WO2012083990A1 - Expandierbarer packer - Google Patents

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WO2012083990A1
WO2012083990A1 PCT/EP2010/007898 EP2010007898W WO2012083990A1 WO 2012083990 A1 WO2012083990 A1 WO 2012083990A1 EP 2010007898 W EP2010007898 W EP 2010007898W WO 2012083990 A1 WO2012083990 A1 WO 2012083990A1
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WO
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packer
end caps
base body
elastomer
tube
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PCT/EP2010/007898
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French (fr)
Inventor
Per Gjesdal
Phillip EMBURY
Original Assignee
Freudenberg Oil & Gas Llc
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    • 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
    • E21B33/1208Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means

Definitions

  • the invention relates to a packer according to the preamble of
  • an expandable packer namely a so-called impression packer is known.
  • This has a sleeve-like body made of rubber. This packer is used to run the
  • the impression packer is inserted into a borehole and pressed against an inner wall within the borehole so that the outer surface of the packer retains an impression of the irregularities of the inner wall.
  • the rubber of the body is detachably connected with end caps.
  • a disadvantage here is that the base body can become detached from the end caps during inflation. A seal or stabilization of a pipe inserted into the borehole through the packer can then no longer be ensured.
  • the invention is therefore based on the object to provide an expandable packer, which permanently supports a pipe against an inner wall of a bore or seals.
  • a packer for encompassing a tube has an expandable main body made of an elastomer, wherein the main body has a passage for receiving a tube, wherein end caps are provided at the ends of the main body, which receive the main body, and wherein the passage of the main body with passages in the end caps is aligned.
  • the end caps have recesses which receive the elastomer. Specifically, it has been recognized that end caps having recesses ensure clawing of the elastomer with the end caps.
  • the elastomer can flow into the recesses during an injection molding process. The elastomer thus forms a permanent bond with the end caps, which binds the elastomer resistant to itself. Release of the elastomer from the end caps is avoided according to the invention.
  • an expandable packer which permanently supports or seals a pipe against an inner wall.
  • the elastomer could be accommodated in the recesses in such a way that the elastomer enters into a positive connection or material connection with the end caps.
  • the elastomer can undercut undercuts and fill out. As a result, a particularly firm and insoluble clawing of the elastomer is ensured with the end caps.
  • the end caps could each comprise a sleeve extending in the axial direction, which circumferentially surrounds the base body in certain areas.
  • the sleeves form reinforcements of the body.
  • the sleeves could be made of metal. Metal creates a particularly robust surface of the body.
  • the sleeves could also be made of plastic. Plastic ensures a low weight of the packer.
  • the sleeves can buckle and curve together with the base body, in particular, can follow the bulge of the body while they rest against the outer surface of the elastomer.
  • the metallic sleeves may be bonded to the elastomer vulcanized.
  • the end caps could each comprise a seal, which is arranged radially inwardly and forms a circumferential contact surface. As a result, a fluid-filled space between the main body and a tube surrounded by this sealed against the environment. The fluid is used to expand the body. The fluid is absorbed tightly within the fluid-filled space.
  • the main body could be biased so that it bulges automatically in the radial direction. As a result, the expansion process is facilitated.
  • the main body preferably takes on a bulged shape after passing through a narrow opening due to its elastic bias. By supplying a fluid, the main body is further bulged and enlarged in diameter in the radial direction.
  • An assembly could include a packer of the type described herein, a tube which houses the passages of the body and end caps engages, and a bore which receives the packer and the tube.
  • the packer rests against an inner surface of the bore with an outer surface of the base body and defines a fluid-filled space with the tube.
  • the tube is stabilized within a bore or within another tube.
  • FIG. 1 shows a packer which is introduced into an annular space between the inner wall of a bore and a pipe
  • Fig. 2 shows the packer of FIG. 1 during an expansion process
  • Fig. 3 shows the packer of FIG. 1 in the expanded state.
  • Fig. 1 shows a packer 1 for gripping a tube 2, comprising an expandable base body 3 made of an elastomer, wherein the base body 3 has a passage 4 for receiving a tube 2, wherein end caps 5a, 5b are provided at the ends of the base body, which the
  • Base body 3 record, and wherein the passage 4 of the base body 3 with passages 4a, 4b in the end caps 5a, 5b aligned.
  • the end caps 4a, 4b have recesses 6 which receive the elastomer.
  • Recesses 6 extend in the axial direction and form cylindrical cavities. In these cavities, the elastomer is injected or flowed and is a cohesive and / or positive
  • Recesses 6 recorded that the elastomer enters into a form-fitting or material connection with the end caps 5a, 5b.
  • the end caps 5a, 5b each include one in the axial direction
  • the sleeves 7a, 7b are made of metal or plastic and extend in the axial direction to the center of the main body 3, wherein they surround the outer surface of the base body 3 and abut against this.
  • the end caps 5a, 5b each include a seal 8a, 8b, which is arranged radially inwardly and forms a circumferential contact surface.
  • the contact surface is sealingly against the lateral surface of the tube 2.
  • Fig. 3 shows an arrangement comprising a packer 1, a tube 2, which passes through the passages 4, 4a, 4b of the base body 3 and the end caps 5a, 5b, and a bore 10, which receives the packer 1 and the tube 2 , wherein the packer 1 rests with an outer surface of the base body 3 on an inner wall 10a of the bore 10 and wherein the packer 1 with the tube 2 defines a fluid-filled space 11.
  • the end caps 5a, 5b fix the packer 1 to the tube 2 in a desired position. Thereafter, fluid can be filled in the fluid-filled space 11. The fluid is introduced into the fluid-filled space 11 to bulge the body 3 and to press against the inner wall 10 a.
  • the packer 1 can be introduced not only into a bore 10, for example in the ground, but also in another tube which surrounds the tube 2 concentrically.
  • the packer 1 described here is used in particular in oil production.

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Abstract

Ein Packer (1) zum Umgreifen eines Rohrs (2), umfassend einen expandierbaren Grundkörper (3) aus einem Elastomer, wobei der Grundkörper (3) einen Durchgang (4) zur Aufnahme eines Rohrs (2) aufweist, wobei an den Enden des Grundkörpers (3) Endkappen (5a, 5b) vorgesehen sind, welche den Grundkörper (3) aufnehmen, und wobei der Durchgang (4) des Grundkörpers (3) mit Durchgängen (4a, 4b) in den Endkappen (5a, 5b) fluchtet, ist im Hinblick auf die Aufgabe, einen expandierbaren Packer anzugeben, welcher ein Rohr dauerhaft gegen eine Innenwandung einer Bohrung abstützt oder abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappen (5a, 5b) Ausnehmungen (6) aufweisen, welche das Elastomer aufnehmen.

Description

Expandierbarer Packer
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Packer gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der DE 24 28 016 C2 ist ein expandierbarer Packer, nämlich ein sogenannter Abdruckpacker bekannt. Dieser weist einen manschettenartigen Grundkörper aus Kautschuk auf. Dieser Packer wird verwendet, um die
Beschaffenheit eines Bohrlochs zu erfassen. Hierzu wird der Abdruckpacker in ein Bohrloch eingeführt und so gegen eine Innenwandung innerhalb des Bohrlochs gedrückt, dass die Außenfläche des Packers einen Eindruck der Unregelmäßigkeiten der Innenwandung behält.
Der Kautschuk des Grundkörpers ist mit Endkappen lösbar verbunden. Hierbei ist nachteilig, dass sich der Grundkörper beim Aufblähen von den Endkappen lösen kann. Eine Abdichtung oder Stabilisierung eines in das Bohrloch eingeführten Rohrs durch den Packer kann dann nicht mehr sicher gestellt werden.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen expandierbaren Packer anzugeben, welcher ein Rohr dauerhaft gegen eine Innenwandung einer Bohrung abstützt oder abdichtet.
Die vorliegende Erfindung löst die vorgenannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß weist ein Packer zum Umgreifen eines Rohrs einen expandierbaren Grundkörper aus einem Elastomer auf, wobei der Grundkörper einen Durchgang zur Aufnahme eines Rohrs aufweist, wobei an den Enden des Grundkörpers Endkappen vorgesehen sind, welche den Grundkörper aufnehmen, und wobei der Durchgang des Grundkörpers mit Durchgängen in den Endkappen fluchtet. Die Endkappen weisen Ausnehmungen auf, welche das Elastomer aufnehmen. Konkret ist erkannt worden, dass Endkappen, welche Ausnehmungen aufweisen, eine Verkrallung des Elastomers mit den Endkappen sicherstellt. Das Elastomer kann bei einem Spritzgießprozess in die Ausnehmungen einfließen. Das Elastomer bildet so einen dauerhaften Verbund mit den Endkappen aus, der das Elastomer beständig an sich bindet. Ein Lösen des Elastomers von den Endkappen wird erfindungsgemäß vermieden.
Insoweit ist ein expandierbarer Packer angegeben, welcher ein Rohr dauerhaft gegen eine Innenwandung abstützt oder abdichtet.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Das Elastomer könnte derart in den Ausnehmungen aufgenommen sein, dass das Elastomer einen Formschluss oder Stoffschluss mit den Endkappen eingeht. Insbesondere kann das Elastomer Hinterschnitte hinterfließen und ausfüllen. Hierdurch wird eine besonders feste und unlösbare Verkrallung des Elastomers mit den Endkappen sicher gestellt.
Die Endkappen könnten jeweils eine sich in axialer Richtung erstreckende Hülse umfassen, welche den Grundkörper bereichsweise umfänglich umgibt. Die Hülsen bilden Verstärkungen des Grundkörpers aus. Die Hülsen könnten aus Metall ausgestaltet sein. Metall schafft eine besonders robuste Oberfläche des Grundkörpers. Die Hülsen könnten auch aus Kunststoff ausgestaltet sein. Kunststoff stellt ein geringes Gewicht des Packers sicher. Die Hülsen können sich gemeinsam mit dem Grundkörper wölben und krümmen, können insbesondere der Auswölbung des Grundkörpers folgen, während sie an der Außenfläche des Elastomers anliegen. Die metallischen Hülsen können mit dem Elastomer vulkanisiert verbunden sein. Die Endkappen könnten jeweils eine Dichtung umfassen, welche radial innenliegend angeordnet ist und eine umlaufende Anlagefläche ausbildet. Hierdurch wird ein fluidgefüllter Raum zwischen dem Grundkörper und einem von diesem umgebenen Rohr gegen die Umgebung zuverlässig abgedichtet. Das Fluid wird verwendet, um den Grundkörper zu expandieren. Das Fluid ist dicht innerhalb des fluidgefüllten Raums aufgenommen.
Der Grundkörper könnte derart vorgespannt sein, dass er sich in radialer Richtung selbsttätig auswölbt. Hierdurch wird der Expandiervorgang erleichtert. Der Grundkörper nimmt nach Durchführung durch eine enge Öffnung aufgrund seiner elastischen Vorspannung bevorzugt eine ausgewölbte Form ein. Durch Zuleiten eines Fluids wird der Grundkörper weiter ausgewölbt und in radialer Richtung in seinem Durchmesser vergrößert.
Eine Anordnung könnte einen Packer der hier beschriebenen Art aufweisen, ein Rohr, welches die Durchgänge des Grundkörpers und der Endkappen durchgreift, und eine Bohrung, welche den Packer und das Rohr aufnimmt. Hierbei liegt der Packer mit einer Außenfläche des Grundkörpers an einer Innenwandung der Bohrung an und begrenzt mit dem Rohr einen fluidgefüllten Raum. Hierdurch wird das Rohr innerhalb einer Bohrung oder innerhalb eines weiteren Rohrs stabilisiert.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.
In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen Packer, der in einen Ringraum zwischen der Innenwandung einer Bohrung und einem Rohr eingeführt wird,
Fig. 2 den Packer gemäß Fig. 1 während eines Expandiervorgangs, und
Fig. 3 den Packer gemäß Fig. 1 in expandiertem Zustand. Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt einen Packer 1 zum Umgreifen eines Rohrs 2, umfassend einen expandierbaren Grundkörper 3 aus einem Elastomer, wobei der Grundkörper 3 einen Durchgang 4 zur Aufnahme eines Rohrs 2 aufweist, wobei an den Enden des Grundkörpers Endkappen 5a, 5b vorgesehen sind, welche den
Grundkörper 3 aufnehmen, und wobei der Durchgang 4 des Grundkörpers 3 mit Durchgängen 4a, 4b in den Endkappen 5a, 5b fluchtet. Die Endkappen 4a, 4b weisen Ausnehmungen 6 auf, welche das Elastomer aufnehmen. Die
Ausnehmungen 6 erstrecken sich in axialer Richtung und bilden zylindrische Hohlräume aus. In diese Hohlräume ist das Elastomer eingespritzt oder eingeflossen und geht einen stoffschlüssigen und/ oder formschlüssigen
Verbund mit den Endkappen 5a, 5b ein. Das Elastomer ist derart in den
Ausnehmungen 6 aufgenommen, dass das Elastomer einen Formschluss oder Stoffschluss mit den Endkappen 5a, 5b eingeht.
Die Endkappen 5a, 5b umfassen jeweils eine sich in axialer Richtung
erstreckende Hülse 7a, 7b, welche den Grundkörper 3 bereichsweise
umfänglich umgibt. Die Hülsen 7a, 7b sind aus Metall oder Kunststoff gefertigt und erstrecken sich in axialer Richtung zur Mitte des Grundkörpers 3, wobei sie die Außenfläche des Grundkörpers 3 umgeben und an dieser anliegen.
Die Endkappen 5a, 5b umfassen jeweils eine Dichtung 8a, 8b, welche radial innenliegend angeordnet ist und eine umlaufende Anlagefläche ausbildet. Die Anlagefläche liegt dichtend an der Mantelfläche des Rohrs 2 an.
Der Grundkörper 3 ist derart vorgespannt, dass er sich in radialer Richtung selbsttätig auswölbt. Dies ist in Fig. 1 angedeutet und in Fig. 2 deutlich erkennbar. Nach Durchführen des Packers 1 durch eine enge Öffnung 9 wölbt sich der Grundkörper 3 selbsttätig aus. Konkret zeigt Fig. 3 eine Anordnung, umfassend einen Packer 1 , ein Rohr 2, welches die Durchgänge 4, 4a, 4b des Grundkörpers 3 und der Endkappen 5a, 5b durchgreift, und eine Bohrung 10, welche den Packer 1 und das Rohr 2 aufnimmt, wobei der Packer 1 mit einer Außenfläche des Grundkörpers 3 an einer Innenwandung 10a der Bohrung 10 anliegt und wobei der Packer 1 mit dem Rohr 2 einen fluidgefüllten Raum 11 begrenzt.
Die Endkappen 5a, 5b fixieren den Packer 1 am Rohr 2 in einer gewünschten Position. Danach kann Fluid in den fluidgefüllten Raum 11 eingefüllt werden. Das Fluid wird in den fluidgefüllten Raum 11 eingebracht, um den Grundkörper 3 auszuwölben und gegen die Innenwandung 10a zu pressen.
Der Packer 1 kann nicht nur in eine Bohrung 10, beispielsweise im Erdreich, sondern auch in ein weiteres Rohr eingeführt werden, welches das Rohr 2 konzentrisch umgibt. Der hier beschriebene Packer 1 wird insbesondere bei der Erdölförderung verwendet.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der
Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche
verwiesen.
Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor gewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

Patentansprüche
Packer (1) zum Umgreifen eines Rohrs (2), umfassend einen
expandierbaren Grundkörper (3) aus einem Elastomer, wobei der Grundkörper (3) einen Durchgang (4) zur Aufnahme eines Rohrs (2) aufweist, wobei an den Enden des Grundkörpers (3) Endkappen (5a, 5b) vorgesehen sind, welche den Grundkörper (3) aufnehmen, und wobei der Durchgang (4) des Grundkörpers (3) mit Durchgängen (4a, 4b) in den Endkappen (5a, 5b) fluchtet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappen (5a, 5b)
Ausnehmungen (6) aufweisen, welche das Elastomer aufnehmen.
Packer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer derart in den Ausnehmungen (6) aufgenommen ist, dass das Elastomer einen Formschluss oder Stoffschluss mit den Endkappen (5a, 5b) eingeht.
Packer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappen (5a, 5b) jeweils eine sich in axialer Richtung erstreckende Hülse (7a, 7b) umfassen, welche den Grundkörper (3) bereichsweise umfänglich umgibt.
Packer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappen (5a, 5b) jeweils eine Dichtung (8a, 8b) umfassen, welche radial innenliegend angeordnet ist und eine umlaufende
Anlagefläche ausbildet. Packer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) derart vorgespannt ist, dass er sich in radialer Richtung selbsttätig auswölbt.
Anordnung, umfassend einen Packer (1) nach einem der
voranstehenden Ansprüche, ein Rohr (2), welches die Durchgänge (4, 4a, 4b) des Grundkörpers (3) und der Endkappen (5a, 5b) durchgreift, und eine Bohrung (10), welche den Packer (1) und das Rohr (2) aufnimmt, wobei der Packer (1) mit einer Außenfläche des Grundkörpers (3) an einer Innenwandung (10a) der Bohrung (10) anliegt und wobei der Packer (1) mit dem Rohr (2) einen fluidgefüllten Raum (11) begrenzt.
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