封隔器膠筒防突結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆采技術領域，涉及地層測試中的封隔器，具體涉及一種封隔器膠筒防突結構。
【背景技術】
[0002]地層測試中，測試設備通過鉆桿或者油管來連接下放到井中，在測試過程中，通過地面的操作，這些設備可以來開井或者關井，并通過開關井測得地層的各個時期的各種壓力、溫度數據，同時還能取出流體樣品，通過對樣品的分析可以得到流體類型、性質和油氣比等數據，而根據壓力、流速和液體黏度等數據可以估計地層滲透率和其他特性，為后期的地層開采提供必要的信息。地層測試工具包括圓心軸伸縮接頭，循環(huán)閥，震擊器，測試閥，安全接頭，封隔器、壓力計托筒，射孔槍等部件。要完成測試，首先須將地下的生產層隔開，而完成這個功能的工具就是封隔器。
[0003]封隔器具有彈性密封元件，并借此封隔各種尺寸管柱與井眼之間以及管柱與管柱之間的環(huán)形空間，隔絕產層，以控制產出液體或注入液體，保護套管。
[0004]封隔器上用來封隔管柱與井眼之間的環(huán)形空間、隔絕產層的彈性密封元件就是膠筒。膠筒作為封隔器的核心部件，其質量好壞直接影響封隔器的使用效果和壽命。隨著油井深度的增加，膠筒的耐溫耐壓性能要求也隨之提高。而目前市場上的膠筒在使用過程中經常會出現(xiàn)還沒有到要求的密封壓力，其肩部就被撕裂的情況，最終失封而導致測試失敗。
[0005]現(xiàn)在的一些膠筒設計時在肩部增加一些結構，比如鋼絲網或者是容易被壓縮變形的銅環(huán)結構。這些鋼絲網或者銅環(huán)結構在被壓縮以后發(fā)生永久變形，完全填充套管和工具之間的環(huán)形空間，但是在坐封壓力撤銷后不能反彈，這樣在起鉆時很容易會出現(xiàn)卡鉆的危險，或者要在起鉆過程中破壞膠筒才能起鉆，在膠筒破壞后，起鉆還會有風險，這也限制了這種結構膠筒的使用范圍。
[0006]還有一種膠筒的結構，在肩部增加一個環(huán)形的螺旋拉伸彈簧，彈簧的里面再套一個環(huán)形的螺旋拉伸彈簧，但這種結構在膠筒肩部受到大的擠壓時，因為彈簧內部很大的間隙，往往會把彈簧擠扁或者從某個部位斷開，造成膠筒承壓能力不夠，導致測試失敗，有時擠斷的彈簧甚至會被卡到套管和頂鞋的環(huán)形空間去，造成安全事故。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種可以承受較強壓力的膠筒肩部防突結構，可隨著施加坐封力而密封套管與工具間的環(huán)形空間，隨著壓力點撤銷而自動回彈，從而不但起到保護作用，還能在起井前恢復，以保證施工過程安全可靠。
[0008]為實現(xiàn)上述功能，設計封隔器膠筒防突新結構的具體技術方案為:
[0009]封隔器膠筒防突結構，包括裝配于封隔器膠筒肩部的螺旋拉伸彈簧(1)，其特征在于:還包括填充在所述螺旋拉伸彈簧(1)內孔空間的填充環(huán)(2);
[0010]所述填充環(huán)⑵由多個填充小塊依次填滿在螺旋拉伸彈簧⑴內孔空間構成。[0011 ] 進一步的，所述填充小塊呈內彎曲的圓弧棒小塊，其直徑與所述螺旋拉伸彈簧(1)內直徑一致，即為2XR1 ;其外弧半徑為其直徑與所述填充環(huán)(2)內弧半徑(R2)之和。
[0012]進一步的，所述填充環(huán)(2)由25?70個所述填充小塊填充而成。
[0013]進一步的，所述填充小塊直徑為3?25mm，內弧半徑(R2)為40?380mm。
[0014]進一步的，所述填充小塊材料為用耐壓的金屬或非金屬圓棒料制成。
[0015]進一步的，所述填充小塊的材料為Q235或聚酰亞胺。
[0016]進一步的，所述螺旋拉伸彈簧⑴是在由所述填充環(huán)(2)填裝滿后，首尾端進行焊接，形成一個完整的圓環(huán)。
[0017]進一步的，在封隔器膠筒成型前，將該防突結構放置在模具中與膠筒整體硫化成型。
[0018]本發(fā)明的有益技術效果，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0019]1、結構簡單，性能可靠，能防止膠筒從肩部撕裂。具有本防突結構的封隔膠筒試驗在400次實驗中，無一例出現(xiàn)膠筒肩部彈簧變形或者斷裂的情況，且試驗后膠筒完好，實現(xiàn)了封隔膠筒的重復利用。因此，膠筒性能及可靠性成倍提高。
[0020]2、膠筒的承壓能力和使用壽命成倍提高。本結構的膠筒在204°C溫度下，承壓能力從原來最高25MPa增加到80MPa，工作壽命從4?5小時提高至3年左右。
[0021]3、改造加工方便，與原來的膠筒加工模具區(qū)別很小，只需稍微改進就可生產，縮短產品升級周期，增加經濟效益。
[0022]4、大幅降低成本。本發(fā)明結構的單件封隔膠筒成本只增加100元左右，若大批量生產將降低70%左右，使用性能卻成倍提高，因此具有顯著的經濟效益。
【附圖說明】
[0023]圖1，為本發(fā)明加工前的螺旋拉伸彈簧示意圖。
[0024]圖2，為本發(fā)明的填充小塊正視圖。
[0025]圖3，為本發(fā)明的填充小塊截面示意圖。
[0026]圖4，為本發(fā)明的示意圖。
[0027]圖5，為本發(fā)明在膠筒上安裝的示意圖。
[0028]圖中，1-螺旋拉伸彈簧、2—填充環(huán)、R1—彈簧內半經、R2—填充環(huán)內半徑、R3—填充環(huán)外半徑。
【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。
[0030]如圖1所示，為本發(fā)明加工前的螺旋拉伸彈簧示意圖。將螺旋拉伸彈簧截取一定的長度，把簧絲的兩頭進行修搓，正好可以首尾連接成一個完整的圓環(huán)。該螺旋拉伸彈簧的內部半徑為R1，直徑則為2 X R1。
[0031]如圖2?圖3所示，為本發(fā)明的填充小塊正視圖和截面示意圖。填充小塊呈內彎曲的圓弧棒小塊，其直徑與彈簧1內直徑一致或匹配。其外弧半徑為其直徑與填充環(huán)2內弧半徑R2之和，并與填充環(huán)2外弧半徑R3 —致，即R3 = 2XR1+R2。
[0032]如圖4所示，為本發(fā)明的總成示意圖。包括彈簧1、填充環(huán)2，將與彈簧1尺寸相匹配的填充小塊，以合適的數量依次逐一裝滿在彈簧1中，在工裝固定下，將彈簧1的首尾端拉到一起并進行焊接。
[0033]如圖5所示，為本發(fā)明在膠筒上安裝的示意圖。在封隔器膠筒膠筒成型前，將該結構放置在模具中與膠筒整體硫化成型。
[0034]具體而言，根據膠筒的型號需要，將一段合適長度的，直徑為R1為3?25mm的金屬圓棒彎成一個完整的內半徑R2為40?380mm的圓，然后再精密加工分成25?70圓弧小段或圓弧小塊。
[0035]該圓弧小塊按照首尾相接順序排列后又會形成一個完整的內半徑為R2的圓環(huán)，即構成填充環(huán)2。該金屬圓棒材料也可以由具有足夠強度的耐壓的非金屬材料代替。金屬材料優(yōu)選Q235，若非金屬材料則優(yōu)選聚酰亞胺。
[0036]填充環(huán)2裝在螺旋拉伸彈簧1中，填充滿彈簧1的整個內孔空間，然后彈簧1在裝完25?70個填充小塊后將其首尾端進行焊接，形成一個完整的彈簧總成(如圖4所示)，即固定于壓縮式膠筒肩部的一種封隔器膠筒防突結構。
[0037]而在實際使用時，膠筒按照如圖5所示方法安裝，膠筒被壓縮時，就會向外膨脹，彈簧就會被撐開并緊貼到套管內壁上，由于填充環(huán)2的支撐作用，彈簧1中的填充環(huán)2會保護膠筒肩部不會被擠到頂鞋和套管的間隙中去，彈簧1也不會被壓扁，從而確保膠筒的肩部不會損壞，進而提高膠筒的承壓能力。
[0038]在坐封壓力撤銷以后，膠筒開始回彈，彈簧也會跟著回彈，尺寸就會恢復到起井所要求的安全的范圍內，可以保證測試工具安全順利起井。
[0039]采取本發(fā)明的單件封隔膠筒成本只增加100元左右，在批量生產則會降到70%左右，使用性能則成倍提升。經測試，在204°C溫度下，承壓能力從原來最高25MPa增加到80MPa，提高工作壽命從4?5小時提高至3年左右。400次實驗中，無一例出現(xiàn)膠筒肩部彈簧變形或者斷裂的事故。
【主權項】
1.封隔器膠筒防突結構，包括裝配于封隔器膠筒肩部的螺旋拉伸彈簧(1)，其特征在于:還包括填充在所述螺旋拉伸彈簧(1)內孔空間的填充環(huán)(2);所述填充環(huán)(2)由多個填充小塊依次填滿在螺旋拉伸彈簧(1)內孔空間構成。2.如權利要求1所述的封隔器膠筒防突結構，其特征在于:所述填充小塊呈內彎曲的圓弧棒小塊，其直徑與所述螺旋拉伸彈簧(1)內直徑一致；其外弧半徑為其直徑與所述填充環(huán)(2)內弧半徑(R2)之和。3.如權利要求1或2所述的封隔器膠筒防突結構，其特征在于:所述填充環(huán)(2)由25?70個所述填充小塊填充構成。4.如權利要求3所述的封隔器膠筒防突結構，其特征在于:所述填充小塊直徑為3?25mm,內弧半徑(R2)為40?380mm。5.如權利要求2或4所述的封隔器膠筒防突結構，其特征在于:所述填充小塊材料為耐壓的金屬或非金屬圓棒料制成。6.如權利要求6所述的封隔器膠筒防突結構，其特征在于:所述填充小塊的材料為Q235或聚酰亞胺。7.如權利要求1所述的封隔器膠筒防突結構，其特征在于:所述螺旋拉伸彈簧(1)是在由所述填充環(huán)(2)填裝滿后，首尾端進行焊接，形成一個完整的圓環(huán)。8.如權利要求7所述的封隔器膠筒防突結構，其特征在于:在封隔器膠筒成型前，將該防突結構放置在模具中與膠筒整體硫化成型。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種封隔器膠筒的防突結構，包括螺旋拉伸彈簧(1)與填充環(huán)(2)，所述填充環(huán)(2)由多個填充小塊依次填滿在螺旋拉伸彈簧(1)內孔空間構成，所述填充小塊呈內彎曲的圓弧棒小塊；然后將所述螺旋拉伸彈簧(1)首尾端進行焊接，形成一個完整的圓環(huán)，就可以整體加工到壓縮式膠筒肩部的一種封隔器膠筒防突結構。本發(fā)明能滿足壓縮式封隔器膠筒在較高溫下承受高壓的需求，在膠筒的膠料性能相同的情況下，能大幅度的提高膠筒的承壓能力，結構簡單，安全可靠，成本低廉。經測試，在204℃溫度下，承壓能力從原來最高25MPa增加到80MPa，提高工作壽命從4～5小時提高至3年左右。
【IPC分類】E21B33/128
【公開號】CN105401913
【申請?zhí)枴緾N201510946164
【發(fā)明人】蘇小會, 郭鋼
【申請人】寶雞市元亨石油設備有限責任公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月18日