RU96164U1 - Уплотнительный узел пакера - Google Patents

Abstract

1. Уплотнительный узел пакера, включающий корпус, установленные на нем верхнюю и нижнюю кольцевые эластичные манжеты с торцевой защитой, размещенное между манжетами проставочное кольцо с наружными коническими поверхностями на концевых участках и втулку-толкатель, установленную на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с манжетами, отличающийся тем, что на концевых участках проставочного кольца выполнены внутренние кольцевые расточки, а концевые участки манжет, обращенные к проставочному кольцу, выполнены с кольцевыми продольными выступами, размещенными в кольцевых расточках проставочного кольца, с возможностью петлеобразного деформирования манжет на наружной поверхности проставочного кольца. ! 2. Уплотнительный узел по п.1, отличающийся тем, что кольцевой продольный выступ манжеты, непосредственно взаимодействующей с втулкой-толкателем, выполнен в радиальном направлении большей толщины нежели продольный выступ другой манжеты. ! 3. Уплотнительный узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что на внутренней поверхности манжеты, непосредственно не взаимодействующей с втулкой-толкателем, выполнена кольцевая канавка. ! 4. Уплотнительный узел по п.1, отличающийся тем, что он снабжен, по крайней мере, одним дополнительным проставочным кольцом и одной дополнительной манжетой, оба концевых участка которой выполнены с кольцевыми продольными выступами, размещенными соответственно в кольцевых расточках основного и дополнительного проставочных колец, при этом кольцевой выступ верхней или нижней манжеты размещен в кольцевой расточке дополнительного проставочного кольца. ! 5. Уплотнительный узе�

Description

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и, в частности, к пакерующим устройствам для герметизации межтрубного или заколонного пространства скважин.

Известен уплотнительный узел гидромеханического пакера, включающий корпус с установленной на нем эластичной манжетой и клин-толкатель, размещенный на корпусе с возможностью осевого перемещения и деформирования манжеты при создании внутри полости корпуса избыточного давления (RU 2118442, 25.06.1997).

Недостатком данного уплотнительного узла является его ограниченная возможность по перекрытию и герметизации больших зазоров межтрубного пространства обсадной колонны или открытого ствола скважины, что существенно ограничивает область его применения.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности является уплотнительный узел пакер-подвески, включающий корпус, установленные на нем верхнюю и нижнюю эластичные манжеты с торцевой защитой, размещенное между манжетами проставочное кольцо с наружными коническими поверхностями на концевых участках и втулку-толкатель, установленную на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с манжетами (RU 2346143, 22.03.2007).

Недостатком конструкции уплотнительного узла пакер-подвески является недостаточная его герметизирующая способность при установке в открытом стволе скважины и обсадных колоннах с изношенной внутренней поверхностью, что существенно ограничивает область его применения.

Техническим результатом полезной модели является повышение герметизирующей способности уплотнительного узла и расширение области его применения.

Необходимый технический результат достигается тем, что уплотнительный узел пакера включает корпус, установленные на нем верхнюю и нижнюю кольцевые эластичные манжеты с торцевой защитой, размещенное между манжетами проставочное кольцо с наружными коническими поверхностями на концевых участках и втулку-толкатель, установленную на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с манжетами, согласно полезной модели на концевых участках проставочного кольца выполнены внутренние кольцевые расточки, а концевые участки манжет, обращенные к проставочному кольцу, выполнены с кольцевыми продольными выступами, размещенными в кольцевых расточках проставочного кольца, с возможностью петлеобразного деформирования манжет на наружной поверхности проставочного кольца.

Кроме того, уплотнительный узел пакера может быть снабжен, по крайней мере, одним дополнительным проставочным кольцом и одной дополнительной манжетой, оба концевых участка которой выполнены с кольцевыми продольными выступами, размещенными соответственно в кольцевых расточках основного и дополнительного проставочных колец, при этом кольцевой выступ верхней или нижней манжеты размещен в кольцевой расточке дополнительного проставочного кольца. Этот вариант исполнения уплотнительного узла повышает его герметизирующую способность при установке в кавернозных участках открытого ствола скважин.

На фиг.1 изображен уплотнительный узел пакера в исходном положении; на фиг.2 - уплотнительный узел в рабочем положении; на фиг.3 - вариант исполнения уплотнительного узла.

Уплотнительный узел пакера (фиг.1), в частном исполнении, состоит из полого корпуса 1, на котором установлены верхняя 2 и нижняя 3 кольцевые эластичные манжеты, размещенное между ними проставочное кольцо 4 с наружными коническими поверхностями 5 и 6 на концевых участках и втулка-толкатель 7. Манжеты 2 и 3 на концевых участках, обращенных к проставочному кольцу 4, имеют кольцевые продольные выступы соответственно 8 и 9, а в концевых участках проставочного кольца 4 выполнены кольцевые расточки 10 и 11, в которых соответственно размещены кольцевые продольные выступы 8 и 9 манжет. На противоположных от проставочного кольца 4 концевых участках манжет 2 и 3 установлена торцевая защита, выполненная, например, в виде тонкостенных стальных фигурных обечаек соответственно 12 и 13, при этом обечайка 12 закреплена на втулке-толкателе 7, а обечайка 13 - на корпусе 1.

Продольный выступ 8 верхней манжеты 2, контактирующей с втулкой-толкателем 7, может быть выполнен в радиальном направлении большей толщины, нежели продольный выступ 9 нижней манжеты 3, при этом на ее внутренней поверхности может быть выполнена кольцевая канавка 14. Это обеспечивает в данном исполнении последовательное деформирование манжет, начиная с нижней манжеты 3, что способствует улучшению их герметизирующих свойств.

Уплотнительный узел пакера в другом частном исполнении (фиг.3) снабжен, по крайней мере, одним дополнительным проставочным кольцом 15 с кольцевыми расточками 16 и 17 и дополнительной манжетой 18 с кольцевыми продольными выступами 19 и 20, которые размещены соответственно в кольцевой расточке 11 основного кольца 4 и кольцевой расточке 16 дополнительного кольца 15. При этом кольцевой выступ 9 нижней манжеты 3 размещен в кольцевой расточке 17 дополнительного кольца 15.

Проставочные кольца 4 и 15 от преждевременного осевого перемещения могут быть временно закреплены на корпусе 1 срезными элементами, а для обеспечения герметизации по внутренней поверхности внутри их могут быть установлены уплотнительные резиновые кольца (на фигурах не показаны).

Уплотнительный узел пакера работает следующим образом.

Уплотнительный узел (см. фиг.2), в составе гидравлического или механического пакера или иного устройства спускают к месту установки в обсадной колонне или открытом стволе 21 скважины. При создании гидравлическим или механическим способом осевой нагрузки на втулку толкатель 7 последняя перемещается в осевом направлении и деформирует верхнюю и нижнюю эластичные манжеты 2 и 3. Благодаря кольцевым выступам 8 и 9, размещенным в кольцевых расточках 10 и 11 проставочного кольца 4, верхняя и нижняя манжеты 2 и 3 петлеобразно деформируются в кольцевом зазоре между наружной поверхностью проставочного кольца 4 и, например, стенкой открытого ствола 21 скважины. Такое деформирование манжет обеспечивает установку в перекрываемом кольцевом зазоре скважины удвоенной толщины манжет и, как следствие, более высокие начальные контактные давления и коэффициенты пакеровки. Кроме того, размещение кольцевых выступов 8 и 9 манжет в кольцевых расточках 10 и 11 проставочного кольца предотвращает преждевременное деформирование манжет при спуске в скважину. Все это, в конечном итоге, повышает герметизирующую способность и надежность уплотнительного узла пакера и расширяет области его применения.

При установке уплотнительного узла пакера в кавернозные участки ствола скважины или сильно изношенные обсадные колонны в его компоновну (см. рис.3) для обеспечения надежной герметизации могут включаться один или более дополнительных манжет и проставочных колец, при этом верхняя и нижняя краевые манжеты выполняются из более твердого эластомера, обеспечивая торцевую защиту дополнительным манжетам от разрушения при действии перепада давления.

Claims (6)

1. Уплотнительный узел пакера, включающий корпус, установленные на нем верхнюю и нижнюю кольцевые эластичные манжеты с торцевой защитой, размещенное между манжетами проставочное кольцо с наружными коническими поверхностями на концевых участках и втулку-толкатель, установленную на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с манжетами, отличающийся тем, что на концевых участках проставочного кольца выполнены внутренние кольцевые расточки, а концевые участки манжет, обращенные к проставочному кольцу, выполнены с кольцевыми продольными выступами, размещенными в кольцевых расточках проставочного кольца, с возможностью петлеобразного деформирования манжет на наружной поверхности проставочного кольца.

2. Уплотнительный узел по п.1, отличающийся тем, что кольцевой продольный выступ манжеты, непосредственно взаимодействующей с втулкой-толкателем, выполнен в радиальном направлении большей толщины нежели продольный выступ другой манжеты.

3. Уплотнительный узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что на внутренней поверхности манжеты, непосредственно не взаимодействующей с втулкой-толкателем, выполнена кольцевая канавка.

4. Уплотнительный узел по п.1, отличающийся тем, что он снабжен, по крайней мере, одним дополнительным проставочным кольцом и одной дополнительной манжетой, оба концевых участка которой выполнены с кольцевыми продольными выступами, размещенными соответственно в кольцевых расточках основного и дополнительного проставочных колец, при этом кольцевой выступ верхней или нижней манжеты размещен в кольцевой расточке дополнительного проставочного кольца.

5. Уплотнительный узел по п.4, отличающийся тем, что верхняя и нижняя кольцевые манжеты выполнены из более твердого эластичного материала, чем дополнительная манжета.

6. Уплотнительный узел по п.4, отличающийся тем, что основное и дополнительное проставочные кольца закреплены на корпусе, по крайней мере, одним срезным элементом каждый.