CN113914812A - 一种耐高温双重密封方式封隔器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温双重密封方式封隔器及其使用方法，在隔热中心管上由上至下依次设置上密封组件、压缩胶筒和下密封组件，在上密封组件、压缩胶筒、下密封组件与隔热中心管所形成的环空内设置内筒。该封隔器不仅降低橡胶材料在高温条件下的环境温度，而且解决在橡胶材料在温度变化下的影响，而导致无法密封等问题，提高可靠性；而且解决座封的各种风险，提高工作效率，节约了生产成本，避免了油井、气井等生产井采油中的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及领域，更具体地说涉及一种耐高温双重密封方式封隔器及其使用方法。
背景技术
目前，封隔器广泛用于钻井、固井、油气生产井等矿井中，尤其应用于生产井中。它是一种工作可靠的井下封隔工具，该种工具必须在温度变化、压力变化过程中具有良好的密封效果。
现有的封隔器按照座封方式不同，主要分为机械座封和外力座封。机械作封需要动管柱，工程量比较大，外力座封包括液控管线座封、油管内压力座封等。由于现有的橡胶材料限制，在370摄氏度以上的状态下，橡胶材料无法长时间保持良好的密封性能，并且油管内压力座封容易将油管内高温气体引入封隔器，因此造成封隔器密封不可靠，而液控管线座封受管线材质影响，具有泄露风险，给油井、气井等生产井采油带来一定的安全隐患。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有的封隔器座封方式具有密封不可靠，存在泄露的风险，提供了一种耐高温双重密封方式封隔器及其使用方法，该封隔器不仅降低橡胶材料在高温条件下的环境温度，而且解决在橡胶材料在温度变化下的影响，而导致无法密封等问题，提高可靠性；而且解决座封的各种风险，提高工作效率，节约了生产成本，避免了油井、气井等生产井采油中的安全隐患。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种耐高温双重密封方式封隔器，包括隔热中心管、上密封组件、压缩胶筒、下密封组件和内筒，
在所述隔热中心管上由上至下依次设置所述上密封组件、所述压缩胶筒和所述下密封组件，在所述上密封组件、所述压缩胶筒、所述下密封组件与所述隔热中心管所形成的环空内设置所述内筒；
所述上密封组件和所述下密封组件均包括接头、活塞套、活塞、限位套、限位环、连接套、压环、弹性机构、推环和弹性胶筒，在所述接头上开设有贯穿所述接头的过气体通道，所述接头套接在所述隔热中心管的外壁上，在所述接头的下部内壁与所述隔热中心管的外壁所形成的环空内设置所述内筒，所述接头的下部外壁安装所述活塞套，在所述活塞套的内壁和所述内筒的外壁之间形成一活塞腔，在所述内筒的筒壁上开设有贯穿内筒筒壁的气体通道，用于使井下环空中的气体经由气体通道进入活塞腔内，所述活塞活动安装在所述活塞腔内，在所述活塞的尾端设置所述限位套，在所述限位套的外壁与所述活塞套的内壁形成的环空内设置所述限位环，所述活塞套的尾端安装所述连接套，所述连接套与所述压环相连，在所述压环的内壁和所述限位套的外壁形成的环空内设置所述弹性机构，在所述限位套和所述弹性机构的尾端设置所述推环，所述弹性胶筒采用顶端开口的舌状结构，所述弹性胶筒的舌状部分位于所述压环的内壁与所述推环的外壁形成的环空内，所述推环的尾端伸入所述弹性胶筒的开口底端并与其相接触，在所述弹性胶筒的尾端设置所述压缩胶筒，所述上密封组件和所述下密封组件沿着所述压缩胶筒的中位线一一对称设置。
所述内筒采用中空结构，在所述内筒的中空结构内设置有散热机构，所述散热机构采用螺旋形T型结构。
所述弹性机构在安装过程中为压缩形态，其压缩形态通过设置在所述弹性机构下方的推环将弹力固封。
所述上密封组件中的接头为上接头，在所述上接头上开设有贯穿所述上接头的过气体通道A，在所述过气体通道A内安装放气阀。
所述下密封组件中的接头为下接头，在所述下接头上开设有贯穿所述下接头的气体过流通道。
所述压环与所述弹性胶筒的舌状部分相接触的内壁向外壁进行扩张，以便于所述弹性胶筒的舌状部分脱出。
在所述隔热中心管上开设有卡接凸起，所述接头通过所述卡接凸起与所述隔热中心管相连。
在所述活塞的外壁上开设有两道密封槽，O型圈分别安装在所述密封槽内，以达到密封的目的。
所述推环与所述内筒的外壁通过剪钉相连。
在所述隔热中心管的顶端套接隔热接箍。
一种耐高温双重密封方式封隔器的使用方法，将封隔器下入井下指定位置后，与过气体通道内的放气阀处于开启状态，自井口向其中注入气体，气体通过内筒上下气流通道分别进入上下活塞腔，气流形成冲击力，分别推动上活塞向下和下活塞向上的运动，上活塞推动上限位套向下运动，上限位套向下运动的过程中，推动上推环也向下运动，使得上推环与内筒连接的第一剪钉剪断，上弹性机构释放弹力，分别向两端推动，上弹性机构的首端与上连接套的尾端相接触，推动上连接套向上运动，进而带动上压环向上运动，因而使得位于上压环内壁和上推环外壁之间的上弹性胶筒的舌状结构自上压环内脱出，上弹性胶筒的舌状结构通过自身弹性与套管实现接触密封，下弹性胶筒自下压环内脱出，下弹性胶筒的舌状结构通过自身弹性与套管实现接触密封，上弹性机构向下和下弹性机构向上持续释放弹力，上弹性胶筒和下弹性胶筒分别受到上弹性机构和下弹性机构的弹力作用，向中间挤压压缩胶筒，压缩胶筒受挤压膨胀后与套管接触，因此封隔器座封完成。
本发明的有益效果为：本发明能够有效的降低密封胶筒位置处的温度，延长橡胶材料的使用寿命，降低生产成本；本发明能够有效减少高温井下封隔器在高低温交变过程密封失效问题；本发明有效降低高温井下封隔器座封失效问题。
附图说明
图1为本发明的使用前装配结构示意图；
图2为本发明的工作后结构示意图；
图3为本发明的散热机构局部结构图；
图中：1为隔热接箍；2为隔热中心管；3为上接头；4为上活塞套；5为第一O型圈；6为第二O型圈；7为上活塞；8为上限位套；9为上限位环；10为上连接套；11 为上压环；12为上弹性机构；13为上推环；14为第一剪钉；15为上弹性胶筒；16为散热机构；17为压缩胶筒；18为下弹性胶筒；19为第二剪钉；20为下推环；21为下压环；22为下弹性机构；23为下连接套；24为下限位套；25为下限位环；26为下活塞套；27 为第三O型圈；28为下活塞；29为第四O型圈；30为内筒；31为下接头；32为气体过流通道，33为下气体通道；34为上气体通道。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种耐高温双重密封方式封隔器，包括隔热中心管2、上密封组件、压缩胶筒17、下密封组件和内筒30，
在隔热中心管2上由上至下依次设置上密封组件、压缩胶筒17和下密封组件，在上密封组件、压缩胶筒17、下密封组件与隔热中心管2所形成的环空内设置内筒30；
上密封组件和下密封组件均包括接头、活塞套、活塞、限位套、限位环、连接套、压环、弹性机构、推环和弹性胶筒，在接头上开设有贯穿接头的气体通道，接头套接在隔热中心管2的外壁上，在接头的下部内壁与隔热中心管2的外壁所形成的环空内设置内筒30，接头的下部外壁安装活塞套，在活塞套的内壁和内筒的外壁之间形成一活塞腔，在内筒30的筒壁上开设有贯穿内筒30筒壁的气体通道，用于使井下环空中的气体经由气体通道进入活塞腔内，活塞活动安装在活塞腔内，在活塞的尾端设置限位套，在限位套的外壁与活塞套的内壁形成的环空内设置限位环，活塞套的尾端安装连接套，连接套与压环相连，在压环的内壁和限位套的外壁形成的环空内设置弹性机构，在限位套和弹性机构的尾端设置推环，弹性胶筒采用顶端开口的舌状结构，弹性胶筒的舌状部分位于压环的内壁与推环的外壁形成的环空内，推环的尾端伸入弹性胶筒的开口底端并与其相接触，在弹性胶筒的尾端设置压缩胶筒17，上密封组件和下密封组件沿着压缩胶筒的中位线一一对称设置。
实施例二
在实施例一的基础上，内筒30采用中空结构，在内筒30的中空结构内设置有散热机构16，散热机构16采用螺旋形T型结构。
弹性机构在安装过程中为压缩形态，其压缩形态通过设置在弹性机构下方的推环将弹力固封。
上密封组件中的接头为上接头3，在上接头3上开设有贯穿上接头3的过气体通道A，在过气体通道A内安装放气阀。
下密封组件中的接头为下接头31，在下接头31上开设有贯穿下接头31的气体过流通道32。
在位于上接头3的尾端和下接头31的首端的内筒30的筒壁上分别开设贯穿内筒30筒壁的形成上气体通道34和下气体通道33，上气体通道34和下气体通道33用于使位于上接头3或下接头31外的环空气体经由上气体通道或下气体通道33分别作用于上活塞和下活塞，使得上活塞向下和下活塞向上移动。
实施例三
在实施例二的基础上，压环与弹性胶筒的舌状部分相接触的内壁向外壁进行扩张，以便于弹性胶筒的舌状部分脱出。
在隔热中心管2上开设有卡接凸起，接头通过卡接凸起与隔热中心管2相连。
在活塞的外壁上开设有两道密封槽，O型圈分别安装在密封槽内，以达到密封的目的。
推环与内筒1的外壁通过剪钉相连。
在隔热中心管2的顶端套接隔热接箍1。
实施例四
一种耐高温双重密封方式封隔器的使用方法，将封隔器下入井下指定位置后，过气体通道内的放气阀处于开启状态，自井口向其中注入气体，气体通过内筒上的上下气体通道分别进入上下活塞腔，气流形成冲击力，分别推动上活塞向下和下活塞向上的运动，上活塞推动上限位套向下运动，上限位套向下运动的过程中，推动上推环也向下运动，使得上推环与内筒连接的第一剪钉剪断，上弹性机构释放弹力，分别向两端推动，上弹性机构的首端与上连接套的尾端相接触，推动上连接套向上运动，进而带动上压环向上运动，因而使得位于上压环内壁和上推环外壁之间的上弹性胶筒的舌状结构自上压环内脱出，上弹性胶筒的舌状结构通过自身弹性与套管实现接触密封，下弹性胶筒自下压环内脱出，下弹性胶筒的舌状结构通过自身弹性与套管实现接触密封，上弹性机构向下和下弹性机构向上持续释放弹力，上弹性胶筒和下弹性胶筒分别受到上弹性机构和下弹性机构的弹力作用，向中间挤压压缩胶筒，压缩胶筒受挤压膨胀后与套管接触，因此封隔器座封完成。
高温蒸汽自隔热中心管2内注入井下，环空气体自过气体通道A进入散热机构16后，部分环空气体分别通过上气体通道34和下气体通道33分别进入上活塞腔和下活塞腔分别推动上活塞向下和下活塞向上运动，剩余环空气体经过散热机构16向下流动，高温蒸汽通过隔热中心管2向散热机构16传递热量，环空气体温度较低，在经过散热机构 16时，将热量带走进入井下，进而实现降低封隔器周围温度，保证封隔器的密封性能的目的。
当井下发生井喷等紧急情况时，过气体通道A中的放气阀关闭，封隔器的上下存在压力差，此时，封隔器下部压力大于封隔器上部，井下高压气体通过下气体通道33和上气体通道34分别进入下活塞腔和上活塞腔，分别推动上活塞向下和下活塞向上运动，进而再次挤压压缩胶筒17，使封隔器与套管之间密封更加牢靠，故封隔器上下的压差越大，封隔器密封越牢靠，保证高温井下的安全性能。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：包括隔热中心管、上密封组件、压缩胶筒、下密封组件和内筒，
在所述隔热中心管上由上至下依次设置所述上密封组件、所述压缩胶筒和所述下密封组件，在所述上密封组件、所述压缩胶筒、所述下密封组件与所述隔热中心管所形成的环空内设置所述内筒；
所述上密封组件和所述下密封组件均包括接头、活塞套、活塞、限位套、限位环、连接套、压环、弹性机构、推环和弹性胶筒，在所述接头上开设有贯穿所述接头的过气体通道，所述接头套接在所述隔热中心管的外壁上，在所述接头的下部内壁与所述隔热中心管的外壁所形成的环空内设置所述内筒，所述接头的下部外壁安装所述活塞套，在所述活塞套的内壁和所述内筒的外壁之间形成一活塞腔，在所述内筒的筒壁上开设有贯穿内筒筒壁的气体通道，用于使井下环空中的气体经由气体通道进入活塞腔内，所述活塞活动安装在所述活塞腔内，在所述活塞的尾端设置所述限位套，在所述限位套的外壁与所述活塞套的内壁形成的环空内设置所述限位环，所述活塞套的尾端安装所述连接套，所述连接套与所述压环相连，在所述压环的内壁和所述限位套的外壁形成的环空内设置所述弹性机构，在所述限位套和所述弹性机构的尾端设置所述推环，所述弹性胶筒采用顶端开口的舌状结构，所述弹性胶筒的舌状部分位于所述压环的内壁与所述推环的外壁形成的环空内，所述推环的尾端伸入所述弹性胶筒的开口底端并与其相接触，在所述弹性胶筒的尾端设置所述压缩胶筒，所述上密封组件和所述下密封组件沿着所述压缩胶筒的中位线一一对称设置。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：所述内筒采用中空结构，在所述内筒的中空结构内设置有散热机构，所述散热机构采用螺旋形T型结构。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：所述弹性机构在安装过程中为压缩形态，其压缩形态通过设置在所述弹性机构下方的推环将弹力固封。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：所述上密封组件中的接头为上接头，在所述上接头上开设有贯穿所述上接头的过气体通道A，在所述过气体通道A内安装放气阀。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：所述下密封组件中的接头为下接头，在所述下接头上开设有贯穿所述下接头的气体过流通道。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：所述压环与所述弹性胶筒的舌状部分相接触的内壁向外壁进行扩张，以便于所述弹性胶筒的舌状部分脱出。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：在所述隔热中心管上开设有卡接凸起，所述接头通过所述卡接凸起与所述隔热中心管相连。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：在所述活塞的外壁上开设有两道密封槽，O型圈分别安装在所述密封槽内，以达到密封的目的。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温双重密封方式封隔器，其特征在于：所述推环与所述内筒的外壁通过剪钉相连；在所述隔热中心管的顶端套接隔热接箍。
10.一种耐高温双重密封方式封隔器的使用方法，其特征在于：将封隔器下入井下指定位置后，与过气体通道内的放气阀处于开启状态，自井口向其中注入气体，气体通过内筒上下气流通道分别进入上下活塞腔，气流形成冲击力，分别推动上活塞向下和下活塞向上的运动，上活塞推动上限位套向下运动，上限位套向下运动的过程中，推动上推环也向下运动，使得上推环与内筒连接的第一剪钉剪断，上弹性机构释放弹力，分别向两端推动，上弹性机构的首端与上连接套的尾端相接触，推动上连接套向上运动，进而带动上压环向上运动，因而使得位于上压环内壁和上推环外壁之间的上弹性胶筒的舌状结构自上压环内脱出，上弹性胶筒的舌状结构通过自身弹性与套管实现接触密封，下弹性胶筒自下压环内脱出，下弹性胶筒的舌状结构通过自身弹性与套管实现接触密封，上弹性机构向下和下弹性机构向上持续释放弹力，上弹性胶筒和下弹性胶筒分别受到上弹性机构和下弹性机构的弹力作用，向中间挤压压缩胶筒，压缩胶筒受挤压膨胀后与套管接触，因此封隔器座封完成。
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