[发明专利]一种压缩式封隔器胶筒及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型压缩式封隔器胶筒及其制备方法和用途，特别适用于油田分层注水、洗井、固井、压裂、酸化及堵水等作业。

技术背景

封隔器是油田井下采油的一种关键工具，广泛使用于油田分注、分层改造、压裂、分层采油、机械管道堵水等多种作业目的需要。胶筒作为封隔器的主要组成部分，它的质量直接影响到封隔器的正常使用效果，使用寿命等，在封隔器中起着决定性的作用。胶筒在高温环境中承受较高压差时，胶筒肩部易被压裂，使胶筒密封失效，从而造成封隔器的耐压差低、使用寿命短。因此，目前使用的高温高压封隔器胶筒，常在胶筒的两端加金属环或金属网保护结构，在压差不是很高的情况下，基本满足了使用要求，但随着压差的进一步升高，胶筒肩部仍改变不了在突出变形的情况下压裂的缺点，造成胶筒损坏。为了进一步改善上述缺点，有技术在胶筒的肩部进行金属弹簧护肩结构，以及高温塑料护肩结构，但由于与胶筒基材相容性差、收缩率不一致，护肩部分粘合性能较差，在高温高压下更是明显，仍不能很好解决胶筒肩部易突出增大，进而被压裂的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有的技术不足，提供一种新型的耐高温高压压缩式封隔器胶筒，其密封可靠，使用寿命长。

因此，本发明提供一种新型耐高温耐高压压缩式封隔器胶筒，它具有纤维或织物与橡胶材料的复合护肩。

本发明还提供一种上述压缩式封隔器胶筒的制备方法，它包括：a)制备橡胶混炼胶，b)将所得橡胶混炼胶与纤维或织物的复合材料预成型为压缩式封隔器胶筒毛坯护肩，和c)将所得的压缩式封隔器胶筒毛坯护肩与用于形成胶筒主体的橡胶混炼胶一起模压和硫化。

与目前常用的具有金属环、金属网或金属弹簧、或塑料护肩的压缩式封隔器胶筒相比，本发明的压缩式封隔器胶筒具有更好的粘合性，更好的延展性和弹性，能对胶筒进行很好的保护，大大提高胶筒的承压能力及密封效果，延长了胶筒使用寿命。

附图说明

图1是本发明压缩式封隔器胶筒的一个实施方式的示意图，其中护肩壁厚相等。

图2是本发明压缩式封隔器胶筒的另一个实施方式的示意图，其中护肩壁厚不相等。

图3是本发明压缩式封隔器胶筒的另一个实施方式的示意图，其中护肩壁厚也不相等。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明压缩式封隔器胶筒包括胶筒主体2和胶筒护肩1。胶筒主体由橡胶材料制成，胶筒护肩由纤维或其织物和橡胶材料制成。胶筒护肩中纤维或其织物约占护肩总重量的10％～75％，优选为：25％～55％。

在图1所示的封隔器胶筒中，护肩的壁厚基本上相同。胶筒可以是单肩结构(上或下端)，也可以采用双肩结构(上和下端)，也就是说，护肩可以包覆封隔器胶筒的一端，也可以包覆封隔器胶筒的两端。护肩高度约为封隔器胶筒高度的1/5～1/2，优选为1/3-1/2。当然，护肩也可以包覆封隔器胶筒的整个外表面，但经济的角度来考虑，护肩通常仅包覆封隔器胶筒的一部分外表面。

由于封隔器胶筒外表面各个部分所受压力可能不同，因此护肩各部分的厚度和倾斜角度可以不同，可以作相应调整。护肩的厚度通常为胶筒壁厚相对尺寸的1/10～1/5，图2和图3分别表示了护肩壁厚度和倾斜角度不相等的实施方式(圆弧内角设计)。

用于制备本发明的封隔器胶筒护肩的纤维可以是耐高温、高强度和高模量的纤维，例如芳纶纤维、碳纤维，或两者的混合物。芳纶纤维强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。碳纤维的比重不到钢的1/4，但拉伸强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模亦高于钢。

芳纶纤维代表性的例子包括，但不限于对位芳族聚酰胺、间位芳族聚酰胺、以及它们的混合物。可用于本发明的对位芳族聚酰胺没有特别的限制，可以是常规的对位芳族聚酰胺，其代表性的例子包括，但不限于：聚对苯二甲酸对苯二胺，例如和以及类似物；聚对苯二甲酸对苯二胺的共聚物，例如和以及类似物；聚对苯甲酰胺；聚对苯甲酰胺的共聚物；聚砜酰胺、聚砜酰胺共聚物、以及它们的混合物。本发明压缩式封隔器胶筒护肩复合材料中，可以使用的芳纶纤维织物的面密度为60g～220g/m²，橡胶含量180-260g/m²。