[实用新型]一种结构改进的油气田用压缩式封隔器胶筒

说明书

技术领域

本实用新型涉及油气田开采用设备，具体地说，涉及一种结构经过改进的油气田用压缩式封隔器胶筒，它消除了封隔器胶筒使用中出现的因应力集中而引起的肩凸现象，避免了胶筒的早期损坏，提高了其承压能力。

背景技术

油气田用压缩(YS)式封隔器是油气田开采中的重要装备之一，用于在钻井作业完成后，在油井套管内进行多层分隔密封，以便于进行油气田的分层开采、测试、注水、酸化和压裂等作业。使封隔器产生密封功能的关键性部件是用橡胶材料制成的胶筒，称作封隔器胶筒，使用时通常由两个短胶筒和一个夹在这两个短胶筒之间的长胶筒组成一组。当整个封隔器下放到油井的规定深度后，通过对封隔器加压，使胶筒在压力的作用下，长度受压变小，外径向外扩张变大，从而将套管密封住，使用两个封隔器，就能把夹在它们中间的一段油井密封住，使之与该油井的上层及下层分隔开来。于是，就可以在这一段封闭层内进行开采、测试、注水、酸化和压裂等井下作业，而作业用的介质和压力不会流失或侵入该封闭层的上、下油层。为此，在封隔器产生很大的密封压力的同时，胶筒本身承受的座封力(使压缩式胶筒密封住油套管环形空间，并能承受规定的工作压差所需的轴向压缩力)也很大。近年来，随着我国经济迅猛发展，对石油产品的需求量不断增大。为满足不断增长的石油需求，我国对石油开采的力度也不断增大，但是，我国石油资源，特别是浅层石油十分有限，因此深井开采对缓解我国石油危机意义重大，这也是国际石油开采的一大趋势。对于深井开采的关键性密封部件——封隔器胶筒，其承压能力的要求一直在不断提高，但始终未能取得突破，无法满足国内油田的使用要求，是深井开采的一个技术瓶颈。

发明内容

本实用新型通过对现有封隔器胶筒在工作时遇到的受力情况的科学分析，找到了导致其早期损坏的应力集中点，并在此基础上，提出了解决方案，遂达成本实用新型，使封隔器的承压能力有了显著提高。

本实用新型是这样实现的，它是通过对现有油气田用压缩式封隔器胶筒进行结构改进达成的，其特征是，在封隔器胶筒安装于封隔器中时与上、下压块接触的封隔器胶筒端口处设有埋置于橡胶内的由螺旋式弹簧构成的螺旋式弹簧圈。所述的螺旋式弹簧圈由双股缠绕的螺旋式弹簧依直径略小于胶筒外径的环形对接而成。对接方式可以采用扣锁、焊接、绞接等任何一种适当的方式，只要保持对接牢固即可。构成螺旋式弹簧圈的螺旋式弹簧的尺寸宜为：弹簧长25～35厘米，直径5～12毫米，弹簧丝直径0.5～1.5mm。

根据封隔器胶筒经实际使用后的损坏部位大多位于上、下胶筒接近于封隔器上下压块处的事实，加上压缩式封隔器的一般工作原理是将封隔器胶筒安装在一适当的套管内，预压使胶筒在受压下变形，高度减小，外径扩大并与套管紧密贴合起到密封作用，可以确认受压后胶筒高度明显减小，由于压块与套管之间存在间隙，所以在胶筒变形受压后，靠近此处的边缘部分便嵌入到间隙中，这时胶筒边缘产生较强的应力集中，出现所谓的“肩凸”现象，并最终导致胶筒破坏。针对这一推测，本实用新型在封隔器胶筒的肩部，即与封隔器上、下压块接近处设置埋置于橡胶内的由螺旋式弹簧构成的弹簧圈，作为防肩凸机构，这样，在不改变胶筒基本结构的情况下实现了防凸机构与胶筒的一体化，与其他附加防凸结构相比，方便了封隔器的安装与井下作业。之所以采用由双股缠绕螺旋式弹簧依环形对接而成的弹簧圈，是因为这种结构可以允许弹簧圈作径向扩张，而法向刚度大，能承受较大的压块压力并消除肩凸现象。

由上述可见，本实用新型的优点是十分明显的。实验证明胶筒在封隔器中受压时，胶筒产生变形，埋置于胶筒端部橡胶内的螺旋式弹簧圈会随胶筒一起扩张，将胶筒与管壁之间的间隙填满，同时能减少胶筒的应力集中，防止过高的集中应力对胶筒造成破坏。实验证明加螺旋式弹簧防凸结构与不加螺旋式弹簧防凸结构的胶筒相比，前者比后者的承压能力提高了15MPa左右。

附图说明

图1是埋置了螺旋式弹簧圈的本实用新型所述结构改进的油气田用压缩式封隔器胶筒的剖面结构示意图。图2和图3分别为埋置了螺旋式弹簧圈的封隔器胶筒在封隔器中受压前后胶筒的变形情况示意图。图4和图5分别为未埋置螺旋式弹簧圈的封隔器胶筒在封隔器中受压前后胶筒的变形情况示意图。

图中标号为：1——封隔器胶筒；2——螺旋式弹簧圈；3——上压块；4——上胶筒；5——套管；6——中胶筒；7——下胶筒；8——下压块；9——应力集中造成的肩凸变形；10——应力集中造成的肩凸变形。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型作进一步具体说明，但本实用新型决不局限于该实施例。

实施例