一种吸水自膨胀封隔器的制作方法

本实用新型涉及石油测试设备领域，尤其涉及一种吸水自膨胀封隔器。

背景技术：

自膨胀封隔器是一种井下作业工具，其作用是将全井油气层按层段分隔，以便分层生产或实施必要的技术措施。在油气勘探开发领域中，常规封隔器在复杂井眼条件下存在着诸多问题，如下井困难，对裸眼不规则井眼的适应性差导致完井质量难以保证等。随着封隔器的不断发展和深入，吸水膨胀封隔器的发明可解决以上问题，它可在井下的水介质中发生膨胀从而坐封，广泛应用于水平井分段开采、控水堵水、储层改造和辅助固井等作业中。

目前吸水膨胀封隔器的结构组成为：心轴、自膨胀橡胶胶筒(吸水膨胀胶筒)、挡环等。

专利号为201310519347.2的专利公开了一种“自膨胀封隔器”，包括基管、自膨胀橡胶胶筒和端部防突保护装置，其中自膨胀橡胶胶筒通过硫化与基管粘结为一体,端部防突保护装置一般通过紧定螺钉固定于基管上。此方案的缺点在于：一方面，由于自膨胀橡胶胶筒端部被金属挡环直接包裹，自膨胀橡胶胶筒端部膨胀，虽然防止了自膨胀橡胶胶筒发生轴向移动，但是自膨胀橡胶胶筒端部完全限制，胶筒端部吸水膨胀径向容易撕裂，对自膨胀橡胶胶筒的强度影响很大；另一方面由于自膨胀橡胶胶筒的端部的轴向被限制，它的有效密封长度也减少了。

专利号为204113202U的专利“一种遇油吸水自膨胀封隔器”针对专利号为 201310519347.2的专利进行了改进，其组成包括基管、自膨胀胶筒及环组件(包括端环、螺钉和限位环)，本专利中防自膨胀胶筒端部剪切损坏的原理为：在遇油、吸水膨胀时，随着自膨胀胶筒的溶胀，其两端的限位环可以随之变形，由于限位环是由橡胶制成，因此有足够的强度包裹住自膨胀胶筒的端部，以保护自膨胀胶筒的端部，阻止自膨胀胶筒溶胀沿轴向挤出。但是该结构仍有缺点：由于封隔器在井下要承受巨大压差，柔性端部保护为薄型结构，在巨大的压力作用下容易损坏，胶筒的端部保护随之失效，影响封隔器效果；另外，胶筒端部径向被约束，影响胶筒的有效密封长度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：解决现有技术中吸水膨胀胶筒的端部容易发生损坏的问题，从而提供一种吸水自膨胀封隔器，通过改进吸水膨胀胶筒端部的保护结构来提高封隔器的密封能力。

本实用新型的技术方案如下：

一种吸水自膨胀封隔器，包括心轴、上挡环、吸水膨胀胶筒和下挡环，吸水膨胀胶筒通过硫化与心轴粘结为一体，上挡环和下挡环通过焊接或螺纹方式固定在心轴上，吸水膨胀胶筒与上挡环和下挡环之间分别设置套设在心轴上的上端保护短胶筒、下端保护短胶筒；所述上端部保护短胶筒和下端部保护短胶筒为弹性材料。吸水膨胀胶筒在吸水后，其端部对上端部保护短胶筒和下端部保护短胶筒进行挤压，上端部保护短胶筒和下端部保护短胶筒的轴向长度减小且胶筒外壁贴合井眼。

进一步地，所述上端保部护短胶筒和下端部保护短胶筒的抗剪切能力大于吸水膨胀后的吸水膨胀胶筒。

优选地，所述上端部保护短胶筒和下端部保护短胶筒采用氢化丁腈材料。

进一步地，所述吸水膨胀胶筒、上端部保护短胶筒和下端部保护短胶筒的端部缩径成圆弧面。

在选用吸水膨胀胶筒，其膨胀倍率1～1.5倍，硬度大于80HA，扯断强度大于10MPa，密封能力15～20MPa/m，耐温性能150℃以上。

本实用新型采用上述方案后，取得的有益效果为：

(1)吸水膨胀胶筒和挡环之间增加了保护胶筒，当吸水膨胀胶筒吸收井下或地层的水，开始膨胀，其轴向膨胀挤压上端部保护短胶筒和下端部保护短胶筒，使保护短胶筒压缩，保护这样吸水膨胀胶筒在轴向和径向上都膨胀，保护短胶筒径向扩大且保护短胶筒采用氢化丁腈材料，此材料的抗剪切能力和弹性能非常好，防止了吸水膨胀胶筒在压差的条件下断部突出破坏。

(2)吸水膨胀胶筒、上端部保护短胶筒和下端部保护短胶筒的的端部缩径成圆弧面，这增加了它们各自的表面积，并且，这也使得吸水膨胀胶筒与上下端保护胶筒间形成一个小小的空隙，吸水时，使得吸水膨胀胶筒端部的膨胀空间更大。

(3)增加了密封的轴向距离，提高了密封性能。

附图说明

图1为本实用新型的一种吸水自膨胀封隔器坐封前的状态图；

图2为本实用新型的一种吸水自膨胀封隔器坐封后的状态图；

图中标记：1-心轴，2-上挡环，3-上端部保护短胶筒，4-吸水膨胀胶筒，5- 下端部保护短胶筒，6-下挡环，7-井眼。

具体实施方式

下面，将结合附图对本发明进行更加详细的说明，本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和以外，均可以以任何方式组合。下面结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施例包括但不限于以下实施例。

实施例1

如图1所示，一种吸水自膨胀封隔器，包括心轴1、上挡环2、吸水膨胀胶筒4和下挡环6，吸水膨胀胶筒4通过硫化与心轴粘结为一体，上挡环和下挡环通过焊接或螺纹方式固定在心轴上，吸水膨胀胶筒4与上挡环2和下挡环6之间分别设置套设在心轴1上的上端保护短胶筒3、下端保护短胶筒5；上端部保护短胶筒3和下端部保护短胶筒5为弹性材料；上端部保护短胶筒3和下端部保护短胶筒5的抗剪切能力大于吸水膨胀后的吸水膨胀胶筒4。上端部保护短胶筒3 和下端部保护短胶筒5采用氢化丁腈材料。吸水膨胀胶筒4的膨胀倍率1～1.5 倍，硬度大于80HA，扯断强度大于10MPa，密封能力15～20MPa/m，耐温性能150℃以上。吸水膨胀胶筒4、上端部保护短胶筒3和下端部保护短胶筒5的端部缩径成圆弧面。

如图2所示，当吸水膨胀胶筒4吸水或吸油后，径向、端向同时膨胀，其端向挤压上端部保护短胶筒3和下端部保护短胶筒5；上端部保护短胶筒3和下端部保护短胶筒5由于受到轴向挤压，其径向增大，其外壁贴合井眼，这就相当于进一步增长了密封有效长度。