一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，解决现有的封隔器在高温高压条件下难以满足施工要求的问题。该四级压缩式封隔器，包括设有中心管、胶筒、缸套及至少为两个的密封圈的封隔器主体，所述胶筒和缸套均包覆在中心管外，所有的密封圈均设置在缸套中，还包括包覆在中心管外并用于封隔器压缩时确保胶筒密封性能的胶筒保护机构，以及设置在缸套中、用于辅助密封圈在高温高压施工条件下对缸套进行完全密封的辅助密封装置。本发明结构合理，能够保护胶筒并确保胶筒和密封圈的密封性能，满足高温高压施工要求，并延长封隔器的使用寿命，因此，其适于推广应用。
【专利说明】—种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种封隔器，具体地说，是涉及一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器。
【背景技术】
[0002]封隔器是油田井下采油的一种关键工具，广泛使用于油田分注、分层改造、压裂、分层采油、机械管道堵水等多种作业目的需要。
[0003]胶筒和密封圈作为封隔器的主要组成部分，它们的密封性能直接影响到封隔器的正常使用效果及使用寿命等，因而在封隔器中起着决定性的作用。胶筒在高温环境中承受较高压差时，胶筒肩部易被压裂，使胶筒密封失效；密封圈则在高温高压下会容易发生形变，不能很好地填补缸套与活塞之间的间隙，以便对封隔器进行有效密封。上述两点缺陷也造成了在高温高压条件下，封隔器耐压差性能差，不能满足施工要求，并且使用寿命短。
[0004]因此，随着钻井深度的加大，井温和施工压力也随之增高，常规的压裂、酸化封隔器已无法满足苛刻的施工要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，主要解决现有的封隔器在高温高压条件下难以满足施工要求的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，包括设有中心管、胶筒、缸套及至少为两个的密封圈的封隔器主体，所述胶筒和缸套均包覆在中心管外，所有的密封圈均设置在缸套中，还包括包覆在中心管外并用于封隔器压缩时确保胶筒密封性能的胶筒保护机构，以及设置在缸套中、用于辅助密封圈在高温高压施工条件下对缸套进行完全密封的辅助密封装置。
[0007]进一步地，本发明还包括设置在封隔器主体上、用于超高温高压条件下维持胶筒保护机构保护作用的胶筒肩部保护装置。
[0008]具体地说，所述胶筒保护机构包括均包覆在中心管外、且与胶筒紧密接触的上胶筒和下胶筒；所述上胶筒和下胶筒分别位于胶筒相对的两侧。
[0009]具体地说，所述辅助密封装置包括均设置在缸套中、且与密封圈紧密接触的左密封环和右密封环；所述左密封环和右密封环分别位于密封圈相对的两侧。
[0010]具体地说，所述胶筒肩部保护装置包括均设置在封隔器主体上的上扩张环、上保护碗、下扩张环和下保护碗；所述上保护碗设置在上胶筒末端，所述上扩张环与上保护碗相接触；所述下保护碗设置在下胶筒末端，所述下扩张环则与下保护碗相接触。
[0011]作为优选，所述上扩张环、上保护碗、下扩张环和下保护碗均由铜制成。
[0012]作为优选，所述上胶筒、胶筒和下胶筒由HNBR材料制成。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果: (I)本发明设计合理，实用性强，效率高。
[0014](2)本发明在常规封隔器基础上增设了胶筒保护机构和辅助密封装置，并采用四级压缩式结构，从而不仅能够在封隔器工作时提供更大的座封力，而且在高温高压环境下可以对胶筒及其肩部进行有效保护，确保其密封性，而辅助密封装置则可以配合密封圈对缸套进行有效的完全密封，试验表明，在高温高压施工条件下，本发明中的胶筒基本没有损坏，因而本发明不仅提高了封隔器的耐压差性能，满足苛刻环境下的施工要求，而且也延长了封隔器的使用寿命。
[0015](3)本发明还设置了胶筒肩部保护装置，其可以维持胶筒保护机构的保护作用，解决超高温高压环境下由于胶筒保护机构保护作用减弱而发生胶筒肩部突出形变的问题，并防止胶筒被压裂，胶筒肩部保护装置的设置，不仅确保了胶筒保护机构的作用不被减弱，而且大大提高了胶筒的承压能力及密封的效果，从而也进一步延长了胶筒的使用寿命。
[0016](4)本发明中的上扩张环、上保护碗、下扩张环和下保护碗均由铜制成，不仅具有良好的塑性，并且抗剪切能力强，因此，这也大大改善了胶筒的抗温抗压性能，能达到高温高压(例如180°C、70MPa)环境下的施工要求。
[0017](5)本发明中的上胶筒、胶筒和下胶筒均优选由HNBR(即氢化丁腈橡胶)材料制成，由于氢化丁腈橡胶综合性能出色，具有良好的耐热、高强度、高撕裂、高耐磨性能，因而其可以使胶筒及其保护机构耐高温抗压的性能得到进一步的提高，使之完全适应施工环境的要求，从而进一步地优化了封隔器的整体性能。
[0018](6)本发明性价比高，制造成本低廉，适合于油田井采油方面推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构示意图。
[0020]图2为图1中A处旋转后的放大示意图。
[0021]图3为图1中B处密封圈与辅助密封装置连接的放大示意图。
[0022]其中，附图标记对应的零部件名称为:
1-封隔器主体，2-上接头，3-上扩张环，4-上保护碗，5-上胶筒，6-胶筒，7-中心管，8-下胶筒，9-下保护碗，10-下扩张环，11-缸套，12-左密封环，13-密封圈，14-右密封环，15-第一级活塞，16-第二级活塞，17-第三级活塞，18-第四级活塞，19-剪切销钉，20-下接头。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0024]如图1?3所示，本发明包括封隔器主体1、胶筒保护机构和辅助密封装置。所述封隔器主体I与现有的封隔器一样，主要由上接头2、胶筒6、中心管7、缸套11、第一级活塞15、第二级活塞16、第三级活塞17、第四级活塞18、剪切销钉19、下接头20以及至少为两个的密封圈13构成，如图1所示。施加中心压时，四级活塞同时上推压缩胶筒6，实现座封，而由于没有锁定机构，因此，泄压后，在胶筒6的回弹力作用下，封隔器可以实现自动解封。
[0025]所述胶筒6用于封隔器压缩时对其进行密封，保证封隔器在高温环境下的耐压差性能。而所述胶筒保护机构则用于封隔器压缩时确保胶筒的密封性能，该胶筒保护机构包括均包覆在中心管7外、且与胶筒紧密接触的上胶筒5和下胶筒8 ;所述上胶筒5和下胶筒8分别位于胶筒6相对的两侧。在座封力逐渐增大的作用下，为进一步提高胶筒6的密封性能，以及上胶筒5和下胶筒8的保护作用，所述上胶筒5、胶筒6和下胶筒8均由HNBR材料制成。
[0026]另外，本发明还设置了胶筒肩部保护装置，以用于维持胶筒保护机构的保护作用，并进一步地提高胶筒6的承压能力和确保胶筒6的密封性能，从而使得封隔器在超高温、高压施工条件下仍然具有良好的耐高温抗压性能，该胶筒肩部保护装置包括均设置在封隔器主体I上的上扩张环3、上保护碗4、下扩张环10和下保护碗9 ;所述上保护碗4设置在上胶筒5末端，所述上扩张环3与上保护碗4相接触，所述下保护碗9设置在下胶筒8末端，所述下扩张环10则与下保护碗9相接触。所述上扩张环3和下扩张环10结构、大小完全相同，所述上保护碗4和下保护碗9结构、大小完全相同，并且上扩张环3、上保护碗4、下扩张环10和下保护碗9均由铜制成。胶筒6在对封隔器进行密封时，上胶筒5和下胶筒8会随着座封力的增大而逐渐变形，然后对胶筒6、特别是胶筒6肩部起到保护作用，使封隔器在高温、高压施工条件下仍能保持良好的耐压差性能。但在超高温、高压条件下，胶筒6的密封性能和上胶筒5、下胶筒8的保护作用会逐渐减弱，因此在胶筒6肩部受到挤压力变形张大的同时，上扩张环3、上保护碗4、下扩张环10和下保护碗9会因为受挤压力的变大而自动张开，并适应胶筒6肩部的变形，然后对其形变进行稳固，从而继续维持上胶筒5、下胶筒8对胶筒6的保护作用，防止胶筒6肩部由于变形过大而被压裂，使得胶筒6在高温高压条件下仍然能够很好地对封隔器进行密封，以便于封隔器的工作性依然能够满足施工要求。
[0027]此外，在高温高压条件下，缸套11仅通过常规的密封圈13来进行密封是无法达到封隔器整体密封要求的，因此，为提高密封圈13的密封性能，本发明设置了辅助密封装置，用于辅助密封圈13对缸套11进行完全密封。具体地说，该辅助密封装置包括均设置在缸套11中、且与密封圈紧密接触的左密封环12和右密封环14 ;所述左密封环12和右密封环14分别位于密封圈13相对的两侧。在高温和高压的同时作用下，密封圈13会发生形变，而在密封圈13发生形变的同时，左密封环12和右密封环14也会随着密封圈13的变形而变形，并无缝填入到缸套11与各级活塞之间的间隙中，从而保证密封圈13在高温高压(例如180°C、70MPa)施工条件下依然能够对封隔器进行完全密封。
[0028]本发明是特别针对高温高压的施工条件来进行设计的，其具有良好的耐压差性能，能够满足高温高压施工条件下对封隔器的应用要求。
[0029]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一致的，也应当在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，包括设有中心管(7)、胶筒(6)、缸套(11)及至少为两个的密封圈(13)的封隔器主体(1)，所述胶筒(6)和缸套(11)均包覆在中心管(7)外，所有的密封圈(13)均设置在缸套(11)中，其特征在于，还包括包覆在中心管(7)外并用于封隔器压缩时确保胶筒密封性能的胶筒保护机构，以及设置在缸套(11)中、用于辅助密封圈(13)在高温高压施工条件下对缸套进行完全密封的辅助密封装置。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，其特征在于，还包括设置在封隔器主体(I)上、用于超高温高压条件下维持胶筒保护机构保护作用的胶筒肩部保护装置。
3.根据权利要求2所述的一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，其特征在于，所述胶筒保护机构包括均包覆在中心管(7)外、且与胶筒紧密接触的上胶筒(5)和下胶筒(8);所述上胶筒(5)和下胶筒(8)分别位于胶筒相对的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，其特征在于，所述辅助密封装置包括均设置在缸套(11)中、且与密封圈紧密接触的左密封环(12)和右密封环(14);所述左密封环(12)和右密封环(14)分别位于密封圈相对的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，其特征在于，所述胶筒肩部保护装置包括均设置在封隔器主体(I)上的上扩张环(3)、上保护碗(4)、下扩张环(10)和下保护碗(9);所述上保护碗(4)设置在上胶筒(5)末端，所述上扩张环(3)与上保护碗(4)相接触；所述下保护碗(9)设置在下胶筒(8)末端，所述下扩张环(10)则与下保护碗(9)相接触。
6.根据权利要求5所述的一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，其特征在于，所述上扩张环(3)、上保护碗(4)、下扩张环(10)和下保护碗(9)均由铜制成。
7.根据权利要求3?6任意一项所述的一种适用于高温高压施工条件下的四级压缩式封隔器，其特征在于，所述上胶筒(5)、胶筒(6)和下胶筒(8)均由HNBR材料制成。
【文档编号】E21B33/127GK103670327SQ201410000684
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】何伟, 卿显君, 易建国 申请人:四川省威尔敦化工有限公司