一种多次重复坐封压缩式封隔器胶筒制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，此压缩式封隔器胶筒的肩部采用特殊可回收的保护设计，在胶筒的上、下肩部镶嵌一个双层螺旋弹簧圆环，同胶筒硫化在一起，可随胶筒一起膨胀、收缩。在胶筒的内表面和外表面设计有凹槽，此凹槽可以避免胶筒内部应力集中损坏胶筒。降低了封隔器胶筒内部应力产生的集中损坏度，提高了封隔器胶筒的承压和抗形变的能力，且满足了多次重复坐封的需求。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种油、气田压裂施工的井下工具领域，具体涉及一种可多次坐 封型的压缩式高温、高压封隔器胶筒。 一种多次重复坐封压缩式封隔器胶筒
技术介绍
压缩式封隔器是油、气田储层改造、生产等作业的重要井下作业工具，胶筒是封隔 器的核心部件，胶筒的性能直接影响到封隔器的性能。 压缩式封隔器在工作时，其胶筒会受到挤压而膨胀，其内部存在很大的挤压应力。 由于胶筒的上、下肩部(与胶筒座接触部分叫做肩部）受到挤压会产生向环空挤入的应力， 当此应力大于胶筒橡胶的抗剪切力时胶筒会被撕裂，尤其是在高温、高压的环境中更容易 损坏。所以，胶筒的上、下肩部为胶筒的易损坏点。 目前的胶筒肩部保护措施主要是在胶筒两端设计有塑料、金属护伞等机构，但是 这些机构大都是一次性的，不满足胶筒多次重复坐封、解封的需求。 为此，针对目前压裂工艺的需求，需要开发一种满足多次重复坐封的高压、高温压 缩式胶筒。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种满足多次重复坐封的、耐高压、高温的压缩式封隔 器胶筒，即一种多次重复坐封压缩式封隔器胶筒。 此压缩式封隔器胶筒的肩部采用特殊可回收的保护设计，在胶筒的上、下肩部镶 嵌一个双层螺旋弹簧圆环，同胶筒硫化在一起，此圆环可以随胶筒一起膨胀、收缩。在胶筒 的内表面和外表面设计有凹槽，此凹槽可以避免胶筒内部应力集中损坏胶筒。 具体技术方案是：在多次重复坐封压缩式封隔器胶筒的胶筒肩部处设置有在封隔 器胶筒受到相向的轴向挤压力时沿封隔器胶筒径向扩张的弹性保护件。 弹性保护件镶嵌在所述胶筒肩部上。 弹性保护件与封隔器胶筒硫化为一体。 弹性保护件由至少两个螺旋弹簧圆环构成，且该两个螺旋弹簧圆环同心、半径大 小不同，小半径螺旋弹簧圆环环置于大半径螺旋弹簧圆环中； 所述螺旋弹簧圆环的径向平行于所述封隔器胶筒的径向； 弹性保护件的截面圆半径大于封隔器胶筒座与套管的内壁环空的间隙。 封隔器胶筒的上、下端面为锥面。 封隔器胶筒的内、外表面上分别设置有多组周向环绕、轴向排布的内凹槽组、外凹 槽组，且内凹槽组和外凹槽组在封隔器胶筒的轴向上相间排布。 构成内凹槽组的内凹槽为V型槽； 构成外凹槽组的外凹槽为直角凹槽，且相邻的直角凹槽的直角相邻。 本技术的特点是：通过在胶筒肩部镶嵌至少两层螺旋弹簧圆环，且该螺旋弹 簧圆环在封隔器胶筒受到轴向挤压力时可随着封隔器胶筒一起膨胀、收缩(螺旋弹簧圆环 可沿封隔器胶筒径向扩张)，且在封隔器胶筒的内外面上设置了多个相间设置的内外凹槽， 降低了封隔器胶筒内部应力产生的集中损坏度，提高了封隔器胶筒的承压和抗形变的能 力，且满足了多次重复坐封的需求。 【附图说明】 下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明： 图1是螺旋弹簧圆环结构示意图； 图2是双层螺旋弹簧圆环构成的弹性保护件的结构截面示意图； 图3是胶筒肩部处设置有由双层螺旋弹簧圆环构成的弹性保护件的封隔器胶筒 结构示意图； 图4是胶筒肩部处设置有由双层螺旋弹簧圆环构成的弹性保护件的封隔器胶筒 处于工作状态时(受轴向挤压）的局部示意图； 图5是胶筒肩部处设置有由双层螺旋弹簧圆环构成的弹性保护件的封隔器胶筒 工作时(受轴向挤压）的胶筒肩部放大示意图； 图6是胶筒肩部处设置有由双层螺旋弹簧圆环构成的弹性保护件的封隔器胶筒 处于解封状态时的示意图。 附图标记说明：1、大半径螺旋弹簧圆环；2、小半径螺旋弹簧圆环；3、封隔器胶筒； 4、上胶筒座；5、套管；6、封隔器中心管；7、下胶筒座；8、胶筒肩部；9、弹性保护件；10、内凹 槽；11、外凹槽；12、环空。 【具体实施方式】 结合压缩式封隔器工作原理对本实施例进行阐述。 如附图4所示，压缩式封隔器的核心结构包括封隔器中心管6 (即中心管)、上胶筒 座4、下胶筒座7和封隔器胶筒3 (又称胶筒)，封隔器坐封时，上、下胶筒座4、7受力挤压胶 筒3,胶筒3受挤压后膨胀导致胶筒3外表面紧贴套管5的内壁，胶筒3内表面紧贴封隔器 中心管6的外表面，封隔器实现坐封。 接着结合胶筒3的肩部保护机构和消除胶筒3内部应力集中进行阐述： 其一、胶筒肩部保护： 如附图5所示，封隔器在坐封时，由于胶筒3受到挤压导致内部存在较大的挤压应 力，胶筒3的内、外表面别由封隔器的中心管6外壁和套管5内壁支撑，可以平衡胶筒3内 部的挤压应力；胶筒3的上、下端面的表面由封隔器的上、下胶筒座4、7支撑，可以平衡胶筒 3内部的挤压应力。 然而，封隔器的上、下肩部即胶筒肩部8的外边为封隔器胶筒座(上、下胶筒座4、 7)与套管5的内壁的环空，没有外部的支撑面来平衡胶筒3的内部的挤压应力。此时，胶 筒3的上、下肩部为双层螺旋弹簧圆环(小半径螺旋弹簧圆环2置于大半径螺旋弹簧圆环1 内，小半径螺旋弹簧圆环2与大半径螺旋弹簧圆环1同平面设置，且其小半径螺旋弹簧圆环 2和小半径螺旋弹簧圆环1的径向平行于胶筒3的径向)机构，此螺旋弹簧圆环随胶筒3的 径向膨胀而扩张。最后螺旋弹簧圆环受上、下胶筒座4、7相向挤压随胶筒3 -起径向扩张 紧贴套管5内壁。 由于螺旋弹簧圆环的截面圆半径远大于封隔器胶筒座(上、下胶筒座4、7)与套管 5的内壁环空12的间隙，螺旋弹簧圆环不能继续向封隔器与套管5的环空膨胀，此时螺旋弹 簧圆环作为胶筒肩部8的支撑面平衡胶筒3内部的挤压应力以及环空12内的液体高压。 如附图6所示，当封隔器解封时，封隔器的上、下胶筒座4、7对胶筒3的挤压力撤 销，胶筒3收缩复位，胶筒3上、下肩部的螺旋弹簧圆环随胶筒3的橡胶一起收缩复位，当再 次坐封时，螺旋弹簧圆环随胶，3的橡胶膨胀一起径向扩张，此螺旋弹簧圆环可多次保护胶 筒。 其二、消除胶筒内部应力集中： 胶筒3内、外表面设计有凹槽，此凹槽可以使胶筒3在被压缩时其内部应力分布均 匀，防止胶筒3内部局部应力集中而损坏胶筒。 具体如图3、6所示，封隔器胶筒3的内、外表面上分别设置有多组周向环绕、轴向 排布的内凹槽组、外凹槽组，且内凹槽组和外凹槽组在封隔器胶筒3的轴向上相间排布（即 彼此错开，不在同一直径圆环上)，且构成内凹槽组的内凹槽为V型槽；构成外凹槽组的外 凹槽为直角凹槽，且相邻的外凹槽组中的直角凹槽的直角相邻。 从以上各实施例，不难看出，为了提供一种满足多次重复坐封的、耐高压、高温的 压缩式封隔器胶筒，即一种多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，其主要改进处是在胶筒肩部8 处设置有在封隔器胶筒3受到相向的轴向挤压力时沿封隔器胶筒3径向扩张的弹性保护件 9,如前述的封隔器在受到上、下胶筒座4、7对胶筒3的挤压力时，弹性保护件9便会与封隔 器胶筒3 -起沿径向扩张。此处需要强调的是，弹性保护件9镶嵌在胶筒肩部8上，而为了 实现其与封隔器胶筒3同时扩张或收缩，特地将弹性保护件9与封隔器胶筒3硫化为一体， 使得构成封隔器胶筒3的橡胶渗透于弹性保护件9的内部，如附图3所示，弹性保护件9可 以随封隔器胶筒3的膨胀一起膨胀。 由图1、2不难看出，本弹性保护件10由至少两个螺旋弹簧圆环构成，且该两个螺 旋弹簧圆环同心、半径大小不同，大半径螺旋弹簧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，包括胶筒肩部（8），其特征在于：所述胶筒肩部（8）处设置有在封隔器胶筒（3）受到相向的轴向挤压力时沿封隔器胶筒（3）径向扩张的弹性保护件（9）。

【技术特征摘要】
1. 一种多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，包括胶筒肩部（8)，其特征在于：所述胶筒肩 部（8)处设置有在封隔器胶筒（3)受到相向的轴向挤压力时沿封隔器胶筒（3)径向扩张的 弹性保护件（9 )。2. 如权利要求1所述的多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，其特征在于：所述弹性保护 件（9 )镶嵌在所述胶筒肩部（8 )上。3. 如权利要求2所述的多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，其特征在于：所述弹性保护 件（9)与封隔器胶筒硫化为一体。4. 如权利要求1或2或3所述的多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，其特征在于：所述弹 性保护件（3)由至少两个螺旋弹簧圆环构成，且该两个螺旋弹簧圆环同心、半径大小不同， 小半径螺旋弹簧圆环环（2)置于大半径螺旋弹簧圆环（1)中； 所述螺旋弹簧圆环的径向平行于所述封隔器胶筒（3)的径向； 弹性保护件（9)的截面圆半径大于封隔器胶筒座与套管的内壁环空的间隙。5. 如权利要求1或2或3所述的多次重复坐封压缩式封隔器胶筒，其特征在于：所述 封隔器胶筒（3)的上、下端面为锥面。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：隆琴君，隆世明，梁陇霞，王芳远，季彩龙，徐红，王建树，汤亮，安洪飞，吕莉，王涛，白怀宁，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，咸阳川庆鑫源工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61