * 2005-02-25 2011-06-27 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед By-pass unit with several orifices for hydro-break with installation of filter and reduction of erosion level

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1234378A1 (en) * 1982-10-14 1986-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" Method of cleaning mineral fibre and device for effecting same
US4588029A (en) * 1984-09-27 1986-05-13 Camco, Incorporated Expandable metal seal for a well tool
SU1716087A1 (en) * 1989-04-14 1992-02-28 Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения Hydraulic inflatable packer
RU2012786C1 (en) * 1991-05-07 1994-05-15 Производственное объединение "Татнефть" Method for development of fields with heavy and viscous oils
RU2149973C1 (en) * 1998-03-30 2000-05-27 Шадрин Лев Николаевич Method of drilling the directional and horizontal prospecting or producing well from oil and gas
US6386292B1 (en) * 1999-03-11 2002-05-14 Linden H. Bland Wellbore annulus packer apparatus and method
RU2422621C2 (en) * 2005-02-25 2011-06-27 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед By-pass unit with several orifices for hydro-break with installation of filter and reduction of erosion level

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704404C1 (en) * 2018-12-13 2019-10-28 Отто Гуйбер Device for separation of well shaft into isolated sections from each other
RU2783397C1 (en) * 2019-03-20 2022-11-14 Сайнт-Гобаин Перформанс Пластикс Корпорейшн Seal
RU2802644C1 (en) * 2023-03-01 2023-08-30 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Device for isolation of the annular space of wells

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8997882B2 (en) Stage tool
US20170175482A1 (en) Extrusion-resistant seals for expandable tubular assembly
US20190264549A1 (en) Well artificial lift operations with sand and gas tolerant pump
RU2455475C1 (en) Method of development of high-viscosity oil fields with strata of small thickness by way of cyclic injection of solvent and steam into single inclined wells
RU2595017C1 (en) Device for separation of individual sections of well shaft
CN109798097B (en) Unlimited-use fracturing sand blower
CN103615199A (en) Three-pipe same-well-barrel oil extraction process equipment for steam injection, oil extraction and temperature and pressure real-time monitoring of horizontal well
CA3064983A1 (en) Downhole induction heater and coupling system for oil and gas wells
CN106089085A (en) A kind of machinery vertical drilling tool
RU2608454C1 (en) Coated coupling device for operation in gas and oil wells
RU2590171C1 (en) Packer
CN104196492B (en) A kind of dragging down-hole plugging valve with pressure
RU2456441C1 (en) Production method of high-viscous oil by means of simultaneous pumping of steam and extraction of liquid from single horizontal well
US1262107A (en) Packer for oil-wells.
CN108005626A (en) A kind of gas hydrate exploitation device and method based on hot pipe technique
CA3100903A1 (en) System and method for isolating a wellbore zone for rigless hydraulic fracturing
RU2588021C1 (en) Device for separation of individual sections of well shaft
RU2587655C1 (en) Device for separation of individual sections of well shaft
RU2513896C1 (en) Method of dual operation of two strata with one well
RU2660951C1 (en) Casing packer (options)
RU2597337C1 (en) Device for separation of individual sections of well shaft
WO2017193500A1 (en) Screen pipe used for thickened oil thermal recovery in horizontal well completion
RU2704404C1 (en) Device for separation of well shaft into isolated sections from each other
RU131075U1 (en) INSTALLATION FOR SIMULTANEOUS SEPARATE PRODUCTION AND PUMPING IN ONE WELL
US20180023367A1 (en) Wellbore isolation devices and methods of use