CN202132015U

CN202132015U - 油气田用压缩式封隔器密封筒

Info

Publication number: CN202132015U
Application number: CN201120244650U
Authority: CN
Inventors: 卢煜
Original assignee: CHONGQING ZHIYAN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Guiyang Gaoxin Longshuo Fluorine Material Co., Ltd.
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2021-07-12

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，胶筒外套设置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒，所述外套筒上端向内回弯形成底部为弧形的U形环槽，胶筒上端嵌入U形环槽内，U形环槽的内侧与承压套筒的外圆相接，使用时，胶筒受压向径向膨胀变形，使外套筒紧贴油气井外套管形成轴向密封，U形环槽可引导胶筒的膨胀变形方向，并使密封筒受压变形时胶筒与承压套筒之间保持紧贴，防止脱开，同时，当压缩一定距离后，承压套筒起到支承作用，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，加上外套筒的合理选材，可使密封筒在高温、高压和较强腐蚀性环境下使用。

Description

油气田用压缩式封隔器密封筒

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。

为使密封筒达到上述要求，本实用新型的发明人曾设计了一种带有承压套筒和聚四氟乙烯外套筒的胶筒，但该胶筒在承压变形时，胶筒与承压套筒之间粘合结构的防破坏效果不是很理想。

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的情况下，也使其在受压时能够有效防止胶筒与承压套筒之间的粘接脱开。

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，达到大幅提升封隔器密封筒的承压、耐高温和耐腐蚀性能的目的，同时，也达到防止密封筒受压时胶筒与承压套筒之间的粘接脱开的目的。

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，所述胶筒外套设置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒，胶筒内套设置有承压套筒，承压套筒内圆沿周向设置环形槽，环形槽内嵌有密封圈，所述外套筒上端向内回弯形成底部为弧形的U形环槽，胶筒上端嵌入U形环槽内， U形环槽的内侧与承压套筒的外圆相接。

进一步，所述承压套筒下端设置沿径向向外延伸的周向凸沿，凸沿上沿周向分布设置有通孔；

进一步，所述外套筒下端沿径向向内折弯并伸入凸沿与胶筒之间的夹层形成全封闭包覆胶筒的结构；

进一步，所述外套筒高度短于胶筒高度形成半封闭包覆胶筒的结构；

进一步，所述承压套筒的长度短于胶筒的长度与外套筒上端壁厚之和形成压缩距；

进一步，还包括以滑动配合方式套于承压套筒内的压环，所述压环一端伸出承压套筒端部，压环另一端与设置于承压套筒内壁的周向台阶之间形成宽度可变的压缩槽，压缩槽内嵌有耐压密封圈；

进一步，所述压环上端设置沿径向向外延伸的周向压边，压边与承压套筒上端之间形成高度为1.5mm～2mm的间隙；

进一步，所述耐压密封圈为矩形圈，矩形圈外壁设置开口沿径向向外的周向槽，周向槽的横截面为弓形；

进一步，所述承压套筒外壁沿轴向并列设置有周向槽，所述胶筒内圆设置有与周向槽配合的凸起；

进一步，所述聚四氟乙烯为改性填充聚四氟乙烯，所述聚苯酯为改性聚苯酯。

本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，胶筒外套设置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒，所述外套筒上端向内回弯形成底部为弧形的U形环槽，胶筒上端嵌入U形环槽内， U形环槽的内侧与承压套筒的外圆相接，使用时，胶筒受压向径向膨胀变形，使外套筒紧贴油气井外套管形成轴向密封，U形环槽可引导胶筒的膨胀变形方向，并使密封筒受压变形时胶筒与承压套筒之间保持紧贴，防止脱开，同时，当压缩一定距离后，承压套筒起到支承作用，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，加上外套筒的合理选材，可使密封筒在高温、高压和较强腐蚀性环境下使用。

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为本实用新型的仰视结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2所示的密封筒完成对油气井外套管密封时的状态示意图；

图4为图2所示的密封筒完成对封隔器内芯密封时的状态示意图；

图5为现有技术中的胶筒示意图；

图6为现有技术中带肩保的胶筒示意图;

图7为本实用新型半封闭式实施方式的结构示意图；

图8为图7所示的密封筒完成对油气井外套管密封时的状态示意图；

图9为图7所示的密封筒完成对封隔器内芯密封时的状态示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的仰视结构示意图，图2为图1的A-A剖视图，图3为图2所示的密封筒完成对油气井外套管密封时的状态示意图，图4为图2所示的密封筒完成对封隔器内芯密封时的状态示意图，图7为本实用新型半封闭式实施方式的结构示意图，图8为图7所示的密封筒完成对油气井外套管密封时的状态示意图，图9为图7所示的密封筒完成对封隔器内芯密封时的状态示意图，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7上使用的胶筒1，所述胶筒1外套设置有由聚四氟乙烯制成的外套筒2，胶筒1内套设置有承压套筒3，承压套筒3内圆沿周向设置两条环形槽3c，环形槽3c内嵌有密封圈4，所述外套筒2上端向内回弯形成底部为弧形的U形环槽2a，胶筒1上端嵌入U形环槽2a内， U形环槽2a的内侧与承压套筒3的外圆相接，胶筒受压后向径向膨胀变形，在胶筒的作用下，外套筒紧贴油气井外套管8形成轴向密封，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，同时，密封圈4形成封隔器内芯7的自然轴向密封，满足封隔器的工作要求。卸压以后，通过胶筒的弹性回弹，解除密封。U形环槽结构可以引导胶筒的膨胀变形方向是向外膨胀，同时，也使密封筒受压变形时胶筒与承压套筒之间保持紧贴，防止脱开。当然，使用其他与聚四氟乙烯性质相似的材料制成外套筒，也可实现本实用新型的目的，如聚苯酯。

本实施例中，所述承压套筒3下端设置沿径向向外延伸的周向凸沿3a，凸沿3a上沿周向分布设置有通孔3b，由于本实用新型的密封筒一般采用一体硫化成型的方式来制造，通孔在硫化成型密封筒时作为补料孔使用，结构合理，有利于保证密封筒的制造质量。

本实施例中，所述外套筒2下端沿径向向内折弯并伸入凸沿3a与胶筒1之间的夹层形成全封闭包覆胶筒的结构，有利于在腐蚀性环境下保护延缓胶筒的老化时间，延长密封筒的使用寿命，同时，全封闭结构中，由于座封时胶筒的橡胶材料不会与油气井外套筒直接接触，卸压回弹时，不易出现粘连，能更好地满足封隔器的工作要求。当然，外套筒2高度短于胶筒1高度形成半封闭包覆胶筒的结构制造工艺更简单，可用于要求相对较低的使用环境。

本实施例中，所述承压套筒3的长度短于胶筒1的长度与外套筒2上端壁厚之和形成压缩距，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套筒承压，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套筒让位的盲孔，承压套筒顶住盲孔底部时，胶筒座封完成。本实用新型通过承胶筒与压套筒的长度之差加上外套筒上端壁厚来确定压缩距，使该压缩距恰好达到所需的长度，有效防止座封过程中压缩量超过压缩距而损坏密封筒。

本实施例中，所述油气田用压缩式封隔器密封筒还包括以滑动配合方式套于承压套筒3内的压环5，所述压环5一端伸出承压套筒3端部，压环5另一端与设置于承压套筒3内壁的周向台阶之间形成宽度可变的压缩槽，压缩槽内嵌有耐压密封圈6，密封筒处于工作状态时，压环在压力的作用下与承压套筒端部平齐，使压缩槽宽度小于初始状态时的宽度，从而对承压密封圈形成挤压，让其沿径向向内膨胀变形，对封隔器内芯形成可靠的密封，满足深井封隔器的工作要求。

本实施例中，所述压环5上端设置沿径向向外延伸的周向压边5a，压边5a与承压套筒3上端之间形成高度为1.5mm～2mm的间隙h，使压缩槽的宽度只能减小h，防止耐压密封圈损坏，所述耐压密封圈6为矩形圈，矩形圈外壁设置开口沿径向向外的周向槽6a，周向槽6a的横截面为弓形，弓形周向槽可使该矩形圈的弹性模量增大，矩形圈的作用是进一步密封芯轴，所以，与外套筒一样，宜选择耐高温、耐高压、耐腐蚀且摩擦系数较小的材料制成，比如聚四氟乙烯、各种改性高分子材料等。

本实施例中，所述承压套筒3外壁沿轴向并列设置有三条周向槽3d，所述胶筒1内圆设置有与周向槽3d配合的凸起，使胶筒与承压套筒之间的粘接更牢固。

本实施例中，所述聚四氟乙烯为改性填充聚四氟乙烯，所述聚苯酯为改性聚苯酯，改性后的聚四氟乙烯或聚苯酯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，也能进一步提材料的耐压强度。

本实用新型在使用过程中：

图3为图2所示的密封筒完成对油气井外套管密封时的状态示意图，通过压缩部件压缩胶筒1，胶筒1逐渐膨胀变形，胶筒1膨胀使外套筒2变形并紧贴油气田外套管8内壁对其形成轴向密封；图4为图2所示的密封筒完成对封隔器内芯密封时的状态示意图，当压缩距为0时，压环5的压边5a与承压套筒3上端之间的间隙也为0，压缩槽宽度减小1.5～2mm，使矩形圈受压向内膨胀形成对封隔器内芯7外壁的轴向密封，密封筒处于工作状态。

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

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（7）上使用的胶筒（1），所述胶筒（1）外套设置有由聚四氟乙烯或聚苯酯制成的外套筒（2），胶筒（1）内套设置有承压套筒（3），承压套筒（3）内圆沿周向设置环形槽（3c），环形槽（3c）内嵌有密封圈（4），其特征在于：所述外套筒（2）上端向内回弯形成底部为弧形的U形环槽（2a），胶筒（1）上端嵌入U形环槽（2a）内， U形环槽（2a）的内侧与承压套筒（3）的外圆相接。

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：所述承压套筒（3）下端设置沿径向向外延伸的周向凸沿（3a），凸沿（3a）上沿周向分布设置有通孔（3b）。

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：所述外套筒（2）下端沿径向向内折弯并伸入凸沿（3a）与胶筒（1）之间的夹层形成全封闭包覆胶筒的结构。

4.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：所述外套筒（2）高度短于胶筒（1）高度形成半封闭包覆胶筒的结构。

5.根据权利要求3或4所述的油气田用压缩式封隔器密封筒，其特征在于：所述承压套筒（3）的长度短于胶筒（1）的长度与外套筒（2）上端壁厚之和形成压缩距。

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：还包括以滑动配合方式套于承压套筒（3）内的压环（5），所述压环（5）一端伸出承压套筒（3）端部，压环（5）另一端与设置于承压套筒（3）内壁的周向台阶之间形成宽度可变的压缩槽，压缩槽内嵌有耐压密封圈（6）。

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：所述压环（5）上端设置沿径向向外延伸的周向压边（5a），压边（5a）与承压套筒（3）上端之间形成高度为1.5mm～2mm的间隙（h）。

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：所述耐压密封圈（6）为矩形圈，矩形圈外壁设置开口沿径向向外的周向槽（6a），周向槽（6a）的横截面为弓形。

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：所述承压套筒（3）外壁沿轴向并列设置有周向槽（3d），所述胶筒（1）内圆设置有与周向槽（3d）配合的凸起。

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：所述聚四氟乙烯为改性填充聚四氟乙烯，所述聚苯酯为改性聚苯酯。