專利名稱：油氣田用壓縮式封隔器密封筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣田用封隔設(shè)備，特別涉及一種油氣田用封隔器中的部件。
背景技術(shù)：
在油氣田開發(fā)領(lǐng)域，封隔器是實(shí)施分層采油、分層注水、分層壓裂、酸化或機(jī)械卡 堵等井下注采工藝的重要元器件，壓縮式封隔器是封隔器中較常用的一種，具有彈性的密 封筒是壓縮式封隔器的核心部件，它將直接影響到封隔器的工作質(zhì)量?，F(xiàn)有密封筒一般是由橡膠制成的膠筒(如圖3所示)，通過兩端擠壓使其變形形成 對(duì)油氣井外套管和內(nèi)芯(軸或管)的密封，但壓力過大時(shí)，膠筒受到的壓縮量更大，極易使其 損壞。在油氣田的開發(fā)中，油氣井的開采深度越來越深，隨著油氣井深度的增加，開采工作 環(huán)境的溫度、壓力越大，化學(xué)腐蝕性也越強(qiáng)，因此，就對(duì)封隔器的膠筒提出了適應(yīng)上述惡劣 工況的更高要求，即密封部件的承壓能力、耐高溫能力和耐腐蝕能力等。為提高膠筒的承壓能力，出現(xiàn)了帶金屬肩保的膠筒(如圖4所示)，但由于材料本 身特性的限制，其承壓能力、耐高溫和耐腐蝕能力仍然有限，尤其是當(dāng)工作環(huán)境壓力達(dá)到 70 105Mpa，溫度達(dá)到160°C左右時(shí)，國內(nèi)外幾乎所有的封隔器膠筒均不能滿足使用要求 (如比較有代表性的貝克公司生產(chǎn)的封隔器膠筒也只能滿足在84Mpa、160°C工況下短時(shí)間 工作，不能在100Mpa、160°C的工況下正常工作)。甚至化工部標(biāo)準(zhǔn)HG/T 2701-95《油氣田 用壓縮(Ys)式封隔器膠筒》中的要求也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前油氣田深井開采的要求。因此，需探索一種油氣田用的壓縮式封隔器密封筒，使其承壓、耐高溫和耐腐蝕能 力更強(qiáng)，以適應(yīng)當(dāng)前油氣田開采深井工況的要求。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供一種油氣田用壓縮式封隔器密封筒，通過全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和選材，大幅提升封隔器密封筒的承壓、耐高溫和耐腐蝕性能，以達(dá)到適應(yīng)當(dāng)前油氣田深井 工況使用要求的目的。本發(fā)明的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器內(nèi)芯上使用的膠 筒，所述膠筒內(nèi)套設(shè)置有承壓套筒，承壓套筒內(nèi)圓沿周向設(shè)置環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)嵌有密封 圈。進(jìn)一步，所述油氣田用壓縮式封隔器密封筒還包括以滑動(dòng)配合方式套于承壓套筒 內(nèi)的壓環(huán)，所述壓環(huán)一端伸出承壓套筒端部，壓環(huán)另一端與設(shè)置于承壓套筒內(nèi)壁的周向臺(tái) 階之間形成寬度可變的壓縮槽，壓縮槽內(nèi)嵌有耐壓密封圈；進(jìn)一步，所述耐壓密封圈由開口沿徑向向外的聚四氟乙烯環(huán)槽和嵌在聚四氟乙烯 環(huán)槽內(nèi)的膠環(huán)構(gòu)成；進(jìn)一步，所述膠筒外套設(shè)置有由聚四氟乙烯制成的外套筒；進(jìn)一步，所述外套筒的一端設(shè)置徑向向內(nèi)延伸并包覆膠筒端面的環(huán)形壓邊；進(jìn)一步，所述承壓套筒的長(zhǎng)度短于膠筒的長(zhǎng)度與環(huán)形壓邊的厚度之和形成壓縮距；進(jìn)一步，所述環(huán)形壓邊內(nèi)側(cè)設(shè)置橫截面為半圓形的環(huán)形凸起，所述膠筒端部設(shè)置 與環(huán)形凸起配合的環(huán)形凹槽；進(jìn)一步，所述外套筒筒壁的縱截面形狀為沿軸向并列且開口沿徑向朝內(nèi)的弧形首 尾相接形成的輪廓；進(jìn)一步，所述承壓套筒由金屬制成；進(jìn)一步，所述膠筒和膠環(huán)均由丙烯酸酯、硅膠或氫化丁晴橡膠制成；進(jìn)一步，所述膠筒、承壓套筒和外套筒通過硫化模一次硫化粘接制成一體；進(jìn)一步，所述承壓套筒外壁沿軸向并列設(shè)置有周向槽，所述膠筒內(nèi)圓設(shè)置有與周 向槽配合的凸起；進(jìn)一步，所述聚四氟乙烯由玻璃纖維、二硫化鉬、銅粉、石墨、聚苯酯或三氧化二鉻 填充改性。發(fā)明的有益效果本發(fā)明的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器 內(nèi)芯上使用的膠筒，所述膠筒內(nèi)套設(shè)置有承壓套筒，承壓套筒內(nèi)圓沿周向設(shè)置環(huán)形槽，環(huán)形 槽內(nèi)嵌有密封圈，使用時(shí)，膠筒受壓后向徑向膨脹變形，其外表面膨脹后緊貼油氣井外套管 形成軸向密封，同時(shí)，承壓套筒上也設(shè)置有封隔器內(nèi)芯的軸向密封，滿足封隔器的工作要 求。當(dāng)壓縮一定距離后，承壓套筒起到支承作用，承受繼續(xù)增加的壓力，避免膠筒的變形量 繼續(xù)增大而受到損壞，使密封筒的承壓能力大幅提升，使用壽命延長(zhǎng)。另外，通過外加聚四 氟乙烯(PTFE)外套筒的進(jìn)一步改進(jìn)，利用PTFE耐高溫、強(qiáng)度比橡膠大、靜摩擦系數(shù)小且耐 腐蝕等特性，提高密封面的接觸強(qiáng)度，可使密封筒滿足壓力為90 105Mpa、溫度為160 180 0C和腐蝕性工況下的使用要求。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為外套筒的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的膠筒示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中帶肩保的膠筒示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為外套筒的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為現(xiàn)有技術(shù) 中的膠筒示意圖，圖4為現(xiàn)有技術(shù)中帶肩保的膠筒示意圖，如圖所示本實(shí)施例的油氣田用 壓縮式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器內(nèi)芯上使用的膠筒1，所述膠筒1內(nèi)套設(shè)置有承 壓套筒2，承壓套筒2內(nèi)圓沿周向設(shè)置環(huán)形槽加，環(huán)形槽加內(nèi)嵌有密封圈3，密封圈可起到 初時(shí)的自然密封作用，環(huán)形槽可沿承壓套筒軸向并列設(shè)置為多個(gè)，增加密封效果。使用時(shí)， 膠筒受壓后向徑向膨脹變形，其外表面膨脹后緊貼油氣井外套管形成軸向密封，同時(shí)，承壓 套筒上也設(shè)置有封隔器內(nèi)芯的軸向密封，滿足封隔器的工作要求。當(dāng)壓縮一定距離后，承壓 套筒起到支承作用，承受繼續(xù)增加的壓力，避免膠筒的變形量繼續(xù)增大而受到損壞，使密封 筒的承壓能力大幅提升，使用壽命延長(zhǎng)。卸壓以后，通過膠筒的彈性回彈，解除密封。[0027]本實(shí)施例中，所述油氣田用壓縮式封隔器密封筒還包括以滑動(dòng)配合方式套于承壓 套筒2內(nèi)的壓環(huán)4，所述壓環(huán)4 一端伸出承壓套筒2端部，壓環(huán)4另一端與設(shè)置于承壓套筒 2內(nèi)壁的周向臺(tái)階2b之間形成寬度可變的壓縮槽5，壓縮槽5內(nèi)嵌有耐壓密封圈，密封筒處 于工作狀態(tài)時(shí)，壓環(huán)在壓力的作用下與承壓套筒端部平齊，使壓縮槽寬度小于初始狀態(tài)時(shí) 的寬度，從而對(duì)承壓密封圈形成擠壓，讓其沿徑向向內(nèi)膨脹變形，對(duì)封隔器內(nèi)芯形成可靠的 密封，滿足深井封隔器的工作要求。本實(shí)施例中，所述耐壓密封圈由開口沿徑向向外的聚四氟乙烯環(huán)槽6和嵌在聚四 氟乙烯環(huán)槽6內(nèi)的膠環(huán)7構(gòu)成，禾Ij用聚四氟乙烯(PTFE)材料耐高溫、強(qiáng)度比橡膠大、靜摩擦 系數(shù)小且耐腐蝕等特性，提高密封面的接觸強(qiáng)度，可使密封筒滿足壓力為90 105Mpa、溫 度為160 180°C和腐蝕性工況下的使用要求，同時(shí)，利用膠環(huán)的彈性，使其受擠壓時(shí)能產(chǎn) 生膨脹實(shí)現(xiàn)密封，卸壓時(shí)，也能回彈解除密封。本實(shí)施例中，所述膠筒1外套設(shè)置有由聚四氟乙烯制成的外套筒8，利用聚四氟乙 烯(PTFE)材料耐高溫、強(qiáng)度比橡膠大、靜摩擦系數(shù)小且耐腐蝕等特性，提高密封面的接觸強(qiáng) 度，可使密封筒滿足壓力為90 105Mpa、溫度為160 180°C和腐蝕性工況下的使用要求。本實(shí)施例中，所述外套筒8的一端設(shè)置徑向向內(nèi)延伸并包覆膠筒1端面的環(huán)形壓 邊8a，提高受壓面的接觸強(qiáng)度，使密封筒的承壓能力更好。本實(shí)施例中，在增加了外套筒的情況下，所述承壓套筒2的長(zhǎng)度短于膠筒1的長(zhǎng)度 與環(huán)形壓邊8a的厚度之和形成壓縮距，在化工部標(biāo)準(zhǔn)HG/T 2701-95《油氣田用壓縮(Ys) 式封隔器膠筒》中壓縮距的定義是膠筒在座封時(shí)，其軸向被壓縮的長(zhǎng)度。使膠筒被壓縮長(zhǎng) 度等于壓縮距時(shí)即可轉(zhuǎn)由承壓芯骨承壓，使膠筒恰好達(dá)到座封要求而不繼續(xù)受壓變形，避 免損壞。壓縮距是根據(jù)體積相等原則計(jì)算得出的長(zhǎng)度加上該長(zhǎng)度的1/3的補(bǔ)償值得出。當(dāng) 然，壓縮距也可通過封隔器上的壓縮部件留出，即在壓縮部件上設(shè)置一個(gè)用于對(duì)承壓套筒 讓位的盲孔，承壓套筒頂住盲孔底部時(shí)，膠筒座封完成。本實(shí)施例中，所述環(huán)形壓邊8a內(nèi)側(cè)設(shè)置橫截面為半圓形的環(huán)形凸起8b，所述膠筒 1端部設(shè)置與環(huán)形凸起8b配合的環(huán)形凹槽lb，在環(huán)形壓邊受壓使膠筒變形時(shí)，通過環(huán)形凸 起引導(dǎo)其變形膨脹方向，使環(huán)形壓邊向下壓縮時(shí)膠筒與支撐套之間保持緊貼，防止其脫開。本實(shí)施例中，所述外套筒8筒壁的縱截面形狀為沿軸向并列且開口沿徑向朝內(nèi)的 弧形首尾相接形成的輪廓，將工作表面接觸外套管的聚四氟乙烯外套筒加工成彈性模量最 佳的幾何形狀，回彈力最大，增強(qiáng)軸向受壓能力和增大徑向形變的最大位移量，同時(shí)，也增 強(qiáng)密封筒的回彈力，達(dá)到卸壓后需要密封筒與外套管脫離松弛的工藝質(zhì)量要求。本實(shí)施例中，所述承壓套筒由金屬制成，強(qiáng)度高，承壓能力強(qiáng)，易于制造和獲取。本實(shí)施例中，所述膠筒1和膠環(huán)7均由丙烯酸酯、硅膠或氫化丁晴橡膠制成，三者 均具有良好的耐高溫和耐腐蝕性。本實(shí)施例中，所述膠筒1、承壓套筒2和外套筒8通過硫化模一次硫化粘接制成一 體，使三者之間粘接可靠，生產(chǎn)效率高，適合大批量生產(chǎn)。本實(shí)施例中，所述承壓套筒2外壁沿軸向并列設(shè)置有周向槽2c，所述膠筒1內(nèi)圓設(shè) 置有與周向槽2c配合的凸起la，使膠筒與承壓套筒之間的粘接更牢固。本實(shí)施例中，所述聚四氟乙烯由玻璃纖維、二硫化鉬、銅粉、石墨、聚苯酯或三氧化 二鉻填充改性，改性后的聚四氟乙烯制成的套筒便于與膠筒和金屬承壓芯骨通過硫化工藝進(jìn)行粘接，粘接更牢固可靠，同時(shí)，也能進(jìn)一步提高聚四氟乙烯的耐壓強(qiáng)度。 最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種油氣田用壓縮式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器內(nèi)芯上使用的膠筒(1)， 其特征在于所述膠筒(1)內(nèi)套設(shè)置有承壓套筒(2)，承壓套筒(2)內(nèi)圓沿周向設(shè)置環(huán)形槽 (2a)，環(huán)形槽(2a)內(nèi)嵌有密封圈(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于還包括以滑動(dòng) 配合方式套于承壓套筒(2)內(nèi)的壓環(huán)(4)，所述壓環(huán)(4) 一端伸出承壓套筒(2)端部，壓環(huán) (4)另一端與設(shè)置于承壓套筒(2)內(nèi)壁的周向臺(tái)階(2b)之間形成寬度可變的壓縮槽(5)，壓 縮槽(5)內(nèi)嵌有耐壓密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述耐壓密封 圈由開口沿徑向向外的聚四氟乙烯環(huán)槽(6)和嵌在聚四氟乙烯環(huán)槽(6)內(nèi)的膠環(huán)(7)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在 于所述膠筒(1)外套設(shè)置有由聚四氟乙烯制成的外套筒(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述外套筒(8) 的一端設(shè)置徑向向內(nèi)延伸并包覆膠筒(1)端面的環(huán)形壓邊(8a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述承壓套筒 (2)的長(zhǎng)度短于膠筒(1)的長(zhǎng)度與環(huán)形壓邊(8a)的厚度之和形成壓縮距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述環(huán)形壓邊 (8a)內(nèi)側(cè)設(shè)置橫截面為半圓形的環(huán)形凸起(8b)，所述膠筒(1)端部設(shè)置與環(huán)形凸起(8b)配 合的環(huán)形凹槽(lb)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述外套筒(8) 筒壁的縱截面形狀為沿軸向并列且開口沿徑向朝內(nèi)的弧形首尾相接形成的輪廓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述承壓套筒 由金屬制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述膠筒(1) 和膠環(huán)(7 )均由丙烯酸酯、硅膠或氫化丁晴橡膠制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述膠筒 (1)、承壓套筒(2)和外套筒(8)通過硫化模一次硫化粘接制成一體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述承壓套 筒(2)外壁沿軸向并列設(shè)置有周向槽(2c)，所述膠筒(1)內(nèi)圓設(shè)置有與周向槽(2c)配合的 凸起(la)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述聚四氟 乙烯由玻璃纖維、二硫化鉬、銅粉、石墨、聚苯酯或三氧化二鉻填充改性。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種油氣田用壓縮式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器內(nèi)芯上使用的膠筒，所述膠筒內(nèi)套設(shè)置有承壓套筒，承壓套筒內(nèi)圓沿周向設(shè)置環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)嵌有密封圈，使用時(shí)，膠筒受壓后向徑向膨脹，其外表面膨脹后緊貼油氣井外套管也形成軸向密封，滿足封隔器的工作要求。當(dāng)壓縮一定距離后，承壓套筒起到支承作用，承受繼續(xù)增加的壓力，避免膠筒的變形量繼續(xù)增大而受到損壞，使密封筒的承壓能力大幅提升，另外，通過外加PTFE外套筒，利用PTFE耐高溫、強(qiáng)度比橡膠大、靜摩擦系數(shù)小且耐腐蝕等特性，提高密封面的接觸強(qiáng)度，可使密封筒滿足壓力為90～105MPa、溫度為160～180℃、腐蝕性工況下的使用要求。
文檔編號(hào)E21B33/127GK201874513SQ20102063883
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者盧煜, 徐逸飛 申請(qǐng)人:重慶智延科技發(fā)展有限公司