Пакерное устройство для кольцевого пространства

010845 Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к кольцевому пакеру. Более конкретно, изобретение относится к кольцевому пакеру для использования в скважине, который соединен уплотненным образом по меньшей мере с одним из тел, образующих кольцевое пространство, с возможность перемещения. Предшествующий уровень техники Расширяющиеся кольцевые пакеры достаточно широко используются в скважинах для различных целей уплотнения и образования перегородок. Обычно кольцевой пакер соединяют со скважинной трубой, как правило, эксплуатационной насосно-компрессорной колонной или инжекционной трубой, проходящей в скважине, после чего кольцевой пакер расширяется до контакта со стенкой горных пород или обсадной трубой. Расширение кольцевых пакеров может быть обеспечено пневматическим или гидравлическим образом, они также могут набухать за счет текучей среды или расширяться посредством диффузии текучей среды. Если после установки пакера осуществляются операции, приводящие к изменению температуры трубы, в ней могут возникать существенные осевые усилия. Уплотнение между кольцевым пакером и стенкой горных пород имеет достаточно низкое сцепление с указанной стенкой, таким образом, при перемещении пакера относительно стенки горных пород может быть утрачен эффект уплотнения. Из уровня техники известно оснащение скважинной трубы компенсационным соединением для поглощения осевого расширения или сокращения трубы. Обычно такое компенсационное соединение выполняют в виде скользящего или телескопического соединения, в котором одно тело трубы уплотненным образом перемещается относительно другого тела трубы. Практика показала наличие ряда недостатков соединений такого типа. При использовании компенсационных соединений бывает затруднительным определение того, находится ли соединение во втянутом или выдвинутом положении. Существует риск чрезмерного вытягивания соединения, в результате чего в нем может произойти утечка. В случае разрушения может быть перегружено также соседнее оборудование, что вызывает необходимость существенных ремонтных работ. Сущность изобретения Задачей изобретения является устранение или снижение по меньшей мере одного из недостатков известных решений. В соответствии с изобретением задача решается за счет признаков, приведенных в нижеследующем описании и формуле изобретения. Изобретение предлагает кольцевой пакер, выполненный с возможностью расширения в кольцевом пространстве между внутренним телом и внешней границей. Кроме того, кольцевой пакер выполнен с возможностью перемещения уплотненным образом вдоль внутреннего тела или внешней границы или вдоль указанного тела и внешней границы. Как правило, внутреннее тело образовано трубой, проходящей по меньшей мере на часть глубины скважины, а внешняя граница образована стенкой горных пород или обсадной трубой скважины. Расширяющийся кольцевой пакер предпочтительно содержит втулку, окруженную расширяющимся материалом, что само по себе известно. Расширяющийся материал уплотненным образом связан с втулкой. Окружающая трубу втулка выполнена с возможностью перемещения вдоль трубы и снабжена уплотнением для предотвращения прохода текучей среды между трубой и втулкой. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть втулки могла расширяться в радиальном направлении для оказания расширяющимся материалом дополнительного давления на стенку горных пород или обсадную трубу. Радиальное расширение втулки, которая может иметь упругие или пластические свойства, обеспечивается механическим или гидравлическим образом, что само по себе известно. В альтернативном варианте кольцевой пакер может быть выполнен без упомянутой втулки, но с усилительным элементом, окружающим трубу. В данном варианте кольцевой пакер установлен на трубе разъемным образом с возможностью перемещения. И в этом варианте кольцевой пакер может быть снабжен уплотнением для обеспечения уплотнения между пакером и трубой. В процессе использования кольцевого пакера согласно изобретению на трубу не действуют осевые нагрузки, возникающие в результате прикрепления пакера к стенке горных пород или обсадной трубе. Таким образом, кольцевой пакер подвергается лишь незначительным осевым нагрузкам со стороны трубы, тем самым поддерживая надежность уплотнения в кольцевом пространстве. Краткое описание чертежей В дальнейшем описан неограничивающий пример предпочтительного варианта осуществления,представленного на сопроводительных чертежах, где фиг. 1 схематически представляет кольцевой пакер согласно изобретению, установленный в скважине с возможностью перемещения уплотненным образом вдоль трубы; фиг. 2 представляет пакер по фиг. 1, втулка которого расширена для оказания кольцевым пакером дополнительного радиального давления на стенку горных пород; фиг. 3 представляет альтернативный вариант кольцевого пакера по фиг. 1.-1 010845 Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На чертежах под номером 1 обозначен расширяющийся кольцевой пакер, включающий втулку 2 и расширяющийся материал 4, окружающий указанную втулку и связанный с ней. В этом предпочтительном варианте расширяющийся материал 4 является набухаемым материалом, например бутадиенстирольным каучуком. Кольцевой пакер 1 расположен в кольцевом пространстве 6, образованном внутренним телом 8 в виде трубы и внешней границей 12 в виде стенки горных пород скважины 10. Кольцевой пакер 1 показан в расширенном состоянии, в котором он прилегает с уплотнением к стенке 12 горных пород. Втулка 2 окружает трубу 8 и имеет возможность перемещения. Уплотнение 14 предотвращает проход текучей среды между втулкой 2 и трубой 8. В случае изменения длины трубы 8, например при нагреве или охлаждении, труба может двигаться в кольцевом пакере 1 без нарушения уплотнения между кольцевым пакером 1 и стенкой 12 горных пород. В альтернативном варианте, показанном на фиг. 2, втулка 2 расширена в радиальном направлении на части своей длины с целью оказания расширяющимся материалом 4 дополнительного радиального усилия на стенку 12 горных пород. В дальнейшем варианте втулка 2 заменена усилительным элементом 16, окружающим трубу 8. Если необходимо, в данном варианте уплотнение 14 может быть размещено между расширяющимся материалом 4 и трубой 8. Кольцевой пакер 1 установлен на трубе 8 разъемным образом с возможностью перемещения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Кольцевое пакерное устройство (1), выполненное с возможностью установки в кольцевом пространстве (6), образованном внешней поверхностью трубчатого элемента (8) и внутренней поверхностью(12) скважины, содержащее расширяющийся материал (4), окружающий трубчатый элемент (8) и вводимый в уплотнительный контакт с участком внутренней поверхности (12), отличающееся тем, что выполнено с возможностью перемещения уплотненным образом относительно трубчатого элемента (8) при сохранении своего осевого положения относительно внутренней поверхности (12) скважины, когда указанный расширяющийся материал введен в уплотнительный контакт с участком внутренней поверхности(12). 2. Пакерное устройство по п.1, в котором расширяющийся материал (4) связан уплотненным образом с втулкой (2), окружающей трубчатый элемент (8). 3. Пакерное устройство по пп.1 и 2, в котором между втулкой (2) и трубчатым элементом (8) предусмотрено уплотнение (14) для предотвращения прохода текучей среды между трубчатым элементом (8) и втулкой (2). 4. Пакерное устройство по п.3, в котором уплотнение (14) размещено в дополнительном углублении, выполненном во втулке (2), и окружает трубчатый элемент (8). 5. Пакерное устройство по п.2, в котором по меньшей мере часть втулки (2) расширена в радиальном направлении. 6. Пакерное устройство по п.1, в котором расширяющийся материал (4) связан уплотненным образом с усилительным материалом (16), окружающим трубчатый элемент (8). 7. Пакерное устройство по пп.1 и 6, в котором усилительный материал (16) имеет окружную прорезь для уплотнения (14), установленного между расширяющимся материалом (4) и трубчатым элементом (8), для предотвращения прохода текучей среды между трубчатым элементом (8) и расширяющимся материалом (4). 8. Пакерное устройство по п.7, в котором уплотнение (14) размещено в дополнительном углублении, выполненном в расширяющемся материале (4), и окружает трубчатый элемент (8). 9. Пакерное устройство по п.1, в котором внутренняя поверхность (12) скважины включает поверхность горных пород или обсадную трубу скважины. 10. Пакерное устройство по п.1, в котором указанное относительное перемещение между кольцевым пакерным устройством (1) и трубчатым элементом (8) обусловлено термическими напряжениями в указанном трубчатом элементе.