一种防肩凸可溶胶筒的制作方法

本实用新型涉及油田钻井领域，尤其是一种防肩凸可溶胶筒。

背景技术：

桥塞是油田井下采油，特别是压裂完井作业中的重要工具之一，桥塞的主要作用是在压裂完井作业中进行油气井封层，油水井分层压裂、分层酸化、分层试油施工时封堵下部井段，它较好地解决了坐封、打捞、解封操作复杂，使用成功率低的问题；而胶筒则是桥塞进行分层密封的关键部件，胶筒质量直接影响了桥塞的密封效果和使用寿命，胶筒一般采用橡胶类材料制成，故称之为胶筒，但胶筒仅是一种行业内约定成俗的技术术语，用于表示起到密封作用的功能性部件，而不仅仅指胶筒只能由橡胶制作；当胶筒承受一定的压力来促使其变形用来密封时，需要考虑胶筒本身的形变能力，若形变过大，可能导致胶筒产生肩凸现象，使密封达不到效果。

同时，在可溶胶筒领域，因胶筒材料改变，使胶筒分子量减小，导致胶筒的承压压力减小，其承压压力只能达到30MPa-50MPa，而标准胶筒的承压压力应在70MPa；因此有效解决胶筒在压缩时产生的肩凸现象同时增强可溶胶筒的承压压力可以有效降低压裂施工的成本并提高工作效率。

现在大多数桥塞上的胶筒都为直筒型的胶筒，在压裂作业中，因胶筒上下两端硬度和中间部硬度相似，当胶筒被压缩的时候很容易造成中间部的形变大于两端形变，形成肩凸的现象，使密封效果失效；而在现今的油井压裂完井作业中，为了方便施工，多数都采用的是可溶胶筒，而多数可溶胶筒的承压在30MPa-50MPa，因此不能满足最优承压。

技术实现要素：

本实用新型的实用新型目的在于：针对上述存在的问题，提供一种防肩凸可溶胶筒；本实用新型解决了胶筒在压缩过程中发生的肩凸现象；解决了胶筒因肩凸现象在压裂完井作业中导致的不能密封的问题；解决了在油井压裂完井作业完成后，会在井筒中留有残留物的问题；还解决了可溶胶筒承压较小的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种防肩凸可溶胶筒，包括上端部、下端部、中间部和通孔，所述上端部和下端部分别位于胶筒的两端，中间部位于上端部和下端部之间，通孔位于胶筒上端部、下端部和中间部的中心，其特征在于，所述胶筒还包括密封环，所述密封环分别与上端部和下端部连接；密封环包括金属丝密封环、柔性密封环和隔环，所述金属丝密封环、柔性密封环和隔环相互重叠连接，密封环直径大于胶筒上端部、下端部和中间部直径，且上端部、下端部和中间部位于密封环中部。

由于采用上述结构，当胶筒上端部和下端部受到压力被挤压时，胶筒会发生形变，其上端部、下端部和中间部会开始向两侧凸起，在胶筒形变过程中会出现中间部超出上端部或下端部的情况，此时直径比胶筒大的密封环会阻挡中间部形变时超出上端部或下端部，并且胶筒上端部、下端部和中间部位于密封环的中部，因此，密封环外侧到胶筒上端部和下端部之间的距离相同，在胶筒被压缩时，可以均匀阻挡胶筒的凸起部分。

进一步的，所述密封环还包括柔性外套，金属丝密封环、柔性密封环和隔环包裹于柔性外套内，且密封环硬度大于胶筒上端部、下端部和中间部硬度。

由于采用上述结构，若胶筒上端部和下端部的硬度和中间部硬度相同或略小于中间部时，因受力点在上端部和下端部，所以中间部发生的形变程度会小于上端部和下端部，因此容易造成中间部形变后的形状不规则，上端部可能会被压缩至低于中间部的位置，下端部可能会被压缩至高于中间部的位置，使胶筒产生肩凸现象；而若密封环硬度大于中间部硬度，在上端部和下端部被压缩时，中间部发生的形变程度会大于上端部和下端部形变程度，此时，上端部形变位置不会低于中间部，下端部形变位置不会高于中间部，中间部会向侧面规则凸起。

进一步的，所述密封环至少由两个金属丝密封环和一个柔性密封环构成，柔性密封环位于两个金属丝密封环之间，金属丝密封环和柔性密封环之间设置有隔环。

由于采用上述结构，所述密封环中的金属丝密封环用于稳固密封环形状，通过采用金属丝交叉构成金属丝密封环可以使金属丝密封环形状更稳固，不会因受到压力发生过度形变；柔性密封环用于防止金属丝密封环相互紧密接触后，外部高压压缩导致密封环发生过度形变，通过柔性密封环可以起到缓冲作用，使金属丝密封环不会因为外部高压而变形；隔环用于将金属丝密封环和柔性密封环相隔，防止金属丝密封环嵌入柔性密封环中，破坏密封环本身形状，失去防止肩凸的作用。

进一步的，所述金属丝密封环由若干相互交叉的金属丝构成，金属丝之间通过粘胶连接；所述柔性密封环由柔性材料构成；所述隔环为金属，且隔环硬度比金属丝密封环硬度大。

由于采用上述结构，金属丝交叉连接可以使金属丝密封环形状更加稳固，隔环可以使柔型密封环和金属丝密封环之间不会相互干扰，导致密封环变形。

进一步的，所述密封环和胶筒上端部、下端部之间通过粘胶连接；所述金属丝密封环、柔性密封环和隔环之间通过粘胶连接。

由于采用上述方式，采用粘胶连接可以最大程度使密封环和胶筒之间紧密连接，并且在胶筒压缩过程中，不会产生间隙，影响压缩效果。

进一步的，所述密封环还包括遮挡部，所述遮挡部分别与胶筒上端部和下端部连接。

由于采用上述结构，连接于上端部的遮挡部到上端部之间的距离相同，连接于下端部的遮挡部到下端部之间的距离相同，在胶筒形变过程中出现中间部超出上端部或下端部的情况时，其遮挡部会阻挡中间部超出上端部或下端部，使超中间部按照既定的凸起方向形变，不会超出上端部或下端部。

进一步的，所述遮挡部与胶筒上端部和下端部呈倾斜角连接。

由于采用上述结构，当胶筒被压缩时，若出现中间部超出上端部或下端部的现象，中间部超出的部分可以被遮挡部遮挡，不超出上端部或下端部，同时，因遮挡部和上端部、下端部呈倾斜角，使中间部在被遮挡时有一个向上的缓冲，不会被强制横向遮挡，导致胶筒提前压缩至最大程度，导致密封不严。

进一步的，所述遮挡部和胶筒上端部和下端部之间呈45°角连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过在胶筒两端设置密封环，有效的防止了在胶筒压缩过程中产生的肩凸现象，使胶筒能有效压缩。

2、通过密封环有效防止胶筒肩凸现象，可以使胶筒在油井压裂完井作业中，有效进行密封，避免了因密封不到位造成的施工损失，提高桥塞使用寿命。

3、胶筒与密封环采用可溶材料，使油井压裂完井作业完成后，胶筒和密封环可以溶解在返排液中，使井筒保持全内通径。

4、通过在胶筒上端部和下端部连接密封圈，增强了可溶胶筒的承压压力，使可溶胶筒承压能达到70MPa。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是单节防肩凸胶筒结构图。

图2是密封环结构图。

图3是胶筒在井筒中被压缩后结构图。

图4是多节胶筒连接结构图。

图5是多节待密封环胶筒连接结构图。

其中，1-胶筒；101-上端部；102-下端部；103-中间部；104-通孔；2-密封环；201-金属丝密封环；202-柔性密封环；203-隔环；204-遮挡部；3-井筒。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上端”、“下端”、“中心”、“两侧”、“外端”等指示方位或位置关系都为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，以特定的方位构造操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

一种防肩凸可溶胶筒1，如图1所示，包括上端部101、下端部102、中间部103和通孔104，所述上端部101和下端部102分别位于胶筒1的两端，中间部103位于上端部101和下端部102之间，通孔104位于上端部101、下端部102和中间部103的中心，；所述胶筒1上端部101和下端部102分别连接有密封环2，且上端部101、下端部102、中间部103位于密封环2中部，与上端部101连接的密封环2外端至上端部101的距离都相同，与下端部102连接的密封环2外端至下端部102的距离都相同，在本实施例中，优选的，上端部101、下端部102和密封环2采用粘胶连接；密封环2硬度大于胶筒1硬度；所述密封环还包括遮挡部204，所述遮挡部204位于密封环外端并分别连接胶筒上端部101和下端部102，且连接于上端部101的遮挡部204至上端部101距离相同，连接于下端部102的遮挡部204至下端部102的距离相同，遮挡部204与胶筒上端部101和下端部102倾斜连接，本实施例中，呈45°角连接；所述密封环2包括柔性外套、金属丝密封环201、柔性密封环202和隔环203，如图2所示，密封环2直径大于胶筒上端部101、下端部102和中间部103的直径；金属丝密封环201、柔性密封环202和隔环203包裹于柔性外套内，本实施例中，优选的，柔性外套为橡胶，金属丝密封环201由若干相互交叉的金属丝构成，金属丝之间通过粘胶连接；柔性密封环202由柔性材料构成；密封环2至少由两个金属丝密封环201和一个柔性密封环202构成，柔性密封环202位于两个金属丝密封环201之间，金属丝密封环201和柔性密封环202之间设置有隔环203，在本实施例中，优选的，金属丝密封环201、柔性密封环202和隔环203之间通过粘胶连接；所述隔环203硬度比金属丝密封环201硬度大，在其他实施例中，金属丝密封环201、柔性密封环202和隔环203可以是若干个。

本实施例中，金属丝密封环201为铝丝，隔环203为铜环，柔性密封环202为硅胶密封环。

所述密封环2中的金属丝密封环201用于稳固密封环2形状，通过采用金属丝交叉构成金属丝密封环201可以使金属丝密封环201形状更稳固，不会因受到压力发生过度形变；柔性密封环202用于防止金属丝密封环201相互紧密接触后，外部高压压缩导致密封环2发生过度形变，通过柔性密封环202可以起到缓冲作用，使金属丝密封环201不会因为外部高压而变形；隔环203用于将金属丝密封环201和柔性密封环202相隔，防止金属丝密封环201嵌入柔性密封环202中，破坏密封环2本身形状，失去防止肩凸的作用；上述胶筒上端部101、下端部102、中间部103和密封环2都可溶，可以完全溶解在指定液体中。

当胶筒上端部101和下端部102受到压力被挤压时，胶筒1会发生形变，其上端部101、下端部102和中间部103会开始向两侧凸起，若胶筒1上端部101和下端部102的硬度和中间部103硬度相同或略小于中间部103时，因受力点在上端部101和下端部102，所以中间部103发生的形变程度会小于上端部101和下端部102，因此容易造成中间部103形变后的形状不规则，上端部101可能会被压缩至低于中间部103的位置，下端部102可能会被压缩至高于中间部103的位置，使胶筒1产生肩凸现象；在本实施例中，上端部101和下端部102连接有密封环2，而密封环2硬度大于中间部103硬度，因此在上端部101和下端部102被压缩时，中间部103发生的形变程度会大于上端部101和下端部102形变程度，此时，上端部101形变位置不会低于中间部103，下端部102形变位置不会高于中间部103，中间部103会向侧面规则凸起，同时，因密封环2上的遮挡部204与胶筒上端部101和下端部102呈45°角，在中间部103形变过程中出现超出上端部101或下端部102的情况时，其倾斜的遮挡部204会阻挡中间部103超出上端部101或下端部102，同时因遮挡部204和上端部101、下端部102呈倾斜连接，使胶筒在被压缩时，有一个向上的缓冲，不会造成因只能横向形变使胶筒提前达到最大压缩位置而不能有效形变。

本实施例中，因在胶筒上端部101和下端部102分别连接了硬度大于上端部101和下端部102的密封环2，在胶筒1被压缩时，密封环2分担了一部分压力，使胶筒上端部101、下端部102和中间部103承受的压力减小；通过该结构，解决了多数可溶胶筒因分子量小导致的承压压力只能在30MPa-50MPa的问题；本实施例中的胶筒1通过密封环2对施加的压力的分担，使胶筒1承压压力达到标准的70MPa。

本实施例中，通过在胶筒1两端连接硬度大于胶筒1本身的密封环2，使胶筒1中间部103规则的向侧面凸起，防止中间部103超过上端部101和下端部102造成肩凸现象，同时增强了胶筒的承压压力。

实施例2

实施例2和实施例1结构相似，本实施例中，所述胶筒1用于油井压裂完井作业中的桥塞上，起到密封作用，如图3所示，图中省略桥塞。

桥塞位于井筒3内，桥塞中心管穿过胶筒1中心通孔104，使胶筒1包裹在桥塞中心管外，胶筒1上下两端分别连接有桥塞卡瓦，当压裂作业开始时，桥塞上卡瓦给胶筒1上端部101一个向下的压力，桥塞下卡瓦给胶筒1下端部102一个向上的压力，使胶筒1被压缩，胶筒1会向侧面凸起，当胶筒1接触到井筒3内壁后，压缩停止，胶筒1紧贴井筒3内壁，达到密封作用；普通胶筒1在密封过程中，因胶筒1上端部101和下端部102的硬度和中间部103硬度相同或略小于中间部103时，因受力点在上端部101和下端部102，所以中间部103发生的形变程度会小于上端部101和下端部102，因此容易造成中间部103形变后的形状不规则，上端部101可能会被压缩至低于中间部103的位置，下端部102可能会被压缩至高于中间部103的位置，使胶筒1产生肩凸现象，不能完全达到密封效果，增加了施工成本；在本实施例中，上端部101和下端部102连接有密封环2，而密封环2硬度大于中间部103硬度，且密封环2直径和井筒3直径相同，因此在上端部101和下端部102被压缩时，中间部103发生的形变程度会大于上端部101和下端部102形变程度，此时，上端部101形变位置不会低于中间部103，下端部102形变位置不会高于中间部103，中间部103会向侧面规则凸起。

同时，因因密封环2上的遮挡部204与胶筒1呈45°角，在中间部103形变过程中，若出现中间部103超出上端部101或下端部102的情况时，其倾斜的遮挡部204会阻挡中间部103超出上端部101或下端部102，可以有效将胶筒1凸起范围控制在有效范围内，同时因遮挡部204和上端部101、下端部102呈倾斜连接，使胶筒在被压缩时，有一个向上的缓冲，不会造成因只能横向形变使胶筒提前达到最大压缩位置而不能有效密封；遮挡部204和胶筒上端部101、下端部102呈45°连接还能辅助增强胶筒1的承压压力，因在胶筒上端部101和下端部102分别连接了硬度大于上端部101和下端部102的密封环2，在胶筒1被压缩时，密封环2分担了一部分压力，使胶筒上端部101、下端部102和中间部103承受的压力减小，而遮挡部204和胶筒上端部101和下端部102呈倾斜角连接，使胶筒1在被压缩时不仅仅有横向的形变力，胶筒1还有一个纵向的形变力，该纵向的形变力可以抵消部分胶筒1受到的压力，从而辅助增强了胶筒1的承压压力，使可溶胶筒1的承压压力能达到70MPa。

所述胶筒1为可溶胶筒1，即胶筒上端部101、下端部102、中间部和密封环2都可以溶解在返排液中，在压裂完井作业完成后，会在油井井筒3内加入返排液，将位于井筒3内的胶筒1和桥塞其余部件都溶解在返排液中，使井筒3保持全内通径。

本实施例中，通过带密封环2的胶筒1，避免了胶筒1在压缩过程中出现肩凸的现象，保证了压裂完井作业中的密封效果，避免了因密封不达标造成的施工成本的增加。

实施例3

实施例3和实施例1结构相似，其不同在于，实施例3中胶筒1是多个胶筒1连接而成，且密封环2仅安装在上端胶筒1的上端部101和下端胶筒1的下端部102，如图4所示。

本实施例中，通过多个胶筒1连接，可以满足需要较长胶筒1时的需求，若采用整节长胶筒1，在胶筒1压缩的过程中，可能会出现胶筒1过早就达到了最大压缩程度，不能达到最优压缩位置，并且整节长胶筒1也容易出现肩凸现象；将多节短胶筒1连接，可以使每一节胶筒1都达到最优压缩位置，并且减少发生肩凸的现象。

实施例4

实施例4和实施例3结构相似，其不同在于，实施例4中，每一节胶筒1上端部101和下端部102都连接有密封环2，如图5所示。

本实施例中，通过在所有相互连接的短胶筒1的上端部101和下端部102都连接密封环2，进一步增强了防止胶筒1在压缩过程中出现肩凸现象；同时，因每一节胶筒1都连接有密封环2，可以最大程度增强可溶胶筒1的承压压力，使可溶胶筒整体承压压力达到标准的70MPa。

在每一节胶筒1之间都设置了橡胶环，防止位于上端的胶筒1下端部102的密封环2和位于下端的胶筒1的上端部101的密封环2之间相互影响。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。