[发明专利]一种用于封隔器密封机构防突的防突装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于油气田开发工程领域，具体涉及一种用于封隔器密封机构防突的防突装置及方法，用于提高封隔器的密封性能。

背景技术

封隔器是实现油气井各种措施、正常生产的一种井下工具，而密封机构则是封隔器封隔油套环空、隔绝产层或井液的核心机构。为了改善封隔器密封机构的密封能力，除了优化密封机构的材料和结构参数以外，其中最有效的手段就是在密封机构两端安装挡环、支撑件或其它具有“防突”作用的防突装置，防止封隔器坐封时密封机构向油套环空“突出”，迫使密封机构在外载荷的作用下均匀受压变形，保持与套管壁较好的接触应力，从而获得更好的密封效果。

现有技术的现状如下：石油工业出版社1983年11月出版的《封隔器理论基础与应用》指出：前苏联别列尼科夫、拉普希恩也认为，压缩式封隔密封元件封隔环形空间，就其原理而言属于接触密封，其密封质量的好坏，取决于胶皮(密封机构)与套管壁之间的接触应力大小，压缩式封隔密封元件的“防突”部件的作用，在于覆盖封隔器支座与井壁之间的环空间隙，并阐述了其接触应力计算公式。这是我国及记载国外专家最早提出封隔器密封机构防突理念及相关研究的文献。

西南石油大学单位代码为10615的硕士论文“封隔器胶筒性能有限元分析”，曾对封隔器胶筒(密封机构)的受力进行了分析，提出了对于封隔器密封元件“防突”的一些基本认识，“防突”的目的是在封隔器坐封时能够获得较高的接触应力，“防突”结构是用来覆盖封隔器与套管间的环形间隙。【DO工】CNKI：SUN：GWSJ.0.1998-02-005《国外石油机械》收录了一篇江汉石油管理局采油工艺研究院关于“耐高压高温可回收式采油封隔器”的文献，其指出：封隔器采用牢靠的密封系统，应备有“防突部件”；优选合适的材料，可推荐采用丙烯四氟乙烯共聚物制作密封元件。

申请号为200810041539的专利公开了“一种新型耐高温高压压缩式封隔器胶筒”，其特征在于：在胶筒(密封机构)的一侧或两侧安装有环形弹簧，与胶筒一同硫化为耐高温高压的护肩。该专利有效地解决了胶筒在承压过程中肩部突出而造成胶筒撕裂的弊病，从而保护了胶筒，提高了胶筒承受高压的能力和密封的稳定性，延长了胶筒的使用寿命。

申请号为200820031640的专利公开了“一种密封机构”，它是由固定空心轴、轴承、密封件、旋转空心轴构成，其特征在于旋转空心轴与固定空心轴有共同中心轴线，且互相重叠套置连接。该新型利用橡胶和聚氟乙烯制成的特定型状复合密封件，解决了机械结构中动静接触部位的耐磨、密封和抗震动的问题。

综上所述，目前记载封隔器及封隔器密封机构的文献及专利较多，也提及了关于封隔器密封机构的“防突”及防突机构，但是关于封隔器密封机构的防突方法及防突装置的具体信息确没有公开，而且到目前为止还没有能够满足现今油气主业大发展、针对在复杂工作环境下高性能指标的封隔器密封机构的防突方法及防突装置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于封隔器密封机构防突的防突装置及方法，提高封隔器井下工作的密封能力，为油气井各种措施的顺利实施提供保障。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于封隔器密封机构防突的防突装置，所述封隔器包括封隔器中心管2以及依次套在所述封隔器中心管2上的上锥体1、密封机构3和下锥体7，所述密封机构3包括依次相连的上胶筒、中胶筒和下胶筒；所述上胶筒和下胶筒均有一端为圆锥形；

所述防突装置套在所述封隔器中心管2上，并安装在所述密封机构3的一端或两端；

所述防突装置为套筒结构，其内孔包括与其同轴线的锥形孔，所述锥形孔的锥度为15°-75°，所述上胶筒和下胶筒的圆锥形端能够插入该锥形孔内；当密封机构3受到轴向载荷产生径向变形时，所述防突装置受到密封机构3的挤压而产生径向变形，其回转外径增大，进而防止密封机构3因受压而肩部突出。

所述防突装置采用合金钢或者有色金属或者工程塑料或者复合树脂材料制作而成。

所述防突装置为胶筒座4或者整体式保护碗5或者活动式保护碗6。

所述胶筒座4的外表面由同轴线的圆柱形与圆锥形组成，所述圆柱形的直径等于圆锥形的最大直径，两者是连续的；所述圆锥形外表面段的锥度为15°-75°；