Аннотация
Сальтель Жан-Луи; Сальтель Бенжамен. Уплотнительное устройство для перекрытия скважины и трубопровода и способ его установки. Данная работа содержит конструкцию и принцип действия уплотнительного устройства.
Рисунок 1 - Схемы устройства
Группа изобретений относится к уплотнительному устройству, предназначенному для перекрывания скважины или трубопровода, а также к способу установки такого устройства, в частности его трубчатой манжеты на концевом элементе. Обеспечивает хорошее соединение между манжетой и концевым элементом, без риска отклеивания или разрыва. Устройство содержит трубчатую манжету, радиально расширяющуюся под действием накачиваемой текучей среды. Манжета жестко соединена с концевыми элементами, по меньшей мере один из которых содержит кольцевую цилиндрическую часть, обращенную в сторону манжеты. Указанная цилиндрическая часть выполнена на половине толщины стенки элемента, образуя два кольцевых заплечика. В стенке цилиндрической части образована группа сквозных отверстий, а материал манжеты покрывает как наружную, так и внутреннюю стороны указанной цилиндрической части, проходя при этом через отверстия без нарушения своей целостности.
Как правило, деформируемая зона такого устройства содержит: трубчатую накачиваемую «уплотнительную оболочку» круглого сечения из непроницаемого для жидкости гибкого и эластичного материала, радиально деформирующуюся наружу под действием давления внутренней текучей среды и прилегающую к «механической оплетке»; механическую оплетку, которая должна противостоять силам, создаваемым давлением при накачивании уплотнительной оболочки, причем эта механическая оплетка может быть снабжена так называемым «запорным» устройством, предназначенным для предупреждения выдавливания уплотнительной оболочки через механическую оплетку; и трубчатую «внешнюю оболочку» из гибкого и эластичного материала, радиально деформируемую при перемещении механической оплетки.
На своих концах такое устройство содержит: «герметичное соединение», обеспечивающее герметичность между уплотнительной оболочкой и концом устройства; «осевое механическое соединение», обеспечивающее крепление механической оплетки на конце устройства и воспринимающее все осевые составляющие силы, создаваемой давлением при накачивании; и «кольцо радиального удержания», обеспечивающее радиальное удержание механической оплетки, когда на нее действует давление при накачивании. В нерабочем состоянии диаметры устройства и уплотнения меньше диаметра скважины или трубопровода. После размещения устройства в требуемой зоне производят накачивание пакера, как правило, путем закачки в него жидкости, например воды, углеводорода или раствора, присутствующего внутри скважины или трубопровода. Жидкость подают под высоким давлением, что приводит к расширению оболочки и механической конструкции и плотному прижатию внешней оболочки к стенке указанной зоны, чтобы временно или окончательно герметично закрыть эту зону. Во время накачивания пакер расширяется в радиальном направлении и одновременно укорачивается в соответствии с геометрией механической конструкции. После завершения операций исследования и/или ремонта давление в пакере сбрасывают и устройство извлекают. Разумеется, его можно в дальнейшем использовать опять для закрывания новой зоны этой же скважины или этого же трубопровода или переместить на другое место для закрывания другой скважины или другого трубопровода с обеспечением такой же функции. На прилагаемых фигурах 1 и 2 в осевом разрезе схематично показано такое уплотнительное устройство, установленное внутри закрываемой скважины или трубопровода до и после накачивания соответственно. Позицией С обозначена стенка скважины, например нефтедобывающей, или трубопровода. Эта цилиндрическая стенка с осью Х-Х' может представлять собой необработанную стенку пробуренной скважины или стенку трубы из стали или синтетического материала, если скважину укрепляют обсадными трубами. На фигуре ось Х-Х' расположена горизонтально для большей ясности чертежа. Разумеется, направление оси может быть другим, в частности вертикальным или наклонным. Уплотнительное устройство 1 в основном содержит цилиндрическую манжету 2 с центром на оси Х-Х', установленную на паре удерживающих элементов 3 и 4. Эти удерживающие элементы 3 и 4 выполнены в виде жестких концевых дисков, например из стали, соединенных друг с другом цилиндрической манжетой 2. Стенка этой манжеты выполнена гибкой и упруго деформируемой. Схема этого узла приведена исключительно в качестве иллюстрации. Концы закрыты дисками 3 и 4, герметично закрепленными, например, при помощи клея. Размеры такого устройства могут различаться в зависимости от варианта применения. Например, манжета (не накачанная) имеет длину l, равную 2,5 м, диаметр d – 120 мм, а толщину стенки – 20 мм. Не показанное на чертежах приспособление известного типа позволяет перемещать устройство внутри скважины для его расположения напротив закрываемой зоны и подавать накачиваемую жидкость под высоким давлением внутрь манжеты 2. Для этого в диске 3 имеется канал 30 подачи жидкости.