專利名稱：油氣田用壓縮式封隔器密封筒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及油氣田用封隔設備，特別涉及一種油氣田用封隔器中的部件。
背景技術：
在油氣田開發領域，封隔器是實施分層采油、分層注水、分層壓裂、酸化或機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量。現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油氣井外套管和內芯(軸或管)的密封，但壓力過大時，膠筒受到的壓縮量更大，極易使其損壞。在油氣田的開發中，油氣井的開采深度越來越深，隨著油氣井深度的增加，開采工作環境的溫度、壓力越大，化學腐蝕性也越強，因此，就對封隔器的膠筒提出了適應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，尤其是當工作環境壓力達到 70 105Mpa，溫度達到160°C左右時，國內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的封隔器膠筒也只能滿足在84Mpa、160°C工況下短時間工作，不能在100Mpa、160°C的工況下正常工作)。甚至化工部標準HG/T 2701-95《油氣田用壓縮(Ys)式封隔器膠筒》中的要求也已經遠遠不能適應當前油氣田深井開采的要求。為使密封筒達到上述要求，本實用新型的發明人曾設計了一種帶有承壓套筒和聚四氟乙烯外套筒的膠筒，但該膠筒在承壓變形時，膠筒與承壓套筒之間粘合結構的防破壞效果不是很理想。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的情況下，也使其在受壓時能夠有效防止膠筒與承壓套筒之間的粘接脫開。
發明內容有鑒于此，本實用新型提供一種油氣田用壓縮式封隔器密封筒，通過全新的結構設計和選材，達到大幅提升封隔器密封筒的承壓、耐高溫和耐腐蝕性能的目的，同時，也達到防止密封筒受壓時膠筒與承壓套筒之間的粘接脫開的目的。本實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芯上使用的膠筒，所述膠筒外套設置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒，膠筒內套設置有承壓套筒，承壓套筒內圓沿周向設置環形槽，環形槽內嵌有密封圈，所述外套筒上端向內回彎形成底部為弧形的U形環槽，膠筒上端嵌入U形環槽內，U形環槽的內側與承壓套筒的外圓相接。進一步，所述承壓套筒下端設置沿徑向向外延伸的周向凸沿，凸沿上沿周向分布設置有通孔；進一步，所述外套筒下端沿徑向向內折彎并伸入凸沿與膠筒之間的夾層形成全封閉包覆膠筒的結構；進一步，所述外套筒高度短于膠筒高度形成半封閉包覆膠筒的結構；進一步，所述承壓套筒的長度短于膠筒的長度與外套筒上端壁厚之和形成壓縮距；進一步，還包括以滑動配合方式套于承壓套筒內的壓環，所述壓環一端伸出承壓套筒端部，壓環另一端與設置于承壓套筒內壁的周向臺階之間形成寬度可變的壓縮槽，壓縮槽內嵌有耐壓密封圈；進一步，所述壓環上端設置沿徑向向外延伸的周向壓邊，壓邊與承壓套筒上端之間形成高度為1. 5mm 2mm的間隙；進一步，所述耐壓密封圈為矩形圈，矩形圈外壁設置開口沿徑向向外的周向槽，周向槽的橫截面為弓形；進一步，所述承壓套筒外壁沿軸向并列設置有周向槽，所述膠筒內圓設置有與周向槽配合的凸起；進一步，所述聚四氟乙烯為改性填充聚四氟乙烯，所述聚苯酯為改性聚苯酯。本實用新型的有益效果本實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芯上使用的膠筒，膠筒外套設置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒，所述外套筒上端向內回彎形成底部為弧形的U形環槽，膠筒上端嵌入U形環槽內，U形環槽的內側與承壓套筒的外圓相接，使用時，膠筒受壓向徑向膨脹變形，使外套筒緊貼油氣井外套管形成軸向密封，U形環槽可引導膠筒的膨脹變形方向，并使密封筒受壓變形時膠筒與承壓套筒之間保持緊貼，防止脫開，同時，當壓縮一定距離后，承壓套筒起到支承作用，避免膠筒的變形量繼續增大而受到損壞，使密封筒的承壓能力大幅提升，加上外套筒的合理選材，可使密封筒在高溫、高壓和較強腐蝕性環境下使用。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。


圖1為本實用新型的仰視結構示意圖；圖2為
圖1的A-A剖視圖；圖3為圖2所示的密封筒完成對油氣井外套管密封時的狀態示意圖；圖4為圖2所示的密封筒完成對封隔器內芯密封時的狀態示意圖；圖5為現有技術中的膠筒示意圖；圖6為現有技術中帶肩保的膠筒示意圖；圖7為本實用新型半封閉式實施方式的結構示意圖；圖8為圖7所示的密封筒完成對油氣井外套管密封時的狀態示意圖；圖9為圖7所示的密封筒完成對封隔器內芯密封時的狀態示意圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型的仰視結構示意圖，圖2為
圖1的A-A剖視圖，圖3為圖2所示的密封筒完成對油氣井外套管密封時的狀態示意圖，圖4為圖2所示的密封筒完成對封隔器內芯密封時的狀態示意圖，圖7為本實用新型半封閉式實施方式的結構示意圖，圖8為圖7所示的密封筒完成對油氣井外套管密封時的狀態示意圖，圖9為圖7所示的密封筒完成對封隔器內芯密封時的狀態示意圖，如圖所示本實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芯7上使用的膠筒1，所述膠筒1外套設置有由聚四氟乙烯制成的外套筒2，膠筒1內套設置有承壓套筒3，承壓套筒3內圓沿周向設置兩條環形槽3c，環形槽3c 內嵌有密封圈4，所述外套筒2上端向內回彎形成底部為弧形的U形環槽加，膠筒1上端嵌入U形環槽加內，U形環槽加的內側與承壓套筒3的外圓相接，膠筒受壓后向徑向膨脹變形，在膠筒的作用下，外套筒緊貼油氣井外套管8形成軸向密封，利用聚四氟乙烯(PTFE)材料耐高溫、強度比橡膠大、靜摩擦系數小且耐腐蝕等特性，提高密封面的接觸強度，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，密封圈4形成封隔器內芯7的自然軸向密封，滿足封隔器的工作要求。卸壓以后，通過膠筒的彈性回彈，解除密封。U形環槽結構可以引導膠筒的膨脹變形方向是向外膨脹，同時，也使密封筒受壓變形時膠筒與承壓套筒之間保持緊貼，防止脫開。當然，使用其他與聚四氟乙烯性質相似的材料制成外套筒，也可實現本實用新型的目的，如聚苯酯。本實施例中，所述承壓套筒3下端設置沿徑向向外延伸的周向凸沿3a，凸沿3a上沿周向分布設置有通孔3b，由于本實用新型的密封筒一般采用一體硫化成型的方式來制造，通孔在硫化成型密封筒時作為補料孔使用，結構合理，有利于保證密封筒的制造質量。本實施例中，所述外套筒2下端沿徑向向內折彎并伸入凸沿3a與膠筒1之間的夾層形成全封閉包覆膠筒的結構，有利于在腐蝕性環境下保護延緩膠筒的老化時間，延長密封筒的使用壽命，同時，全封閉結構中，由于座封時膠筒的橡膠材料不會與油氣井外套筒直接接觸，卸壓回彈時，不易出現粘連，能更好地滿足封隔器的工作要求。當然，外套筒2高度短于膠筒1高度形成半封閉包覆膠筒的結構制造工藝更簡單，可用于要求相對較低的使用環境。本實施例中，所述承壓套筒3的長度短于膠筒1的長度與外套筒2上端壁厚之和形成壓縮距，在化工部標準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，其軸向被壓縮的長度。使膠筒被壓縮長度等于壓縮距時即可轉由承壓套筒承壓，使膠筒恰好達到座封要求而不繼續受壓變形，避免損壞。壓縮距是根據體積相等原則計算得出的長度加上該長度的1/3的補償值得出。當然，壓縮距也可通過封隔器上的壓縮部件留出，即在壓縮部件上設置一個用于對承壓套筒讓位的盲孔，承壓套筒頂住盲孔底部時，膠筒座封完成。本實用新型通過承膠筒與壓套筒的長度之差加上外套筒上端壁厚來確定壓縮距，使該壓縮距恰好達到所需的長度，有效防止座封過程中壓縮量超過壓縮距而損壞密封筒。本實施例中，所述油氣田用壓縮式封隔器密封筒還包括以滑動配合方式套于承壓套筒3內的壓環5，所述壓環5 —端伸出承壓套筒3端部，壓環5另一端與設置于承壓套筒3 內壁的周向臺階之間形成寬度可變的壓縮槽，壓縮槽內嵌有耐壓密封圈6，密封筒處于工作狀態時，壓環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時的寬度， 從而對承壓密封圈形成擠壓，讓其沿徑向向內膨脹變形，對封隔器內芯形成可靠的密封，滿足深井封隔器的工作要求。本實施例中，所述壓環5上端設置沿徑向向外延伸的周向壓邊fe，壓邊fe與承壓套筒3上端之間形成高度為1. 5mm 2mm的間隙h，使壓縮槽的寬度只能減小h，防止耐壓密封圈損壞，所述耐壓密封圈6為矩形圈，矩形圈外壁設置開口沿徑向向外的周向槽6a，周向槽6a的橫截面為弓形，弓形周向槽可使該矩形圈的彈性模量增大，矩形圈的作用是進一步密封芯軸，所以，與外套筒一樣，宜選擇耐高溫、耐高壓、耐腐蝕且摩擦系數較小的材料制成，比如聚四氟乙烯、各種改性高分子材料等。本實施例中，所述承壓套筒3外壁沿軸向并列設置有三條周向槽3d，所述膠筒1內圓設置有與周向槽3d配合的凸起，使膠筒與承壓套筒之間的粘接更牢固。本實施例中，所述聚四氟乙烯為改性填充聚四氟乙烯，所述聚苯酯為改性聚苯酯， 改性后的聚四氟乙烯或聚苯酯制成的套筒便于與膠筒和金屬承壓芯骨通過硫化工藝進行粘接，粘接更牢固可靠，同時，也能進一步提材料的耐壓強度。本實用新型在使用過程中圖3為圖2所示的密封筒完成對油氣井外套管密封時的狀態示意圖，通過壓縮部件壓縮膠筒1，膠筒1逐漸膨脹變形，膠筒1膨脹使外套筒2變形并緊貼油氣田外套管8內壁對其形成軸向密封；圖4為圖2所示的密封筒完成對封隔器內芯密封時的狀態示意圖， 當壓縮距為0時，壓環5的壓邊fe與承壓套筒3上端之間的間隙也為0，壓縮槽寬度減小 1. 5 2mm，使矩形圈受壓向內膨脹形成對封隔器內芯7外壁的軸向密封，密封筒處于工作狀態。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求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芯(7)上使用的膠筒 (1)，所述膠筒(1)外套設置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒(2)，膠筒(1)內套設置有承壓套筒(3)，承壓套筒(3)內圓沿周向設置環形槽(3c)，環形槽(3c)內嵌有密封圈(4)， 其特征在于所述外套筒(2)上端向內回彎形成底部為弧形的U形環槽(2a)，膠筒(1)上端嵌入U形環槽(2a)內，U形環槽(2a)的內側與承壓套筒(3)的外圓相接。
2.根據權利要求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套筒 (3)下端設置沿徑向向外延伸的周向凸沿(3a)，凸沿(3a)上沿周向分布設置有通孔(3b)。
3.根據權利要求2所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述外套筒(2) 下端沿徑向向內折彎并伸入凸沿(3a)與膠筒(1)之間的夾層形成全封閉包覆膠筒的結構。
4.根據權利要求2所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述外套筒(2) 高度短于膠筒(1)高度形成半封閉包覆膠筒的結構。
5.根據權利要求3或4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(3)的長度短于膠筒(1)的長度與外套筒(2)上端壁厚之和形成壓縮距。
6.根據權利要求5所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于還包括以滑動配合方式套于承壓套筒(3)內的壓環(5)，所述壓環(5)—端伸出承壓套筒(3)端部，壓環 (5)另一端與設置于承壓套筒(3)內壁的周向臺階之間形成寬度可變的壓縮槽，壓縮槽內嵌有耐壓密封圈(6)。
7.根據權利要求6所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述壓環(5) 上端設置沿徑向向外延伸的周向壓邊(5a)，壓邊(5a)與承壓套筒(3)上端之間形成高度為 1. 5mm 2mm的間隙(h)。
8.根據權利要求7所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述耐壓密封圈(6)為矩形圈，矩形圈外壁設置開口沿徑向向外的周向槽(6a)，周向槽(6a)的橫截面為弓形。
9.根據權利要求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 (3)外壁沿軸向并列設置有周向槽(3d)，所述膠筒(1)內圓設置有與周向槽(3d)配合的凸起。
10.根據權利要求9所述的油氣田用壓縮式封隔器密封筒，其特征在于所述聚四氟乙烯為改性填充聚四氟乙烯，所述聚苯酯為改性聚苯酯。
專利摘要本實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芯上使用的膠筒，膠筒外套設置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒，所述外套筒上端向內回彎形成底部為弧形的U形環槽，膠筒上端嵌入U形環槽內，U形環槽的內側與承壓套筒的外圓相接，使用時，膠筒受壓向徑向膨脹變形，使外套筒緊貼油氣井外套管形成軸向密封，U形環槽可引導膠筒的膨脹變形方向，并使密封筒受壓變形時膠筒與承壓套筒之間保持緊貼，防止脫開，同時，當壓縮一定距離后，承壓套筒起到支承作用，避免膠筒的變形量繼續增大而受到損壞，使密封筒的承壓能力大幅提升，加上外套筒的合理選材，可使密封筒在高溫、高壓和較強腐蝕性環境下使用。
文檔編號E21B33/127GK202132015SQ201120244650
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月12日 優先權日2011年7月12日
發明者盧煜 申請人:重慶智延科技發展有限公司