CN202970570U - 耐高温双金属膨胀管密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一耐高温双金属膨胀管密封结构，该密封结构套设在油井套管损坏处内周侧，该密封结构包括膨胀管和套设在该膨胀管外周的环形凹槽中的铜环，其中，铜环自身也开设有环形凹槽，锡铋合金浇铸成型在铜环凹槽中形成锡铋合金环。该密封结构的优点和效果是，利用铜介质附着力强、耐腐蚀性好等特质，在膨胀过程中起到悬挂密封作用；利用锡铋合金介质熔点低、渗透性强及常温呈固态等特质，在高温蒸汽吞吐周期中熔化并填充到铜环与套管漏失段的空隙处，进一步增强了铜环的密封性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石油工业用膨胀管，特别涉及一种耐高温双金属膨胀管密封结构。
背景技术
油田开发进入中后期，井下套管损坏数量日益增多。套管损坏后悔产生尤其的相互泄漏或渗透对油气田开发造成严重影响。因此，一般都采用膨胀管套管补贴技术进行补贴修复。
膨胀管补贴作业中大多数情况都使用橡胶作为悬挂密封介质，即通过在膨胀管外周施加橡胶套垫或套环对井下套管损坏处进行补贴修复，但是由于热采井注入蒸汽的平均温度在320℃左右，甚至超过350℃。而橡胶的耐温只有130℃左右而不耐高温，所以采用橡胶密封时其使用寿命较短而仍易损坏。为了解决此问题，又有采用铜结构的高温热采井采用的金属铜环结构，由于受限于铜介质本身塑性变形能力较低的特质，因此其对于套管补贴段的密封能力相比橡胶密封差。在高温环境下，往往会出现泄漏微量蒸汽的现象，对膨胀管密封的效果造成了一定的影响。
实用新型内容
为解决现有膨胀管密封的上述缺点，本实用新型所解决的技术问题在于提供一种石油油井用耐高温双金属膨胀管密封结构，进一步改善耐高温膨胀管的密封性能。
本实用新型的耐高温双金属膨胀管密封结构是通过如下所述的技术方案实现的：一种耐高温双金属膨胀管密封结构，该密封结构套设在油井套管损坏处内周侧，该密封结构包括膨胀管和套设在该膨胀管外周的环形凹槽中的铜环，其特征在于，铜环自身也开设有环形凹槽，锡铋合金浇铸成型在铜环的凹槽中形成锡铋合金环。
根据该结构，本实用新型中设计了铜环和锡铋合金环双金属密封结构，利用铜介质附着力强(又指铜的悬挂附着力，指膨胀管胀后悬挂能力加强)、耐腐蚀性好等特 质，在膨胀过程中起到悬挂密封作用；利用锡铋合金介质熔点低、渗透性强及常温呈固态等特质，在高温蒸汽吞吐周期中熔化并填充到铜环与套管漏失段的空隙处，进一步增强了铜环的密封性。
本实用新型还具有下述结构特征。
所述铜环设置在所述膨胀管的外周面的环形凹槽中，膨胀管的凹槽的槽沿的外径设计为膨胀后与套管内孔之间具有间隙。
根据该结构，在膨胀管的外周面形成有供凹槽设置的环形凸台且该凸台的外径设计为膨胀后与套管有间隙，由此无损膨胀管的原有结构和刚性。
所述铜环的内孔径与膨胀管的凹槽的外径尺寸相同，所述铜环的外径设计为膨胀后所述铜环与套管过盈配合。
根据该结构，所述铜环的内孔径与膨胀管凹槽的外径尺寸相同，由此能够形成紧密的结构。
在所述铜环与所述膨胀管组装之后通过焊接所述铜环的坡口而形成封闭环。
根据该结构，组装时用卡子将铜环卡在膨胀管的凸台凹槽内，并将坡口焊死，由此通过嵌焊，膨胀管本体环形凸台内的环形凹槽可以抵消下井过程中碰撞对铜环的作用力，同时只焊接铜环坡口，最大限度降低了焊接对膨胀管和铜环的影响，使得膨胀压力较低，保证施工安全可靠。
在膨胀管的轴向间隔设置多个凹槽，以设置多组铜环和锡铋合金环的方式构成密封结构。
根据该结构，所述凹槽可以为多个，由此可以增大布局自由度和数量。
如上所述，本实用新型提供的耐高温双金属膨胀管密封结构具有耐高温、悬挂密封能力强、使用寿命长及施工作业可靠性高等优点。利用锡铋合金常温呈固态、熔点低、价格便宜等优势，在高温蒸汽吞吐周期中熔化并填充到铜环与套管漏失段的空隙处，进一步增强了铜环的密封能力，弥补了铜环密封相比橡胶密封的适应性能力差的不足。对于石油修井、完井等具有重要意义。
附图说明
图1是本实用新型的耐高温双金属膨胀管密封结构的剖面图。
图2是图1中的金属铜环的立体结构图。
标号说明
1：膨胀管；
2：铜环；
3：锡铋合金；
11：膨胀管凹槽
12：槽沿
21：铜环凹槽
22：坡口；
具体实施方式
下面，结合附图对本实用新型的实施方式进行说明。
图1是本实用新型的耐高温双金属膨胀管密封结构的剖面图。
图2是图1中的金属铜环的立体结构图。
耐高温双金属膨胀管密封结构套设在油井套管损坏处内周侧，该密封结构包括膨胀管1和套设在该膨胀管外周的环形的膨胀管凹槽11中的铜环2，铜环2自身也开设有环形的铜环凹槽21，该铜环凹槽21作为铜环2嵌焊成型的基座。
铜环2设置在膨胀管1的外周面的环形的膨胀管凹槽11中，膨胀管凹槽11的槽沿12的外径设计为膨胀后与套管内孔之间具有间隙。铜环2利用铜介质附着力强、耐腐蚀性好等特质，在膨胀过程中膨胀管胀后悬挂能力加强，起到悬挂密封作用。
铜环2的内孔径与膨胀管凹槽11的外径尺寸相同，其外径设计为膨胀后与套管有过盈，换句话说，铜环2的外径设计为膨胀后铜环2与套管过盈配合。
在铜环2的环壁沿轴向设有坡口22，在与膨胀管1组装之后通过焊接该坡口22而形成封闭环。组装时，用卡子将铜环2卡在膨胀管凹槽11内，并将坡口焊死。其特点是通过嵌焊，膨胀管本体环形凸台内的环形凹槽可以抵消下井过程中碰撞对铜环的作用力，同时只焊接铜环坡口，最大限度降低了焊接对膨胀管和铜环的影响，使得膨胀压力较低，保证施工安全可靠。
锡铋合金浇铸成型在铜环2的铜环凹槽21中形成锡铋合金环3。该锡铋合金环3设在铜环凹槽21中的设置方式是：通过把浇铸样件的模具均匀加热到160-200℃，并将其固定在铜环外壁合适的位置，将熔化并均匀搅拌后的锡铋合金熔液浇铸到铜环 2的凹部内，直至浇满为止。待模具完全冷却至室温后，打开模具，锡铋合金环3成型。
该锡铋合金环3是低熔点合金，遇高温易熔化，变成固液态。利用锡铋合金介质熔点低、渗透性强及常温呈固态等特质，在高温蒸汽吞吐周期中熔化并填充到铜环与套管漏失段的空隙处，从而可以填补膨胀管胀后铜环与套管密封的不足，弥补了金属铜环塑性变形不足、密封能力差的缺陷。进一步增强了铜环的密封性，提高了膨胀管补贴后的密封能力。
在膨胀管1的轴向间隔设置多个膨胀管凹槽11，以设置多组铜环2和锡铋合金环3的方式构成密封结构。
在上述的方式中，本实用新型中设计了铜环和锡铋合金环双金属密封结构，但本实用新型不受此限定，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种变更，例如，还可以采用其他附着力强且耐腐蚀性好的金属代替铜，还可以采用其他熔点低、渗透性强及常温呈固态的合金来代替锡铋合金。
Claims (5)
1.一种耐高温双金属膨胀管密封结构，该密封结构套设在油井套管损坏处内周侧，该密封结构包括膨胀管(1)和套设在该膨胀管外周的环形凹槽(11)中的铜环(2)，其特征在于，
所述铜环(2)自身也开设有环形凹槽(21)，锡铋合金浇铸成型在铜环的凹槽(21)中形成锡铋合金环(3)。
2.根据权利要求1所述的耐高温双金属膨胀管密封结构，其特征在于，
所述铜环(2)设置在所述膨胀管(1)的外周面的环形凹槽(11)中，膨胀管的凹槽(11)的槽沿(12)的外径设计为膨胀后与套管内孔之间具有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温双金属膨胀管密封结构，其特征在于，
所述铜环(2)的内孔径与膨胀管的凹槽(11)的外径尺寸相同，
所述铜环(2)的外径设计为膨胀后所述铜环(2)与套管过盈配合。
4.根据权利要求1所述的耐高温双金属膨胀管密封结构，其特征在于，
在所述铜环(2)与所述膨胀管(1)组装之后通过焊接铜环(2)的坡口(22)而形成封闭环。
5.根据权利要求1所述的耐高温双金属膨胀管密封结构，其特征在于，
在膨胀管(1)的轴向间隔设置多个凹槽(11)，以设置多组所述铜环(2)和所述锡铋合金环(3)的方式构成密封结构。
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