一种带防突功能的自膨胀封隔器的制造方法

一种带防突功能的自膨胀封隔器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种带防突功能的自膨胀封隔器，其包括有基管、自膨胀胶筒及两端环，自膨胀胶筒及端环套设在基管上，且两端环对应相邻于自膨胀胶筒的两端处，端环与自膨胀胶筒之间设有承托环组件，承托环组件包括有金属限位环及橡胶制成的承托环，金属限位环及承托环依次套设在基管上，金属限位环的一端与端环的内端相接触，其另一端与承托环的一端相邻，自膨胀胶筒的端部缩径形成有一外锥面，承托环的另一端相对于自膨胀胶筒凸设有一环耳，环耳的内周面为一与外锥面相配合的内锥面，环耳通过内锥面对应套设在自膨胀胶筒的外锥面上。本实用新型通过设置承托环组件，能有效的阻止自膨胀胶筒在膨胀过程中沿轴向沿环空涨出，使密封压力得到显著的提高。
【专利说明】一种带防突功能的自膨胀封隔器

【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油天然气开采领域，涉及分层段采油、注水、压裂、酸化、防砂、堵水、测试或完井固井等作业中的一种带防突功能的自膨胀封隔器。

【背景技术】
[0002]自膨胀封隔器一般主要由基管、自膨胀胶筒和端环组成，它是利用套设在基管外面的遇油或遇水膨胀的自膨胀胶筒封隔环空，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。
[0003]为了提高自膨胀封隔器的密封压力，除了提高自膨胀胶筒的性能外，另外一个保持和提高接触压力的方法就是优化胶筒两端端环的结构。胶筒两端的端环可以防止胶筒的轴向窜动，如果自膨胀封隔器胶筒两端没有限制装置或保护件，一方面胶筒可能发生轴向窜动，而且橡胶在溶胀过程中由于端面接触液体沿轴向膨胀，另一方面在环形空间初封之后胶筒会沿轴向膨胀流动，导致和井壁的接触应力很难提高，尽管普通端环可以防止胶筒的轴向窜动，在一定程度上可以阻止膨胀胶筒的轴向流动，但是由于下井尺寸的限制，端环与井壁之间必须有一定的空隙，因此普通的端环不可能完全阻止自膨胀胶筒的轴向流动，为了获得和保持较高的接触压力，阻止自膨胀胶筒的轴向流动的防突部件是十分必要的。
[0004]目前公开使用的自膨胀封隔器，其防突部件是在自膨胀胶筒的两端设置热塑性挡环，在初始具有更快的溶胀性能，随后自膨胀胶筒才慢慢膨胀，尽管在初始热塑性挡环能限制自膨胀胶筒的轴向膨胀，但是在膨胀后期热塑性端环与井壁之间还是存在间隙，无法完全阻止胶筒的轴向膨胀；或者，还有部分自膨胀封隔器，是在自膨胀胶筒的两端设置金属制成的防突装置，但该防突装置制作复杂，不能有效地阻止自膨胀橡胶溶胀后的轴向挤出，其密封性能都无法大幅度提高。
[0005]有鉴于此，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种带防突功能的自膨胀封隔器，以期解决现有技术存在的问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是在于提供一种带防突功能的自膨胀封隔器，通过在其两端分别设置承托环组件，能有效的阻止自膨胀胶筒在膨胀过程中从轴向沿环空涨出，从而使封隔器的密封压力得到显著的提高。
[0007]为此，本实用新型提出一种带防突功能的自膨胀封隔器，所述带防突功能的自膨胀封隔器包括有一基管、一自膨胀胶筒及两端环，所述自膨胀胶筒及端环分别套设在所述基管上，且两所述端环对应相邻于所述自膨胀胶筒的两端处，其中，所述端环与所述自膨胀胶筒之间设有一承托环组件，所述承托环组件包括有一金属限位环及一由橡胶制成的承托环，所述金属限位环及承托环依次套设在所述基管上，所述金属限位环的一端与所述端环的内端相接触，其另一端与所述承托环的一端相邻，其中，所述自膨胀胶筒的端部缩径形成有一外锥面，所述承托环的另一端相对于所述自膨胀胶筒凸设有一环耳，所述环耳的内周面为一与所述外锥面相配合的内锥面，所述环耳通过所述内锥面对应套设在所述自膨胀胶筒的外锥面上。
[0008]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述承托环一端的外侧面缩径形成有第一锥面，所述金属限位环的另一端相对于所述承托环凸设有一环部，所述环部的内侧面为一与所述第一锥面相匹配的第二锥面，所述环部通过所述第二锥面对应套合在所述第一锥面上。
[0009]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述承托环由丁基橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶或氯丁橡胶制成。
[0010]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述基管与端环之间沿周向另设有一环卡槽，所述环卡槽相邻于所述承托环的一端，所述环卡槽内嵌设有一挡环，所述挡环的一端与所述承托环一端的端面相抵接。
[0011]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述环卡槽包括有一定位凹环及一环槽，所述定位凹环位于所述基管的外侧面上，所述环槽则位于所述端环的内端处，并沿周向凹设于所述端环的内侧面上，其与所述定位凹环的位置相对应。
[0012]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述端环上沿径向形成有多个通道，各所述通道沿所述端环的周向均布。
[0013]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述通道位于所述端环的内端端面上。
[0014]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述挡环包括有两个相对嵌设在所述环卡槽内的半圆形挡环，两所述半圆形挡环上相对的端部之间形成有开口。
[0015]如上所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其中，所述端环通过螺钉与所述基管固定。
[0016]本实用新型提出的带防突功能的自膨胀封隔器，通过在自膨胀胶筒的端部设置承托环组件，作为自膨胀胶筒的防突部件，从而具有防突功能，在自膨胀胶筒遇油、遇水膨胀时，其端部的承托环可以随之展开并包覆自膨胀胶筒的端面，能有效的阻止自膨胀胶筒在膨胀过程中从轴向沿环空涨出，迫使自膨胀胶筒只能沿径向膨胀，充满其与井壁之间的环形空间，并与井壁产生和保持较高的接触应力，显著提高了自膨胀封隔器与井壁之间的密封性能，从而获得良好的密封条件；另外，通过将自膨胀胶筒的端部缩径形成外锥面，而承托环组件中承托环设置成内锥面，并对应套设在外锥面上，一方面，防止本实用新型的最大外径过大，确保能顺利下入井内，另一方面，可使自膨胀胶筒的端部在膨胀过程中受力更加均匀，避免其因轴向膨胀而挤出撕裂，达到保护自膨胀胶筒的目的。
[0017]本实用新型提出的带防突功能的自膨胀封隔器，结构实用，操作方便，采用耐油或耐水橡胶制成的承托环，利用耐油或耐水橡胶的超弹性以及比自膨胀胶筒的强度高的特点，既可以扩展到布满整个环空间隙，也有足够的强度阻挡自膨胀胶筒的轴向流动。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的带防突功能的自膨胀封隔器的组成结构图；
[0019]图2为图1中的局部放大示意图；
[0020]图3为本实用新型中挡环的平面示意图。
[0021]主要元件标号说明:
[0022]I基管11定位凹环
[0023]2自膨胀胶筒21外锥面
[0024]3端环31 环槽
[0025]32通道33螺钉
[0026]4承托环组件41金属限位环
[0027]411环部 412第二锥面
[0028]42承托环421环耳
[0029]422内锥面423第一锥面
[0030]5 挡环 51 半圆形挡环
[0031]52 开口

【具体实施方式】
[0032]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】

【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】:
[0033]图1为本实用新型的带防突功能的自膨胀封隔器的组成结构图；图2为图1中的局部放大示意图；图3为本实用新型中挡环的平面示意图。
[0034]参见图1、图2，本实用新型提出的带防突功能的自膨胀封隔器，包括有一基管1、一自膨胀胶筒2及两端环3，所述自膨胀胶筒2及端环3分别套设在所述基管I上，且两所述端环3对应相邻于所述自膨胀胶筒2的两端处，其中:
[0035]所述端环3与所述自膨胀胶筒2之间设有一承托环组件4，所述承托环组件4包括有一金属限位环41及一由橡胶制成的承托环42，所述金属限位环41及承托环42依次套设在所述基管I上，所述金属限位环41的一端与所述端环3的内端相接触，其另一端与所述承托环42的一端相邻，其中，所述自膨胀胶筒2的端部缩径形成有一外锥面21，所述承托环42的另一端相对于所述自膨胀胶筒凸设有一环耳421，所述环耳的内周面为一与所述外锥面相配合的内锥面422，所述环耳421通过所述内锥面422对应套设在所述自膨胀胶筒2的外锥面21上。通过外锥面21与内锥面422的相互匹配，在自膨胀胶筒2膨胀时，既有利于承托环42随之胀开，又有足够的强度保护自膨胀胶筒2。在具体实施中，优选该外锥面、内锥面的锥度为3°，以达到较佳的使用效果。
[0036]较佳地，所述承托环42 —端的外侧面缩径形成有第一锥面423，所述金属限位环41的另一端相对于所述承托环42凸设有一环部411，所述环部411的内侧面为一与所述第一锥面423相匹配的第二锥面412，所述环部411通过所述第二锥面412对应套合在所述第一锥面423上。
[0037]其中，优选所述承托环42由耐油或耐水橡胶如丁基橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶或氯丁橡胶制成，由此，可根据具体工况，具有较佳的耐油、耐水性能。另外，金属限位环5可优选由具有一定塑性的金属材料制成。
[0038]其中，所述基管I与端环3之间沿周向另设有一环卡槽，所述环卡槽相邻于所述承托环42的一端，所述环卡槽内嵌设有一挡环5，所述挡环5的一端与所述承托环42 —端的端面相抵接。
[0039]进一步地，所述环卡槽包括有一定位凹环11及一环槽31，所述定位凹环11位于所述基管I的外侧面上，所述环槽31则位于所述端环3的内端处，并沿周向凹设于所述端环3的内侧面上，其与所述定位凹环11的位置相对应，以形成所述环卡槽。如图所述，所述挡环5的一部分嵌入所述基管1，另一部分嵌入所述端环内侧面，可增加所述端环3的轴向阻挡力。
[0040]其中，所述端环3上沿径向形成有多个通道32，各所述通道32沿所述端环3的周向均布。其中，优选所述通道32位于所述端环3的内端端面上。由前述可知，此时各通道32与环槽31的槽底能相互连通，如此，可使油、水等溶剂从通道32处进入，并沿各部件的表面渗透至自膨胀胶筒2处，以加速自膨胀胶筒2的膨胀速度，提高工作效率。
[0041 ] 如图3所示，所述挡环5包括有两个相对嵌设在所述环卡槽内的半圆形挡环51，两所述半圆形挡环上相对的端部之间分别形成有开口 52。也即，其中一所述半圆形挡环与另一半圆形挡环上相对的端部之间分别形成有开口 52，这样，使得溶剂能顺着挡环5的开口进入，并沿基管I的表面流至自膨胀胶筒2处，提高自膨胀胶筒2的膨胀速度。其中，在实际使用中，对于所述挡环5不限于上述形式，其可选用在周向等分为多瓣的结构，以满足更多的应用需求。另外，所述端环3通过螺钉33与所述基管I固定，至于螺钉33的数量及设置方式，在此不作限定，比如，可沿周向均布三个。此外，在实际使用中，还可使金属限位环41及承托环42与基管I外表面之间形成间隙(如间隙配合)，以便留有空隙更方便溶剂渗流到自膨胀胶筒2的端部，加快膨胀速度。
[0042]请参见图1，本实用新型提出的带防突功能的自膨胀封隔器，在实际应用中，通过在自膨胀胶筒2的端部设置承托环组件4，当自膨胀胶筒2遇油、遇水膨胀时，承托环组件4的承托环42可以随之展开并包覆自膨胀胶筒2的端部，能有效的阻止自膨胀胶筒2在膨胀过程中从轴向沿环空涨出，迫使自膨胀胶筒2只能沿径向膨胀，充满其与井壁之间的环形空间，并与井壁产生和保持较高的接触应力，显著提高了自膨胀封隔器2与井壁之间的密封性能，从而获得良好的密封条件；另外，通过将自膨胀胶筒的端部缩径形成外锥面，而承托环组件中承托环设置成内锥面，并对应套设在外锥面上，可使自膨胀胶筒的端部在膨胀过程中受力更加均匀，避免其因轴向膨胀而挤出撕裂，达到保护自膨胀胶筒的目的。
[0043]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
【权利要求】
1.一种带防突功能的自膨胀封隔器，所述带防突功能的自膨胀封隔器包括有一基管、一自膨胀胶筒及两端环，所述自膨胀胶筒及端环分别套设在所述基管上，且两所述端环对应相邻于所述自膨胀胶筒的两端处，其特征在于，所述端环与所述自膨胀胶筒之间设有一承托环组件，所述承托环组件包括有一金属限位环及一由橡胶制成的承托环，所述金属限位环及承托环依次套设在所述基管上，所述金属限位环的一端与所述端环的内端相接触，其另一端与所述承托环的一端相邻，其中，所述自膨胀胶筒的端部缩径形成有一外锥面，所述承托环的另一端相对于所述自膨胀胶筒凸设有一环耳，所述环耳的内周面为一与所述外锥面相配合的内锥面，所述环耳通过所述内锥面对应套设在所述自膨胀胶筒的外锥面上。
2.如权利要求1所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述承托环一端的外侧面缩径形成有第一锥面，所述金属限位环的另一端相对于所述承托环凸设有一环部，所述环部的内侧面为一与所述第一锥面相匹配的第二锥面，所述环部通过所述第二锥面对应套合在所述第一锥面上。
3.如权利要求2所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述承托环由丁基橡胶、乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶或氯丁橡胶制成。
4.如权利要求1至3任一项所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述基管与端环之间沿周向另设有一环卡槽，所述环卡槽相邻于所述承托环的一端，所述环卡槽内嵌设有一挡环，所述挡环的一端与所述承托环一端的端面相抵接。
5.如权利要求4所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述环卡槽包括有一定位凹环及一环槽，所述定位凹环位于所述基管的外侧面上，所述环槽则位于所述端环的内端处，并沿周向凹设于所述端环的内侧面上，其与所述定位凹环的位置相对应。
6.如权利要求5所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述端环上沿径向形成有多个通道，各所述通道沿所述端环的周向均布。
7.如权利要求6所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述通道位于所述端环的内端端面上。
8.如权利要求5至7任一项所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述挡环包括有两个相对嵌设在所述环卡槽内的半圆形挡环，两所述半圆形挡环上相对的端部之间形成有开口。
9.如权利要求8所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述端环通过螺钉与所述基管固定。
10.如权利要求1所述的带防突功能的自膨胀封隔器，其特征在于，所述端环通过螺钉与所述基管固定。
【文档编号】E21B33/127GK204113203SQ201420509860
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】王宇鹏, 李显义, 李晓芳, 何莎莎, 黄衍福, 段马利, 孟明辉, 赵玉钧, 周小刚, 罗继承, 杨玉林, 乌崧然, 赵博, 王小权, 王兆会, 宋建, 郭添鸣, 刘欣欣 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院, 北京石油机械厂