一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明具體提供了一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其膠筒體包括兩個邊膠筒和位于它們之間的中膠筒，且中膠筒的兩端分別與邊膠筒之間以隔環(huán)相隔并緊密接觸；兩個邊膠筒的肩部處分別設(shè)置有當膠筒體受到相向的軸向擠壓力時沿膠筒體徑向擴張的用于保護邊膠筒的肩部的多層螺旋彈簧圓環(huán)。本發(fā)明的多層螺旋彈簧對膠筒體的肩部有效的起到了保護作用，坐封時，多層螺旋彈簧漲開堵住環(huán)空，防止膠筒的擠出，解封回收時，多層螺旋彈簧在彈簧拉力作用下回縮，避免了常規(guī)膠筒回縮困難的問題；膠筒體工作時，即使單段密封失效，其余兩段也可起到有效地密封作用。本發(fā)明具有較高的承壓和抗變形能力，可以滿足高溫、高壓、解封可回收的需求。
【專利說明】一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油、氣田壓裂施工的井下工具【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒。

【背景技術(shù)】
[0002]壓縮式封隔器是油、氣田儲層改造、生產(chǎn)等作業(yè)的重要井下作業(yè)工具，膠筒是封隔器的核心部件，膠筒的性能直接影響到封隔器的性能。壓縮式封隔器在工作時，其膠筒會受到擠壓而膨脹，其內(nèi)部存在很大的擠壓應力。由于膠筒的上、下肩部(與膠筒座接觸部分叫做肩部)受到擠壓會產(chǎn)生向環(huán)空擠入的應力，當此應力大于膠筒橡膠的抗剪切力時膠筒會被撕裂，尤其是在高溫、高壓的環(huán)境中更容易損壞。所以，膠筒的上、下肩部為膠筒的易損壞點。目前的膠筒肩部保護措施主要是在膠筒兩端設(shè)計有塑料、金屬護傘等機構(gòu)，但是這些機構(gòu)大都是“一次性”或者“永久式”的，不滿足封隔器可解封回收的需求。
[0003]為此，針對目前井下施工及壓裂工藝的需求，需要開發(fā)一種滿足高溫、高壓，可回收式封隔器的高性能膠筒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服目前壓縮式封隔器膠筒不能滿足高溫、高壓、可解封回收的需求的問題，提供一種具有膠筒體結(jié)構(gòu)及特殊膠筒肩部保護結(jié)構(gòu)的壓縮式封隔器膠筒。
[0005]為此，本發(fā)明提供了一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其技術(shù)方案是:一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，包括膠筒體，所述膠筒體包括兩個邊膠筒和一個中膠筒，所述中膠筒位于兩個邊膠筒之間，且中膠筒的兩端分別與邊膠筒之間以隔環(huán)相隔，邊膠筒和中膠筒分別與隔環(huán)緊密接觸；所述兩個邊膠筒的肩部處分別設(shè)置有當膠筒體受到相向的軸向擠壓力時沿膠筒體徑向擴張的用于保護邊膠筒的肩部的多層螺旋彈簧圓環(huán)。
[0006]上述多層螺旋彈簧圓環(huán)包括外螺旋彈簧圓環(huán)以及套設(shè)于外螺旋彈簧圓環(huán)內(nèi)的內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán)。
[0007]上述內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán))的數(shù)量至少為I個。
[0008]上述多層螺旋彈簧圓環(huán)鑲嵌在所述邊膠筒的肩部上。
[0009]上述多層螺旋彈簧圓環(huán)與邊膠筒硫化為一體。
[0010]上述多層螺旋彈簧圓環(huán)的圓心位于所述膠筒體的中心軸線上，且所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的外徑與邊膠筒的外徑相等；所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的徑向平行于所述膠筒體的徑向；所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的截面圓半徑大于膠筒體與套管內(nèi)壁之間的環(huán)空間隙距離。
[0011]上述邊膠筒由橡膠材料制成，且其硬度為紹爾A95度。
[0012]上述中膠筒由橡膠材料制成，且其硬度為紹爾A85度。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的這種封隔器膠筒的肩部采用特殊可回收的保護結(jié)構(gòu):即在膠筒的上、下肩部各鑲嵌一個多層螺旋彈簧圓環(huán)，并與膠筒硫化在一起，此圓環(huán)可以隨膠筒一起膨脹、收縮；坐封時，多層螺旋彈簧漲開堵住環(huán)空，防止膠筒的擠出，解封回收時，多層螺旋彈簧在彈簧拉力作用下回縮，避免了常規(guī)膠筒回縮困難的問題。此膠筒采用三膠筒帶隔環(huán)組合形式，兩端邊膠筒作用為填堵環(huán)空以及部分密封作用，并可防止中間膠筒從環(huán)空間隙擠出受到破壞，中間膠筒起到主要密封的作用，工作時，即使單段密封失效，其余兩段也可起到有效地密封作用。本發(fā)明具有較高的承壓和抗變形能力，可以滿足高溫、高壓、解封可回收的需求。
[0014]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是多層螺旋彈簧圓環(huán)示意圖；
圖2是具有外螺旋彈簧圓環(huán)內(nèi)部套設(shè)一個內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán)結(jié)構(gòu)的多層螺旋彈簧圓環(huán)截面示意圖；
圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明處于封隔狀態(tài)時的示意圖；
圖5是本發(fā)明處于封隔狀態(tài)時的肩部局部放大圖；
圖6是本發(fā)明處于解封狀態(tài)時的示意圖。
[0016]附圖標記說明:
1、外螺旋彈簧圓環(huán)；2、內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán)；3、邊膠筒；4、中膠筒；5、隔環(huán)；6、上膠筒座；7、套管；8、中心管；9、下膠筒座；10、焊接點。

【具體實施方式】
[0017]實施例1:
如圖3所示的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，包括膠筒體，所述膠筒體為三膠筒組合式結(jié)構(gòu)，包括兩個邊膠筒3和一個中膠筒4，所述中膠筒4位于兩個邊膠筒3之間，且中膠筒4的兩端分別與邊膠筒3之間以隔環(huán)5相隔，邊膠筒3和中膠筒4分別與隔環(huán)5緊密接觸；本膠筒體的結(jié)構(gòu)為三膠筒帶隔環(huán)組合式結(jié)構(gòu)，其膠筒結(jié)構(gòu)為三段式密封結(jié)構(gòu)，工作時，即使單段密封失效，其余兩段也可起到有效地密封作用。所述兩個邊膠筒3的肩部處分別設(shè)置有當膠筒體受到相向的軸向擠壓力時沿膠筒體徑向擴張的用于保護邊膠筒3的肩部的多層螺旋彈簧圓環(huán)。本發(fā)明提供的這種封隔器膠筒的肩部采用特殊可回收的保護結(jié)構(gòu):即在膠筒的上、下肩部各鑲嵌一個多層螺旋彈簧圓環(huán)，并與膠筒硫化在一起，此圓環(huán)可以隨膠筒一起膨脹、收縮；坐封時，多層螺旋彈簧漲開堵住環(huán)空，防止膠筒的擠出，解封回收時，多層螺旋彈簧在彈簧拉力作用下回縮，避免了常規(guī)膠筒回縮困難的問題。此膠筒采用三膠筒帶隔環(huán)組合形式，兩端邊膠筒作用為填堵環(huán)空以及部分密封作用，并可防止中間膠筒從環(huán)空間隙擠出受到破壞，中間膠筒起到主要密封的作用，工作時，即使單段密封失效，其余兩段也可起到有效地密封作用。
[0018]實施例2:
在實施例1的基礎(chǔ)上，所述多層螺旋彈簧圓環(huán)包括外螺旋彈簧圓環(huán)I以及套設(shè)于外螺旋彈簧圓環(huán)I內(nèi)的內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán)2，如圖1、圖2所示，其構(gòu)造為小的圓柱螺旋彈簧放置于大的螺旋彈簧內(nèi)，分別將內(nèi)、外螺旋彈簧的頭、尾兩端經(jīng)特殊工藝焊接形成圓環(huán)(焊接點10如圖1中所示)，此圓環(huán)可以徑向擴張、收縮；本實施例中的內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán)2的數(shù)量至少為I個。所述多層螺旋彈簧圓環(huán)鑲嵌在所述邊膠筒3的肩部上并與邊膠筒3硫化為一體，橡膠滲透于彈簧的內(nèi)部，彈簧起到加強橡膠強度的作用，如圖3所示。多層螺旋彈簧圓環(huán)可以隨膠筒的膨脹一起膨脹，并在工作時承受壓差作用，達到防止膠筒擠出的作用；多層螺旋彈簧圓環(huán)的圓心位于所述膠筒體的中心軸線上，且所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的外徑與邊膠筒3的外徑相等；多層螺旋彈簧圓環(huán)的徑向平行于所述膠筒體的徑向；多層螺旋彈簧圓環(huán)的截面圓半徑大于膠筒體與套管7內(nèi)壁之間的環(huán)空間隙距離。邊膠筒3橡膠材料硬度在本實施例中為紹爾A95度；中膠筒4為純橡膠結(jié)構(gòu)，在本實施例中，其橡膠材料硬度為紹爾A85度。本發(fā)明具有較高的承壓和抗變形能力，可以滿足高溫、高壓、解封可回收的需求，達到試油氣作業(yè)安全環(huán)保技術(shù)要求，經(jīng)濟有效。
[0019]下面結(jié)合壓縮式封隔器工作原理對本實施方式進行闡述。壓縮式封隔器的核心結(jié)構(gòu)包括中心管8、上膠筒座6、下膠筒座9和端部的邊膠筒3，中間的中膠筒4，如圖3、圖4所示。封隔器坐封時，上、下膠筒座6、9受力擠壓邊膠筒3以及中膠筒4，膠筒體受擠壓后膨脹導致邊膠筒3和中膠筒4外表面緊貼套管7的內(nèi)壁，邊膠筒3和中膠筒4內(nèi)表面緊貼封隔器中心管8的外表面，封隔器實現(xiàn)坐封。
[0020]下面結(jié)合膠筒體的肩部保護機構(gòu)進行闡述:封隔器在坐封時，由于膠筒受到擠壓導致內(nèi)部存在較大的擠壓應力，膠筒體的內(nèi)、外表面別有封隔器的中心管外壁和套管內(nèi)壁支撐，可以平衡膠筒內(nèi)部的擠壓應力；膠筒的上、下表面的部分面積有封隔器的上、下膠筒座支撐，可以平衡膠筒內(nèi)部的擠壓應力，如附圖5所示。然而，封隔器的上、下肩部外邊為封隔器膠筒座與套管內(nèi)壁的環(huán)空，沒有外部的支撐面來平衡膠筒內(nèi)部的擠壓應力。此時，本發(fā)明的膠筒體的上、下肩部為雙層螺旋彈簧圓環(huán)結(jié)構(gòu)，此螺旋彈簧圓環(huán)隨膠筒的徑向膨脹而擴張。最后螺旋彈簧圓環(huán)受膠筒座的擠壓隨膠筒一起徑向擴張緊貼套管內(nèi)壁。由于螺旋彈簧圓環(huán)的截徑遠大于封隔器膠筒座與套管內(nèi)壁環(huán)空的間隙，螺旋彈簧圓環(huán)不能繼續(xù)向封隔器與套管的環(huán)空膨脹，此時螺旋彈簧圓環(huán)作為膠筒肩部的支撐面平衡膠筒內(nèi)部的擠壓應力以及環(huán)空液體高壓。
[0021]當封隔器解封時，封隔器的上、下膠筒座對膠筒的擠壓力撤銷，膠筒收縮復位，膠筒上、下肩部的螺旋彈簧圓環(huán)隨膠筒的橡膠一起收縮復位，如附圖6所示。當再次坐封時，螺旋彈簧圓環(huán)隨膠筒橡膠膨脹一起徑向擴張。此螺旋彈簧圓環(huán)可再次保護膠筒。
[0022]本實施方式中沒有詳細敘述的部分屬本行業(yè)的公知的常用手段，這里不一一敘述。以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，包括膠筒體，其特征在于:所述膠筒體包括兩個邊膠筒(3)和一個中膠筒(4)，所述中膠筒(4)位于兩個邊膠筒(3)之間，且中膠筒(4)的兩端分別與邊膠筒(3)之間以隔環(huán)(5)相隔，邊膠筒(3)和中膠筒(4)分別與隔環(huán)(5)緊密接觸；所述兩個邊膠筒(3)的肩部處分別設(shè)置有當膠筒體受到相向的軸向擠壓力時沿膠筒體徑向擴張的用于保護邊膠筒(3)的肩部的多層螺旋彈簧圓環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其特征在于:所述多層螺旋彈簧圓環(huán)包括外螺旋彈簧圓環(huán)(I)以及套設(shè)于外螺旋彈簧圓環(huán)(I)內(nèi)的內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán)(2)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其特征在于:所述內(nèi)螺旋彈簧圓環(huán)(2)的數(shù)量至少為I個。
4.如權(quán)利要求1所述的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其特征在于:所述多層螺旋彈簧圓環(huán)鑲嵌在所述邊膠筒(3)的肩部上。
5.如權(quán)利要求4所述的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其特征在于:所述多層螺旋彈簧圓環(huán)與邊膠筒(3)硫化為一體。
6.如權(quán)利要求1所述的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其特征在于:所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的圓心位于所述膠筒體的中心軸線上，且所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的外徑與邊膠筒(3)的外徑相等； 所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的徑向平行于所述膠筒體的徑向； 所述多層螺旋彈簧圓環(huán)的截面圓半徑大于膠筒體與套管(7)內(nèi)壁之間的環(huán)空間隙距離。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其特征在于:所述邊膠筒(3)由橡膠材料制成，且其硬度為紹爾A95度。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一種帶隔環(huán)復合彈簧護肩壓縮式封隔器膠筒，其特征在于:所述中膠筒(4)由橡膠材料制成，且其硬度為紹爾A85度。
【文檔編號】E21B33/122GK104389546SQ201410688087
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】梁隴霞, 隆琴君, 蘇敏文, 王芳遠, 隆世明, 徐紅, 米虎寧, 湯亮, 郝蘭香, 邱宗斌, 王 琦, 王濤 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司, 咸陽川慶鑫源工程技術(shù)有限公司