[发明专利]金属密封件和井下工具

说明书

本发明涉及金属密封件和井下工具。该金属密封件包括金属基体和套设在金属基体外表面上的金属橡胶。本发明的金属密封件使用了金属橡胶作为密封介质，能够在高温下保持良好的密封作用，从而提高了密封效果并且可长时间可靠地封压。

技术领域

本发明涉及石油、天然气开发领域，特别是涉及一种用于井下工具的金属密封件。本发明还涉及使用这种金属密封件的井下工具。

背景技术

在石油、天然气的勘探、开采期间，经常使用到桥塞、封隔器等井下工具。胶筒作为桥塞、封隔器等井下工具的核心密封件，其封隔能力直接关系到采油及压裂等作业的成败。

通常的胶筒由高分子橡胶材料制成，根据使用环境可具有不同的耐温、耐压、抗剪切性能等。然而，在深井、超深井和热采井中，井内温度较高(甚至超过200℃)橡胶如氢化丁腈橡胶、氟橡胶等在如此高的温度下难以保证其性能的可靠性，并且在恶劣环境下，橡胶也面临老化现象严重，无法长时间可靠地封压。这些因素均可能导致工作发生意外。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种金属密封件。本发明的金属密封件使用了金属橡胶作为密封介质，能够在高温下保持良好的密封作用，从而提高了密封效果并且可长时间可靠地封压。此外，本发明还提出了包括这种金属密封件的井下工具。

根据本发明第一方面的金属密封件包括金属基体，和套设在金属基体外表面上的金属橡胶。

本发明的金属密封件使用金属橡胶作为密封件。如本领域的技术人员熟知，金属橡胶是由金属丝制成的匀质弹性多孔体。这样，在将本发明的金属密封件用到井下工具(例如，桥塞、封隔器等)上后，金属橡胶可充分发挥其金属固有的防腐蚀、耐高温、耐油耐酸性、抗老化的特征，而使得金属密封件能够在高温下保持良好的密封作用，从而提高了密封效果并且可长时间可靠地封压。

此外，在将本发明的金属密封件用到井下工具(例如，桥塞、封隔器等)上后，金属基体携带着金属橡胶径向向外撑起以实现与套管的封压。与现有技术相比(在现有技术中，需要将胶筒构造为具有较大的长度和厚度才能实现其轴向压缩进而径向膨胀坐封)，本发明的金属橡胶是被直接径向向外撑起，从而金属橡胶无需大的长度和厚度，就能实现良好的密封作用。这样，就大大减小了金属密封件的尺寸，并且可为井下工具的其他部件提供的更多的设计空间。

在一个实施例中，金属基体的端部的内表面构造撑起斜面。这样，与现有技术中相比，可使用井下工具上的锥体来使金属基体和金属橡胶径向向外撑起。由此，无需对井下工具的结构进行大的改变，就可以使用本发明的金属密封件，方便了使用者的使用。

在一个实施例中，在金属基体的外表面上构造有容纳槽，金属橡胶安装在容纳槽内，容纳槽的两个端部与金属橡胶齐平。在将本发明的金属密封件用到井下工具(例如，桥塞、封隔器等)上后，金属橡胶和和两个轴向端部都能与套管密封接触而封压。这样，就形成了金属橡胶与套管形成第一重密封，两个轴向端部与套管形成第二重密封，从而提高了井下工具的密封效果。

在一个实施例中，容纳槽还包括处于槽底的齿部，金属橡胶与齿部接合。这提高了金属橡胶在容纳槽内的稳定性。

在一个实施例中，金属基体是由塑性的金属管材制成的筒状体。在一个实施例中，金属管材的材料可以是牌号为316、2Cr13、1Cr13中的至少一种。这些金属材料是本领域的技术人员熟知的，这里不再赘述。这些金属材料具有良好的塑性并且防锈，因此特别适用于制作本发明的金属基体。此外，还可以使用其他的强度及塑性满足要求的材料。这些管材不但具有良好的塑性，而且强度和刚度也较好。筒状体形式的金属基体可使得能够将金属密封件方便地套装到井下工具上，安装方便。此外，在将本发明的金属密封件用到井下工具(例如，桥塞、封隔器等)上后，可通过使金属基体发生塑性变形而使金属基体和金属橡胶径向向外撑起，这样可避免井下工具在封压之后意外解封。