CN115653535A - 一种高温高压封隔器气密胶筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高压封隔器气密胶筒，包括中胶筒，中胶筒以中心水平面为中心上下方向对称设置，中胶筒上下两端分别设有第一护肩，两组第一护肩以中心水平面为中心对称分布，两组第一护肩外侧分别设有合成边胶筒，合成边胶筒包括边胶筒、边胶筒支撑环和第二护肩，边胶筒、边胶筒支撑环和第二护肩一体硫化成型，两组合成边胶筒以中心水平面为中心对称分布，两组合成边胶筒外侧分别设有压环，两组压环以中心水平面为中心对称分布。本发明结构简单，操作方便，适用于高温高压工作环境，不易出现“肩突”失稳，能起到较好密封效果，并且可以回收重复使用，且坐封力较低。

Description

一种高温高压封隔器气密胶筒

技术领域

本发明属于油田油井钻采技术领域，尤其是涉及一种高温高压封隔器气密胶筒。

背景技术

目前，我国油藏类型较多，开发方式多种多样，大体包括自喷开发、注水开发、气驱开发、热采开发等多种方式，增产措施包括酸化、压裂等。因此，面对不同温度、不同压力等开发环境，需要采取不同的开发方式。其中，温度环境的要求主要与密封材料有关，压力环境的要求除了与密封材料有关，更重要的是由密封件的结构和形式来决定。

井下密封环境复杂苛刻，且油井向深井、超深井持续开发，导致工作环境更加复杂苛刻。此外，深井、超深井油田的工作环境可能会因压差等问题产生突变情况，从而导致密封件内部橡胶产生气孔，大大降低了橡胶的使用寿命。而在井下恶劣的工作环境中，由于高温、高压以及腐蚀介质的综合作用，作为密封件的橡胶或聚合物材料性能随温度升高而急剧衰退。由于高温及腐蚀介质综合作用，使得密封件材料可能失去其热稳定性和耐化学性，从而无法使用，某些橡胶和聚合物材料在高温高压条件下仅能保证短时间运行稳定，这便造成了极大的人力和物力的损耗。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种气密胶筒；尤其是在高温高压工作环境下，不出现“肩突”失稳，起到较好密封效果，并且可以回收重复使用、坐封力较低的一种高温高压封隔器气密胶筒。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高温高压封隔器气密胶筒，包括中胶筒，所述中胶筒以中心水平面为中心上下方向对称设置，所述中胶筒上下两端分别设有第一护肩，两组所述第一护肩以所述中心水平面为中心对称分布，两组所述第一护肩外侧分别设有合成边胶筒，两组所述合成边胶筒以所述中心水平面为中心对称分布，两组所述合成边胶筒外侧分别设有压环，两组所述压环以所述中心水平面为中心对称分布。

进一步的，所述中胶筒为圆环柱状体，所述中胶筒顶部外沿处和所述中胶筒底部外沿处均设有第一倒角，所述中胶筒水平方向中心处设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽与所述中胶筒同轴心，所述第一环形凹槽截面呈“U”型。

进一步的，所述第一护肩为圆台柱状体，所述第一护肩大圆面设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽截面呈等腰梯形，所述第二环形凹槽套设在所述中胶筒外柱面上，所述第一护肩小圆面设有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽截面呈长方形，所述第三环形凹槽端与所述合成边胶筒接触。

进一步的，所述合成边胶筒包括边胶筒、边胶筒支撑环和第二护肩，所述边胶筒、所述边胶筒支撑环和所述第二护肩一体硫化成型。

进一步的，所述边胶筒为圆台柱状体，所述边胶筒大圆面设有第四环形凹槽，所述第四环形凹槽截面呈等腰梯形，所述第四环形凹槽与所述第一护肩接触，所述边胶筒小圆面设有第五环形凹槽，所述第五环形凹槽截面呈“V”型，所述边胶筒支撑环置于所述第五环形凹槽内。

进一步的，所述第二护肩为圆环柱状体，所述第二护肩顶部外沿处设有第四倒角，所述第二护肩底部设有第六环形凹槽，所述第六环形凹槽截面呈等腰梯形，所述边胶筒置于所述第六环形凹槽内，所述第二护肩顶部设有第七环形凹槽，所述第七环形凹槽截面呈长方形，所述压环置于所述第七环形凹槽内。

进一步的，所述中胶筒、所述边胶筒均为氟橡胶材质，所述第一护肩为聚四氟乙烯材质，所述第二护肩为316不锈钢材质。

进一步的，所述压环为凸台状圆柱体，所述压环小圆柱置于所述第七环形凹槽内，所述压环大圆柱内表面设有第八凹槽，所述第八凹槽截面呈长方形。

进一步的，所述压环大圆柱外沿靠近所述压环小圆柱端设有第五倒角，所述第五倒角为45°。

进一步的，所述压环为42CrMo材质。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明结构简单，操作方便，适用于高温高压工作环境，不易出现“肩突”失稳，能起到较好密封效果，并且可以回收重复使用，且坐封力较低。

2、本发明的中胶筒采用氟橡胶材质。中胶筒在封隔器整体结构中起主要的支撑作用，同时诱导中胶筒充分变形。中胶筒中部设计了一个U型槽，这样能够诱导中胶筒充分变形从而获得更高的接触应力，提高封隔器的密封能力。

3、本发明的第一护肩为聚四氟乙烯材质，可以防止中胶筒在坐封变形时沿环形空间向外突出和流动，从而提高接触和保持接触应力，并具有防止胶筒发生肩突的功能。

4、本发明的边胶筒、边胶筒支撑环和第二护肩一体硫化成型，边胶筒采用氟橡胶材质，边胶筒支撑环采用合金钢材质。可以对边胶筒起到支撑作用。在高载荷下，带有支撑环的胶筒更容易保持稳定，其稳定变形载荷更大。第二护肩采用316不锈钢材质，可以防止边胶筒在坐封变形时沿环形空间向外突出和流动，从而提高接触和保持接触应力，并具有防止胶筒发生肩突的功能。

5、本发明的压环采用42CrMo材质，为刚性部件，可以对高温高压封隔器气密胶筒施加轴向压力，使其发生横向变形，从而起到密封作用。压环形状有利于使边胶筒充分变形，扩大边胶筒与密封筒内壁坐封时的接触面积，从而提高密封能力。其在外侧的两个直角转折处进行了45°倒角处理，可以有效避免结构因整体受压而产生的应力集中现象，从而提高零件的服役寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构剖视图。

图2是本发明实施例的中胶筒截面剖视图。

图3是本发明实施例的第一护肩截面剖视图。

图4是本发明实施例的合成边胶筒截面剖视图。

图5是本发明实施例的边胶筒截面剖视图。

图6是本发明实施例的边胶筒支撑环截面剖视图。

图7是本发明实施例的第二护肩截面剖视图。

图8是本发明实施例的压环截面剖视图。

图中：

1、中胶筒1-1、第一环形凹槽1-2、第一倒角

1-3、中胶筒中心孔；

2、第一护肩2-1、第三环形凹槽2-2、第二环形凹槽

2-3、第二倒角；

3、边胶筒3-1、第五环形凹槽3-2、第四环形凹槽

3-3、第三倒角；

4、边胶筒支撑环；

5、第二护肩5-1、第七环形凹槽5-2、第六环形凹槽

5-3、第四倒角；

6、压环6-1、第八环形凹槽6-2、压环中心孔

6-3、第五倒角。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

如图1所示，一种高温高压封隔器气密胶筒，包括中胶筒1，中胶筒1以中心水平面为中心上下方向对称设置，中胶筒1上下两端分别设有第一护肩2，两组第一护肩2以中心水平面为中心对称分布，两组第一护肩2外侧分别设有合成边胶筒，两组合成边胶筒以中心水平面为中心对称分布，两组合成边胶筒外侧分别设有压环6，两组压环6以中心水平面为中心对称分布。

本实施例适用于高温高压工作环境，不易出现“肩突”失稳，能起到较好密封效果，并且可以回收重复使用，且坐封力较低。

具体的，如图2所示，本实施例提供的中胶筒1为圆环柱状体，中胶筒1顶部外沿处和中胶筒1底部外沿处均设有第一倒角1-2，中胶筒1水平方向中心处设有第一环形凹槽1-1，第一环形凹槽1-1与中胶筒1同轴心，第一环形凹槽1-1截面呈“U”型，第一环形凹槽1-1边缘处直径与中胶筒中心孔1-3内径一致，第一环形凹槽1-1中心处直径大于中胶筒中心孔1-3内径。

本实施例的中胶筒1采用氟橡胶材质。中胶筒1在封隔器整体结构中起主要的支撑作用，同时诱导中胶筒1充分变形。中胶筒1中部设计了一个U型槽，这样能够诱导中胶筒1充分变形从而获得更高的接触应力，提高封隔器的密封能力。

中胶筒1上下两端分别设有第一护肩2，如图3所示，第一护肩2为圆台柱状体，第一护肩2大圆面设有第二环形凹槽2-2，第二环形凹槽2-2截面呈等腰梯形，第二环形凹槽2-2的倾斜角度与中胶筒1顶部外沿处及中胶筒1底部外沿处的第一倒角1-2角度一致，第二环形凹槽2-2套设在中胶筒1外柱面上。第一护肩2小圆面设有第三环形凹槽2-1，第三环形凹槽2-1截面呈长方形，第三环形凹槽2-1的直径与中胶筒中心孔1-3内径一致，第三环形凹槽2-1端与合成边胶筒接触。

本实施例的第一护肩2为聚四氟乙烯材质，可以防止中胶筒1在坐封变形时沿环形空间向外突出和流动，从而提高接触和保持接触应力，并具有防止胶筒发生肩突的功能。

合成边胶筒包括边胶筒3、边胶筒支撑环4和第二护肩5，边胶筒3、边胶筒支撑环4和第二护肩5一体硫化成型。边胶筒3采用氟橡胶材质，边胶筒支撑环4采用合金钢材质。可以对边胶筒3起到支撑作用。在高载荷下，带有边胶筒支撑环4的边胶筒3更容易保持稳定，其稳定变形载荷更大。第二护肩5采用316不锈钢材质，可以防止边胶筒3在坐封变形时沿环形空间向外突出和流动，从而提高接触和保持接触应力，并具有防止胶筒发生肩突的功能。

具体的，如图4、图5所示，边胶筒3为圆台柱状体，边胶筒3大圆面设有第四环形凹槽3-2，第四环形凹槽3-2截面呈等腰梯形，第四环形凹槽3-2的倾斜角度与第一护肩2顶部外沿处第二倒角2-3角度一致，第四环形凹槽3-2套设在第一护肩2外柱面上。边胶筒3小圆面设有第五环形凹槽3-1，第五环形凹槽3-1截面呈“V”型，如图6所示，边胶筒支撑环4置于第五环形凹槽3-1内。

如图4、图7所示，第二护肩5为圆环柱状体，第二护肩5顶部外沿处设有第四倒角5-3，第二护肩5底部设有第六环形凹槽5-2，第六环形凹槽5-2截面呈等腰梯形，第六环形凹槽5-2的倾斜角度与边胶筒3顶部外沿处的第三倒角3-3角度一致，边胶筒3置于第六环形凹槽5-2内，第二护肩5顶部设有第七环形凹槽5-1，第七环形凹槽5-1截面呈长方形，第七环形凹槽5-1的直径大于中胶筒中心孔1-3内径，压环6置于第七环形凹槽5-1内。

如图8所示，压环6为凸台状圆柱体，压环6小圆柱置于第七环形凹槽5-1内，压环6大圆柱内表面设有第八环形凹槽6-1，第八环形凹槽6-1截面呈长方形，第八环形凹槽6-1的直径大于压环中心孔6-2内径，压环中心孔6-2内径与中胶筒中心孔1-3内径一致，压环6大圆柱外沿靠近压环6小圆柱端设有第五倒角6-3，第五倒角6-3为45°。

本实施例的压环6采用42CrMo材质，为刚性部件，可以对高温高压封隔器气密胶筒施加轴向压力，使其发生横向变形，从而起到密封作用。压环6形状有利于使边胶筒3充分变形，扩大边胶筒3与密封筒内壁坐封时的接触面积，从而提高密封能力。其在外侧的两个直角转折处进行了45°倒角处理，可以有效避免结构因整体受压而产生的应力集中现象，从而提高零件的服役寿命。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明结构简单，操作方便，适用于高温高压工作环境，不易出现“肩突”失稳，能起到较好密封效果，并且可以回收重复使用，且坐封力较低。

2、本发明的中胶筒采用氟橡胶材质。中胶筒在封隔器整体结构中起主要的支撑作用，同时诱导中胶筒充分变形。中胶筒中部设计了一个U型槽，这样能够诱导中胶筒充分变形从而获得更高的接触应力，提高封隔器的密封能力。

3、本发明的第一护肩为聚四氟乙烯材质，可以防止中胶筒在坐封变形时沿环形空间向外突出和流动，从而提高接触和保持接触应力，并具有防止胶筒发生肩突的功能。

4、本发明的边胶筒、边胶筒支撑环和第二护肩一体硫化成型，边胶筒采用氟橡胶材质，边胶筒支撑环采用合金钢材质。可以对边胶筒起到支撑作用。在高载荷下，带有支撑环的胶筒更容易保持稳定，其稳定变形载荷更大。第二护肩采用316不锈钢材质，可以防止边胶筒在坐封变形时沿环形空间向外突出和流动，从而提高接触和保持接触应力，并具有防止胶筒发生肩突的功能。

5、本发明的压环采用42CrMo材质，为刚性部件，可以对高温高压封隔器气密胶筒施加轴向压力，使其发生横向变形，从而起到密封作用。压环形状有利于使边胶筒充分变形，扩大边胶筒与密封筒内壁坐封时的接触面积，从而提高密封能力。其在外侧的两个直角转折处进行了45°倒角处理，可以有效避免结构因整体受压而产生的应力集中现象，从而提高零件的服役寿命。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，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)

1.一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：包括中胶筒，所述中胶筒以中心水平面为中心上下方向对称设置，所述中胶筒上下两端分别设有第一护肩，两组所述第一护肩以所述中心水平面为中心对称分布，两组所述第一护肩外侧分别设有合成边胶筒，两组所述合成边胶筒以所述中心水平面为中心对称分布，两组所述合成边胶筒外侧分别设有压环，两组所述压环以所述中心水平面为中心对称分布。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述中胶筒为圆环柱状体，所述中胶筒顶部外沿处和所述中胶筒底部外沿处均设有第一倒角，所述中胶筒水平方向中心处设有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽与所述中胶筒同轴心，所述第一环形凹槽截面呈“U”型。

3.根据权利要求1或2所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述第一护肩为圆台柱状体，所述第一护肩大圆面设有第二环形凹槽，所述第二环形凹槽截面呈等腰梯形，所述第二环形凹槽套设在所述中胶筒外柱面上，所述第一护肩小圆面设有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽截面呈长方形，所述第三环形凹槽端与所述合成边胶筒接触。

4.根据权利要求1或2所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述合成边胶筒包括边胶筒、边胶筒支撑环和第二护肩，所述边胶筒、所述边胶筒支撑环和所述第二护肩一体硫化成型。

5.根据权利要求4所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述边胶筒为圆台柱状体，所述边胶筒大圆面设有第四环形凹槽，所述第四环形凹槽截面呈等腰梯形，所述第四环形凹槽与所述第一护肩接触，所述边胶筒小圆面设有第五环形凹槽，所述第五环形凹槽截面呈“V”型，所述边胶筒支撑环置于所述第五环形凹槽内。

6.根据权利要求4所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述第二护肩为圆环柱状体，所述第二护肩顶部外沿处设有第四倒角，所述第二护肩底部设有第六环形凹槽，所述第六环形凹槽截面呈等腰梯形，所述边胶筒置于所述第六环形凹槽内，所述第二护肩顶部设有第七环形凹槽，所述第七环形凹槽截面呈长方形，所述压环置于所述第七环形凹槽内。

7.根据权利要求4所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述中胶筒、所述边胶筒均为氟橡胶材质，所述第一护肩为聚四氟乙烯材质，所述第二护肩为316不锈钢材质。

8.根据权利要求6所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述压环为凸台状圆柱体，所述压环小圆柱置于所述第七环形凹槽内，所述压环大圆柱内表面设有第八凹槽，所述第八凹槽截面呈长方形。

9.根据权利要求8所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述压环大圆柱外沿靠近所述压环小圆柱端设有第五倒角，所述第五倒角为45°。

10.根据权利要求1或2所述的一种高温高压封隔器气密胶筒，其特征在于：所述压环为42CrMo材质。

Images