CN201874515U - 油气田用压缩式封隔器密封筒 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油气田用压缩式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器内芯上使用的胶筒，胶筒外圆与内圆之间内置有承压芯骨，胶筒两端开有用于让承压芯骨沿胶筒轴向的两端伸出的孔，使用时，胶筒受压后向径向膨胀，其内、外表面膨胀后分别紧贴封隔器内芯和油气井外套管形成两者的轴向密封，当压缩一定距离后，承压芯骨起到支承作用，承受继续增加的压力，避免胶筒的变形量继续增大而受到损坏，使密封筒的承压能力大幅提升，另外，通过外加PTFE外套筒，利用PTFE耐高温、强度比橡胶大、静摩擦系数小且耐腐蚀等特性，提高密封面的接触强度，可使密封筒满足压力为90～105MPa、温度为160～180℃、腐蚀性工况下的使用要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气田用封隔设备，特别涉及一种油气田用封隔器中的部件。
背景技术
在油气田开发领域，封隔器是实施分层采油、分层注水、分层压裂、酸化或机械卡堵等井下注采工艺的重要元器件，压缩式封隔器是封隔器中较常用的一种，具有弹性的密封筒是压缩式封隔器的核心部件，它将直接影响到封隔器的工作质量。
现有密封筒一般是由橡胶制成的胶筒（如图3所示），通过两端挤压使其变形形成对油气井外套管和内芯（轴或管）的密封，但压力过大时，胶筒受到的压缩量更大，极易使其损坏。在油气田的开发中，油气井的开采深度越来越深，随着油气井深度的增加，开采工作环境的温度、压力越大，化学腐蚀性也越强，因此，就对封隔器的胶筒提出了适应上述恶劣工况的更高要求，即：密封部件的承压能力、耐高温能力和耐腐蚀能力等。
为提高胶筒的承压能力，出现了带金属肩保的胶筒（如图4所示），但由于材料本身特性的限制，其承压能力、耐高温和耐腐蚀能力仍然有限，尤其是当工作环境压力达到70～105Mpa，温度达到160℃左右时，国内外几乎所有的封隔器胶筒均不能满足使用要求（如比较有代表性的贝克公司生产的封隔器胶筒也只能满足在84Mpa、160℃工况下短时间工作，不能在100Mpa、160℃的工况下正常工作）。甚至化工部标准HG/T 2701-95《油气田用压缩（Ys）式封隔器胶筒》中的要求也已经远远不能适应当前油气田深井开采的要求。
因此，需探索一种油气田用的压缩式封隔器密封筒，使其承压、耐高温和耐腐蚀能力更强，以适应当前油气田开采深井工况的要求。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提供一种油气田用压缩式封隔器密封筒，通过全新的结构设计和选材，大幅提升封隔器密封筒的承压、耐高温和耐腐蚀性能，以达到适应当前油气田深井工况使用要求的目的。
本实用新型的油气田用压缩式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器内芯上使用的胶筒，所述胶筒的外圆与内圆之间内置有承压芯骨，所述胶筒两端开有用于让承压芯骨沿胶筒轴向的两端伸出的孔。
进一步，所述承压芯骨为圆柱形，所述胶筒的内圆与外圆之间开有沿周向分布的轴向通孔，承压芯骨一一对应插于通孔内；
进一步，所述油气田用压缩式封隔器密封筒还包括设置于胶筒一端的支撑环，所述支撑环上与承压芯骨一一对应设置有支撑孔，所述承压芯骨插入支撑孔内；
进一步，所述承压芯骨的长度小于胶筒的长度形成压缩距；
进一步，所述胶筒上外套设置有由聚四氟乙烯制成的外套筒；
进一步，所述外套筒的两端或一端设置径向向内延伸并包覆胶筒端面的环形压边，环形压边上设置有让承压芯骨两端伸出的孔；
进一步，所述承压芯骨的长度小于胶筒长度与环形压边的厚度之和形成压缩距；
进一步，所述承压芯骨由金属材料制成；
进一步，所述胶筒由丙烯酸酯、硅胶或氢化丁晴橡胶制成；
进一步，所述胶筒、承压芯骨和外套筒通过硫化模一次硫化粘接制成一体；
进一步，所述外套筒筒壁的纵截面形状为沿轴向并列且开口沿径向朝内的弧形首尾相接形成的轮廓；
进一步，所述聚四氟乙烯由玻璃纤维、二硫化钼、铜粉、石墨、聚苯酯或三氧化二铬填充改性。
实用新型的有益效果：本实用新型的油气田用压缩式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器内芯上使用的胶筒，所述胶筒外圆与内圆之间内置有承压芯骨，所述胶筒两端开有用于让承压芯骨沿胶筒轴向的两端伸出的孔，使用时，胶筒受压后向径向膨胀变形，其内、外表面膨胀后分别紧贴封隔器内芯和油气井外套管形成两者的轴向密封，满足封隔器的工作要求。当压缩一定距离后，承压芯骨起到支承作用，承受继续增加的压力，避免胶筒的变形量继续增大而受到损坏，使密封筒的承压能力大幅提升，使用寿命延长。另外，通过外加聚四氟乙烯（PTFE）外套筒的进一步改进，利用PTFE耐高温、强度比橡胶大、静摩擦系数小且耐腐蚀等特性，提高密封面的接触强度，可使密封筒满足压力为90～105Mpa、温度为160～180℃和腐蚀性工况下的使用要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为外套筒筒壁的另一种结构示意图；
图3为现有技术中的胶筒示意图；
图4为现有技术中带肩保的胶筒示意图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图，图2为外套筒筒壁的另一种结构示意图，图3为现有技术中的胶筒示意图，图4为现有技术中带肩保的胶筒示意图，如图所示：本实施例的油气田用压缩式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器内芯上使用的胶筒1，所述胶筒1的外圆与内圆之间内置有承压芯骨2，所述胶筒1两端开有用于让承压芯骨2沿胶筒1轴向的两端伸出的孔，封隔器工作时，胶筒受轴向压力后向径向膨胀变形，其内、外圆表面膨胀后分别紧贴封隔器内芯和油气井外套管形成对两者的轴向密封，满足封隔器的工作要求。当压缩一定距离后，承压芯骨起到支承作用，承受继续增加的压力，即使压力继续增大胶筒也不再继续膨胀变形，避免使胶筒受损，因此可使密封筒的承压能力大幅提升，使用寿命延长。卸压以后，通过胶筒的弹性回弹，解除密封。
本实施例中，所述承压芯骨2为圆柱形，所述胶筒1的内圆与外圆之间开有多个沿周向分布的轴向通孔3，承压芯骨2一一对应插于通孔3内，多个承压芯骨承压能力更强，且承压芯骨沿胶筒圆周方向分布，受力均匀。当然，承压芯骨采用非圆柱形的其他形状，只要能起到对轴向压力的承压作用，均可实现本实用新型的目的。
本实施例中，还包括设置于胶筒一端的支撑环5，所述支撑环5上与承压芯骨2一一对应设置有支撑孔，所述承压芯骨2插入支撑孔内，以防止胶筒受压变形时承压芯骨发生偏斜，保证其能起到良好的承压作用。
本实施例中，所述承压芯骨2的长度小于胶筒1的长度形成压缩距，在化工部标准HG/T 2701-95《油气田用压缩（Ys）式封隔器胶筒》中压缩距的定义是：胶筒在座封时，其轴向被压缩的长度。使胶筒被压缩长度等于压缩距时即可转由承压芯骨承压，使胶筒恰好达到座封要求而不继续受压变形，避免损坏。压缩距是根据体积相等原则计算得出的长度加上该长度的1/3的补偿值得出。当然，压缩距也可通过封隔器上的压缩部件留出，即在压缩部件上设置一个用于对承压芯骨让位的盲孔，承压芯骨顶住盲孔底部时，胶筒座封完成。
本实施例中，所述胶筒1上外套设置有由聚四氟乙烯制成的外套筒4，利用聚四氟乙烯（PTFE）材料耐高温、强度比橡胶大、静摩擦系数小且耐腐蚀等特性，提高密封面的接触强度，可使密封筒满足压力为90～105Mpa、温度为160～180℃和腐蚀性工况下的使用要求。
本实施例中，所述外套筒4的两端或一端设置径向向内延伸并包覆胶筒1端面的环形压边4a，环形压边4a上设置有让承压芯骨2两端伸出的孔，提高受压面的接触强度，使密封筒的承压能力更好。增加了外套筒的情况下，所述承压芯骨2的长度小于胶筒1的长度与环形压边4a的厚度之和形成压缩距。
本实施例中，所述承压芯骨2由金属材料制成，强度高，承压能力强，易于制造和获取。
本实施例中，所述胶筒1由丙烯酸酯、硅胶或氢化丁晴橡胶制成，三者均具有良好的耐高温和耐腐蚀性。
本实施例中，所述胶筒1、承压芯骨2和外套筒4通过硫化模一次硫化粘接制成一体，使三者之间粘接可靠，生产效率高，适合大批量生产。
本实施例中，所述外套筒4筒壁的纵截面形状为沿轴向并列且开口沿径向朝内的弧形首尾相接形成的轮廓，将工作表面接触外套管的填充聚四氟乙烯材料加工成弹性模量最佳的几何形状，回弹力最大，增强轴向受压能力和增大径向形变的最大位移量，同时，也增强密封筒的回弹力，达到卸压后需要密封筒与外套管脱离松弛的工艺质量要求。
本实施例中，所述聚四氟乙烯由玻璃纤维、二硫化钼、铜粉、石墨、聚苯酯或三氧化二铬填充改性，改性后的聚四氟乙烯制成的套筒便于与胶筒和金属承压芯骨通过硫化工艺进行粘接，粘接更牢固可靠，同时，也能进一步提高聚四氟乙烯的耐压强度。
本实用新型在使用过程中，利用承压芯骨承压，保护胶筒免受损坏，同时，利用填充聚四氟乙烯耐高温、静摩擦系数低、耐化学腐蚀及机械强度比橡胶好等优越特性，作为与外套管的密封面，以提高在密封工况下的接触机械强度，利用橡胶弹性极好的优越特性，使聚四氟乙烯外套筒与胶筒共为一体，以达到封隔器胶筒受高压后径向变形起到密封功能，卸压后又能自动松弛回弹，脱离与外套管的接触，满足深井作业苛刻的工艺质量要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (12)
1.一种油气田用压缩式封隔器密封筒，包括用于套在封隔器内芯上使用的胶筒（1），其特征在于：所述胶筒（1）的外圆与内圆之间内置有承压芯骨（2），所述胶筒（1）两端开有用于让承压芯骨（2）沿胶筒（1）轴向的两端伸出的孔。
2.根据权利要求1所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述承压芯骨（2）为圆柱形，所述胶筒（1）的内圆与外圆之间开有沿周向分布的轴向通孔（3），承压芯骨（2）一一对应插于通孔（3）内。
3.根据权利要求2所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：还包括设置于胶筒一端的支撑环（5），所述支撑环（5）上与承压芯骨（2）一一对应设置有支撑孔，所述承压芯骨（2）插入支撑孔内。
4.根据权利要求3所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述承压芯骨（2）的长度小于胶筒（1）的长度形成压缩距。
5.根据权利要求1、2或3所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述胶筒（1）上外套设置有由聚四氟乙烯制成的外套筒（4）。
6.根据权利要求5所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述外套筒（4）的两端或一端设置径向向内延伸并包覆胶筒（1）端面的环形压边（4a），环形压边（4a）上设置有让承压芯骨（2）两端伸出的孔。
7.根据权利要求6所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述承压芯骨（2）的长度小于胶筒（1）的长度与环形压边（4a）的厚度之和形成压缩距。
8.根据权利要求7所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述承压芯骨（2）由金属材料制成。
9.根据权利要求8所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述胶筒（1）由丙烯酸酯、硅胶或氢化丁晴橡胶制成。
10.根据权利要求9所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述胶筒（1）、承压芯骨（2）和外套筒（4）通过硫化模一次硫化粘接制成一体。
11.根据权利要求10所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述外套筒（4）筒壁的纵截面形状为沿轴向并列且开口沿径向朝内的弧形首尾相接形成的轮廓。
12.根据权利要求11所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述聚四氟乙烯由玻璃纤维、二硫化钼、铜粉、石墨、聚苯酯或三氧化二铬填充改性。
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