Результат интеллектуальной деятельности: РУКАВ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ

Изобретение относится к производству резинотехнических изделий, а именно к изготовлению рукавов уплотнительных, которые за счет изменения своих геометрических размеров под давлением во внутренней полости, используются для герметизации/перекрытия/пакеровке скважин в буровых работах, а также для использования в качестве съемной опалубки при некоторых видах бетонных работ.

Известны уплотнительные муфты (В.А. Лепетов, Л.Н. Юрцев «Расчеты и конструирование резиновых изделий», -Л.: Химия, 1987, - 197 с.), предназначенные для временного перекрывания горизонта скважины и изоляции его от других горизонтов без опоры на забой, для испытания отдельных пластов и цементации ствола скважины, нагнетания воды и растворов в пласты угля.

Для изготовления каркаса муфт, работающих при сравнительно малых деформациях и перепадах давлений, применяются текстильные материалы; для более жестких условий работы применяются латунированный маталлокорд.

Стенка муфты с силовым каркасом из металлокорда состоит из внутреннего и наружного резиновых слоев, стойких к воздействию контактирующих с ними сред; промежуточных резинокордных брекерных слоев, расположенных под углом большим, чем элементы силового каркаса; парных слоев силового каркаса с углом наложения 15-45°. Переход от нерабочего к рабочему положению осуществляется нагнетанием жидкости в полость муфты под давлением, превышающим давление наружной среды.

Недостатком известной уплотнительной муфты является малая прочность при применении в качестве силового каркаса - текстильных материалов и малая герметичность при применении в качестве силового каркаса - металлокорда.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому рукаву уплотнительному является пакер для герметизации скважины RU 75423, 10.0820, который содержит уплотнительный рукав, состоящий из внутреннего и наружного резиновых слоев, между которыми расположен, по меньшей мере, один силовой слой, выполненный из кордной ткани (капрона или металлокорда), причем концевые участки рукава расположены внутри металлического элемента концевой арматуры (металлический наконечник), обеспечивающий высокую надежность при эксплуатации.

В связи с применением в качестве силового каркаса уплотнительного рукава капроновой кордной ткани за счет высокой эластичности слои силового каркаса позволяют обеспечить качественное облегание покровного слоя уплотнительного рукава по скважине, однако за счет того, что капроновая кордная ткань имеет низкую разрывную прочность, известный уплотнительный рукав имеет низкую прочность и не может обеспечить работоспособность при избыточном давлении во внутренней полости рукава свыше 15 МПа и тем самым не обеспечивает высокое контактное давление уплотнительного рукава на ствол скважины и имеет низкую герметичность системы «рукав-скважина».

Недостатком известного уплотнительного рукава является низкая прочность из-за применения капроновой кордной ткани в качестве силовых слоев, недостаточная герметизация между обсадной колонной и стенкой скважины за счет невысокого контактного давления рукава на скважину вследствие низкой прочности применяемого материала.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение прочности рукава уплотнительного, увеличение степени изоляции/герметичности одного горизонта скважины от другого, увеличение герметичности при цементации ствола скважины.

Технический результат достигается тем, что каждый слой силового каркаса рукава уплотнительного является комбинированным и выполнен из кордной ткани разной природы с разными физико-механическими свойствами, при этом серединная/центральная часть каждого слоя силового каркаса рукава выполнена из синтетической высокорастяжимой анидной/капроновой кордной ткани, торцевые части этих же слоев выполнены из арамидной кордной ткани либо металлокорда. При этом кордные ткани серединной/центральной и торцевой части, расположенные в каждом слое силового каркаса, соединены между собой внахлест.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:

фиг.1 - продольный разрез рукава уплотнительного;

фиг.2 - схема расположения кордных тканей в каждом слое силового каркаса рукава уплотнительного;

фиг.3 - рукав уплотнительный в рабочем состоянии.

Рукав уплотнительный (фиг.1 и 2) содержит металлический наконечник 1, силовой каркас 2, состоящий из нескольких парных взаимоперекрещивающихся слоев кордной ткани, каждый слой является комбинированным и выполнен из кордной ткани разной природы с разными физико-механическими свойствами, при этом серединная/центральная часть каждого слоя силового каркаса рукава выполнена из синтетической высокорастяжимой анидной/капроновой кордной ткани 5, торцевые части этих же слоев выполнены из высокопрочной малорастяжимой арамидной кордной ткани либо металлокорда 6, покровный слой резины 3, герметизирующий слой резины 4.

Часть каждого слоя силового каркаса 1, расположенная в ее серединной/центральной части, в зоне обеспечения герметизации системы рукав-скважина, для лучшего облегания рукавом ствола скважины, выполнена из синтетической высокорастяжимой анидной/капроновой кордной ткани 5, другая часть того же слоя силового каркаса 2 со стороны торцов рукава уплотнительного для обеспечения высокой прочности рукава уплотнительного выполнена из синтетической высокопрочной малорастяжимой арамидной кордной ткани/металлокорда 6, кордные ткани серединной и торцевой части, расположенные в одном слое силового каркаса, имеют одно направление угла наложения. Кромки кордной ткани торцевой части каждого из силовых слоев жестко закреплены с металлическими наконечниками рукава уплотнительного. Крепление кордной ткани серединной/центральной части каждого из силовых слоев к металлическим наконечникам отсутствует. Кордные ткани серединной/центральной и торцевой части, расположенные в каждом слое силового каркаса, соединены между собой внахлест, зона Б (фиг.2).

Часть каждого слоя силового каркаса, расположенного по краю со стороны торцов рукава уплотнительного, выполнена из высокопрочной арамидной синтетической кордной ткани либо металлокорда, обеспечивает прочность рукава уплотнительного и позволяет увеличить герметичность рукава уплотнительного путем подачи большего избыточного давления во внутреннюю полость рукава уплотнительного, другая часть тех же слоев силового каркаса, расположенная в их серединной/центральной его части, выполнена из высокоэластичной анидной/капроновой кордной ткани, расположенная в серединной части рукава уплотнительного, за счет своей высокой эластичности позволяет обеспечить плотное прилегание покровного слоя рукава уплотнительного к стволу скважины и высокое контактное давление резинокордного композита рукава уплотнительного на ствол скважины и тем самым обеспечивает высокую герметичность системы «рукав-скважина» при избыточном давлении во внутренней полости рукава свыше 50 МПа.

Предлагаемый рукав уплотнительный работает следующим образом.

При подаче избыточного давления во внутреннюю полость рукава, когда рукав уплотнительный в составе пакера находится в скважине, за счет угла наложения силового каркаса, резинокордный композит рукава уплотнительного увеличивается в диаметре и уменьшается по длине.

Достигнув стенки скважины, покровный слой за счет эластичности слоя силового каркаса 5 в его серединной части плотно облегает неровности ствола скважины и надежно герметизирует систему «рукав-скважина». Зона пересечения/нахлест, синтетической высокорастяжимой анидной/капроновой кордной ткани 5 с синтетической высокопрочной арамидной кордной тканью либо металлокордом 6 в каждом слое силового каркаса при подаче избыточного давления во внутреннюю полость рукава уплотнительного также раздувается и достигает ствола скважины. При этом требуется меньшее избыточное давление для обеспечения необходимого контактного давления между рукавом уплотнительным и стволом скважины за счет высокой растяжимости/эластичности анидной/капроновой кордной ткани, расположенной в серединной/центральной части каждого из слоев силового каркаса (фиг.3).

Применение высокопрочной арамидной кордной ткани/металлокорда 6, в каждом слое силового каркаса расположенной по краю со стороны торцов рукава уплотнительного, увеличивает прочность рукава уплотнительного, что позволяет увеличить избыточное давление во внутренней полости рукава уплотнительного для обеспечения больших контактных давлений между рукавом уплотнительным и столом скважины, что повышает герметичность системы «рукав-скважина» (фиг.3).

При прекращении подачи избыточного давления во внутреннюю полость рукав принимает свои первоначальные размеры, при необходимости рукав уплотнительный извлекают из скважины.

Предложенное изобретение увеличивает прочность рукава уплотнительного, увеличивает степень изоляции/герметичности одного горизонта скважины от другого, увеличивает герметичность при цементации ствола скважины, обеспечивает работоспособность пакера при избыточном давлении во внутренней полости рукава свыше 50 МПа.

Предприятие имеет положительный опыт изготовления рукавов уплотнительных заявляемой конструкции.