Пакер набухающий для разобщения пластов

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при эксплуатации в нефтегазодобывающих скважинах для разделения продуктивных и непродуктивных пластов.
Уровень техники.
Анализ уровня техники в данной области показал следующее.
Из уровня техники известен водонабухающий пакер (RU 2580564 С1, опубл. 10.04.2016), состоящий из трех слоев водонабухающей резины с различной степенью набухания и физико-механическими свойствами. Недостатком данного пакера является низкая адгезионная прочность крепления набухшей резины к трубе, вследствие чего возможно смещение набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок.
Наиболее близким к заявленной полезной модели, по техническому результату и решаемой задаче, является водонабухающий пакер (WO 2016171665 А1, опубл. 27.10.2016), состоящий из двух слоев водонабухающей резины с различной степенью набухания и физико-механическими свойствами. Пакер обладает прочностью на сдвиг, а также имеет специально разработанный характер разбухания. Набухающий элемент пакера состоит из различных частей модульного материала, каждый из которых имеет свои особые рабочие характеристики. При объединении в качестве части одного и того же элемента эти отдельные части работают вместе. Внутренняя часть модульного материала имеет высокую прочность, тогда как внешняя часть модульного материала быстро набухает при воздействии жидкостей скважины. При этом внутренняя часть модульного материала может быть набухающим материалом, который набухает со сравнительно более высокой скоростью, чем часть внешнего модульного материала. Однако данное техническое решение также не позволяет предотвратить смещение набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие сущности полезной модели.
Техническим результатом, на решение которого направлено настоящее изобретение, является упрощение производства пакера, за счет использования практически идентичных по составу резиновых смесей без снижения адгезионной прочности крепления их к трубе, а также исключение возможности смещения набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок.
Указанный технический результат достигается за счет того, что пакер набухающий для разобщения пластов содержит два слоя, выполненных из эластомерных композиций и стальную подложку. Первый слой пакера набухающего выполнен из не набухающей резиновой смеси (первая эластомерная композиция) и расположен в области соединения с базовой трубой. Второй слой пакера набухающего выполнен из набухающей резиновой смеси (вторая эластомерная композиция). Состав эластомера второго слоя - набухающего, идентичен по составу первой эластомерной композиции первого слоя, за исключением того, что дополнительно содержит в своем составе водоадсорбирующие добавки.
Описание чертежей.
На фиг. 1 представлена общая схема заявляемого пакера набухающего, где:
1 - стальная подложка (базовая труба);
2 - первая эластомерная композиция (ненабухающая резиновая смесь);
3 - вторая эластомерная композиция (набухающая резиновая смесь).
Осуществление полезной модели.
Пакер набухающий для разобщения пластов содержит два слоя, выполненных из эластомеров и стальную подложку 1. Первый слой пакера набухающего выполнен из не набухающей резиновой смеси (первый эластомер 2) и расположен в области соединения с базовой трубой. Второй слой пакера набухающего выполнен из набухающей резиновой смеси (второй эластомер 3). Состав эластомера второго слоя - набухающего, идентичен по составу эластомеру первого слоя, за исключением того, что дополнительно содержит в своем составе водоадсорбирующие добавки, в частности абсорбирующий полимер. Результатом технического решения является сохранение прочности адгезионного соединения пакера при набухании.
На лабораторных вальцах Пд 320 160/160 изготовлены резиновые смеси (эластомерные композиции) следующего состава:
Каждая резиновая смесь (эластомерная композиция) изготавливалась в течение 40 мин при поддержании температуры валков не более 50°С.
Были изготовлены композиты для испытаний «Композит А» и «Композит Б». Между стальной подложкой и слоем набухающей резиновой смеси при изготовлении наносился слой адгезива. Образцы вулканизовались при Т90 + 10 мин (по результатам испытаний на приборе MDR 3000 ф. MonTech) при температуре 160°С и давлении 600 кгс на лабораторном вулканизационном прессе.
Образцы композитов поместили в среду для набухания (1,5% раствор NaCl; температура 60°С). В течение 14 дней ежедневно испытывались по 3 образца на прочность связи резины с металлом по ГОСТ 209-75, усредненные по трем значениям результаты испытаний приведены в таблице 1.
На основании проведенных испытаний видно, что при использовании пакера, имеющего только один слой из набухающей резиновой смеси «Композит А» характерно значительное падение адгезионной прочности при набухании, что объясняется миграцией воды на границу раздела резина-металл. При этом также очевидно, что для предложенного в качестве заявленной полезной модели технического решения «Композит Б» характерно сохранение адгезионной прочности при набухании.
Таким образом, предложенное техническое решение, несмотря на простоту конструкции, позволяет упростить производство пакеров, за счет использования практически идентичных по составу резиновых смесей без снижения адгезионной прочности крепления их к трубе, а также позволяет исключить возможность смещения набухшего пакера при возникновении сдвиговых нагрузок. Заявленная полезная модель может быть использована при эксплуатации в нефтегазодобывающих скважинах для разделения продуктивных и непродуктивных пластов.