一种胶筒肩部带有保护结构且耐高温高压的扩张式封隔器

摘要

一种胶筒肩部带有保护结构且耐高温高压的扩张式封隔器，涉及油田井下工具技术领域，包括中心管和胶筒，胶筒安装在中心管的外侧，胶筒的两端固定且密封的连接在中心管上，胶筒两端的外侧各设置有一个箍环，中心管上与胶筒内侧空间对应设置有过液通道；所述箍环和胶筒之间设置有外挡环和内挡环，内挡环套在胶筒的外侧，外挡环套在内挡环的外侧，外挡环和内挡环均通过螺钉固定连接在箍环上；外挡环和内挡环的一端均设置有多条轴向切缝，外挡环上的弹性爪称为外弹性爪，内挡环上的弹性爪称为内弹性爪，外弹性爪和内弹性爪内外交错设置。本发明在胶筒的端部设置了外挡环和内挡环，可有效提高扩张式封隔器的承压能力。

说明书

技术领域

本发明属于油田井下工具技术领域，尤其涉及一种胶筒肩部带有保护结构且耐高温高压的扩张式封隔器。

背景技术

在采油工程中，扩张式封隔器是一种常见的井下工具。扩张式封隔器的结构包括中心管和胶筒，中心管上与胶筒内侧空间对应设置有过液通道。使用时，将扩张式封隔器在油管管柱的下端并将其下入井下套管的预定深度处，然后向中心管内打压，胶筒在压力作用下扩张，并贴靠在套管内壁上，从而将封隔器上下两侧的空间封隔。

实际使用时，封隔器的下侧往往需要承受很大的地层压力，而封隔器的承压能力完全由封隔器的结构和胶筒材质决定。目前，为了提高封隔器的承压能力，技术人员大多着力于改进胶筒的材质，但受物理性质的限制，胶筒承压能力的提升有限。因此，有必要从封隔器结构方面着手对封隔器的承压能力进行进一步提高。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种胶筒肩部带有保护结构且耐高温高压的扩张式封隔器。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种胶筒肩部带有保护结构且耐高温高压的扩张式封隔器，包括中心管和胶筒，胶筒安装在中心管的外侧，胶筒的两端固定且密封的连接在中心管上，胶筒两端的外侧各设置有一个箍环，中心管上与胶筒内侧空间对应设置有过液通道；

所述箍环和胶筒之间设置有外挡环和内挡环，内挡环套在胶筒的外侧，外挡环套在内挡环的外侧，外挡环和内挡环均通过螺钉固定连接在箍环上；

外挡环和内挡环的一端均设置有多条轴向切缝，轴向切缝将外挡环和内挡环的一端沿圆周均匀分割成若干份，从而形成若干个弹性爪，其中，外挡环上的弹性爪称为外弹性爪，内挡环上的弹性爪称为内弹性爪，外弹性爪和内弹性爪内外交错设置；

外弹性爪和内弹性爪上朝向胶筒中部的一端均设置有向外翻折的弯折部；

在外挡环和内挡环上，相邻的两个弹性爪之间留有空隙，当外挡环和内挡环被膨胀后的胶筒挤压至极限位置时，任意相邻的两个外弹性爪之间的空隙的宽度大于与该空隙位置对应的内弹性爪的宽度。

作为进一步的技术方案，。所述胶筒上与所述弯折部对应设置有弹簧环，弹簧环由一段圆柱弹簧围成，弹簧环硫化在胶筒上

作为进一步的技术方案，在所述内弹性爪上，所述弯折部的弯折处设置有弧形的支撑筋，支撑筋凸出于内弹性爪的外侧，支撑筋的宽度小于相邻两个外弹性爪之间空隙的宽度；

所述箍环上靠近所述支撑筋的一端设置有用于容纳支撑筋的容纳槽。

本发明的有益效果为：

1、使用普通扩张式封隔器时，当套管内的压力作用于胶筒后，胶筒会被压力挤压变形，并使胶筒具有向箍环和套管之间的缝隙内流动的趋势。当压力较小时，胶筒自身的强度和韧性可以保证胶筒不会进入箍环和套管之间的缝隙，但当压力达到胶筒的承受极限时，胶筒便会被箍环的边缘撕裂，导致胶筒的密封失效。为了解决这一问题，本发明在胶筒的端部设置了外挡环和内挡环，胶筒膨胀后，外挡环和内挡环上的弹性爪也在胶筒的压迫下向外扩张并最终抵在套管内壁上，当胶筒被套管内的压力挤压时，外弹性爪和内弹性爪上的弯折部共同围成一个圆环形的围挡结构，从而防止胶筒进入箍环与套管之间的缝隙，从而防止胶筒被箍环的边缘撕裂。因此，本发明可有效提高扩张式封隔器的承压能力。

2、本发明中，当外挡环和内挡环被膨胀后的胶筒挤压至极限位置时，任意相邻的两个外弹性爪之间的空隙的宽度大于与该空隙位置对应的内弹性爪的宽度。这种情况下，胶筒胀封后，内弹性爪的末端均容纳在外弹性爪之间的空隙内，使内弹性爪和外弹性爪上的弯折部拼成一个完整的环，而不是内弹性爪和外弹性爪重叠，从而使内弹性爪和外弹性爪上的弯折部一同对胶筒进行全方位地、均匀地支撑，支撑效果更好，有利于进一步提高封隔器的承压能力。

3、本发明在弯折部的弯折处设置有弧形的支撑筋，在胶筒胀封后，支撑筋刚好抵在所述容纳槽的槽底，从而对弯折部提供可靠支撑，通过提高弯折部的支撑能力，进一步改善了封隔器的承压性能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中A处的截面图；

图3是外挡环和内挡环采用第二种实施例时图1中A处的截面图；

图4是图1中B处的局部放大图；

图5是外挡环采用第三种实施例时的结构示意图；

图6是图5中C处的截面图。

图中：1-中心管，2-箍环，3-胶筒，4-外挡环，5-内挡环，6-弹簧环，7-支撑筋，8-容纳槽，9-螺钉,10-过液通道，11-外弹性爪，12-内弹性爪，13-弯折部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明包括中心管1和胶筒3，胶筒3安装在中心管1的外侧，胶筒3的两端固定且密封的连接在中心管1上，胶筒3两端的外侧各设置有一个箍环2，中心管1上与胶筒3内侧空间对应设置有过液通道10。以上为现有技术中的通用结构，在此不再赘述。

所述箍环2和胶筒3之间设置有外挡环4和内挡环5，内挡环5套在胶筒3的外侧，外挡环4套在内挡环5的外侧，外挡环4和内挡环5均通过螺钉9固定连接在箍环2上；外挡环4和内挡环5的一端均设置有多条轴向切缝，轴向切缝将外挡环4和内挡环5的一端沿圆周均匀分割成若干份，从而形成若干个弹性爪，其中，外挡环4上的弹性爪称为外弹性爪11，内挡环5上的弹性爪称为内弹性爪12，外弹性爪11和内弹性爪12内外交错设置；外弹性爪11和内弹性爪12上朝向胶筒3中部的一端均设置有向外翻折的弯折部13。

使用普通扩张式封隔器时，当套管内的压力作用于胶筒3后，胶筒3会被压力挤压变形，并使胶筒3具有向箍环2和套管之间的缝隙内流动的趋势。当压力较小时，胶筒3自身的强度和韧性可以保证胶筒3不会进入箍环2和套管之间的缝隙，但当压力达到胶筒3的承受极限时，胶筒3便会被箍环2的边缘撕裂，导致胶筒3的密封失效。为了解决这一问题，本发明在胶筒3的端部设置了外挡环4和内挡环5，胶筒3膨胀后，外挡环4和内挡环5上的弹性爪也在胶筒3的压迫下向外扩张并最终抵在套管内壁上，当胶筒3被套管内的压力挤压时，外弹性爪11和内弹性爪12上的弯折部13共同围成一个圆环形的围挡结构，从而防止胶筒3进入箍环2与套管之间的缝隙，从而防止胶筒3被箍环2的边缘撕裂。因此，本发明可有效提高扩张式封隔器的承压能力。

在本发明中，在外挡环4和内挡环5上，相邻的两个弹性爪之间留有空隙，当外挡环4和内挡环5被膨胀后的胶筒3挤压至极限位置时，任意相邻的两个外弹性爪11之间的空隙的宽度大于与该空隙位置对应的内弹性爪12的宽度。这种情况下，胶筒3胀封后，内弹性爪12的末端均容纳在外弹性爪11之间的空隙内，使内弹性爪12和外弹性爪11上的弯折部13拼成一个完整的环，而不是内弹性爪12和外弹性爪11重叠，从而使内弹性爪12和外弹性爪11上的弯折部13一同对胶筒3进行全方位地、均匀地支撑，支撑效果更好，有利于进一步提高封隔器的承压能力。

作为进一步的技术方案，为了改变胶筒3进入弹性爪之间的缝隙的趋势，本发明在所述胶筒3上与所述弯折部13对应设置有弹簧环6，弹簧环6由一段圆柱弹簧围成，弹簧环6硫化在胶筒3上。弹簧环6的设置，可有效阻止胶筒3进入弹性爪之间的缝隙。

作为进一步的技术方案，在所述内弹性爪12上，所述弯折部13的弯折处设置有弧形的支撑筋7，支撑筋7凸出于内弹性爪12的外侧，支撑筋7的宽度小于相邻两个外弹性爪11之间空隙的宽度。所述箍环2上靠近所述支撑筋7的一端设置有用于容纳支撑筋7的容纳槽8。实施时，支撑筋7可采用冲压工艺加工而成，使支撑筋7与内弹性爪12一体成型。另外，外挡环4和内挡环5的材质建议采用弹簧钢(具体牌号优选65Mn)

本发明在弯折部13的弯折处设置有弧形的支撑筋7，在胶筒3胀封后，支撑筋7刚好抵在所述容纳槽8的槽底，从而对弯折部13提供可靠支撑，通过提高弯折部13的支撑能力，进一步改善了封隔器的承压性能。