RU2815799C1 - Packer cup collar and method of its manufacturing - Google Patents
Packer cup collar and method of its manufacturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815799C1 RU2815799C1 RU2023120780A RU2023120780A RU2815799C1 RU 2815799 C1 RU2815799 C1 RU 2815799C1 RU 2023120780 A RU2023120780 A RU 2023120780A RU 2023120780 A RU2023120780 A RU 2023120780A RU 2815799 C1 RU2815799 C1 RU 2815799C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- packer
- mold
- thin
- mass
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 claims description 12
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N buta-2,3-dienenitrile Chemical compound C=C=CC#N IRLQAJPIHBZROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче нефти из скважин и может быть использовано в качестве уплотнительных элементов к пакерам, предназначенным для герметичного разобщение интервалов ствола обсадной колонны в процессе проведения различных технологических операций на скважине.The invention relates to the oil industry, in particular to oil production from wells, and can be used as sealing elements for packers designed for hermetically sealing well casing intervals during various technological operations at the well.
Известны манжеты пакера по патентам RU 81249 (МПК Е21В 33/12, опубл. 10.03.09) и RU195714 (МПК Е21В 33/12, опубл. 04.02.20), US 20030098153 (МПК Е21В 33/12, опубл. 29.05.03), имеющие принципиально схожую конструкцию, содержащую эластичный элемент, выполненный в виде кольца трапецеидальной формы продольного осевого сечения, армированного металлическими элементами с втулкой.The cuffs of the packer for patents RU 81249 (MPC E21V 33/12, publ. 10.03.09) and RU195714 (MPC E21V 33/12, publ. 04.02.20), US 20030098153 are known ), having a fundamentally similar design, containing an elastic element made in the form of a trapezoidal ring with a longitudinal axial section, reinforced with metal elements with a sleeve.
Недостатком данных решений является относительно высокая трудоемкость производства манжеты, связанная с необходимостью изготовления армирующих элементов и их позиционирования в пресс-форме перед вулканизацией резиновой смеси, применение армирующих элементов приводит к неконтролируемой радиальной деформации опорной части манжеты и ее износу, обнажающему арматуру, которая в этом случае может выламываться. Самой главной проблемой в использовании арматуры является то, что после первого же срабатывания арматура не позволяет вернуться манжете в исходное состояние, тем самым сохраняется взаимодействие между манжетой и обсадной колонной. Дальнейшее перемещение манжеты по колонне, способствует абразивному износу тонкому слою резины на поверхности арматуры, что с большой вероятностью приводит к разрушению внутреннего резинового слоя манжеты и как следствие не герметичности последней. Для решения этой проблемы, защиты внутренней резиновой поверхности манжеты, приходится использовать арматуру с двумя рядами лепестков, что ухудшает технологичность производства таких манжет. Повреждение манжеты показано на фиг. 1.The disadvantage of these solutions is the relatively high labor intensity of the cuff production, associated with the need to manufacture reinforcing elements and their positioning in the mold before vulcanization of the rubber mixture; the use of reinforcing elements leads to uncontrolled radial deformation of the supporting part of the cuff and its wear, exposing the reinforcement, which in this case may break off. The most important problem in using fittings is that after the first actuation, the fittings do not allow the collar to return to its original state, thereby maintaining the interaction between the collar and the casing. Further movement of the cuff along the column promotes abrasive wear of the thin layer of rubber on the surface of the reinforcement, which most likely leads to the destruction of the inner rubber layer of the cuff and, as a result, the latter’s leakage. To solve this problem, to protect the inner rubber surface of the cuff, it is necessary to use fittings with two rows of petals, which impairs the manufacturability of such cuffs. The cuff injury is shown in Fig. 1.
Также известна манжета пакера, которая выполнена в виде втулки, имеющей промежуточную часть, и две торцовых части. Промежуточная часть выполнена из эластичного материала с прочностью 15÷40 МПа и твердостью 60÷80 единиц по Шору. Торцовые части выполнены из эластичного материала и армированы металлическим элементом из витков стальной проволоки с объемной плотностью 70÷90%, что позволяет иметь твердость 90÷100 единиц по Шору. Стальная проволока имеет прочность временного сопротивления разрыву 290÷350 Н/мм, а относительное удлинение 5÷12%. Продольное осевое сечение каждой торцовой части имеет форму усеченной прямоугольной трапеции, внутри которой расположены витки стальной проволоки с объемной плотностью 70÷90% (по патенту RU 164011, МПК Е21В 33/12, опубл. 20.08.16).A packer collar is also known, which is made in the form of a sleeve having an intermediate part and two end parts. The intermediate part is made of elastic material with a strength of 15÷40 MPa and a hardness of 60÷80 Shore units. The end parts are made of elastic material and reinforced with a metal element made of turns of steel wire with a bulk density of 70÷90%, which allows for a hardness of 90÷100 Shore units. Steel wire has a tensile strength of 290÷350 N/mm, and a relative elongation of 5÷12%. The longitudinal axial section of each end part has the shape of a truncated rectangular trapezoid, inside of which there are coils of steel wire with a bulk density of 70÷90% (according to patent RU 164011, IPC E21B 33/12, publ. 08.20.16).
Недостатком данного решения является относительно высокая трудоемкость производства манжеты, связанная с необходимостью изготовления армирующих элементов и их позиционирования в пресс-форме перед вулканизацией резиновой смеси.The disadvantage of this solution is the relatively high labor intensity of the cuff production, associated with the need to manufacture reinforcing elements and their positioning in the mold before vulcanization of the rubber mixture.
Известна чашечная манжета пакера для герметизации внутренней части трубы под давлением. Манжета выполнена в форме колокола. Широкий конец имеет губу из более мягкого материала, который является неотъемлемой частью корпуса манжеты, которая является более твердым материалом (по патенту US 7261153B2, МПК Е21В 33/12, опубл. 28.08.07).A cup seal packer is known for sealing the inside of a pipe under pressure. The cuff is made in the shape of a bell. The wide end has a lip made of a softer material, which is an integral part of the cuff body, which is a harder material (according to US patent 7261153B2, IPC E21B 33/12, publ. 08/28/07).
Известна чашечная манжета пакера для герметизации внутренней части трубы под давлением, которая включает в себя первую часть относительно мягкого материала и вторую часть относительно твердого материала. Часть относительно более мягкого материала начинается у кромки манжеты и простирается с наружной стороны на одну треть длины до всей длины манжеты. Манжета может дополнительно содержать втулку или фиксатор, закрепленные в твердом материале, для крепления на пакере (по патенту US 7959155B2, МПК Е21В 33/126, опубл. 14.06.11).A cup seal packer is known for sealing the interior of a pipe under pressure, which includes a first portion of relatively soft material and a second portion of relatively hard material. A portion of the relatively softer material begins at the edge of the cuff and extends from the outside one-third of the way to the entire length of the cuff. The cuff may additionally contain a sleeve or retainer fixed in solid material for fastening to the packer (according to US patent 7959155B2, IPC E21B 33/126, publ. 06.14.11).
Недостатком данных манжет является то, что, твердый материал обеспечивает жесткость манжеты, но ограничивает ее раскрытие под давлением и прижатие к стенкам обсадной трубы, а герметизация манжеты обеспечивается за счет упругого сжатия мягкого материала. В результате герметичность манжеты может быть недостаточной, особенно при наличии дефектов на внутренней стенке обсадной трубы.The disadvantage of these cuffs is that the hard material provides rigidity to the cuff, but limits its opening under pressure and pressing against the walls of the casing, and the sealing of the cuff is ensured by elastic compression of the soft material. As a result, the tightness of the collar may not be sufficient, especially if there are defects on the inner wall of the casing.
Известна манжета пакера, выполненная в виде резиновой втулки с отверстием и дополнительно содержащая защитный конический стакан из нейлона или наконечник из металла (по патенту US 2852323, МПК F16J 15/3204, опубл. 13.02.56).A packer collar is known, made in the form of a rubber bushing with a hole and additionally containing a protective conical cup made of nylon or a metal tip (according to patent US 2852323, IPC F16J 15/3204, publ. 02/13/56).
Недостатком данного решения является недостаточная защита резиновой втулки нейлоновым стаканом и недостаточная прочность закрепления металлического наконечника на резиновой втулке.The disadvantage of this solution is the insufficient protection of the rubber bushing by the nylon cup and the insufficient strength of fixing the metal tip on the rubber bushing.
Наиболее близким техническим решением является чашечная манжета пакера, которая по варианту исполнения состоит из корпуса с продольным отверстием. Наружная часть корпуса и отверстие расширяются в продольном направлении от одного конца к другому. Корпус выполнен из эластомера, выбранного из группы бутадиен-нитрильных и гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков с твердостью поверхности поп Шор А от 80 до 90 (по патенту US 6668938 B2, МПК Е21В 33/128, опубл. 30.12.03).The closest technical solution is a cup seal packer, which according to its design consists of a body with a longitudinal hole. The outer part of the housing and the opening expand in the longitudinal direction from one end to the other. The body is made of an elastomer selected from the group of butadiene-nitrile and hydrogenated butadiene-nitrile rubbers with a surface hardness pop Shore A from 80 to 90 (according to patent US 6668938 B2, IPC E21B 33/128, publ. 12/30/03).
В данном решении указывается только материал и его твердость, тогда как для эффективной работы важны и другие свойства используемого материала, например, прочность и растяжение при разрыве, модуль упругости. Для обеспечения этих свойств могут применяться различные материалы.In this solution, only the material and its hardness are indicated, while other properties of the material used are also important for effective operation, for example, strength and tensile strength, elastic modulus. Various materials can be used to provide these properties.
Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в повышении надежности работы и ресурса пакера, а также повышении технологичности и снижении трудоемкости изготовления манжеты пакера за счет применения материала с определенными свойствами и конструктивного исполнения.The technical result achieved by using the present invention is to increase the reliability and service life of the packer, as well as to increase manufacturability and reduce the labor intensity of manufacturing the packer collar due to the use of a material with certain properties and design.
Технический результат достигается тем, что чашечная манжета пакера выполнена в виде расширяющейся втулки со сквозным ступенчатым отверстием и отличается тем, что втулка изготовлена из материала, имеющего твердость Шор А 90±5, прочность при разрыве не менее 5 МПа, растяжение при разрыве не менее 30% и модуль упругости при сжатии не менее 150 МПа, при этом со стороны узкого торца установлена тонкостенная металлическая втулка, внешняя поверхность которой бесступенчато переходит во внешнюю поверхность расширяющейся втулки.The technical result is achieved in that the cup collar of the packer is made in the form of an expanding sleeve with a through stepped hole and is characterized in that the sleeve is made of a material having a Shore A hardness of 90±5, a tensile strength of at least 5 MPa, and an elongation at break of at least 30 % and a modulus of elasticity in compression of at least 150 MPa, while a thin-walled metal sleeve is installed on the side of the narrow end, the outer surface of which continuously transitions into the outer surface of the expanding sleeve.
Кроме того, материал манжеты может содержать следующие компоненты, смешанные в следующей пропорции в массовых долях:In addition, the cuff material may contain the following components, mixed in the following proportions in mass fractions:
- шунгитовый порошок с размером частиц 1…20 мкм - от 90 до 110;- shungite powder with a particle size of 1...20 microns - from 90 to 110;
- связующий эластомер марки БКНС из бутадиен-нитрильного каучука - от 25 до 35;- binding elastomer of the BKNS brand from nitrile butadiene rubber - from 25 to 35;
- сшивающий агент в виде органической перекиси - от 1 до 2;- crosslinking agent in the form of organic peroxide - from 1 to 2;
- минеральные волокна - от 1 до 30.- mineral fibers - from 1 to 30.
Кроме того, тонкостенная втулка может состоять из трех частей: торцевой, выполненной перпендикулярно оси манжеты с отверстием равным диаметру отверстия расширяющейся втулки; конической и цилиндрической, повторяющих контур расширяющейся втулки.In addition, a thin-walled bushing can consist of three parts: an end part, made perpendicular to the axis of the cuff with a hole equal to the diameter of the hole of the expanding bushing; conical and cylindrical, repeating the contour of the expanding sleeve.
Чашечная манжета пакера изготавливается способом, который заключается в формовании заготовки из смесевой массы в формующем гнезде пресс-формы и отличается тем, что смесевая масса для заготовки смешивается на лабораторных вальцах до получения однородной массы из следующих компонентов, смешанных в следующей пропорции в массовых долях:The cup collar of the packer is manufactured by a method that consists in molding a workpiece from a mixture mass in the molding cavity of a mold and is characterized in that the mixture mass for the workpiece is mixed on laboratory rollers until a homogeneous mass is obtained from the following components, mixed in the following proportions in mass fractions:
- шунгитовый порошок с размером частиц 1…20 мкм - от 90 до 110;- shungite powder with a particle size of 1...20 microns - from 90 to 110;
- связующий эластомер марки БКНС из бутадиен-нитрильного каучука - от 25 до 35;- binding elastomer of the BKNS brand from nitrile butadiene rubber - from 25 to 35;
- сшивающий агент в виде органической перекиси - от 1 до 2;- crosslinking agent in the form of organic peroxide - from 1 to 2;
- минеральные волокна - от 1 до 30- mineral fibers - from 1 to 30
затем из смесевой массы изготавливают заготовку, объем которой соответствует объему формующего гнезда пресс-формы за вычетом объема тонкостенной втулки, заготовку вместе с тонкостенной втулкой помещают в пресс-форму и вулканизируют, после вулканизации полученную манжету выдерживают в свободном состоянии не менее 4 часов.then a blank is made from the mixture mass, the volume of which corresponds to the volume of the mold cavity of the mold minus the volume of the thin-walled sleeve, the blank together with the thin-walled sleeve is placed in the mold and vulcanized, after vulcanization the resulting sleeve is kept in a free state for at least 4 hours.
Также чашечная манжета пакера изготавливается способом, который заключается в формовании заготовки из смесевой массы в формующем гнезде пресс-формы и отличается тем, что смесевая масса для заготовки смешивается на лабораторных вальцах до получения однородной массы из следующих компонентов, смешанных в следующей пропорции в массовых долях:Also, the cup collar of the packer is manufactured by a method that consists in molding a workpiece from a mixture mass in the mold cavity of the mold and is characterized in that the mixture mass for the workpiece is mixed on laboratory rollers until a homogeneous mass is obtained from the following components, mixed in the following proportions in mass fractions:
- шунгитовый порошок с размером частиц 1…20 мкм - от 90 до 110;- shungite powder with a particle size of 1...20 microns - from 90 to 110;
- связующий эластомер марки БКНС из бутадиен-нитрильного каучука - от 25 до 35;- binding elastomer of the BKNS brand from nitrile butadiene rubber - from 25 to 35;
- сшивающий агент в виде органической перекиси - от 1 до 2;- crosslinking agent in the form of organic peroxide - from 1 to 2;
- минеральные волокна - от 1 до 30- mineral fibers - from 1 to 30
затем из смесевой массы изготавливают заготовку, объем которой соответствует объему формующего гнезда пресс-формы, заготовку помещают в пресс-форму и вулканизируют, после вулканизации полученную расширяющуюся втулку с местом для установки тонкостенной втулки выдерживают в свободном состоянии не менее 4 часов, после чего приклеивают к расширяющейся втулке тонкостенную втулку.then a workpiece is made from the mixture mass, the volume of which corresponds to the volume of the forming cavity of the mold, the workpiece is placed in the mold and vulcanized, after vulcanization, the resulting expanding sleeve with a place for installing a thin-walled sleeve is kept in a free state for at least 4 hours, after which it is glued to a thin-walled bushing for an expanding bushing.
Предпочтительное время смешения смесевой массы составляет 30±5 минут с фрикцией 1:1,25.The preferred time for mixing the mixture mass is 30±5 minutes with a friction of 1:1.25.
Вулканизацию предпочтительно проводят при температуре от 160 до 180°С в течение от 10 до 40 мин.Vulcanization is preferably carried out at a temperature of 160 to 180°C for 10 to 40 minutes.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими чертежами:The present invention is illustrated by the following drawings:
Фиг. 2 - манжета пакера, аксонометрия;Fig. 2 - packer collar, axonometry;
Фиг. 3 - манжета пакера, продольный разрез;Fig. 3 - packer collar, longitudinal section;
Фиг. 4 - тонкостенная втулка, аксонометрия;Fig. 4 - thin-walled bushing, axonometry;
Фиг. 5 - пакер.Fig. 5 - packer.
Чашечная манжета пакера 1 (фиг. 2, 3) по первому варианту реализации изобретения выполнена в виде расширяющейся втулки 2 со сквозным ступенчатым отверстием 3.The cup collar of the packer 1 (Fig. 2, 3) according to the first embodiment of the invention is made in the form of an expanding sleeve 2 with a through stepped hole 3.
Чашечная манжета пакера 1 (фиг. 2, 3) выполнена в виде расширяющейся втулки 2 со сквозным ступенчатым отверстием 3. Со стороны узкого торца 4 установлена тонкостенная втулка 5, внешняя поверхность 6 которой бесступенчато переходит во внешнюю поверхность 7 расширяющейся втулки 2.The cup collar of the packer 1 (Fig. 2, 3) is made in the form of an expanding sleeve 2 with a through stepped hole 3. A thin-walled sleeve 5 is installed on the side of the narrow end 4, the outer surface 6 of which seamlessly transitions into the outer surface 7 of the expanding sleeve 2.
Тонкостенная втулка 8 (фиг. 4) состоит из трех частей: торцевой 8, конической 9 и цилиндрической 10. Торцевая поверхность 8 выполнена перпендикулярно оси манжеты с отверстием 11 равным диаметру ступенчатого отверстия 3 со стороны торца 4, на котором установлена тонкостенная втулка 5. Коническая и цилиндрическая поверхности повторяют контур расширяющейся втулки 2.Thin-walled bushing 8 (Fig. 4) consists of three parts: end 8, conical 9 and cylindrical 10. The end surface 8 is made perpendicular to the axis of the cuff with a hole 11 equal to the diameter of the stepped hole 3 on the side of end 4, on which the thin-walled bushing 5 is installed. Conical and the cylindrical surface follows the contour of the expanding sleeve 2.
Чашечная манжета пакера по первому варианту реализации изобретения изготавливается следующим способом. Для создания углерод-углеродной матрицы (СС) используются компоненты:The cup collar of the packer according to the first embodiment of the invention is manufactured in the following way. To create a carbon-carbon matrix (CC), the following components are used:
- шунгитовый порошок с размером частиц 1…20 мкм - от 90 до 110;- shungite powder with a particle size of 1...20 microns - from 90 to 110;
- связующий эластомер марки БКНС из бутадиен-нитрильного каучука - от 25 до 35;- binding elastomer of the BKNS brand from nitrile butadiene rubber - from 25 to 35;
- сшивающий агент в виде органической перекиси - от 1 до 2;- crosslinking agent in the form of organic peroxide - from 1 to 2;
- минеральные волокна - от 1 до 30.- mineral fibers - from 1 to 30.
Смешение указанных компонентов производят на лабораторных вальцах ПД 320 160/160 с фрикцией 1:1,25, в течение 30±5 мин до получения однородной смесевой массы. Из смесевой массы изготавливают заготовку соответствующую объему формующего гнезда пресс-формы.Mixing of these components is carried out on laboratory rollers PD 320 160/160 with a friction of 1:1.25, for 30±5 minutes until a homogeneous mixture mass is obtained. A blank corresponding to the volume of the forming cavity of the mold is made from the mixture mass.
Вулканизируют заготовку в гнезде пресс-формы по формовой технологии производства эластомерного изделия при температуре от 160 до 180°С и длительности процесса от 10 до 40 мин. Вулканизованная заготовка из подготовленной эластомерной смеси имеет при разрыве удлинение 50-140% и прочность не менее 5 МПа. После вулканизации заготовку выдерживают в свободном состоянии в течение 4 часов для снятия напряжений.The workpiece is vulcanized in the mold cavity using mold technology for the production of an elastomeric product at a temperature of 160 to 180°C and a process duration of 10 to 40 minutes. The vulcanized blank from the prepared elastomeric mixture has an elongation at break of 50-140% and a strength of at least 5 MPa. After vulcanization, the workpiece is kept in a free state for 4 hours to relieve stress.
Изготовленная по описанному способу чашечная манжета имеет следующие характеристики: твердость Шор А 90±5, прочность при разрыве не менее 5 МПа, растяжение при разрыве не менее 30% и модуль упругости при сжатии не менее 150 МПа.The cup cuff manufactured according to the described method has the following characteristics: hardness Shore A 90±5, tensile strength of at least 5 MPa, elongation at break of at least 30% and compressive modulus of elasticity of at least 150 MPa.
Тонкостенная втулка может устанавливаться на этапе прессования или приклеиванием после вулканизации и выдержки. В первом случае тонкостенная втулка устанавливается в пресс-форму вместе с заготовкой перед вулканизацией. В этом случае возможно использование пресс-формы, которая применяется для изготовления цельной манжеты. Во втором случае необходимо применение специальной пресс-формы, с помощью которой получается расширяющаяся втулка с местом для установки тонкостенной втулки.The thin-walled bushing can be installed at the pressing stage or by gluing after vulcanization and curing. In the first case, a thin-walled sleeve is installed in the mold along with the workpiece before vulcanization. In this case, it is possible to use a mold that is used to manufacture a one-piece cuff. In the second case, it is necessary to use a special mold, which creates an expanding sleeve with space for installing a thin-walled sleeve.
Применение.Application.
Чашечная манжета применяется в составе пакера, который монтируется на эксплуатационной колонне. Например, в составе чашечного пакера, применяемого при гидроразрыве пласта (ГРП). Пакер (фиг. 5) состоит из корпуса 12 с накрученными на него верхней муфтой 13 и нижней муфтой 14. Между муфтами 13 и 14 установлены чашечные манжеты 1. На каждой манжете 1 с узкой стороны установлена защитная втулка 15. Манжеты 1 поджаты регулировочными втулками 16 и поджимным кольцом 17.The cup collar is used as part of a packer, which is mounted on the production string. For example, as part of a cup packer used in hydraulic fracturing (hydraulic fracturing). The packer (Fig. 5) consists of a body 12 with an upper coupling 13 and a lower coupling 14 screwed onto it. Cup collars 1 are installed between couplings 13 and 14. A protective sleeve 15 is installed on each collar 1 on the narrow side. Cuffs 1 are tightened by adjusting sleeves 16 and clamping ring 17.
После монтажа пакера на колонне осуществляется спуск в скважину. Чашечные манжеты в процессе спуска находятся в прижатом к корпусу пакера состоянии и не препятствуют движению в процессе спуска.After installing the packer on the string, it is lowered into the well. During the lowering process, the cup collars are pressed against the packer body and do not interfere with movement during the lowering process.
После установки пакера в заданном интервале начинается его использование по прямому назначению. Разделение зон скважины осуществляется за счет раскрытия чашечных манжет под давлением таким образом, чтобы обеспечить плотное прилегание кромок манжет к стенкам скважины.After installing the packer in a given interval, its use for its intended purpose begins. The separation of the well zones is carried out by opening the cup cuffs under pressure in such a way as to ensure a tight fit of the cuff edges to the walls of the well.
При необходимости сменить интервал размещения пакера путем подъема или спуска, чашечные манжет после снятия давления прижимаются к корпусу пакера, и осуществляется смена размещения, после чего в заданной точке манжеты раскрываются повторно, обеспечивая разделение зон скважины в соответствии с функциональным назначением.If it is necessary to change the packer placement interval by raising or lowering, the cup cuffs, after removing the pressure, are pressed against the packer body, and the placement is changed, after which at a given point the cuffs are opened again, ensuring separation of the well zones in accordance with the functional purpose.
Изготовление манжеты из материала, имеющего характеристики согласно предложенному изобретению, позволяет повысить надежность работы и ресурс за счет:Manufacturing a cuff from a material having the characteristics according to the proposed invention makes it possible to increase operational reliability and service life due to:
- повышенной износостойкости манжеты при спуско-подъемных операциях (твердость Шор А 90±5);- increased wear resistance of the cuff during hoisting and hoisting operations (hardness Shore A 90±5);
- способности выдерживать высокое до 70 МПа давление (прочность при разрыве не менее 5 МПа)- ability to withstand high pressure up to 70 MPa (tensile strength of at least 5 MPa)
- необходимой упругости для обеспечения раскрытия манжеты при работе пакера (растяжение при разрыве не менее 30%, модуль упругости при сжатии не менее 150 МПа).- the necessary elasticity to ensure the opening of the cuff during packer operation (tension at rupture of at least 30%, modulus of elasticity in compression of at least 150 MPa).
Указанные свойства возможно получить в материале состав и способ изготовления, которого описан в предложенном изобретении.The specified properties can be obtained in the material composition and manufacturing method, which is described in the proposed invention.
Указанные свойства позволяют отказаться от применения в конструкции манжеты металлического армирования, расположенного в теле манжеты, которое приводит к повреждению полимерного материала манжеты при повторной эксплуатации, а также значительно повышают технологичность и снижают трудоемкость изготовления, так как не требуется сложное позиционирование металлического армирования в пресс-форме. При креплении тонкостенной втулки на этапе прессования втулка просто вставляется в пресс-форму, дополнительное сложное позиционирование не требуется. При креплении тонкостенной втулки приклеиванием установка втулки производится в специально выполненное под нее место на манжете после ее изготовления, что также не требует позиционирования.These properties make it possible to avoid the use of metal reinforcement in the cuff design located in the body of the cuff, which leads to damage to the polymer material of the cuff during repeated use, and also significantly increase manufacturability and reduce the labor intensity of manufacturing, since complex positioning of metal reinforcement in the mold is not required . When attaching a thin-walled bushing during the pressing stage, the bushing is simply inserted into the mold, no additional complex positioning is required. When attaching a thin-walled bushing by gluing, the bushing is installed in a place specially made for it on the cuff after its manufacture, which also does not require positioning.
Тонкостенная втулка дополнительно повышает надежность и ресурс пакера, так как втулка защищает манжету при спуско-подъемных операциях пакера. Бесступенчатый переход втулки в поверхность расширяющейся втулки манжеты, а также выполнение втулки из трех частей - торцевой, конической и цилиндрической, надежно защищают манжету от повреждений в процессе эксплуатации.The thin-walled bushing further increases the reliability and service life of the packer, since the bushing protects the collar during running and lifting operations of the packer. The stepless transition of the bushing into the surface of the expanding bushing of the cuff, as well as the construction of the bushing in three parts - end, conical and cylindrical, reliably protect the cuff from damage during operation.
Таким образом, решения, используемые в изобретении, позволяют повысить надежность работы и ресурс пакера, а также повысить технологичность и снизить трудоемкость изготовления манжеты и тем самым способствуют достижению технического результата.Thus, the solutions used in the invention make it possible to increase the reliability of operation and service life of the packer, as well as improve manufacturability and reduce the labor intensity of manufacturing the cuff, and thereby contribute to the achievement of a technical result.
Claims (23)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2815799C1 true RU2815799C1 (en) | 2024-03-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2190082C2 (en) * | 2000-06-08 | 2002-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газобезопасность" | Sealing element of packer |
RU164011U1 (en) * | 2016-02-26 | 2016-08-20 | Наиль Тимирзянович Гайнуллин | PACKER CUFF |
RU2688769C1 (en) * | 2018-07-23 | 2019-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью холдинговая компания "ПЕТРОГАЗТЕХ" (ООО ХК "ПЕТРОГАЗТЕХ") | Rubber mixture for packer device cuff, which swells in polyekonol-flora drilling mud |
RU2725238C1 (en) * | 2019-10-30 | 2020-06-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Rubber compound based on fluorine rubber skf-26 |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2190082C2 (en) * | 2000-06-08 | 2002-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газобезопасность" | Sealing element of packer |
RU164011U1 (en) * | 2016-02-26 | 2016-08-20 | Наиль Тимирзянович Гайнуллин | PACKER CUFF |
RU2688769C1 (en) * | 2018-07-23 | 2019-05-22 | Общество с ограниченной ответственностью холдинговая компания "ПЕТРОГАЗТЕХ" (ООО ХК "ПЕТРОГАЗТЕХ") | Rubber mixture for packer device cuff, which swells in polyekonol-flora drilling mud |
RU2725238C1 (en) * | 2019-10-30 | 2020-06-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Rubber compound based on fluorine rubber skf-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2412332C2 (en) | Procedure and device for cementing borehole or pipeline | |
US8312805B1 (en) | High pressure pump piston | |
US9291274B1 (en) | Valve body and seal assembly | |
AU2014215681B2 (en) | Floating apparatus and method for fabricating the apparatus | |
CA2496036C (en) | High expansion sealing device with leak path closures | |
US5901964A (en) | Seal for a longitudinally movable drillstring component | |
CA2643033C (en) | Packer cup | |
RU2630339C2 (en) | Annular barrier with safety metal coupling | |
US4687019A (en) | Float valve assembly | |
CN101421491B (en) | Device for breaking solid material and method of manufacturing a hose element for such a device | |
US7392860B2 (en) | Stripper rubber on a steel core with an integral sealing gasket | |
CN105189636B (en) | A kind of rubber component of boring bar tool, and boring bar tool, and petroleum resources recovery method | |
CN101194083A (en) | Annular packer device | |
US3063760A (en) | Drill stem protector | |
US20140183381A1 (en) | Reinforced variable ram packer using fabric | |
RU2815799C1 (en) | Packer cup collar and method of its manufacturing | |
US4569541A (en) | Heavy duty hose coupling and method for manufacture of hose-coupling combination | |
RU2813081C1 (en) | Packer cup collar and method of its manufacturing | |
WO2017076937A1 (en) | Well tool comprising a frangible well barrier, and a method for providing such a well tool | |
US5791416A (en) | Well completion device and method of cementing | |
US20090230632A1 (en) | System, method and apparatus for sealing materials having a low glass transition temperature for high performance sealing applications | |
US20030024386A1 (en) | Resilient element for a piston head | |
US3588199A (en) | Drill pipe protector | |
RU2283940C1 (en) | Casing pipe air-tightness control device | |
US2624603A (en) | Well packer rubber |