一种金属密封封隔器的制作方法

本实用新型涉及石油天然气设备技术领域，具体是油气井分段完井或层间封隔过程中所使用的一种金属密封封隔器。

背景技术：

在石油天然气开采过程中，通常使用封隔器选择性的将管柱和井壁所形成的环形空间封隔，从而实现按层段进行作业或控制，由于其具有施工工序少、卡封位置准确等优点，因此被广泛应用于油气井完井改造中。现有工程上常用封隔器的密封方式为：通过挤压使橡胶膨胀或者遇油/水膨胀橡胶遇到对应介质后发生膨胀变形，利用橡胶的膨胀变形在较小的环形空间内形成挤压，从而实现管柱与套管或地层间的封隔密封作用。现有的封隔器具有以下缺陷：由于橡胶膨胀效率低，封隔器与环形空间的间隙小，管柱下入风险大；其次橡胶强度低，在井底高温高压下易老化，封隔器坐封后的耐压差能力较弱，密封时间短；最后随着高温油气井的不断开发，常规橡胶密封封隔器无法满足高温工况，这些不足就为工程上的应用带来了极大的不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种金属密封封隔器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种金属密封封隔器，包括上接头、保径筒、膨胀管和下接头；所述膨胀管的上下两端分别与上接头和下接头相连接；所述膨胀管由位于中部的厚壁段以及对称设置在厚壁段上下两侧的两个薄壁段组成，厚壁段与薄壁段为一体式结构，厚壁段的壁厚大于薄壁段壁厚；所述保径筒共有两个，分别滑动安装在所述膨胀管的两个薄壁段；所述膨胀管的厚壁段上还设置有辅助橡胶密封圈。

作为本实用新型进一步的方案：所述膨胀管上端与上接头之间通过密封螺纹相连接，膨胀管下端与下接头之间通过密封螺纹相连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述厚壁段的壁厚为薄壁段壁厚的3-5倍。

作为本实用新型再进一步的方案：所述膨胀管采用高延展性钢材制成。

作为本实用新型再进一步的方案：所述辅助橡胶密封圈共有多个，且沿着膨胀管的长度方向在膨胀管的厚壁段均匀间隔设置。

作为本实用新型再进一步的方案：所述辅助橡胶密封圈采用遇烃膨胀橡胶制成。

作为本实用新型再进一步的方案：所述膨胀管的厚壁段上对称开设有卡瓦安装凹槽，卡瓦安装凹槽内安装有开口弹性卡瓦。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该金属密封封隔器以金属膨胀密封为主、橡胶密封为辅，密封段膨胀率高，管柱入井风险小；

2、该金属密封封隔器以金属膨胀密封为主、橡胶密封为辅，金属膨胀密封强度高，在井底高温高压下不易老化，坐封后耐压差能力强、密封时间长，抗高温性能好，适用范围广，能够减小作业成本，降低作业风险。

附图说明

图1为金属密封封隔器的结构示意图。

图2为金属密封封隔器在密封状态下的结构示意图。

图中：1-上接头、2-保径筒、3-膨胀管、4-开口弹性卡瓦、5-辅助橡胶密封圈、6-下接头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型实施例中，一种金属密封封隔器，包括上接头1、保径筒2、膨胀管3和下接头6；所述膨胀管3的上下两端分别与上接头1和下接头6相连接，膨胀管3与上接头1、下接头6的连接方式不加限制，本实施例中，优选的，所述膨胀管3上端与上接头1之间通过密封螺纹相连接，膨胀管3下端与下接头6之间通过密封螺纹相连接；所述膨胀管3由位于中部的厚壁段以及对称设置在厚壁段上下两侧的两个薄壁段组成，厚壁段与薄壁段为一体式结构，厚壁段的壁厚大于薄壁段壁厚，本实施例中，优选的，所述厚壁段的壁厚为薄壁段壁厚的3-5倍，所述膨胀管3采用高延展性钢材制成，以便于膨胀管3在受压时能够均匀膨胀延展，所述碰撞管3的厚壁段的表面采用磨床加工及淬火处理；

所述保径筒2共有两个，分别滑动安装在所述膨胀管3的两个薄壁段，通过在所述膨胀管3的两个薄壁段设置保径筒2，在该膨胀管3受压时，膨胀管3的薄壁段在保径筒2的作用下将仅仅发生较小的膨胀变形；所述膨胀管3的厚壁段上还设置有辅助橡胶密封圈5，所述辅助橡胶密封圈5共有多个，且沿着膨胀管3的长度方向在膨胀管3的厚壁段均匀间隔设置，辅助橡胶密封圈5的具体数量不加限制，可以根据实际需求而定，本实施例中，优选的，所述辅助橡胶密封圈5共有三个，且均匀间隔设置在膨胀管3的厚壁段中部，所述辅助橡胶密封圈5采用遇烃膨胀橡胶制成；所述膨胀管3的厚壁段上对称开设有卡瓦安装凹槽，卡瓦安装凹槽内安装有开口弹性卡瓦4，开口弹性卡瓦4朝向外侧，所述膨胀管3的厚壁段上开口弹性卡瓦4的数量不加限制，本实施例中，优选的，所述膨胀管3的厚壁段上间隔设置有两个开口弹性卡瓦4。

本实用新型的工作原理是：所述金属密封封隔器，使用时，下接头6与底部配有坐封球座的生产油管柱连接，上接头1与油管连接，待整个管柱下到预定井深后，在井口投入与球座相配合使用的坐封球，待坐封球入座后，向管柱内注入液体逐级憋压并分别在每个压力级别下稳压，当管内压力大于膨胀管3材料的屈服强度时，膨胀管3开始发生塑性变形，由于保径筒2的约束作用，膨胀管3上下薄壁段膨胀率低，膨胀管3厚壁段将发生较大的膨胀变形，膨胀过程中，一方面撑开开口弹性卡瓦4，开口弹性卡瓦4咬入套管或地层实现锚定，同时膨胀管3厚壁段主要密封部位紧紧贴入地层或套管壁实现密封，与此同时，辅助橡胶密封圈5挤压变形实现辅助密封，如图2所示，从而实现管柱和井壁所形成的环空被封隔。

该金属密封封隔器以金属膨胀密封为主、橡胶密封为辅，密封段膨胀率高，管柱入井风险小；该金属密封封隔器以金属膨胀密封为主、橡胶密封为辅，金属膨胀密封强度高，在井底高温高压下不易老化，坐封后耐压差能力强、密封时间长，抗高温性能好，适用范围广，能够减小作业成本，降低作业风险。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。