SU1716087A1

SU1716087A1 - Hydraulic inflatable packer

Info

Publication number: SU1716087A1
Application number: SU894715649A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Федорович Беленьков; Михаил Львович Карнаухов
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам дл разобщени ствола скважины. Цель изобретени - повышение надежности работы уплотнительного элемента путем изменени начального угла подъема силового корда. Дл этого в корпусе 1 с основным каналом выполнен дополнительный канал Б, гидравлически сообщающийс с подпоршневой полостью Г цилиндра 5. Последний жестко св зан с корпусом . На корпусе установлен уплотнитель- ный элемент (УЭ), имеющий силовой корд 4, наружные 2 и внутренние 3 эластичные сл С о о со vjThe invention relates to the field of oil and gas industry, namely, devices for separating a well bore. The purpose of the invention is to increase the reliability of the sealing element by changing the initial angle of lift of the power cord. For this purpose, an additional channel B is made in the housing 1 with the main channel, which is hydraulically connected to the sub piston cavity G of the cylinder 5. The latter is rigidly connected to the housing. A sealing element (CI) is installed on the case, having a power cord 4, outer 2 and inner 3 elastic cl o C o c vj

Description

слои. Концы эластичных слоев св заны с корпусом жестко. Перед спуском пакера в скважину в силовом корде 4 устанавливают начальный угол./ подъема слоев относительно образующей путем подачи по дополнительному каналу Б жидкости под давлением. Жидкость, попада в полости Г, вызывает перемещение поршней 8. В результате происходит удлинение силового корда, сопровождающеес изменением угла подъема слоев силового корда. Удлинение корда происходит до тех пор, покаlayers. The ends of the elastic layers are rigidly connected to the body. Before the packer is lowered into the well in the power cord 4, an initial angle is established. / Lifting of the layers relative to the generatrix by supplying fluid under pressure through the additional channel B. Fluid, falling into the cavity G, causes movement of the pistons 8. As a result, the power cord lengthens, accompanied by a change in the lifting angle of the power cord layers. The elongation of the cord occurs as long as

начальный угол не достигнет величины, при которой его косинус будет меньше или равен COS 35° ПаК , Где Опак И Ор.пак СООТ- Lip.naicthe initial angle will not reach the value at which its cosine will be less than or equal to COS 35 ° PaK, Where Opak And Or.pak SOOT-Lip.naic

ветственно диаметры пакера в транспортам и рабочем положени х. Поскольку оба конца силового корда А УЭ подвижны , эти изменени происход т без возникновени деформации раст жени в сло х силового корда. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.The diameter of the packer in transport and working positions. Since both ends of the power cord A UE are movable, these changes occur without the occurrence of tensile strain in the layers of the power cord. 1 hp ff, 3 ill.

Изобретение относитс к нефт ной и газовой промышленности и может быть использовано дл разобщени ствола скважин при испытании продуктивных горизонтов и других видах изол ционных работ.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to divide a well bore when testing productive horizons and other types of insulation work.

Известен надувной гидравлический па- кер, включающий корпус, уплотнительный элемент в виде рукава с наружным и внутренним резинокордными сло ми, сло ми металлокорда в виде сплошной навивки во взаимно пересекающихс направлени х под одинаковым к оси рукава углом наклона от 0 до 45°, концевые арматуры дл присое.- динени к ним силовых слоев каркаса.An inflatable hydraulic pack is known, comprising a housing, a sealing element in the form of a sleeve with outer and inner rubber-cord layers, layers of metal cord in the form of continuous winding in mutually intersecting directions under the same angle to the sleeve axis from 0 to 45 °, end fittings for attaching to them the force layers of the frame.

Известный пакер не обеспечивает надежной работы уплотнительного элемента, /поскольку раздутие уплотнительного элемента , сопровождающеес изменением уг- ла подъема слоев металлокорда, достигаетс только за счет деформации раст жени этих слоев, закрепленных в неподвижных концевых арматурах.The known packer does not ensure reliable operation of the sealing element, / since the expansion of the sealing element, accompanied by a change in the elevation angle of the steel cord layers, is achieved only due to the deformation of the stretching of these layers fixed in fixed end fittings.

Кроме того, известный пакер не обеспечивает надежного возврата уплотнительного элемента в транспортное положение после сн ти давлени перед подъемом пакера .In addition, the known packer does not reliably return the sealing element to the transport position after relieving pressure before raising the packer.

Известен также надувной гидравлический пакер, включающий корпус с основным каналом,концентрично установленный на корпусе, образующий с ним камеру, гидравлически св занную с основным каналом корпуса, уплотнительный элемент в виде наружного и внутреннего эластичных слоев и имеющего один подвижный относительно корпуса конец размещенного между ними силового корда с переходными участками по обе стороны от его центральной части, угол намотки которых относительно продольной оси корпуса увеличиваетс от центральной части силового корда к концам, установленный на корпусе и подвижном конце уплотнительного элемента цилиндр с поршнем, образующим с корпусом и цилиндром надпоршневую полость с цилиндром, корпусом и концом уплотнительного элемента с подвижным концом силового корда.Also known is an inflatable hydraulic packer, comprising a housing with a main channel, concentrically mounted on the housing, forming with it a chamber, hydraulically connected with the main channel of the housing, a sealing element in the form of an outer and an inner elastic layers and having one moving relative to the housing a cord with transitional sections on either side of its central part, the winding angle of which relative to the longitudinal axis of the body increases from the central part of the power cord to the ends mounted on the housing and the movable end of the sealing element cylinder with a piston, forming with the housing and cylinder nadporshnevuyu cavity with the cylinder, the housing and the end of the sealing element with the movable end of the power cord.

1one

Пакер не обеспечивает надежной работы уплотнительного элемента, так как увеличение его диаметра, сопровождающеес изменением угла подъема силового корда, при пакеровке приводит к сокращению корда . Между тем, наличие кольцевой полости, гидрав лически св занной с основным каналом , преп тствует этому сокращению (перемещению подвижного цилиндра). Поэтому увеличение диаметра уплотнительного элемента достигаетс также за счёт деформаций раст жени слоев силового корда.The packer does not provide reliable operation of the sealing element, since an increase in its diameter, accompanied by a change in the angle of elevation of the power cord, when packering leads to a reduction in the cord. Meanwhile, the presence of an annular cavity hydraulically connected to the main channel prevents this contraction (movement of the movable cylinder). Therefore, an increase in the diameter of the sealing element is also achieved due to tensile deformations of the layers of the power cord.

Целью изобретени вл етс повышение надежности работы уплотнительного элемента путем изменени начального углаThe aim of the invention is to improve the reliability of the sealing element by changing the starting angle

подъема слоев силового корда.lifting layers of power cord.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известном надувном гидравлическом па- кере, включающем корпус с основным каналом , концентрично установленный наThe goal is achieved by the fact that in a known inflatable hydraulic pack, including a housing with a main channel, concentrically mounted on

корпусе, образующий с ним камеру, гидравлически св занную с основным каналом корпуса, уплотнительный элемент в виде наружного и внутреннего эластичных слоев и имеющего один подвижный относительноhousing, forming with it a chamber, hydraulically connected with the main channel of the housing, sealing element in the form of outer and inner elastic layers and having one movable relative to

корпуса конец размещенного между ними силового корда с переходными участками по обе стороны от его центральной части, угол намотки которых относительно продольной оси корпуса увеличиваетс от центральнойthe end of a power cord placed between them with transitional sections on either side of its central part, the winding angle of which relative to the longitudinal axis of the body increases from the central

части силового корда к концам, установленный на корпусе и подвижном конце уплотнительного элемента цилиндр с поршнем, образующим с корпусом и цилиндром надпоршневую полость, гидравлически св занную с основным каналом корпуса и образующим подпоршневую полость с цилиндром , корпусом и концом уплотнительного элемента с подвижным концом силового корда, согласно изобретению вpart of the power cord to the ends mounted on the housing and the movable end of the sealing element cylinder with a piston, forming with the housing and cylinder a piston cavity hydraulically connected with the main channel of the housing and forming a piston cavity with the cylinder, housing and the end of the sealing element with the movable end of the power cord according to the invention in

корпусе выполнен дополнительный канал,the body is made additional channel

гидравлически сообщающийс с подпорш- невой полостью цилиндра, последний жестко св зан с корпусом, а поршень установлен в нем неподвижно и жестко св зан с подвижным концом силового корда, при этом концы наружного и внутреннего эластичных слоев св заны с корпусом жестко.hydraulically communicating with the piston cylinder cavity, the latter is rigidly connected to the housing, and the piston is fixedly and rigidly connected to the movable end of the power cord, while the ends of the outer and inner elastic layers are rigidly connected.

Начальный угол намотки силового корда относительно образующей выбираетс из следующего соотношени : .The initial winding angle of the power cord relative to the generator is selected from the following relationship:.

cos/ cos350-Ј ,cos / cos350-Ј,

Up.пакUp.pak

где /Г- начальный угол намотки силового корда относительно образующей в горизонтальной плоскости;where / G is the initial winding angle of the power cord relative to the generator in the horizontal plane;

0Пак. - диаметр пакера в транспортном положении;0Pack - the diameter of the packer in the transport position;

Ор.пак. - диаметр пакера в рабочем положении .Orp. - the diameter of the packer in the working position.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый пакер, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - схема намотки слоев силового корда.FIG. 1 schematically shows the proposed packer, a longitudinal section; FIG. 2 is a section A-A in FIG. one; on fig.Z - scheme of winding layers of power cord.

Надувной гидравлический пакер состоит из корпуса 1 с основным каналом 3 и дополнительным каналом Б, наружного 2, внутреннего 3 эластичных слоев, силового корда 4, соединенных с концевыми арматурами соответственно 5, 6 и 7, из которых концевые арматуры 5 и 6 жестко св заны с корпусом, кольцевых камер, образованных концевыми арматурами 5 и корпусом 1 и разделенных подвижными поршн ми 8 на полости В и Г. При этом полости В посредством каналов Д гидравлически св заны с основным каналом 3, а полости Г посредством каналов Е -с дополнительным каналом Б.The inflatable hydraulic packer consists of body 1 with main channel 3 and additional channel B, outer 2, inner 3 elastic layers, power cord 4 connected to end fittings 5, 6 and 7, respectively, of which end fittings 5 and 6 are rigidly connected with casing, annular chambers formed by end fittings 5 and casing 1 and separated by movable pistons 8 into cavities C and G. At the same time, cavities C through channels D are hydraulically connected to main channel 3, and cavities D through channels E - with additional channel B .

Слои силового корда выполнены с начальным углом намотки относительно образующей, косинус которогоThe layers of the power cord are made with an initial angle of winding relative to the generator, whose cosine

DD

cosj6 cos35°пакcosj6 cos35 ° pack

р.пак R.Pak

Надувной гидравлический пакер работает следующим образом.Inflatable hydraulic packer works as follows.

Перед спуском пакера в скважину в силовом корде устанавливают начальный угол подъема слоев относительно образующей таким образом, чтобы он соответствовал диаметру пакера в рабочем положении (диаметру перекрываемой скважины). Дл этого по дополнительному каналу Б подают жидкость Иод давлением, котора через каналы Е попадает в полость Г, вызыва перемеще ние подвижных поршней 8. В результате этого происходит удлинение силового крр,- да, сопровождающеес изменением угла подъема слоев силового корда. Удлинение корда производ т до тех пор, пока начальный угол подъема не достигнет величины,Before the packer is lowered into the well in the power cord, the initial elevation angle of the layers relative to the generator is established so that it corresponds to the diameter of the packer in the working position (the diameter of the well to be blocked). For this purpose, an additional channel I is supplied with iodine liquid by pressure, which through channels E enters cavity G, causing displacement of movable pistons 8. As a result, the power crc is lengthened - yes, accompanied by a change in the lift angle of the power cord. The cord is lengthened until the initial lift angle reaches a value

при которой cos/3 cos 35° р. пак . Поьф .пак скольку оба конца силового корда уплотнительного элемента подвижны, то эти изменени происход т без возникновени деформаций раст жени в сло х силового корда.at which cos / 3 cos 35 ° p. pack Since both ends of the power cord of the sealing element are movable, these changes occur without the occurrence of tensile deformations in the layers of the power cord.

После этого пакер опускают в скважину.After that, the packer is lowered into the well.

0 При достижении заданной глубины спуска по основному каналу 3 нагнетают жидкость под давлением, котора по каналу Д попадает во внутреннюю полость Ж уплотни- тельного элемента, образованную между0 When a predetermined descent depth is reached through the main channel 3, a fluid is injected under pressure, which through the channel D enters the internal cavity G of the sealing element formed between

5 внутренним эластичным слоем 3 и корпусом 1. Под действием давлени жидкости уплот- нительный элемент увеличиваетс в диаметре . При этом силовой слой укорачиваетс , угол подъема слоев корда уменьшаетс . По0 скольку оба конца уплотнительного элемента подвижны, то и эти изменени происход т эез возникновени деформаций раст жени в сло х силового корда 4.5 by the inner elastic layer 3 and the body 1. Under the action of the pressure of the liquid, the sealing element increases in diameter. In this case, the power layer is shortened, the angle of elevation of the cord layers is reduced. Since both ends of the sealing element are movable, these changes also occur due to the occurrence of tensile deformations in the layers of the power cord 4.

Кроме этого, при нагнетании жидкостиIn addition, when pumping fluid

5 она из основного канала 3 по каналам Д попадает в полости В, вызыва перемещени подвижных поршней 8, что также способствует перемещению концевых арматур 7 силового корда 4 при увеличении диамет0 ра уплотнительного элемента.5 it flows from the main channel 3 through the channels D into the cavities B, causing movement of the movable pistons 8, which also contributes to the movement of the end fittings 7 of the power cord 4 with increasing diameter of the sealing element.

К моменту перекрыти скважины, когда Опак. Ор.пак., угол подъема слоев силового корда 4 достигает величины, равной или близкой 35°, что следует изBy the time the well is blocked, when Opak. Orp., The elevation angle of the layers of power cord 4 reaches a value equal to or close to 35 °, which follows from

5п „-о Опак5p „-Opak

00

5five

00

5five

cos /3 cos 35еcos / 3 cos 35e

выражени , т.е. величины, приexpressions, i.e. magnitudes when

Ыр.пакYr.pak

которой слои силового корда начинают воспринимать усили , возникающие от действи внутреннего избыточного давлени в полости Ж, без изменени угла подъема. Только в этот момент в сло х корда начинают возникать деформации раст жени , что позвол ет более полно использовать прочность силового корда и тем самым повысить надежность работы уплотнительного элемента .wherein the layers of the power cord begin to perceive the forces arising from the action of the internal overpressure in the cavity W, without changing the angle of elevation. It is only at this moment that tensile deformations begin to occur in the layers of the cord, which makes it possible to more fully use the strength of the power cord and thereby increase the reliability of the sealing element.

Перед извлечением пакера в основном канале А сбрасывают давление, а жидкость начинают нагнетать по дополнительному каналу Б, котора через каналы Е попадает в полость Г и вызывает движение подвижных поршней 8. В результате этого происходит принудительное увеличение длины и уменьшение диаметра силового корда 4 уплотнительного элемента до транспортного положени . После этого пакер свободно извлекают из скважины.Before removing the packer in the main channel A, they release pressure, and the liquid begins to be pumped through an additional channel B, which through channels E falls into cavity D and causes movement of movable pistons 8. As a result, a forced increase in the length and reduction of the diameter of the power cord 4 of the sealing element to transport position After that, the packer is freely removed from the well.

Использование предлагаемого изобретени в сравнении с известным позвол етUsing the present invention in comparison with the known allows

за счет регулировани начального угла подъема нитей корда и принудительного приведени уплотнительного элемента в транспортное положение повысить надежность работы уплотнительного элемента и пакера в целом, повысить срок службы и сократить количество типоразмеров паке- ров.by adjusting the starting angle of the cord threads and forcing the sealing element into the transport position, increase the reliability of the sealing element and the packer as a whole, increase the service life and reduce the number of packer sizes.

Claims

Claims of the invention 1. An inflatable hydraulic packer comprising a body with a main channel, concentrically mounted on the body, forming with it a chamber, hydraulically connected with the main channel of the body, sealing element in the form of outer and inner elastic layers and having one end movable relative to the body placed between them a power cord with transitional sections on either side of its central part, the winding angle of which relative to the longitudinal axis of the body increases from the central part a cord at the ends mounted on the housing and the movable end of the seal member to the piston cylinder forming the housing and the cylinder above the piston cavity is in fluid communication FIG .2

tied to the main channel of the housing and forming a sub-piston cavity with a cylinder, a housing and an end of the sealing element with a movable end of the power

in order to improve the reliability of the sealing element by changing the initial angle of lift of the power cord, an additional channel is made in the housing, which is hydraulically connected to the piston cylinder cavity, the latter is rigidly connected to the housing, and the piston is mounted in it movably and rigidly connected to the moving end of the power cord, wherein the ends of the outer and inner elastic layers are rigidly connected to the body.

2. Packer pop. 1, characterized in that the initial winding angle of the power cord relative to the generator is selected from

the following relationship:

ck opak

; ,

R.Pak

cos Ј cos 35

where / 3 is the initial winding angle of the power cord relative to the generator in the horizontal plane;

Opak - the diameter of the packer in the transport position;

Orp. - diamert packer in working position.

Fm.z