一种高温高压胶筒结构的制作方法

1.本实用新型涉及封隔器技术领域，具体为一种高温高压胶筒结构。


背景技术：

2.封隔器是具有弹性密封元件，并借此封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间，并隔绝产层，以控制产(注)液，保护套管的井下工具。随着易采油气资源的逐渐减少和全球经济对油气资源需求的逐步增加，钻井活动正不断向复杂地质区域、深水、极端高温高压等高风险和极具挑战性的钻井环境转移。
3.国内现有胶筒结构大致分为以下几种：
4.1、纯橡胶的堆叠，中间辅以钢铁件隔环，来防止坐封偏斜，纯橡胶在高温高压下抗撕裂性能很低，这种设计在胶筒两端并无任何保护结构，会挤出、撕裂，胶筒无法承受高温高压；
5.2、硫化弹簧橡胶的堆叠，中间辅以钢铁件隔环，来防止坐封偏斜，硫化弹簧橡胶的初衷是通过弹簧给胶筒提供支撑，但很多情况下，因弹簧设计不同，纯橡胶在高温高压下抗撕裂性能很低，高温高压下弹簧会切割胶桶，造成应力集中，形成泄压通道，稳定性差；
6.3、金属网+橡胶环+橡胶中间胶筒的形式，橡胶内外硫化一起成形。胶筒抗剪切性、稳定性较好，不过受制于金属网成型工艺，金属网容易在高温高压下，蠕动挤出、翻转剪切，造成失封；
7.4、金属网+ptfe环+橡胶中间胶筒的形式，为了增强金属网胶筒的密封性，ptfe材料作为一种金属网和橡胶中间的填充材料可以防止中间橡胶挤出，是一种很好的选择，胶筒抗剪切性、稳定性和密封性更好。不过受制于金属网成型工艺，金属网容易在高温高压下，蠕动挤出、翻转剪切，造成失封。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种高温高压胶筒结构，以解决上述背景技术中提出的无法承受高温高压、稳定性差、造成失封的问题。
9.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高温高压胶筒结构，包括胶筒与封隔器坐封机构，所述胶筒包括封隔器零件、金属碗支撑环、ptfe防切环、金属网胶筒、ptfe密封环、橡胶边胶筒、橡胶中间胶筒与设在橡胶中间胶筒两侧的隔环，所述隔环与橡胶中间胶筒相背离的一侧与橡胶边胶筒连接，且橡胶边胶筒与隔环相背离的一侧与ptfe密封环连接，所述ptfe密封环与橡胶边胶筒相背离的一侧与金属网胶筒连接，且金属网胶筒与ptfe密封环相背离的一侧与ptfe防切环连接，所述ptfe防切环与金属网胶筒相背离的一侧通过金属碗支撑环分别与封隔器零件、封隔器坐封机构连接。
10.胶筒结构应用于封隔器上，固定在芯轴外壁，胶筒受坐封机构挤压后变形贴在套管上，形成密封。
11.优选的，所述橡胶中间胶筒的邵氏硬度为70-85，部分应用中，橡胶中间胶筒硬度
会高于85，常见为防气爆应用，所述橡胶边胶筒的邵氏硬度为75-95。
12.优选的，所述橡胶中间胶筒、橡胶边胶筒内壁上均开设有安装槽，且安装槽中设有金属填充环，所述金属填充环内壁开设有能够容纳密封圈的凹槽。
13.优选的，所述ptfe密封环与ptfe防切环的数量均不少于一个。
14.优选的，所述金属网胶筒包括弹簧、丝网、铜环与橡胶体。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1)本实用新型在高温状态下封隔器坐封机构推动右端封隔器其他零件对胶筒结构进行一个整体压缩，胶桶结构各部分通过变形在套管与芯轴之间形成密封，可以承受来自两端的高压。
17.2)本实用新型隔环能够有效防止橡胶中间胶筒偏斜造成的不对中及挤出，橡胶中间胶筒更软更容易实现密封，橡胶边胶筒与隔环配合，防止橡胶中间胶筒的挤出，同时辅助橡胶中间胶筒提升密封性能，ptfe密封环可以有效防止橡胶边胶筒的挤出，ptfe防切环可以有效防止金属网胶筒被金属碗支撑环剪切，金属碗支撑环可以扩展变形，接触到套管，进而蠕动变形形成金属密封，与胶筒其他结构形成配合，进一步提升密封稳定性，稳定性更好。
附图说明
18.图1为本实用新型结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例一结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例二结构示意图；
21.图4为本实用新型实施例三结构示意图；
22.图5为本实用新型实施例四结构示意图；
23.图6为本实用新型实施例五结构示意图。
24.图中：1、封隔器零件；2、金属碗支撑环；3、ptfe防切环；4、金属网胶筒；5、ptfe密封环；6、橡胶边胶筒；7、隔环；8、橡胶中间胶筒；9、金属填充环；10、芯轴；11、封隔器坐封机构；12、套管。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：
28.如图1所示，在对胶筒结构进行应用时，胶筒与封隔器坐封机构11均位于套管12内，同时套管12内还设有芯轴10，胶筒与封隔器坐封机构11均设在芯轴10的外壁，一种高温
高压胶筒结构，包括胶筒与封隔器坐封机构11，所述胶筒包括封隔器零件1、金属碗支撑环2、ptfe防切环3、金属网胶筒4、ptfe密封环5、橡胶边胶筒6、橡胶中间胶筒8与设在橡胶中间胶筒8两侧的隔环7，隔环7可以有效防止橡胶中间胶8筒偏斜造成的不对中及挤出，隔环7设计的截面形状可以为正方形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述隔环7与橡胶中间胶筒8相背离的一侧与橡胶边胶筒6连接，且橡胶边胶筒6与隔环7相背离的一侧与ptfe密封环5连接，ptfe密封环5可以有效防止橡胶边胶筒6的挤出，ptfe密封环5可以为一个或者数个ptfe环堆叠的形式，不限于图示形式。ptfe密封环5的单个设计截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述ptfe密封环5与橡胶边胶筒6相背离的一侧与金属网胶筒4连接，金属网胶筒4是以金属丝编织工艺为基础，通过模具压制、硫化橡胶成型的产品。主要丝材为不锈钢、镍合金或者其他钢材，通过编织工艺成型，内部可以填充弹簧、铜环，配合一定形状的橡胶，内外硫化一起成形，也可以纯丝网的形式成型应用。其截面形状可以为平行四边形、三角形、矩形或者其他组合形状，不限于图示形状，且金属网胶筒4与ptfe密封环5相背离的一侧与ptfe防切环3连接，ptfe防切环3可以有效防止金属网胶筒4被金属碗支撑环2剪切，ptfe防切环3可以为一个或者数个ptfe环堆叠的形式，不限于图示形式。ptfe防切环3的单个设计截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，左右所述ptfe防切环3与金属网胶筒4相背离的一侧通过金属碗支撑环2分别与封隔器零件1、封隔器坐封机构11连接，金属碗支撑环2采用延展性超高的金属，比如铜、铝，或者经过退火处理的不锈钢，当坐封环节，胶筒结构整体被挤压的时候，在橡胶抗撕裂应力范围内，金属碗支撑环2可以扩展变形，接触到套管12，进而蠕动变形形成金属密封，与胶筒其他结构形成配合，进一步提升密封稳定性。金属碗支撑环2可以通过螺纹、过盈配合或者其他配合方式，与封隔器其他零件固定。其截面形状可以为平行四边形、三角形、矩形或者其他组合形状，不限于图示形状。
29.所述橡胶中间胶筒8的邵氏硬度为70-85，更软更容易实现密封(部分应用中，橡胶中间胶筒硬度会高于85，常见为防气爆应用)，所述橡胶边胶筒6的邵氏硬度为75-95，橡胶边胶筒6与隔环7配合，防止橡胶中间胶筒8的挤出，同时辅助橡胶中间胶筒8提升密封性能，所述橡胶中间胶筒8、橡胶边胶筒6与芯轴10连接处均开设有能够容纳的安装槽，且安装槽中设有金属填充环9，金属填充环9设计的截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，橡胶中间胶筒8与橡胶边胶筒6内部可以添加金属填充环9，或者仅保留金属填充环9对应的空心形状，所述金属填充环9的内壁与芯轴10外壁贴合，所述金属填充环9与芯轴10连接处开设有能够容纳密封圈的凹槽，可以放置对应型号的密封圈，所述ptfe密封环5与ptfe防切环3的数量均不少于一个，所述金属网胶筒4包括弹簧、丝网、铜环与橡胶体。为了适用更短的设计空间。经试验，根据实际使用需求能够对上述方案中的零件进行多种组合方式从而构成下面多个实施例，以下多个实施例也可以达到与上述方案形式相同的15ksi(103mpa)&20ksi(138mpa)的150℃至232℃高温高压应用。
30.实施例1：
31.如图2所示，在对胶筒结构进行应用时，胶筒与封隔器坐封机构11均位于套管12内，同时套管12内还设有芯轴10，胶筒与封隔器坐封机构11均设在芯轴10的外壁，一种高温高压胶筒结构，包括胶筒与封隔器坐封机构11，所述胶筒包括封隔器零件1、金属碗支撑环2、ptfe防切环3、橡胶边胶筒6、橡胶中间胶筒8与设在橡胶中间胶筒8两侧的隔环7，隔环7可
以有效防止橡胶中间胶8筒偏斜造成的不对中及挤出，隔环7设计的截面形状可以为正方形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述隔环7与橡胶中间胶筒8相背离的一侧与橡胶边胶筒6连接，且橡胶边胶筒6与隔环7相背离的一侧与ptfe防切环3连接，ptfe防切环3可以有效防止金属网胶筒4被金属碗支撑环2剪切，ptfe防切环3可以为一个或者数个ptfe环堆叠的形式，不限于图示形式。ptfe防切环3的单个设计截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，左右所述ptfe防切环3与金属网胶筒4相背离的一侧通过金属碗支撑环2分别与封隔器零件1、封隔器坐封机构11连接，金属碗支撑环2采用延展性超高的金属，比如铜、铝，或者经过退火处理的不锈钢，当坐封环节，胶筒结构整体被挤压的时候，在橡胶抗撕裂应力范围内，金属碗支撑环2可以扩展变形，接触到套管12，进而蠕动变形形成金属密封，与胶筒其他结构形成配合，进一步提升密封稳定性。金属碗支撑环2可以通过螺纹、过盈配合或者其他配合方式，与封隔器其他零件固定。其截面形状可以为平行四边形、三角形、矩形或者其他组合形状，不限于图示形状。
32.所述橡胶中间胶筒8的邵氏硬度为70-85，更软更容易实现密封(部分应用中，橡胶中间胶筒硬度会高于85，常见为防气爆应用)，所述橡胶边胶筒6的邵氏硬度为75-95，橡胶边胶筒6与隔环7配合，防止橡胶中间胶筒8的挤出，同时辅助橡胶中间胶筒8提升密封性能，所述橡胶中间胶筒8、橡胶边胶筒6与芯轴10连接处均开设有能够容纳的安装槽，且安装槽中设有金属填充环9，金属填充环9设计的截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，橡胶中间胶筒8与橡胶边胶筒6内部可以添加金属填充环9，或者仅保留金属填充环9对应的空心形状，所述金属填充环9的内壁与芯轴10外壁贴合，所述金属填充环9与芯轴10连接处开设有能够容纳密封圈的凹槽，可以放置对应型号的密封圈，所述ptfe防切环3的数量均不少于一个。
33.实施例2：
34.如图3所示，在对胶筒结构进行应用时，胶筒与封隔器坐封机构11均位于套管12内，同时套管12内还设有芯轴10，胶筒与封隔器坐封机构11均设在芯轴10的外壁，一种高温高压胶筒结构，包括胶筒与封隔器坐封机构11，所述胶筒包括封隔器零件1、金属碗支撑环2、ptfe防切环3、左右两个橡胶边胶筒6、与设在左右橡胶边胶筒6中间的隔环7，隔环7设计的截面形状可以为正方形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述橡胶边胶筒6与隔环7相背离的一侧与ptfe防切环3连接，ptfe防切环3可以有效防止金属网胶筒4被金属碗支撑环2剪切，ptfe防切环3可以为一个或者数个ptfe环堆叠的形式，不限于图示形式。ptfe防切环3的单个设计截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，左右所述ptfe防切环3与金属网胶筒4相背离的一侧通过金属碗支撑环2分别与封隔器零件1、封隔器坐封机构11连接，金属碗支撑环2采用延展性超高的金属，比如铜、铝，或者经过退火处理的不锈钢，当坐封环节，胶筒结构整体被挤压的时候，在橡胶抗撕裂应力范围内，金属碗支撑环2可以扩展变形，接触到套管12，进而蠕动变形形成金属密封，与胶筒其他结构形成配合，进一步提升密封稳定性。金属碗支撑环2可以通过螺纹、过盈配合或者其他配合方式，与封隔器其他零件固定。其截面形状可以为平行四边形、三角形、矩形或者其他组合形状，不限于图示形状。
35.所述橡胶边胶筒6的邵氏硬度为75-95，橡胶边胶筒6与隔环7配合，防止橡胶中间胶筒8的挤出，同时辅助橡胶中间胶筒8提升密封性能，所述橡胶边胶筒6与芯轴10连接处开
设有能够容纳的安装槽，且安装槽中设有金属填充环9，金属填充环9设计的截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，橡胶中间胶筒8与橡胶边胶筒6内部可以添加金属填充环9，或者仅保留金属填充环9对应的空心形状，所述金属填充环9的内壁与芯轴10外壁贴合，所述金属填充环9与芯轴10连接处开设有能够容纳密封圈的凹槽，可以放置对应型号的密封圈，所述ptfe防切环3的数量均不少于一个。
36.实施例3：
37.如图4所示，在对胶筒结构进行应用时，胶筒与封隔器坐封机构11均位于套管12内，同时套管12内还设有芯轴10，胶筒与封隔器坐封机构11均设在芯轴10的外壁，一种高温高压胶筒结构，包括胶筒与封隔器坐封机构11，所述胶筒包括金属网胶筒4、ptfe密封环5、橡胶边胶筒6、橡胶中间胶筒8与设在橡胶中间胶筒8两侧的隔环7，隔环7可以有效防止橡胶中间胶筒8偏斜造成的不对中及挤出，隔环7设计的截面形状可以为正方形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述隔环7与橡胶中间胶筒8相背离的一侧与橡胶边胶筒6连接，且橡胶边胶筒6与隔环7相背离的一侧与ptfe密封环5连接，ptfe密封环5可以有效防止橡胶边胶筒6的挤出，ptfe密封环5可以为一个或者数个ptfe环堆叠的形式，不限于图示形式。ptfe密封环5的单个设计截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述ptfe密封环5与橡胶边胶筒6相背离的一侧与金属网胶筒4连接，金属网胶筒4是以金属丝编织工艺为基础，通过模具压制、硫化橡胶成型的产品。主要丝材为不锈钢、镍合金或者其他钢材，通过编织工艺成型，内部可以填充弹簧、铜环，配合一定形状的橡胶，内外硫化一起成形，也可以纯丝网的形式成型应用。其截面形状可以为平行四边形、三角形、矩形或者其他组合形状，不限于图示形状，且左右所述金属网胶筒4与ptfe密封环5相背离的一侧分别与封芯轴10端部、封隔器坐封机构11连接。
38.所述橡胶中间胶筒8的邵氏硬度为70-85，更软更容易实现密封(部分应用中，橡胶中间胶筒硬度会高于85，常见为防气爆应用)，所述橡胶边胶筒6的邵氏硬度为75-95，橡胶边胶筒6与隔环7配合，防止橡胶中间胶筒8的挤出，同时辅助橡胶中间胶筒8提升密封性能，所述橡胶中间胶筒8、橡胶边胶筒6与芯轴10连接处均开设有能够容纳的安装槽，且安装槽中设有金属填充环9，金属填充环9设计的截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，橡胶中间胶筒8与橡胶边胶筒6内部可以添加金属填充环9，或者仅保留金属填充环9对应的空心形状，所述金属填充环9的内壁与芯轴10外壁贴合，所述金属填充环9与芯轴10连接处开设有能够容纳密封圈的凹槽，可以放置对应型号的密封圈，所述ptfe密封环5的数量不少于一个，所述金属网胶筒4包括弹簧、丝网、铜环与橡胶体。
39.实施例4：
40.如图5所示，在对胶筒结构进行应用时，胶筒与封隔器坐封机构11均位于套管12内，同时套管12内还设有芯轴10，胶筒与封隔器坐封机构11均设在芯轴10的外壁，一种高温高压胶筒结构，包括胶筒与封隔器坐封机构11，所述胶筒包括金属网胶筒4、ptfe密封环5、左右橡胶边胶筒6、与设在左右橡胶边胶筒6中间的隔环7，隔环7可以有效防止橡胶中间胶8筒偏斜造成的不对中及挤出，隔环7设计的截面形状可以为正方形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述橡胶边胶筒6与隔环7相背离的一侧与ptfe密封环5连接，ptfe密封环5可以有效防止橡胶边胶筒6的挤出，ptfe密封环5可以为一个或者数个ptfe环堆叠的形式，不限于图示形式。ptfe密封环5的单个设计截面形状可以为三角形，锥形或者其他组
合形状，不限于图示形状，所述ptfe密封环5与橡胶边胶筒6相背离的一侧与金属网胶筒4连接，金属网胶筒4是以金属丝编织工艺为基础，通过模具压制、硫化橡胶成型的产品。主要丝材为不锈钢、镍合金或者其他钢材，通过编织工艺成型，内部可以填充弹簧、铜环，配合一定形状的橡胶，内外硫化一起成形，也可以纯丝网的形式成型应用。其截面形状可以为平行四边形、三角形、矩形或者其他组合形状，不限于图示形状，且左右所述金属网胶筒4与ptfe密封环5相背离的一侧分别与封芯轴10端部、封隔器坐封机构11连接。
41.所述橡胶边胶筒6的邵氏硬度为75-95，所述橡胶边胶筒6与芯轴10连接处开设有能够容纳的安装槽，且安装槽中设有金属填充环9，金属填充环9设计的截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，橡胶边胶筒6内部可以添加金属填充环9，或者仅保留金属填充环9对应的空心形状，所述金属填充环9的内壁与芯轴10外壁贴合，所述金属填充环9与芯轴10连接处开设有能够容纳密封圈的凹槽，可以放置对应型号的密封圈，所述ptfe密封环5的数量不少于一个，所述金属网胶筒4包括弹簧、丝网、铜环与橡胶体。
42.实施例5：
43.如图6所示，在对胶筒结构进行应用时，胶筒与封隔器坐封机构11均位于套管12内，同时套管12内还设有芯轴10，胶筒与封隔器坐封机构11均设在芯轴10的外壁，一种高温高压胶筒结构，包括胶筒与封隔器坐封机构11，所述胶筒包括金属网胶筒4、ptfe密封环5、橡胶中间胶筒8与设在橡胶中间胶筒8两侧的隔环7，隔环7可以有效防止橡胶中间胶8筒偏斜造成的不对中及挤出，隔环7设计的截面形状可以为正方形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，所述隔环7与橡胶中间胶筒8相背离的一侧与ptfe密封环5连接，ptfe密封环5可以有效防止橡胶中间胶筒8的挤出，ptfe密封环5可以为一个或者数个ptfe环堆叠的形式，不限于图示形式。ptfe密封环5的单个设计截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，不限于图示形状，且ptfe密封环5与隔环7相背离的一侧与金属网胶筒4连接，金属网胶筒4是以金属丝编织工艺为基础，通过模具压制、硫化橡胶成型的产品。主要丝材为不锈钢、镍合金或者其他钢材，通过编织工艺成型，内部可以填充弹簧、铜环，配合一定形状的橡胶，内外硫化一起成形，也可以纯丝网的形式成型应用。其截面形状可以为平行四边形、三角形、矩形或者其他组合形状，不限于图示形状，左右所述金属网胶筒4与ptfe密封环5相背离的一侧分别与芯轴10端部、封隔器坐封机构11连接。
44.所述橡胶中间胶筒8的邵氏硬度为70-85，更软更容易实现密封(部分应用中，橡胶中间胶筒硬度会高于85，常见为防气爆应用)，所述橡胶中间胶筒8与芯轴10连接处开设有能够容纳的安装槽，且安装槽中设有金属填充环9，金属填充环9设计的截面形状可以为三角形，锥形或者其他组合形状，橡胶中间胶筒8与橡胶边胶筒6内部可以添加金属填充环9，或者仅保留金属填充环9对应的空心形状，所述金属填充环9的内壁与芯轴10外壁贴合，所述金属填充环9与芯轴10连接处开设有能够容纳密封圈的凹槽，可以放置对应型号的密封圈，所述ptfe密封环5的数量均不少于一个，所述金属网胶筒4包括弹簧、丝网、铜环与橡胶体。
45.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所
附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
46.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。