护肩、密封筒及封隔器的制作方法

本申请涉及石油行业井下工具领域，特别是涉及一种护肩、密封筒及封隔器。

背景技术：

随着石油的不断开采，世界石油储量逐渐减少，并且大部分油田的易开采稀油都已开采的所剩无几，剩下的都是一些极难开采的稠油。由于稠油的密度高且粘稠度大，很难通过井下工具抽油管直接抽上来。为了开采这些稠油，人们研发出一种稠油热采的办法将油抽上来。所谓稠油热采，就是将高温高压蒸汽注入到地底油藏，通过温度越高黏度越低的原理降低稠油的黏度，这样才能将油抽上去。

采油过程中需要使用封隔器在井下进行分层封隔。封隔器包括钢体、密封筒与控制部分。密封筒是封隔器的重要部件之一。现有的密封筒是由耐高温弹性材料制成的。密封筒密封后，随着温度的升高，密封筒所受压力会随着温度的升高而跟着升高，如不及时泄压密封筒会产生肩突乃至肩突过大导致密封筒割裂。

因此，亟需研制出一种能够防止密封筒产生肩突的护肩，以及带有护肩的密封筒、带有密封筒的封隔器。

技术实现要素：

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种护肩，用于容置密封圈并防止密封圈产生肩突，包括：

顶面，其具有贯通顶面的中心孔，用于穿过管柱，所述顶面的中心孔的边缘向内延伸形成内凸台，所述内凸台配置成对所述密封圈的内表面产生约束；和

侧壁，其沿所述顶面边缘向外倾斜后再垂直延伸而成，形成斜面段及垂直段，所述斜面段用于减少所述顶面的面积，以防止或减小密封圈的肩突，所述垂直段用于包覆在所述密封圈的外表面处，以避免所述密封圈在所述垂直段处产生肩突；

其中，所述顶面与所述侧壁围合成容置空间，以将所述密封圈安装在容置空间内。

根据本申请的另一个方面，提供了一种密封筒，用于安装在管柱和套管之间，按照安装在所述管柱的不同位置，由上至下包括：

上端密封组件，包括聚四氟乙烯密封圈以及第一护肩，所述第一护肩套装在所述聚四氟乙烯密封圈外部，所述聚四氟乙烯密封圈受热软化，形成所述密封筒的第三级密封；

中间密封组件，包括两个相对布置的耐高温弹性密封圈及其对应的第二护肩，每一第二护肩套装在对应的耐高温弹性密封圈的外部，所述中间密封组件形成所述密封筒的第二级密封；和

下端密封组件，包括石墨密封圈和第三护肩，所述第三护肩套装在所述石墨密封圈的外部，所述下端密封组件形成所述密封筒的第一级密封；

其中，所述上端密封组件和下端密封组件相对布置；

所述第一护肩及所述第三护肩用于容置对应的密封圈并防止对应的密封圈产生肩突，所述第一护肩及所述第三护肩中每一护肩均包括：

顶面，其具有贯通顶面的中心孔，用于穿过管柱，所述顶面的中心孔的边缘向内延伸形成内凸台，所述内凸台配置成对所述对应的密封圈的内表面产生约束；

侧壁，其沿所述顶面边缘向外倾斜后再垂直延伸而成，形成斜面段及垂直段，所述斜面段用于减少所述顶面的面积，以防止或减小对应的密封圈的肩突，所述垂直段用于包覆在所述对应的密封圈的外表面处，以避免所述对应的密封圈在所述垂直段处产生肩突；

其中，所述顶面与所述侧壁围合成容置空间，以将所述对应的密封圈安装在容置空间内。

可选地，所述第二护肩包括：

顶面，其具有贯通顶面的中心孔，用于穿过管柱，所述顶面为向外倾斜的斜面；和

侧壁，其沿所述顶面边缘垂直延伸而成。

可选地，所述的密封筒还包括钢丝网密封圈，是由钢丝编织而成且形成的所述钢丝网密封圈中各所述钢丝之间存在空隙，用于在压力作用下实现自身压缩，进而起到泄压作用。

可选地，所述钢丝网密封圈设置在所述中间密封组件的两个耐高温弹性密封圈之间。

可选地，所述钢丝网密封圈设置在所述上端密封组件与所述中间密封组件之间。

可选地，所述钢丝网密封圈设置在所述中间密封组件和所述下端密封组件之间。

根据本申请的另一个方面，提供了一种封隔器，包括所述的密封筒。

本申请的护肩、密封筒及封隔器，护肩的侧壁中的斜面段能够减小顶面的面积，故可以防止或减小密封圈的肩突；侧壁的垂直段包覆在密封圈的外表面，能够避免在密封圈在垂直段产生肩突。

进一步地，本申请护肩的顶面的中心孔处具有内凸台，能够对密封圈的内表面产生约束，使得密封圈的内表面更容易与管柱密封。

进一步地，本申请密封筒的上端密封组件采用聚四氟乙烯密封圈，聚四氟乙烯密封圈受热软化，形成密封筒的第三级密封，进一步提高了密封筒的密封能力。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的护肩的示意性剖视图；

图2是根据本申请一个实施例的密封筒安装在管柱与套管之间的示意性装配图；

图3是根据本申请另一个实施例的密封筒的示意性剖视图；

图4是根据本申请另一个实施例的密封筒的示意性剖视图；

图5是根据本申请另一个实施例的密封筒的示意性剖视图。

图中各符号表示含义如下：

1管柱，2套管，

10护肩，

a内凸台，b顶面，c斜面段，d垂直段，11中心孔，12侧壁，

20密封筒，

21上端密封组件，211聚四氟乙烯密封圈，212第一护肩，

22中间密封组件，221耐高温弹性密封圈，222第二护肩，

23下端密封组件，231石墨密封圈，232第三护肩，

24钢丝网密封圈。

具体实施方式

图1是根据本申请一个实施例的护肩的示意性剖视图。本实施例中，提供了一种护肩10，用于容置密封圈并防止密封圈产生肩突。护肩10一般性可以包括：顶面b和侧壁12。顶面b具有垂直贯通顶面b的中心孔11，用于穿过管柱。所述顶面b的中心孔11的边缘向内延伸形成内凸台a，所述内凸台a配置成在密封圈压缩变形的过程中对所述密封圈的内表面产生约束，这样在压缩的过程中密封圈内表面更容易与管柱密封，杜绝了密封圈与管柱无密封而产生的内漏情况。侧壁12沿所述顶面b边缘向外倾斜后再垂直延伸而成，形成斜面段c及垂直段d。所述斜面段c用于减少所述顶面b的面积，这样在顶面b受到相同力的作用下，相当于增加了顶面b所受的压强，这样就可以使用较小的压力作用于密封圈，从而防止或减小密封圈的肩突。所述垂直段d用于包覆在所述密封圈的外表面处，这样在相同的压力下，该处不容易产生肩突，从而避免所述密封圈在所述垂直段d处产生肩突。其中，所述顶面b与所述侧壁12围合成容置空间，以将所述密封圈安装在容置空间内。

本申请的护肩10，由于护肩10的侧壁12中的斜面段c能够减小顶面b的面积，故可以防止或减小密封圈的肩突。侧壁12的垂直段d包覆在密封圈的外表面，能够避免在密封圈在垂直段d产生肩突。

进一步地，本申请护肩10的顶面b的中心孔11处具有内凸台a，能够对密封圈的内表面产生约束，使得密封圈的内表面更容易与管柱1密封。

图2是根据本申请一个实施例的密封筒安装在管柱与套管之间的示意性装配图。

如图2所示，本实施例提供了一种密封筒20，用于安装在管柱1和套管2之间。按照安装在所述管柱1的不同位置，密封筒20由上至下一般性可以包括：上端密封组件21、中间密封组件22和下端密封组件23。上端密封组件21包括聚四氟乙烯密封圈211以及第一护肩212。所述第一护肩212套装在所述聚四氟乙烯密封圈211外部。所述聚四氟乙烯密封圈211与所述第一护肩212的形状相匹配。所述聚四氟乙烯密封圈211受热软化，形成所述密封筒20的第三级密封。中间密封组件22包括两个相对布置的耐高温弹性密封圈221及其对应的第二护肩222。每一耐高温弹性密封圈221对应一个第二护肩222。每一第二护肩222套装在对应的耐高温弹性密封圈221的外部。耐高温弹性密封圈221与第二护肩222的形状相匹配。所述中间密封组件22形成所述密封筒20的第二级密封。下端密封组件23包括石墨密封圈231和第三护肩232。所述第三护肩232套装在所述石墨密封圈231的外部。所述石墨密封圈231与所述第三护肩232的形状相匹配。所述下端密封组件23形成所述密封筒20的第一级密封。其中，所述上端密封组件21和下端密封组件23相对布置。所述第一护肩212及所述第三护肩232用于容置对应的密封圈并防止对应的密封圈产生肩突。所述第一护肩212及所述第三护肩232中的每一护肩为图1所示护肩10，如图1所示，每一护肩其均包括：顶面b和侧壁12。顶面b具有贯通顶面b的中心孔11，用于穿过管柱1，所述顶面b的中心孔11的边缘向内延伸形成内凸台a，所述内凸台a配置成对所述对应的密封圈的内表面产生约束。侧壁12沿所述顶面b边缘向外倾斜后再垂直延伸而成，形成斜面段c及垂直段d，所述斜面段c用于减少所述顶面b的面积，以防止或减小对应的密封圈的肩突，所述垂直段d用于包覆在所述对应的密封圈的外表面处，以避免所述对应的密封圈在所述垂直段d处产生肩突。其中，所述顶面b与所述侧壁12围合成容置空间，以将所述对应的密封圈安装在容置空间内。

本实施例中，采用聚四氟乙烯密封圈211，由于聚四氟乙烯本身较硬。比较而言，在密封筒20整体被压缩过程中(主要是中间的耐高温弹性密封圈221被压缩)，聚四氟乙烯密封圈211自身变形较小，其内表面不与管柱1完全相接触，其外表面不完全与套管2相接触。在从管柱1注入高温高压蒸汽后，密封筒20整体受到高温高压作用，会促使密封筒20进一步变形而形成肩突。但由于设置了聚四氟乙烯密封圈211，聚四氟乙烯密封圈211在高温下软化而与管柱1和套管2完全接触，聚四氟乙烯密封圈211的高度变小了，这一就腾出了一定的空间，耐高温弹性密封圈221就不会产生或减小了肩突，对密封筒20整体而言相当于起到了自动泄压的作用。

可见，上端密封组件21安装到密封筒20的上端，它可增加密封筒20的最后一道防线，一旦密封筒20中部的耐高温弹性密封圈221产生微漏，安装在上部的聚四氟乙烯密封圈211可继续起到密封作用，从而达到密封目的，提高整个密封筒20的密封效果。

具体实施时，耐高温弹性密封圈221可以为天鼎联创的td350密封材料制成。

下端密封圈组件中采用石墨密封圈231，注入的高温高压蒸汽会从地底返上来，而密封筒20的作用就是通过密封防止高温高压蒸汽从管柱1和套管2之间泄漏。石墨材质的石墨密封圈231可耐高温，减小了高温高压蒸汽对耐高温弹性密封圈221直接作用，增强了密封筒20整体的耐高温能力。减轻高温高压气体对耐高温弹性密封圈221的直接损害，提升密封能力，

本申请的密封筒20中的第一护肩212和第三护肩232为图1中的护肩，因此该护肩的侧壁12中的斜面段c能够减小顶面b的面积，故可以防止或减小密封圈的肩突；侧壁12的垂直段d包覆在密封圈的外表面，能够避免在密封圈在垂直段d产生肩突；进而提高了密封筒20的密封效果。

进一步地，本实施例的密封筒20的上端密封组件21采用聚四氟乙烯密封圈211。因聚四氟乙烯本身不仅具有耐高温的作用，同时当温度达到350℃以后，因聚四氟乙烯属于橡胶类材料，在高温条件下会失去刚度变软，又由于温度升高后压力随之升高，聚四氟乙烯密封圈211因温度升高变软后，在压力的作用下被二次压缩产生变形，体积向侧面扩张，将聚四氟乙烯密封圈211外径与封隔器的套筒之间的缝隙堵死，从而起到密封作用，提高密封效果。同时，由于聚四氟密封圈在高温条件下是可压缩的，因而同时起到泄压作用。

如图2所示，更具体地，本实施例中，所述第二护肩222包括：顶面b和侧壁12。顶面b具有贯通顶面b的中心孔11，用于穿过管柱1，所述顶面b为向外倾斜的斜面。侧壁12沿所述顶面b边缘垂直延伸而成。

更进一步地，第二护肩222的顶面b与水平的夹角优选为15度。

图3是根据本申请另一个实施例的密封筒20的示意性剖视图。图4是根据本申请另一个实施例的密封筒20的示意性剖视图。图5是根据本申请另一个实施例的密封筒20的示意性剖视图。

如图3所示，还可参见图4-图5，所述的密封筒20还包括钢丝网密封圈24，是由钢丝编织而成且形成的所述钢丝网密封圈中各所述钢丝之间存在空隙，在高温下硬度降低，这样在压力不变温度升高的工况下可实现自身压缩，进而起到泄压作用。

具体实施时，可将直径0.1mm的钢丝编织成钢丝网密封圈24。因钢性材料本身具有一定的弹性，加上纵横交错的编织结构，使钢丝网密封圈24具有很大的弹性变形量，提高密封筒20的承压能力。钢丝网密封圈24的钢丝之间有若干个微小空间，在不同压力的作用下可产生不同的压缩量，因其有很大的压缩空间，因而可以起到如上述聚四氟乙烯密封圈211类似的泄压来防止肩突产生的作用，达到最佳密封效果的目的。

需要说明的是，本申请中泄压的目的在于降低耐高温弹性密封圈221等密封圈所受压力，以防止或减小密封圈的肩突。

如图3所示，本实施例中，所述钢丝网密封圈24设置在所述中间密封组件22的两个耐高温弹性密封圈221之间。

如图4所示，本实施例中，所述钢丝网密封圈24设置在所述上端密封组件21与所述中间密封组件22之间。

如图5所示，本实施例中，所述钢丝网密封圈24设置在所述中间密封组件22和所述下端密封组件23之间。

参见图2所示，本实施例还提供了一种封隔器，包括上述的密封筒20。密封筒20结构与图2-5所示密封筒20结构相同，本实施例针对密封筒20结构部分不再赘述。

本申请封隔器包括密封筒20，密封筒20包括护肩。由于护肩的侧壁12中的斜面段c能够减小顶面b的面积，故可以防止或减小密封圈的肩突。侧壁12的垂直段d包覆在密封圈的外表面，能够避免在密封圈在垂直段d产生肩突。此外，护肩的顶面b的中心孔11处具有内凸台a，能够对密封圈的内表面产生约束，使得密封圈的内表面更容易与管柱1密封。此外密封筒20的上端密封组件21采用聚四氟乙烯密封圈211，聚四氟乙烯密封圈211受热软化，形成密封筒20的第三级密封，进一步提高了密封筒20的密封能力，进而提高了封隔器的密封性能。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。