[发明专利]一种耐高温高压的小尺寸封隔器

说明书

本发明涉及一种耐高温高压的小尺寸封隔器，包括容积管和套设于容积管一端上的外中心管；所述容积管与外中心管之间设置有若干个相互平行设置的第一密封组件；所述第一密封组件包括至少两个密封圈以及数量较密封圈多一个的挡圈；所述密封圈两侧均卡合有挡圈。通过在密封圈的两侧添加由耐高温、抗流变效果更好的材料所制成的挡圈，能够在密封圈与挡圈相互配合，能为密封圈提供较好的保护作用，避免密封圈在测试的高温高压条件下因变软而产生流变现象，从组件之间的缝隙中流出，使得其密封性能更好，避免坐封效果减弱和失效的情况发生，从而保证封隔器的耐高温高压性能；同时，利用挡圈斜切结构，解决了因挡圈的选用而带来的装配困难问题。

技术领域

本发明涉及桥梁防护技术领域领域，具体涉及一种耐高温高压的小尺寸封隔器。

背景技术

封隔器是油田、气田钻采工艺中重要的井下工具之一。随着油田、气田逐渐进入开发后 期，许多不利于开发条件逐一显现；其一，油、气层间矛盾越来越突出；其二，受注入水质、洗井、作业等各方面因素的影响，油层、气层污染程度加剧；其三，井下套管缩径、挫 断、破裂等日益恶化。对于稀油老油田，为了实现稳油控水，经常需要采取压裂、酸化等多 种措施，这直接造成套管腐蚀、变形、穿孔、挫断等。这些都增加了油气钻采的难度，从而 对封隔器的使用提出了更高的要求，急需与深井、超深井以及分支井等作业相匹配组合的各 型封隔器。随着近些年油气井的开发生产不断向深井、超深井发展，钻采工艺也不断向较深 层方向发展，油气井开采的工况条件也越来越复杂，这对于井下作业中的关键工具一封隔器提出了更高的要求，封隔器的使用温度越来越高、压差也越来也大、腐蚀性越来越强。在封隔器使用中，由于胶筒在高温、高压作用下发生破坏，不密封，造成封隔器失效的案列比比皆是；这大大限制了气井、油井的开采速度和区域。

目前，针对上述情况，国外哈里伯顿公布有7″封隔器，其耐温200℃、耐压差105MPa；贝克休斯的BASTILLE封隔器其技术指标为耐温204℃、耐压差120MPa；其均能够 有效地适应上述使用环境。但是，综合分析国内外所公布的已成功试验、现场使用的耐温 200℃及以上、耐压差100MPa以上的封隔器成品，其工具尺寸规格均为7″。而随着压裂需 求的进一步提升，井下可容纳工具尺寸也越来越小，7″规格的封隔器并不能完全满足实际 压裂工艺的需求。

因此，对5¹/₂″封隔器的耐高温高压综合性能的研究也日益受到重视。但是，由于5¹/₂″ 封隔器受到尺寸的限制，相较于7″封隔器的胶筒，前者胶筒的胶壁更薄、在坐封力下的轴 向形变量更大，应力集中、肩部破坏等情况加剧；此外，由于尺寸减小，封隔器所使用到的 密封组件尺寸同样减小，在高温高压的条件下，抗流变挤出性能减弱，导致密封件的可靠性 显著下降；在上述两个因素的影响下，就要求橡胶胶筒以及橡胶密封件具有更优的耐温、耐 压和耐酸碱性能。目前，受限于封隔器橡胶制件的材料以及结构设计瓶颈，尚未有能够与 7″封隔器之耐高温高压性能相媲美的5¹/₂″封隔器产品。

同时，现有的封隔器密封件，存在着在高温高压条件下抗流变性能较差的问题，但是由 于工艺的限制以及具有耐高温高压树脂或橡胶材料的弹性形变较差而带来的装配问题，因 此，较少的圈形密封材料能够用于封隔器组件中，这也限制着小尺寸封隔器性能对的进一步 提升。

发明内容

本发明提供了一种耐高温高压的小尺寸封隔器，通过橡胶材料以及橡胶件结构的综合改 进，解决了现有5¹/₂″封隔器耐高温高压性能不足以及因装配问题而造成的密封件选材局限 的问题。

本发明采用的技术方案如下：