一种钢骨架扩张式封隔器的制作方法

本实用新型属于油、气田井下作业工具技术领域，具体涉及一种胶筒恢复速度快，可重复坐封次数多，残余变形量小，稳定性好，回收利用率高的钢骨架扩张式封隔器。

背景技术：

钢骨架扩张式封隔器主要用于油田酸化压裂、分层挤堵等施工工艺，是重要的井下作业工具，其中钢骨架胶筒是该扩张式封隔器的核心部件。钢骨架扩张式封隔器是一种水力扩张式封隔器，悬挂式固定，液压坐封，液压解封；依靠胶筒向外扩张来封隔油、套管环形空间。当封隔器下到预定位置时，从油管加入液压油，内、外压差达到0.3-1.0MPa时，胶筒扩张，封闭油套环形空间。当需要解封时，排出油管内的液压油，使胶筒恢复原状，实现解封。

现有钢骨架扩张式封隔器以高弹性、高强度不锈钢带作骨架层具有以下特点：（1）扩张系数大，用小直径胶筒可以封隔大直径井眼；（2）容易扩张和收缩，即易座封和解封；（3）耐温等级高，一般可达125℃-150℃，有特殊要求时可耐受180℃的高温；（4）承压差大，可达80MPa；（5）对井眼适应性强，可应用于套管变形井和裸眼井的工艺措施中；（6）坐封可靠，可重复使用（指地层测试方面）。

虽然现有钢骨架封隔器在一定程度上缓解了肩部应力集中现象，延长了封隔器的使用寿命，但仍然存在着较严重的肩部突出效应，并且胶筒恢复原尺寸的速度较慢，重复坐封次数少，可回收利用率低，易导致井下事故的发生。故有必要针对目前井下施工及压裂工艺的更高需求，以及常规钢骨架封隔器胶筒存在的问题，对现有钢骨架扩张式封隔器予以改进。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提供一种胶筒恢复速度快，可重复坐封次数多，残余变形量小，稳定性好，回收利用率高的钢骨架扩张式封隔器。

本实用新型所采用的技术方案是：该钢骨架扩张式封隔器包括中心管，胶筒，上接头和下接头，其技术要点是：所述胶筒套接在中心管外侧，胶筒的两端分别设置有护肩，中心管的两端、护肩的内侧设置有锁环；所述上接头设置在中心管的上端，所述下接头设置在中心管的下端，下接头与中心管下端的下部护肩之间设置有压套；上接头与上部护肩之间、压套与下部护肩之间均设置有密封圈，上接头与上部锁环之间、下接头与下部锁环之间均设置有密封垫；所述胶筒包括内胶筒、外胶筒，以及内胶筒和外胶筒之间设置的钢骨架，内胶筒、外胶筒和钢骨架的两端分别通过焊接环相连；外胶筒的两端分别设置有回位弹簧，所述护肩与外胶筒的端部通过回位弹簧相连，护肩与外胶筒相连的一端的内壁设置有螺旋环形凹槽。

所述分别设置在外胶筒两端的回位弹簧的相对一端为并紧磨平结构。以消除回位弹簧端部的半圈螺旋，使弹簧端部成为几乎闭合的一个圆环，加大弹簧和其配套支撑面的接触面积，使弹簧在工作弹力范围内尽量不产生弹簧轴线扭曲。

所述外胶筒端部设置的回位弹簧旋入到护肩内壁的螺旋环形凹槽内的弹簧圈数为3-4圈，回位弹簧留在护肩外侧的弹簧圈数为3圈。以实现稳固连接，并达到良好的收缩效果。

所述外胶筒两端分别设置的回位弹簧的直径为3.0-4.5mm。以使胶筒的扩张和缩回过程更加的流畅和迅速。

所述由内胶筒，钢骨架和外胶筒组成的胶筒，以及外胶筒两端设置的护肩，与中心管外侧的套接方式为整体可拆卸的固定连接。以通过更换胶筒的方式，重复利用封隔器的其它部件，提高回收利用率。

本实用新型的有益效果：由于本实用新型采用胶筒套接在中心管外侧，胶筒的两端分别设置护肩，中心管的两端、护肩的内侧设置锁环；上接头设置在中心管的上端，下接头设置在中心管的下端，下接头与中心管下端的护肩之间设置有压套；胶筒由内胶筒，外胶筒以及内胶筒和外胶筒之间设置的钢骨架组成，外胶筒的两端分别设置有回位弹簧，护肩与外胶筒的端部通过回位弹簧相连，护肩与外胶筒相连的一端的内壁设置螺旋环形凹槽的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，胶筒的承压力高、恢复速度快，胶筒肩部的应力集中及肩突效应少，残余变形小，可重复坐封次数多，密封效果好，使用稳定可靠，回收利用率高。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是图1中胶筒扩张后（封隔器坐封）的结构示意图。

图4是图1中的护肩的结构示意图。

图中序号说明：1上接头、2密封圈、3密封垫、4锁环、5焊接环、6护肩、7回位弹簧、8钢骨架、9中心管、10内胶筒、11外胶筒、12压套、13下接头、14螺旋环形凹槽。

具体实施方式

根据图1～4详细说明本实用新型的具体结构。该钢骨架扩张式封隔器包括中心管9，中心管9外侧套接的胶筒，中心管9的上端设置的上接头1，以及中心管9的下端设置的下接头13，其中胶筒的两端分别设置有护肩6，中心管9的两端、护肩6的内侧分别设置有锁环4，下接头13与中心管9下端的下部护肩6之间设置有用于调整装配间隙的压套12；中心管9上端设置的上接头1与上部护肩6之间设置有密封圈2，中心管9下端的压套12与下部护肩6之间也设置有密封圈2；中心管9上端设置的上接头1与上部锁环4之间设置有密封垫3，中心管9下端设置的下接头13与下部锁环4之间同样设置有密封垫3。套接在中心管9外侧的胶筒，由内胶筒10、外胶筒11以及内胶筒10和外胶筒11之间设置的薄筒形钢骨架8组成，内胶筒10、外胶筒11和钢骨架8的两端分别通过焊接环5相连在一起。外胶筒11的两端分别设置有用于辅助胶筒复位的回位弹簧7，回位弹簧7与外胶筒11通过热硫化工艺胶固在一起，两端的护肩6与外胶筒11的两个端部分别通过回位弹簧7相连接，以防止外胶筒11的滑动。并且护肩6与外胶筒11相连的一端的内壁上，设置有用于与回位弹簧7相配合的螺旋环形凹槽14，外胶筒11两端的回位弹簧7分别卡接在护肩6内壁的螺旋环形凹槽14内。为了实现稳固连接，并达到良好的收缩效果，外胶筒11端部设置的回位弹簧7旋入到护肩6内壁的螺旋环形凹槽14内的弹簧圈数为3-4圈，留在护肩6外侧的弹簧圈数为3圈。

为了使弹簧在工作弹力范围内尽量不产生弹簧轴线扭曲，分别设置在外胶筒11两端的回位弹簧7的相对一端设计成并紧磨平结构形式，以消除回位弹簧7端部的半圈螺旋，使弹簧端部成为几乎闭合的一个圆环，从而加大弹簧与其配套支撑面的接触面积，达到理想的使用效果。

出于让胶筒的扩张和缩回过程更加的流畅和迅速的目的，外胶筒11两端分别设置的回位弹簧7的直径为3.0-4.5mm。

为了提高装置的回收利用率，由内胶筒10，外胶筒11，内胶筒10和外胶筒11之间设置的钢骨架8组成的胶筒，以及外胶筒11两端设置的护肩6，与中心管9外侧的套接方式设计为整体可拆卸的固定连接，以通过更换胶筒的方式，重复利用封隔器的其它部件，节能环保。

使用时，将该钢骨架扩张式封隔器下到预定位置，然后，从中心管9上开设的进液槽加入液压油，当内、外压差达到0.3-1.0MPa时，内层的内胶筒10受压开始膨胀，从而带动中间层的钢骨架8以及外层的外胶筒11一起向外扩张，封闭油套环形空间。当整个胶筒膨胀、封隔器进行座封时，外胶筒11两端设置的回位弹簧7被轴向压缩，在储存压缩能量的同时，有效地缓解了胶筒肩部应力集中所造成的肩突效应。

当需要解封时，排出中心管9内的液压油，使胶筒收缩、恢复原状。在整个胶筒收缩、封隔器解封的过程中，由于外力的减弱，使得回位弹簧7储存的压缩能量得以释放，该释放的能量作用于外层的外胶筒11，从而带动中间层的钢骨架8以及内层的内胶筒10一起收缩，以实现封隔器的快速解封。由此可见，该在胶筒的外胶筒11两端设置回位弹簧7的设计，不但有效地缓解了胶筒肩部应力集中造成的肩突效应，同时还加快了胶筒变形后的恢复速度，残余变形量小、疲劳次数多。实践证明，使用该钢骨架扩张式封隔器时的肩部效应显著减小，并且疲劳（座封）次数多达15次，国内一般封隔器产品的疲劳次数为4-5次。

胶筒是该钢骨架扩张式封隔器的核心部件，由于将封隔器的胶筒以及两端的护肩6设计为可整体拆卸的结构形式，使得胶筒可以灵活、方便地取出更换，而封隔器的其它部件可重复利用，提高了回收利用率，对于工业低碳环保生产有一定的借鉴指导作用。

此钢骨架扩张式封隔器的胶筒加工时，在护肩6中加工出与回位弹簧7形状相匹配的螺旋环形凹槽14，把回位弹簧7旋入到护肩6的螺旋环形凹槽14内，中心管9进行定位，然后在护肩6焊接排列好的钢骨架8，在钢骨架8及回位弹簧7上挂橡胶，然后箍紧、最后装入模具，通过热硫化工艺使回位弹簧7和橡胶胶固在一起。热硫化工艺是本领域技术人员的公知常识在此不做敷述。外胶筒11内预埋的回位弹簧7，为特制的、具有足够抗压强度弹簧，并采用一端并紧磨平的结构形式，弹簧材料的直径可以是3.0mm，3.5mm，4.0mm或4.5mm。