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：
本實(shí)用新型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(guó)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，本實(shí)用新型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。本實(shí)用新型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，所述膠筒的外圓與內(nèi)圓之間內(nèi)置有承壓芯骨，所述膠筒兩端開有用于讓承壓芯骨沿 膠筒軸向的兩端伸出的孔。進(jìn)一步，所述承壓芯骨為圓柱形，所述膠筒的內(nèi)圓與外圓之間開有沿周向分布的 軸向通孔，承壓芯骨一一對(duì)應(yīng)插于通孔內(nèi)；進(jìn)一步，所述油氣田用壓縮式封隔器密封筒還包括設(shè)置于膠筒一端的支撐環(huán)，所 述支撐環(huán)上與承壓芯骨一一對(duì)應(yīng)設(shè)置有支撐孔，所述承壓芯骨插入支撐孔內(nèi)；進(jìn)一步，所述承壓芯骨的長(zhǎng)度小于膠筒的長(zhǎng)度形成壓縮距；進(jìn)一步，所述膠筒上外套設(shè)置有由聚四氟乙烯制成的外套筒；進(jìn)一步，所述外套筒的兩端或一端設(shè)置徑向向內(nèi)延伸并包覆膠筒端面的環(huán)形壓 邊，環(huán)形壓邊上設(shè)置有讓承壓芯骨兩端伸出的孔；[0013]進(jìn)一步，所述承壓芯骨的長(zhǎng)度小于膠筒長(zhǎng)度與環(huán)形壓邊的厚度之和形成壓縮距；進(jìn)一步，所述承壓芯骨由金屬材料制成；進(jìn)一步，所述膠筒由丙烯酸酯、硅膠或氫化丁晴橡膠制成；進(jìn)一步，所述膠筒、承壓芯骨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。實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型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，所述膠筒外圓與內(nèi)圓之間內(nèi)置有承壓芯骨，所述膠筒兩端開 有用于讓承壓芯骨沿膠筒軸向的兩端伸出的孔，使用時(shí)，膠筒受壓后向徑向膨脹變形，其 內(nèi)、外表面膨脹后分別緊貼封隔器內(nèi)芯和油氣井外套管形成兩者的軸向密封，滿足封隔器 的工作要求。當(dāng)壓縮一定距離后，承壓芯骨起到支承作用，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°C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)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為外套筒筒壁的另一種結(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為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為外套筒筒壁的另一種結(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的外 圓與內(nèi)圓之間內(nèi)置有承壓芯骨2，所述膠筒1兩端開有用于讓承壓芯骨2沿膠筒1軸向的兩 端伸出的孔，封隔器工作時(shí)，膠筒受軸向壓力后向徑向膨脹變形，其內(nèi)、外圓表面膨脹后分 別緊貼封隔器內(nèi)芯和油氣井外套管形成對(duì)兩者的軸向密封，滿足封隔器的工作要求。當(dāng)壓 縮一定距離后，承壓芯骨起到支承作用，承受繼續(xù)增加的壓力，即使壓力繼續(xù)增大膠筒也不 再繼續(xù)膨脹變形，避免使膠筒受損，因此可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。本實(shí)施例中，所述承壓芯骨2為圓柱形，所述膠筒1的內(nèi)圓與外圓之間開有多個(gè)沿 周向分布的軸向通孔3，承壓芯骨2—一對(duì)應(yīng)插于通孔3內(nèi)，多個(gè)承壓芯骨承壓能力更強(qiáng)，且 承壓芯骨沿膠筒圓周方向分布，受力均勻。當(dāng)然，承壓芯骨采用非圓柱形的其他形狀，只要 能起到對(duì)軸向壓力的承壓作用，均可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。[0027]本實(shí)施例中，還包括設(shè)置于膠筒一端的支撐環(huán)5，所述支撐環(huán)5上與承壓芯骨2 一一對(duì)應(yīng)設(shè)置有支撐孔，所述承壓芯骨2插入支撐孔內(nèi)，以防止膠筒受壓變形時(shí)承壓芯骨 發(fā)生偏斜，保證其能起到良好的承壓作用。本實(shí)施例中，所述承壓芯骨2的長(zhǎng)度小于膠筒1的長(zhǎng)度形成壓縮距，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)承壓芯骨讓位的盲孔，承壓芯骨頂住盲孔底部時(shí)，膠筒座封完成。本實(shí)施例中，所述膠筒1上外套設(shè)置有由聚四氟乙烯制成的外套筒4，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4的兩端或一端設(shè)置徑向向內(nèi)延伸并包覆膠筒1端面的 環(huán)形壓邊如，環(huán)形壓邊如上設(shè)置有讓承壓芯骨2兩端伸出的孔，提高受壓面的接觸強(qiáng)度，使 密封筒的承壓能力更好。增加了外套筒的情況下，所述承壓芯骨2的長(zhǎng)度小于膠筒1的長(zhǎng) 度與環(huán)形壓邊如的厚度之和形成壓縮距。本實(shí)施例中，所述承壓芯骨2由金屬材料制成，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、承壓芯骨2和外套筒4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，所述外套筒4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填充聚四氟乙烯材料加工成彈性模量 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。本實(shí)用新型在使用過程中，利用承壓芯骨承壓，保護(hù)膠筒免受損壞，同時(shí)，利用填 充聚四氟乙烯耐高溫、靜摩擦系數(shù)低、耐化學(xué)腐蝕及機(jī)械強(qiáng)度比橡膠好等優(yōu)越特性，作為與 外套管的密封面，以提高在密封工況下的接觸機(jī)械強(qiáng)度，利用橡膠彈性極好的優(yōu)越特性，使 聚四氟乙烯外套筒與膠筒共為一體，以達(dá)到封隔器膠筒受高壓后徑向變形起到密封功能， 卸壓后又能自動(dòng)松弛回彈，脫離與外套管的接觸，滿足深井作業(yè)苛刻的工藝質(zhì)量要求。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(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 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(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)的外圓與內(nèi)圓之間內(nèi)置有承壓芯骨(2)，所述膠筒(1)兩端開有 用于讓承壓芯骨(2)沿膠筒(1)軸向的兩端伸出的孔。
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，其特征在于所述承壓芯骨 (2)為圓柱形，所述膠筒(1)的內(nèi)圓與外圓之間開有沿周向分布的軸向通孔(3)，承壓芯骨 (2)—一對(duì)應(yīng)插于通孔(3)內(nèi)。
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，其特征在于還包括設(shè)置于 膠筒一端的支撐環(huán)(5)，所述支撐環(huán)(5)上與承壓芯骨(2)—一對(duì)應(yīng)設(shè)置有支撐孔，所述承 壓芯骨(2)插入支撐孔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3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芯骨 (2)的長(zhǎng)度小于膠筒(1)的長(zhǎng)度形成壓縮距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3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)上外套設(shè)置有由聚四氟乙烯制成的外套筒(4)。
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，其特征在于所述外套筒(4) 的兩端或一端設(shè)置徑向向內(nèi)延伸并包覆膠筒(1)端面的環(huán)形壓邊(4a)，環(huán)形壓邊(4a)上設(shè) 置有讓承壓芯骨(2)兩端伸出的孔。
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，其特征在于所述承壓芯骨 (2)的長(zhǎng)度小于膠筒(1)的長(zhǎng)度與環(huán)形壓邊(4a)的厚度之和形成壓縮距。
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，其特征在于所述承壓芯骨 (2)由金屬材料制成。
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，其特征在于所述膠筒(1)由 丙烯酸酯、硅膠或氫化丁晴橡膠制成。
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)、 承壓芯骨(2)和外套筒(4)通過硫化模一次硫化粘接制成一體。
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，其特征在于所述外套筒 (4)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。
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，膠筒外圓與內(nèi)圓之間內(nèi)置有承壓芯骨，膠筒兩端開有用于讓承壓芯骨沿膠筒軸向的兩端伸出的孔，使用時(shí)，膠筒受壓后向徑向膨脹，其內(nèi)、外表面膨脹后分別緊貼封隔器內(nèi)芯和油氣井外套管形成兩者的軸向密封，當(dāng)壓縮一定距離后，承壓芯骨起到支承作用，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)E21B33/127GK201874515SQ20102063883
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)明者盧貴書, 秦舒浩 申請(qǐng)人:重慶智延科技發(fā)展有限公司