RU2631454C1 - Backed swelling sealant - Google Patents

Backed swelling sealant Download PDF

Info

Publication number
RU2631454C1
RU2631454C1 RU2016112594A RU2016112594A RU2631454C1 RU 2631454 C1 RU2631454 C1 RU 2631454C1 RU 2016112594 A RU2016112594 A RU 2016112594A RU 2016112594 A RU2016112594 A RU 2016112594A RU 2631454 C1 RU2631454 C1 RU 2631454C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seal
groove
well
swellable
support
Prior art date
Application number
RU2016112594A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мэтью Брэдли Стоукс
Original Assignee
Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк.
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 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. filed Critical Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2631454C1 publication Critical patent/RU2631454C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/1208Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/128Packers; Plugs with a member expanded radially by axial pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/1208Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
    • E21B33/1216Anti-extrusion means, e.g. means to prevent cold flow of rubber packing
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/122Multiple string packers

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: borehole sealant assembly for use in the blast-hole element sealant groove comprises a swelling elastomeric sealant positioned in the groove of the sealant and is expandable when in contact with a specific fluid and a support member located in the axial groove of the sealant between the swelling elastomeric sealant and the axial end wall sealant groove. The support member comprises surface irregularities extending the support member radially outwards when compressed by a swellable elastomeric seal in the axial direction.
EFFECT: increased efficiency of the well sealant.
19 cl, 4 dwg

Description

Уровень техникиState of the art

[0001] Настоящее изобретение относится к скважинным инструментам, в которых используют набухающие уплотнители.[0001] The present invention relates to downhole tools that use swellable seals.

[0002] Условия в забое скважины обуславливают множество сложностей уплотнения. Например, уплотнители в скважине часто должны выдерживать продолжительное воздействие высоких давлений и температуры. В таких условиях обычно используемые эластомерные уплотнители имеют склонность к вытеснению в зазор между компонентом, несущим уплотнение, и поверхностью, к которой они примыкают с образованием уплотнения, и, в конечном итоге, перестают действовать. Были разработаны опорные кольца сложных конструкций для решения этой проблемы путем перекрывания зазора и удерживания уплотнителя от выталкивания. Однако конструкции опорного кольца приведены в действие только при воздействии давления на уплотнители. Также, в контексте стингера или удлинителя, в котором один скважинный компонент уплотнен в стволе другого скважинного компонента, используют несколько уплотнителей и, следовательно, несколько опорных колец. Для размещения нескольких уплотнителей в малом пространстве используют О-образные кольца или шевронные уплотнители. Однако эффективность таких уплотнителей зависит от чистоты и отделки поверхности, к которой они примыкают с образованием уплотнения.[0002] The conditions at the bottom of the well cause many difficulties in compaction. For example, seals in a well often have to withstand prolonged exposure to high pressures and temperatures. Under such conditions, commonly used elastomeric seals tend to be forced into the gap between the component carrying the seal and the surface to which they adjoin to form a seal, and eventually cease to function. Support rings of complex designs have been developed to solve this problem by closing the gap and keeping the seal from pushing out. However, the support ring structures are only activated when pressure is applied to the seals. Also, in the context of a stinger or extension, in which one downhole component is sealed in the barrel of another downhole component, several seals and, therefore, several support rings are used. To place multiple seals in a small space, O-rings or chevron seals are used. However, the effectiveness of such seals depends on the cleanliness and surface finish to which they abut to form a seal.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[0003] На фиг. 1 представлен схематический вид сбоку скважины, содержащей насосно-компрессорную колонну.[0003] FIG. 1 is a schematic side view of a well containing a tubing string.

[0004] На фиг. 2 представлен вид в поперечном сечении примера двух скважинных компонентов, содержащих уплотняющий узел.[0004] FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of two downhole components comprising a sealing assembly.

[0005] На фиг. 3A и 3B представлены подробные виды примерных скважинных компонентов, изображающие конец уплотняющего узла перед набуханием уплотнителя и после набухания уплотнителя. [0005] FIG. 3A and 3B are detailed views of exemplary downhole components depicting the end of the sealing assembly before the seal swells and after the seal swells.

[0006] На фиг. 4 представлен перспективный вид примерного опорного элемента, изображающий неровности поверхности.[0006] FIG. 4 is a perspective view of an exemplary support member depicting surface irregularities.

[0007] Одинаковые ссылочные символы на различных чертежах обозначают одинаковые элементы.[0007] The same reference characters in the various drawings indicate the same elements.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

[0008] Со ссылкой на фиг. 1, скважина содержит по существу цилиндрический ствол 10 скважины, проходящий от устья 22 скважины на поверхности 12 вниз в землю в одну или большее количество подземных областей 14, представляющих интерес (показана одна область). Подземная область 14 может соответствовать одной формации, части формации или более чем одной формации, доступной через скважину, и одна скважина может обеспечивать доступ к одной или более подземных областей 14. В некоторых случаях формации подземной области являются углеводородосодержащими - такими как залежи нефти и/или газа - и скважина используется для добычи из неё углеводородов и/или для увеличения добычи углеводородов из другой скважины (например, в качестве нагнетательной или наблюдательной скважины). Однако изложенные здесь идеи применимы к скважине практически любого типа. Часть ствола 10 скважины, проходящего от устья 22 скважины в подземную область 14, укрепляют отрезками трубы, именуемыми обсадной колонной 16. [0008] With reference to FIG. 1, the well comprises a substantially cylindrical well bore 10 extending from the wellhead 22 on the surface 12 down into the ground into one or more subterranean regions 14 of interest (one region is shown). The subterranean region 14 may correspond to one formation, part of the formation, or more than one formation accessible through the well, and one well may provide access to one or more subterranean regions 14. In some cases, the subterranean region formations are hydrocarbon-containing, such as oil deposits and / or gas - and the well is used to produce hydrocarbons from it and / or to increase the production of hydrocarbons from another well (for example, as an injection or observation well). However, the ideas presented here apply to a well of almost any type. Part of the wellbore 10 extending from the wellhead 22 to the subterranean region 14 is reinforced with pipe sections called casing 16.

[0009] Изображенная скважина представляет собой вертикальную скважину, отходящую практически перпендикулярно от поверхности 12 в подземную область 14. Однако изложенные здесь идеи применимы к множеству других различных конфигураций скважин, включая горизонтальные, наклонные или другие отклоняющиеся от вертикали скважины и многоствольные скважины.[0009] The depicted well is a vertical wellbore extending substantially perpendicularly from surface 12 to subterranean region 14. However, the teachings set forth herein apply to many other different well configurations, including horizontal, deviated, or other deviated wells and multilateral wells.

[0010] Показана насосно-компрессорная колонна 18, опускаемая с поверхности 12 вовнутрь ствола 10 скважины. Насосно-компрессорная колонна 18 представляет собой серию состыкованных между собой отрезков трубы, образующих последовательность из конца в конец, и/или цельную (то есть не содержащую стыков) длинномерную трубу, и содержит один или более скважинных инструментов (для примера показан один скважинный инструмент 20). В колонне 18 имеется внутреннее центральное отверстие, по которому возможно сообщение текучей среды между устьем 22 скважины и участками ниже по скважине (например, подземной областью 14 и/или другими участками). В некоторых случаях колонна 18 может быть сконструирована так, что она не отходит от поверхности 12, а вводится вовнутрь скважины на проволоке, например на тросовой проволоке, на каротажном кабеле, электрическом кабеле и/или на другой проволоке.[0010] A tubing string 18 is shown which is lowered from surface 12 into the wellbore 10. The tubing string 18 is a series of interconnected pipe segments that form a sequence from end to end, and / or a solid (i.e., not containing joints) long pipe, and contains one or more downhole tools (for example, one downhole tool 20 is shown ) In the column 18 there is an inner central hole through which fluid can flow between the wellhead 22 and sections down the well (for example, underground region 14 and / or other sections). In some cases, the string 18 may be designed so that it does not extend from the surface 12, but is inserted inside the well on a wire, for example, a cable wire, a wireline cable, an electric cable, and / or another wire.

[0011] Идеи в настоящем описании применимы к уплотняющей конструкции, которая может быть использована в нескольких различных применениях, для уплотнения между скважинными компонентами в скважине. Например, уплотняющая конструкция может быть использована в скважинном инструменте 20. В некоторых случаях, скважинный инструмент 20 относится к типу, содержащему внутренний трубчатый компонент, расположенный в наружном трубчатом компоненте, при этом уплотняющая конструкция, описанная в настоящем описании, выполнена с возможностью уплотнения между трубчатыми элементами. Однако уплотняющая конструкция требует ограничения уплотняющими компонентами одного и того же инструмента или устройства. Например, в некоторых случаях скважинный инструмент 20 представлен инструментом пакерного типа (например, пакером, мост-пробкой, гидроразрывной пробкой и/или другими инструментами), содержащими уплотняющую конструкцию, выполненную с возможностью уплотнения инструмента 20 к внутренней поверхности обсадной трубы 16, потайной обсадной трубы или других компонентов в скважине для уплотнения кольцевого пространства вокруг насосно-компрессорной колонны 18. В другом примере насосно-компрессорная колонна 18 может быть расположена в скважине в двух частях с верхним компонентом, содержащим удлинитель или стингер, принимаемый соответствующим отверстием скважинного компонента. В этом случае уплотняющая конструкция выполнена с возможностью образования уплотнения с отверстием другого компонента и, следовательно, уплотнения между двумя трубчатыми элементами. В другом примере инструмент для спуска или инструмент для приведения в действие может быть использован для управления скважинным инструментом 20 или другим компонентом в скважине. В этих примерах инструмент для спуска или инструмент для приведения в действие содержит стингер или удлинитель, принимаемый соответствующим отверстием инструмента или устройства, приводимого в действие, а уплотняющая конструкция выполнена с возможностью образования уплотнения между стингером/удлинителем и отверстием. Существуют и другие примеры, находящиеся в пределах изложенных в настоящем описании идей. [0011] The ideas in the present description are applicable to a sealing structure, which can be used in several different applications, for sealing between downhole components in a well. For example, the sealing structure may be used in the downhole tool 20. In some cases, the downhole tool 20 is of the type comprising an inner tubular component located in the outer tubular component, wherein the sealing structure described herein is configured to seal between the tubular elements. However, the sealing structure requires the sealing components to be limited to the same tool or device. For example, in some cases, the downhole tool 20 is represented by a packer type tool (for example, a packer, bridge plug, fracture plug and / or other tools) containing a sealing structure configured to seal the tool 20 to the inner surface of the casing 16, countersunk casing or other components in the well to seal the annulus around the tubing 18. In another example, the tubing 18 may be located in the borehole in two x parts with a top component containing an extension cord or stinger received by the corresponding hole of the downhole component. In this case, the sealing structure is configured to form a seal with an opening of another component and, consequently, a seal between two tubular elements. In another example, a descent tool or a tool for actuating can be used to control the downhole tool 20 or other component in the well. In these examples, a descent tool or an actuation tool comprises a stinger or extension cord received by the corresponding hole of the tool or device being actuated, and the sealing structure is configured to seal between the stinger / extension and the opening. There are other examples that fall within the scope of the ideas presented in this description.

[0012] Со ссылкой на фиг. 2, два скважинных компонента 30, 32 изображены на виде в поперечном сечении сбоку. В настоящем примере скважинные компоненты 30, 32 представлены двумя удлиненными трубами (например, трубами скважинного инструмента, пакером и обсадной трубой, стингером и отверстием или пр.), концентрично расположенными друг в друге. Внутренняя труба (компонент 32) содержит канавку 24 уплотнителя, выполненную с таким размером, чтобы принимать удлиненный набухающий эластомерный уплотнитель 26 и опорные элементы 28.Каждое из канавки 24 уплотнителя, набухающего уплотнителя 26 и опорных элементов 28 выполнено в круглой или кольцеобразной форме для окружения трубчатых скважинных компонентов 30, 32. Круглый зазор 34 образован между скважинными компонентами 30, 32. Несмотря на то, что идеи раскрыты в настоящем описании относительно трубчатых скважинных компонентов, эти идеи могут быть применены к нецилиндрическим, плоским или другим формам. Таким образом, круглая форма уплотнителя 26, опорных элементов 28 и других элементов не требуется.[0012] With reference to FIG. 2, two downhole components 30, 32 are shown in side cross-sectional view. In the present example, the downhole components 30, 32 are represented by two elongated pipes (for example, downhole tool pipes, a packer and a casing, a stinger and a hole, etc.) concentrically arranged in each other. The inner tube (component 32) contains a groove 24 of the seal, made so as to receive an elongated swellable elastomeric seal 26 and support elements 28. Each of the grooves 24 of the seal, swell seal 26 and support elements 28 is made in a circular or annular shape to surround the tubular downhole components 30, 32. A circular gap 34 is formed between the downhole components 30, 32. Although ideas are disclosed herein with respect to tubular downhole components, these ideas may be Applied to non-cylindrical, flat or other shapes. Thus, the round shape of the seal 26, support elements 28 and other elements is not required.

[0013] Удлиненный набухающий эластомерный уплотнитель 26 изготовлен из набухающего эластомера, выполненного с возможностью набухания или расширения при контакте с определенной жидкостью, например нефтью, водой и/или другой жидкостью. Следует отметить, что набухающий эластомер набухает во всех направлениях однородно при отсутствии ограничений. Следовательно, в примере с круглым набухающим эластомерным уплотнителем 26 в канавке 24 уплотнителя, уплотнитель 26 набухает радиально наружу, а также в осевом направлении внутри канавки 24, параллельно центральной линии скважинных компонентов 30, 32. Уплотнитель 26 имеет удлиненную форму, то есть его размер в осевом направлении больше его размера в радиальном направлении, однако другие конфигурации уплотнителя 26 могут быть предоставлены. В некоторых случаях размер уплотнителя 26 в радиальном направлении выбирают для образования зазора с компонентом 30 для обеспечения возможности введения уплотнителя 26 (и компонента 32) в компонент 30 и выведения из него.[0013] An elongated swellable elastomeric seal 26 is made of a swellable elastomer that is capable of swelling or expanding upon contact with a particular fluid, such as oil, water and / or another fluid. It should be noted that the swellable elastomer swells uniformly in all directions in the absence of restrictions. Therefore, in the example with a round swellable elastomeric seal 26 in the groove 24 of the seal, the seal 26 swells radially outward as well as in the axial direction inside the groove 24, parallel to the center line of the downhole components 30, 32. The seal 26 has an elongated shape, that is, its size is the axial direction is larger than its size in the radial direction, however, other configurations of the seal 26 can be provided. In some cases, the size of the seal 26 in the radial direction is chosen to form a gap with the component 30 to allow insertion of the seal 26 (and component 32) into and out of the component 30.

[0014] Опорный элемент 28 выполнен на каждом конце уплотнителя 26 в осевом направлении между уплотнителем 26 и противоположными осевыми концами канавки 24 уплотнителя. В других случаях предоставлен только один опорный элемент 28. Опорный элемент 28 представлен волнообразным опорным элементом, изготовленным в качестве волнистой пружины, или сконфигурированным подобно волнистой пружине, в котором один или более осевых неровностей 36 поверхности распределены по опорному элементу 28. В некоторых случаях неровности поверхности могут быть распределены равномерно по опорному элементу28, например, как на фиг. 4, изображающей четыре неровности 36 поверхности, распределенные под углом 90° друг от друга. Хотя изображены гладкими, извилистыми синусоидальными волнами, наподобие неровностей 36 поверхности, неровности поверхности могут быть более крутыми и/или иметь другую форму. Опорный элемент 28 изготовлен из тонкого, плоского материала с параллельными поверхностями боковых стенок, а неровности 36 поверхности сконфигурированы таким образом, чтобы расширять опорный элемент 28 по окружности и, соответственно, радиально наружу при сжатии элемента 28 в осевом направлении по направлению к плоскому состоянию. В некоторых случаях опорный элемент 28 может быть выполнен с таким размером, чтобы слегка контактировать с компонентом 30 или образовывать зазор с ним в нерасширенном (не сжатом в осевом направлении) свободном состоянии. Такая конфигурация обеспечивает возможность скольжения опорного элемента 28 в осевом направлении через компонент 30 без существенного сопротивления или без сопротивления, позволяя вводить компонент 32 в компонент 30 и выводить из него. Количество и амплитуда A неровностей 36 поверхности может быть выбрано таким образом, чтобы перекрывать зазор 34, примыкать и воздействовать на компонент 30 при сжатии опорного элемента 28. Количество неровностей 36 поверхности и амплитуда A неровностей поверхности могут быть выбраны для образования давления в зоне контакта по направлению к компоненту 30 для обеспечения надлежащей степени опоры, предотвращающей выталкивание набухающего уплотнителя 26 через зазор 34. В некоторых случаях опорный элемент 28 содержит фаску 38 на своем внутреннем диаметре, направленном к уплотнителю 26, для способствования расширению элемента 28 и его центрированию на уплотнителе 26.[0014] A support member 28 is formed at each end of the seal 26 in an axial direction between the seal 26 and the opposite axial ends of the seal groove 24. In other cases, only one support element 28 is provided. The support element 28 is a wave-like support element made as a wave spring, or configured like a wave spring in which one or more axial surface irregularities 36 are distributed over the support element 28. In some cases, surface irregularities can be distributed evenly over the support member 28, for example, as in FIG. 4, depicting four surface irregularities 36 distributed at an angle of 90 ° from each other. Although depicted as smooth, sinuous sinusoidal waves, like surface irregularities 36, surface irregularities can be steeper and / or have a different shape. The support member 28 is made of a thin, flat material with parallel surfaces of the side walls, and the surface irregularities 36 are configured to expand the support member 28 around the circumference and, accordingly, radially outward when compressing the member 28 in the axial direction towards the flat state. In some cases, the support member 28 may be sized to lightly contact the component 30 or form a gap with it in an unexpanded (not axially compressed) free state. This configuration allows the support element 28 to slide axially through the component 30 without substantial resistance or without resistance, allowing component 32 to be inserted into and out of component 30. The number and amplitude A of surface irregularities 36 can be selected so as to overlap the gap 34, abut and act on component 30 while compressing the support member 28. The number of surface irregularities 36 and the amplitude A of surface irregularities can be selected to generate pressure in the direction of contact to component 30 to provide an adequate degree of support to prevent the swellable seal 26 from being pushed out through the gap 34. In some cases, the support member 28 comprises a chamfer 38 on its inner diameter meter directed to the seal 26, to facilitate the expansion of the element 28 and its centering on the seal 26.

[0015] Опорный элемент 28 может быть изготовлен из множества различных материалов. В некоторых случаях элемент 28 может быть изготовлен из материала, характеризующегося более высокой твердостью и/или пределом текучести, чем эластомер набухающего уплотнителя 26, для способствования обеспечению опорным элементом 28 эффективной опоры. В некоторых случаях материал выбирают на основании его способности выдерживать высокие скважинные температуры. Некоторые приведенные в качестве примера материалы для опорного элемента включают металл, полимер, композитный материал и/или другие материалы или сочетания материалов. [0015] The support member 28 may be made of many different materials. In some cases, the element 28 may be made of a material having a higher hardness and / or yield strength than the elastomer of the swellable seal 26 to help provide the supporting element 28 with an effective support. In some cases, the material is selected based on its ability to withstand high well temperature. Some exemplary materials for the support member include metal, polymer, composite material and / or other materials or combinations of materials.

[0016] При эксплуатации, при расположении компонентов 30, 32 в скважине и при расположении опорных элементов 28 и уплотнителя 26 в канавке 24 уплотнителя, обеспечивается контакт определенной жидкости с набухающим уплотнителем 26. В ответ уплотнитель 26 набухает и контактирует с образованием уплотнения с компонентом 30. В некоторых случаях уплотнение, образованное уплотнителем 26, является газонепроницаемым. На фиг. 3A представлен подробный вид с осевого конца канавки 24 уплотнителя, изображающий набухающий эластомерный уплотнитель 26 перед набуханием и расширенный опорный элемент 28. При контакте набухающего эластомерного уплотнителя 26 с указанной жидкостью обеспечивается его набухание и расширение в радиальном и осевом направлении. При расширении в осевом направлении набухающий эластомерный уплотнитель 26 прижимает опорные элементы 28 к осевой концевой стенке канавки 24 уплотнителя. Неровности поверхности опорного элемента 28 сжимаются в осевом направлении и обуславливают радиальное расширение опорных элементов 28 в примыкающий контакт с компонентом 30, как показано на фиг. 3B. Затем, когда уплотнитель 26 начинает удерживать разность давлений, обеспечивается опора уплотнителя 26, предотвращающая выталкивание через зазор 34, боковым опорным элементом 28 низкого давления, воздействующим давлением на компонент 30. Путем предоставления двух опорных элементов 28 разность давлений может быть обращена, а противоположный опорный элемент 28 будет поддерживать уплотнитель 26, предотвращая выталкивание через зазор 34.[0016] During operation, when the components 30, 32 are located in the well and the support elements 28 and the seal 26 are located in the seal groove 24, a certain fluid contacts the swell seal 26. In response, the seal 26 swells and contacts to form a seal with component 30 In some cases, the seal formed by the seal 26 is gas tight. In FIG. 3A is a detailed view from the axial end of the seal groove 24 showing the swellable elastomeric seal 26 before swelling and the expanded support member 28. When the swellable elastomeric seal 26 contacts this fluid, it swells and expands in the radial and axial directions. When expanding in the axial direction, the swellable elastomeric seal 26 presses the support elements 28 against the axial end wall of the groove 24 of the seal. The surface irregularities of the support member 28 are axially compressed and cause the radial expansion of the support members 28 to come into contact with the component 30, as shown in FIG. 3B. Then, when the seal 26 begins to hold the pressure difference, a seal 26 is supported to prevent it from being pushed out through the gap 34 by the low pressure side support member 28 by applying pressure to the component 30. By providing two support members 28, the pressure difference can be reversed and the opposite support member 28 will support the seal 26, preventing expulsion through the gap 34.

[0017] Следует отметить, что путем использования набухающего эластомерного уплотнителя 26 строгий контроль отделки поверхности, с которой компонент 30 образует уплотнение, не требуется, так как набухающий уплотнитель 26 образует давление в зоне контакта, способствующее уплотнению более неровных поверхностей, чем ненабухающие уплотнители. В контексте стингера или удлинителя, образование полированного приемного гнезда отверстия компонента 30 не требуется. Также уплотнитель 26 может предоставлять большую площадь поверхности для уплотнения, чем обычное О-образное кольцо или шевронный уплотнитель. В некоторых случаях большая площадь поверхности и/или давление в зоне контакта от набухания обеспечит образование набухающим уплотнителем 26 уплотнения даже в случае повреждения. Так как уплотнитель 26 набухает при контакте с жидкостью, разность давлений не требуется для достижения уплотнения или для приведения опорных элементов 28 в действие для удерживания уплотнителя 26. Набухание также способствует введению компонента 32 в компонент 30, так как не требуется контакт уплотнителя 26 с компонентом 30 до контакта с определенной жидкостью. После образования уплотнения уплотнитель 26 противодействует выведению компонента 32 из компонента 30. В некоторых случаях, вследствие простоты опорных элементов 28 стоимость производства может быть более низкой по сравнению с более сложными опорными элементами и шевронными уплотнителями.[0017] It should be noted that by using a swellable elastomeric seal 26, strict control of the surface finish with which the component 30 forms a seal is not required, since the swell seal 26 creates pressure in the contact zone, which helps seal more uneven surfaces than non-swellable seals. In the context of a stinger or extension cord, the formation of a polished receiving hole of an aperture of component 30 is not required. Also, seal 26 may provide a larger surface area for sealing than a conventional O-ring or chevron seal. In some cases, a large surface area and / or pressure in the contact zone from the swelling will allow the swelling seal 26 to form a seal even in the event of damage. Since the seal 26 swells in contact with the liquid, a pressure difference is not required to achieve a seal or to actuate the support elements 28 to hold the seal 26. The swelling also contributes to the introduction of component 32 into component 30, since the seal 26 does not require contact with component 30 before contact with a certain liquid. After the seal is formed, the seal 26 counteracts the removal of the component 32 from the component 30. In some cases, due to the simplicity of the support elements 28, the production cost may be lower compared to more complex support elements and chevron seals.

[0018] Описано несколько вариантов реализации изобретения. Тем не менее, следует понимать, что возможно внесение различных изменений. Соответственно, другие варианты реализации изобретения входят в объем прилагаемой формулы изобретения.[0018] Several embodiments of the invention are described. However, it should be understood that various changes are possible. Accordingly, other embodiments of the invention are included in the scope of the attached claims.

Claims (29)

1. Узел уплотнителя скважины для использования в канавке уплотнителя скважинного компонента, содержащий:1. A well seal assembly for use in the groove of a well seal component, comprising: набухающий эластомерный уплотнитель, расположенный в канавке уплотнителя и выполненный с возможностью расширения при контакте с определенной жидкостью; иa swellable elastomeric seal located in the groove of the seal and configured to expand upon contact with a particular fluid; and опорный элемент, расположенный в канавке уплотнителя в осевом направлении между набухающим эластомерным уплотнителем и осевой концевой стенкой канавки уплотнителя, опорный элемент содержит неровности поверхности, расширяющие опорный элемент в радиальном направлении наружу при сжатии посредством набухающего эластомерного уплотнителя в осевом направлении.a support element located in the groove of the seal in the axial direction between the swellable elastomeric seal and the axial end wall of the seal groove, the support element contains surface irregularities expanding the support element in the radial direction outward when compressed by the swell elastomeric seal in the axial direction. 2. Узел уплотнителя скважины по п. 1, в котором опорный элемент содержит множество осевых неровностей поверхности, распределенных равномерно по опорному элементу.2. The well seal assembly of claim 1, wherein the support member comprises a plurality of axial surface irregularities distributed uniformly throughout the support member. 3. Узел уплотнителя скважины по п. 1, в котором опорный элемент содержит волнистую пружину.3. The well seal assembly of claim 1, wherein the support member comprises a wave spring. 4. Узел уплотнителя скважины по п. 1, в котором скважинный компонент содержит4. The well seal assembly of claim 1, wherein the downhole component comprises первый трубчатый элемент, а канавка уплотнителя выполнена круглой для окружения первого трубчатого элемента, а первый трубчатый элемент скважинного компонента выполнен с возможностью введения в определенный второй трубчатый элемент; иthe first tubular element, and the seal groove is made circular to surround the first tubular element, and the first tubular element of the downhole component is configured to be inserted into a specific second tubular element; and в котором набухающий эластомерный уплотнитель выполнен круглым для окружения первого трубчатого элемента и выполнен с возможностью набухания для примыкания ко второму трубчатому элементу и образования уплотнения с ним.in which the swellable elastomeric seal is made round to surround the first tubular element and is configured to swell to adjoin the second tubular element and form a seal with it. 5. Узел уплотнителя скважины по п. 4, в котором опорный элемент выполнен круглым для окружения первого трубчатого элемента и выполнен с возможностью расширения в радиальном направлении при сжатии в осевом направлении для воздействия давлением на второй трубчатый элемент.5. The well seal assembly of claim 4, wherein the support member is circular to surround the first tubular member and is configured to expand in the radial direction while compressing in the axial direction to apply pressure to the second tubular member. 6. Узел уплотнителя скважины по п. 1, содержащий второй опорный элемент, расположенный в канавке уплотнителя в осевом направлении между набухающим эластомерным уплотнителем и противоположной осевой концевой стенкой канавки уплотнителя.6. The well seal assembly according to claim 1, comprising a second support element located in the seal groove in the axial direction between the swellable elastomeric seal and the opposite axial end wall of the seal groove. 7. Узел уплотнителя скважины по п. 1, в котором опорный элемент содержит фаску, обращенную по направлению к набухающему эластомерному уплотнителю.7. The well seal assembly of claim 1, wherein the support member comprises a chamfer facing towards the swellable elastomeric seal. 8. Узел уплотнителя скважины по п. 7, в котором опорный элемент содержит параллельные противоположные осевые боковые стенки.8. The well seal assembly of claim 7, wherein the support member comprises parallel opposing axial side walls. 9. Узел уплотнителя скважины по п. 1, в котором опорный элемент выполнен из другого, более твердого материала, чем набухающий эластомерный уплотнитель.9. The well seal assembly of claim 1, wherein the support member is made of a different, harder material than the swellable elastomeric seal. 10. Способ герметизации скважины, содержащий:10. A method of sealing a well, comprising: расширение, в ответ на контакт с определенной жидкостью, набухающего эластомерного уплотнителя в канавке уплотнителя скважинного компонента; иexpanding, in response to contact with a particular fluid, a swellable elastomeric seal in the groove of the seal of the downhole component; and сжатие в осевом направлении неровности поверхности опорного элемента в канавке уплотнителя набухающим эластомерным уплотнителем с расширением опорного элемента в радиальном направлении наружу.compression in the axial direction of the surface roughness of the support element in the groove of the seal swellable elastomeric seal with the expansion of the support element in the radial direction outward. 11. Способ по п. 10, в котором сжатие в осевом направлении неровности поверхности опорного элемента содержит сжатие в осевом направлении множества осевых неровностей поверхности опорного элемента, при этом указанные неровности поверхности распределены равномерно по опорному элементу.11. The method according to p. 10, in which the axial compression of the surface irregularities of the support element comprises axially compressing a plurality of axial surface irregularities of the support element, wherein said surface irregularities are evenly distributed over the support element. 12. Способ по п. 10, в котором сжатие в осевом направлении неровности поверхности опорного элемента содержит сжатие в осевом направлении неровности поверхности между уплотнителем и осевой концевой стенкой канавки уплотнителя.12. The method according to p. 10, in which the compression in the axial direction of the surface roughness of the support element comprises compressing in the axial direction of the surface roughness between the seal and the axial end wall of the seal groove. 13. Способ по п. 10, содержащий образование набухающим эластомерным уплотнителем уплотнения с поверхностью второго скважинного компонента; и13. The method according to p. 10, containing the formation of a swelling elastomeric sealant seals with the surface of the second downhole component; and удерживание набухающего эластомерного уплотнителя от выталкивания через зазор между первым указанным скважинным компонентом и вторым скважинным компонентом посредством опорного элемента.holding the swellable elastomeric sealant from being pushed through the gap between the first specified downhole component and the second downhole component by means of a support element. 14. Способ по п. 10, содержащий сжатие в осевом направлении неровности поверхности второго опорного элемента в канавке уплотнителя посредством набухающего эластомерного уплотнителя с расширением второго опорного элемента по направлению наружу.14. The method according to p. 10, containing axial compression of the surface roughness of the second support element in the groove of the seal by means of a swellable elastomeric seal with the expansion of the second support element outward. 15. Способ по п. 14, содержащий образование набухающим эластомерным уплотнителем уплотнения с поверхностью второго скважинного компонента; и15. The method according to p. 14, containing the formation of a swelling elastomeric sealant seals with the surface of the second downhole component; and удерживание набухающего эластомерного уплотнителя от выталкивания через зазоры между первым указанным скважинным компонентом и вторым скважинным компонентом посредством первого указанного опорного элемента и второго опорного элемента.holding the swellable elastomeric sealant from being pushed through the gaps between the first specified downhole component and the second downhole component through the first specified supporting element and the second supporting element. 16. Скважинное устройство для использования в скважине, содержащее:16. A downhole device for use in a well, comprising: набухающий уплотнитель, расположенный в канавке уплотнителя скважинного устройства и выполненный с возможностью набухания при контакте с жидкостью; иa swellable seal located in the groove of the seal of the downhole device and configured to swell upon contact with the fluid; and волнистое опорное кольцо в канавке уплотнителя, выполненное с возможностью расширения в радиальном направлении наружу при сжатии в осевом направлении посредством набухающего уплотнителя.wavy support ring in the groove of the seal, made with the possibility of expansion in the radial direction outward when compressing in the axial direction by means of a swelling seal. 17. Скважинное устройство по п. 16, в котором волнистое опорное кольцо содержит множество осевых неровностей поверхности, распределенных равномерно по кольцу.17. The downhole tool of claim 16, wherein the corrugated support ring comprises a plurality of axial surface irregularities distributed uniformly throughout the ring. 18. Скважинное устройство по п. 16, в котором волнистое опорное кольцо содержит фаску, обращенную по направлению к набухающему уплотнителю.18. The downhole tool of claim 16, wherein the corrugated support ring comprises a chamfer facing toward the swellable seal. 19. Скважинное устройство по п. 16, содержащее второе волнистое опорное кольцо в канавке уплотнителя напротив набухающего уплотнителя, выполненное с возможностью расширения по направлению наружу при сжатии в осевом направлении посредством набухающего уплотнителя.19. The downhole tool according to claim 16, comprising a second wavy support ring in the seal groove opposite the swellable seal, configured to expand outward when axially compressed by the swellable seal.
RU2016112594A 2013-11-06 2013-11-06 Backed swelling sealant RU2631454C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2013/068776 WO2015069242A1 (en) 2013-11-06 2013-11-06 Swellable seal with backup

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2631454C1 true RU2631454C1 (en) 2017-09-22

Family

ID=53041857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016112594A RU2631454C1 (en) 2013-11-06 2013-11-06 Backed swelling sealant

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20160245038A1 (en)
EP (1) EP3042033A4 (en)
CN (1) CN105683492A (en)
AR (1) AR099284A1 (en)
AU (1) AU2013405012B2 (en)
CA (1) CA2926387C (en)
MX (1) MX2016004222A (en)
RU (1) RU2631454C1 (en)
SG (1) SG11201602567VA (en)
WO (1) WO2015069242A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018080481A1 (en) * 2016-10-26 2018-05-03 Halliburton Energy Services, Inc. Swaged in place continuous metal backup ring
CN111094810B (en) * 2017-11-13 2022-06-07 哈利伯顿能源服务公司 Expandable metal for nonelastomeric O-rings, seal stacks, and gaskets
CN110380268A (en) * 2019-07-25 2019-10-25 恩平市万里辉电线电缆有限公司 A kind of dual-channel audio plug and its riveting type plug connection

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2105130C1 (en) * 1994-07-28 1998-02-20 Зверев Александр Сергеевич Sealing unit of well-immersed device
US6840328B2 (en) * 2002-07-11 2005-01-11 Schlumberger Technology Corporation Anti-extrusion apparatus and method
RU2392417C2 (en) * 2006-01-18 2010-06-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Self-sealing packer
RU108095U1 (en) * 2011-05-26 2011-09-10 Алексей Викторович Власов PACKER
RU2477365C1 (en) * 2010-07-23 2013-03-10 Везерфорд/Лэм, Инк. Anchors of swelling packers
RU131065U1 (en) * 2013-03-12 2013-08-10 Алексей Викторович Власов PACKER

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2349170A (en) * 1942-01-23 1944-05-16 Woodling George V Sealing device
US2765204A (en) * 1954-11-05 1956-10-02 Greene Tweed & Co Inc Sealing device
US3095619A (en) * 1958-12-16 1963-07-02 Edwin F Peterson Method and means for sealing adjacent coacting closure surfaces of cavity contouringstructures
US3215442A (en) * 1962-04-27 1965-11-02 Parker Hannifin Corp Fluid seal
GB1160574A (en) * 1966-08-05 1969-08-06 Dowty Seals Ltd Seal
CH501857A (en) * 1969-03-10 1971-01-15 Marco Dr Ing Turolla Ring seal
US3689082A (en) * 1970-02-03 1972-09-05 Satterthwaite James G Inflatable seal
US4199156A (en) * 1978-04-28 1980-04-22 Smith International, Inc. Sealing ring for drilling tool cutters
US4588309A (en) * 1983-06-20 1986-05-13 Smith International, Inc. Resilient bearing seal with ability to compensate for wear and compression set
US7392851B2 (en) * 2004-11-04 2008-07-01 Schlumberger Technology Corporation Inflatable packer assembly
US20070056725A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Chad Lucas Seal assembly
WO2008154392A1 (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Baker Hughes Incorporated Swellable packer with back-up systems
WO2010127240A1 (en) * 2009-05-01 2010-11-04 Weatherford/Lamb, Inc. Wellbore isolation tool using sealing element having shape memory polymer
US7963321B2 (en) * 2009-05-15 2011-06-21 Tam International, Inc. Swellable downhole packer
NO334009B1 (en) * 2011-06-03 2013-11-18 Interwell Technology As Plug device
CN102322237B (en) * 2011-06-14 2014-01-15 中国石油天然气股份有限公司 Self-inflatable packer
GB2497124C (en) * 2011-12-01 2020-07-01 Xtreme Well Tech Limited Apparatus for use in a fluid conduit
US8910722B2 (en) * 2012-05-15 2014-12-16 Baker Hughes Incorporated Slip-deployed anti-extrusion backup ring
MX2015000498A (en) * 2012-07-13 2015-06-05 Halliburton Energy Services Inc High pressure seal back-up.
US9284813B2 (en) * 2013-06-10 2016-03-15 Freudenberg Oil & Gas, Llc Swellable energizers for oil and gas wells
US9528341B2 (en) * 2014-03-25 2016-12-27 Baker Hughes Incorporated Continuous expandable backup ring for a seal with retraction capability

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2105130C1 (en) * 1994-07-28 1998-02-20 Зверев Александр Сергеевич Sealing unit of well-immersed device
US6840328B2 (en) * 2002-07-11 2005-01-11 Schlumberger Technology Corporation Anti-extrusion apparatus and method
RU2392417C2 (en) * 2006-01-18 2010-06-20 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Self-sealing packer
RU2477365C1 (en) * 2010-07-23 2013-03-10 Везерфорд/Лэм, Инк. Anchors of swelling packers
RU108095U1 (en) * 2011-05-26 2011-09-10 Алексей Викторович Власов PACKER
RU131065U1 (en) * 2013-03-12 2013-08-10 Алексей Викторович Власов PACKER

Also Published As

Publication number Publication date
EP3042033A4 (en) 2017-05-17
CN105683492A (en) 2016-06-15
AU2013405012B2 (en) 2017-02-23
CA2926387A1 (en) 2015-05-14
SG11201602567VA (en) 2016-04-28
CA2926387C (en) 2018-03-13
AR099284A1 (en) 2016-07-13
AU2013405012A1 (en) 2016-04-28
US20160245038A1 (en) 2016-08-25
EP3042033A1 (en) 2016-07-13
WO2015069242A1 (en) 2015-05-14
MX2016004222A (en) 2016-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210010343A1 (en) Slotted Backup Ring Assembly
US6962206B2 (en) Packer with metal sealing element
CA2981934C (en) Packing element back-up system incorporating iris mechanism
RU2477366C1 (en) Downhole tool, device for installation in downhole tool, and downhole tool assembly method
US10370935B2 (en) Packer assembly including a support ring
RU2658855C2 (en) Swellable packer with reinforcement and anti-extrusion features
GB2521951B (en) Sliding sleeve well tool with metal-to-metal seal
US20100122820A1 (en) Seal Arrangement for Expandable Tubulars
RU2631454C1 (en) Backed swelling sealant
US20180252068A1 (en) Packing Element Having a Bonded Petal Anti-Extrusion Device
US9476281B2 (en) High pressure swell seal
CA3069867C (en) Slotted backup ring assembly
US11542775B2 (en) Anti-extrusion assembly and a sealing system comprising same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201107