封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于石油鉆采技術(shù)領(lǐng)域,涉及地層測試中的封隔器,具體涉及一種封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]地層測試中,測試設(shè)備通過鉆桿或者油管來連接下放到井中,在測試過程中,通過地面的操作,這些設(shè)備可以來開井或者關(guān)井,并通過開關(guān)井測得地層的各個時期的各種壓力、溫度數(shù)據(jù),同時還能取出流體樣品,通過對樣品的分析可以得到流體類型、性質(zhì)和油氣比等數(shù)據(jù),而根據(jù)壓力、流速和液體黏度等數(shù)據(jù)可以估計地層滲透率和其他特性,為后期的地層開采提供必要的信息。地層測試工具包括圓心軸伸縮接頭,循環(huán)閥,震擊器,測試閥,安全接頭,封隔器、壓力計托筒,射孔槍等部件。要完成測試,首先須將地下的生產(chǎn)層隔開,而完成這個功能的工具就是封隔器。
[0003]封隔器具有彈性密封元件,并借此封隔各種尺寸管柱與井眼之間以及管柱與管柱之間的環(huán)形空間,隔絕產(chǎn)層,以控制產(chǎn)出液體或注入液體,保護套管。
[0004]封隔器上用來封隔管柱與井眼之間的環(huán)形空間、隔絕產(chǎn)層的彈性密封元件就是膠筒。膠筒作為封隔器的核心部件,其質(zhì)量好壞直接影響封隔器的使用效果和壽命。隨著油井深度的增加,膠筒的耐溫耐壓性能要求也隨之提高。而目前市場上的膠筒在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)還沒有到要求的密封壓力,其肩部就被撕裂的情況,最終失封而導致測試失敗。
[0005]現(xiàn)在的一些膠筒設(shè)計時在肩部增加一些結(jié)構(gòu),比如鋼絲網(wǎng)或者是容易被壓縮變形的銅環(huán)結(jié)構(gòu)。這些鋼絲網(wǎng)或者銅環(huán)結(jié)構(gòu)在被壓縮以后發(fā)生永久變形,完全填充套管和工具之間的環(huán)形空間,但是在坐封壓力撤銷后不能反彈,這樣在起鉆時很容易會出現(xiàn)卡鉆的危險,或者要在起鉆過程中破壞膠筒才能起鉆,在膠筒破壞后,起鉆還會有風險,這也限制了這種結(jié)構(gòu)膠筒的使用范圍。
[0006]還有一種膠筒的結(jié)構(gòu),在肩部增加一個環(huán)形的螺旋拉伸彈簧,彈簧的里面再套一個環(huán)形的螺旋拉伸彈簧,但這種結(jié)構(gòu)在膠筒肩部受到大的擠壓時,因為彈簧內(nèi)部很大的間隙,往往會把彈簧擠扁或者從某個部位斷開,造成膠筒承壓能力不夠,導致測試失敗,有時擠斷的彈簧甚至會被卡到套管和頂鞋的環(huán)形空間去,造成安全事故。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的是提供一種可以承受較強壓力的膠筒肩部防突結(jié)構(gòu),可隨著施加坐封力而密封套管與工具間的環(huán)形空間,隨著壓力點撤銷而自動回彈,從而不但起到保護作用,還能在起井前恢復,以保證施工過程安全可靠。
[0008]為實現(xiàn)上述功能,設(shè)計封隔器膠筒防突新結(jié)構(gòu)的具體技術(shù)方案為:
[0009]封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),包括裝配于封隔器膠筒肩部的螺旋拉伸彈簧(I),其特征在于:還包括填充在所述螺旋拉伸彈簧(I)內(nèi)孔空間的填充環(huán)(2)。
[0010]進一步的,所述填充環(huán)(2)由多個填充小塊依次填滿在螺旋拉伸彈簧(I)內(nèi)孔空間構(gòu)成。
[0011]進一步的,所述填充小塊呈內(nèi)彎曲的圓弧棒小塊,其直徑與所述螺旋拉伸彈簧(I)內(nèi)直徑一致,即為2XR1;其外弧半徑為其直徑與所述填充環(huán)(2)內(nèi)弧半徑(R2)之和。
[0012]進一步的,所述填充環(huán)(2)由25?70個所述填充小塊填充而成。
[0013]進一步的,所述填充小塊直徑為3?25mm,內(nèi)弧半徑(R2)為40?380mm。
[0014]進一步的,所述填充小塊材料為用耐壓的金屬或非金屬圓棒料制成。
[0015]進一步的,所述填充小塊的材料為Q235或聚酰亞胺。
[0016]進一步的,所述螺旋拉伸彈簧(I)是在由所述填充環(huán)(2)填裝滿后,首尾端進行焊接,形成一個完整的圓環(huán)。
[0017]進一步的,在封隔器膠筒成型前,將該防突結(jié)構(gòu)放置在模具中與膠筒整體硫化成型。
[0018]本實用新型的有益技術(shù)效果,與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點:
[0019]1、結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,能防止膠筒從肩部撕裂。具有本防突結(jié)構(gòu)的封隔膠筒試驗在400次實驗中,無一例出現(xiàn)膠筒肩部彈簧變形或者斷裂的情況,且試驗后膠筒完好,實現(xiàn)了封隔膠筒的重復利用。因此,膠筒性能及可靠性成倍提高。
[0020]2、膠筒的承壓能力和使用壽命成倍提高。本結(jié)構(gòu)的膠筒在204°C的高溫下,承壓能力從原來最高25MPa增加到80MPa,工作壽命從4?5小時提高至3年左右。
[0021]3、改造加工方便,與原來的膠筒加工模具區(qū)別很小,只需稍微改進就可生產(chǎn),縮短產(chǎn)品升級周期,增加經(jīng)濟效益。
[0022]4、大幅降低成本。本實用新型結(jié)構(gòu)的單件封隔膠筒成本只增加100元左右,若大批量生產(chǎn)將降低70%左右,使用性能卻成倍提高,因此具有顯著的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0023]圖1,為本實用新型加工前的螺旋拉伸彈簧示意圖。
[0024]圖2,為本實用新型的填充小塊正視圖。
[0025]圖3,為本實用新型的填充小塊截面示意圖。
[0026]圖4,為本實用新型的不意圖。
[0027]圖5,為本實用新型在膠筒上安裝的示意圖。
[0028]圖中,1-螺旋拉伸彈簧、2—填充環(huán)、Rl —彈簧內(nèi)半經(jīng)、R2—填充環(huán)內(nèi)半徑、R3—填充環(huán)外半徑。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
[0030]如圖1所示,為本實用新型加工前的螺旋拉伸彈簧示意圖。將螺旋拉伸彈簧截取一定的長度,把簧絲的兩頭進行修搓,正好可以首尾連接成一個完整的圓環(huán)。該螺旋拉伸彈簧的內(nèi)部半徑為Rl,直徑則為2 X Rl。
[0031]如圖2?圖3所示,為本實用新型的填充小塊正視圖和截面示意圖。填充小塊呈內(nèi)彎曲的圓弧棒小塊,其直徑與彈簧I內(nèi)直徑一致或匹配。其外弧半徑為其直徑與填充環(huán)2內(nèi)弧半徑R2之和,并與填充環(huán)2外弧半徑R3—致,S卩R3 = 2XR1+R2。
[0032]如圖4所示,為本實用新型的總成示意圖。包括彈簧1、填充環(huán)2,將與彈簧I尺寸相匹配的填充小塊,以合適的數(shù)量依次逐一裝滿在彈簧I中,在工裝固定下,將彈簧I的首尾端拉到一起并進行焊接。
[0033]如圖5所示,為本實用新型在膠筒上安裝的示意圖。在膠筒成型前,將該結(jié)構(gòu)放置到模具中,與膠筒一起成型,最后加工完成膠筒。
[0034]具體而言,根據(jù)膠筒的型號需要,將一段合適長度的,直徑為Rl為3?25mm的金屬圓棒彎成一個完整的內(nèi)半徑R2為40?380mm的圓,然后再精密加工分成25?70圓弧小塊或圓弧小段。
[0035]該圓弧小塊按照首尾相接順序排列后又會形成一個完整的內(nèi)半徑為R2的圓環(huán),SP構(gòu)成填充環(huán)2。該金屬圓棒材料也可以由具有足夠強度的耐壓的非金屬材料代替。金屬材料優(yōu)選Q235,若非金屬材料則優(yōu)選聚酰亞胺。
[0036]填充環(huán)2裝在螺旋拉伸彈簧I中,填充滿彈簧I的整個內(nèi)孔空間,然后彈簧I在裝完25?70個填充小塊后將其首尾端進行焊接,形成一個完整的彈簧總成(如圖4所示),即固定于壓縮式膠筒肩部的一種封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu)。
[0037]而在實際使用時,膠筒按照如圖5所示方法安裝,膠筒被壓縮時,就會向外膨脹,彈簧就會被撐開并緊貼到套管內(nèi)壁上,由于填充環(huán)2的支撐作用,彈簧I中的填充環(huán)2會保護膠筒肩部不會被擠到頂鞋和套管的間隙中去,彈簧I也不會被壓扁,從而確保膠筒的肩部不會損壞,進而提高膠筒的承壓能力。
[0038]在坐封壓力撤銷以后,膠筒開始回彈,彈簧也會跟著回彈,尺寸就會恢復到起井所要求的安全的范圍內(nèi),可以保證測試工具安全順利起井。
[0039]采取本實用新型的單件封隔膠筒成本只增加100元左右,在批量生產(chǎn)則會降到70%左右,使用性能則成倍提升。經(jīng)測試,在204°C高溫下,承壓能力從原來最高25MPa增加到80MPa,提高工作壽命從4?5小時提高至3年左右。400次實驗中,無一例出現(xiàn)膠筒肩部彈簧變形或者斷裂的事故。
【主權(quán)項】
1.封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),包括裝配于封隔器膠筒肩部的螺旋拉伸彈簧(I),其特征在于:還包括填充在所述螺旋拉伸彈簧(I)內(nèi)孔空間的填充環(huán)(2)。2.如權(quán)利要求1所述的封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),其特征在于:所述填充環(huán)(2)由多個填充小塊依次填滿在螺旋拉伸彈簧(I)內(nèi)孔空間構(gòu)成。3.如權(quán)利要求2所述的封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),其特征在于:所述填充小塊呈內(nèi)彎曲的圓弧棒小塊,其直徑與所述螺旋拉伸彈簧(I)內(nèi)直徑一致;其外弧半徑為其直徑與所述填充環(huán)(2)內(nèi)弧半徑(R2)之和。4.如權(quán)利要求2或3所述的封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),其特征在于:所述填充環(huán)(2)由25?70個所述填充小塊填充構(gòu)成。5.如權(quán)利要求4所述的封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),其特征在于:所述填充小塊直徑為3?25mm,內(nèi)弧半徑(R2)為40?380mm。6.如權(quán)利要求2、3或5所述的封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),其特征在于:所述填充小塊材料為耐壓的金屬或非金屬圓棒料制成。7.如權(quán)利要求6所述的封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),其特征在于:所述填充小塊的材料為Q235或聚酰亞胺。8.如權(quán)利要求1所述的封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu),其特征在于:所述螺旋拉伸彈簧(I)是在由所述填充環(huán)(2)填裝滿后,首尾端進行焊接,形成一個完整的圓環(huán)。
【專利摘要】本實用新型提供了一種封隔器膠筒的防突結(jié)構(gòu),包括螺旋拉伸彈簧(1)與填充環(huán)(2),所述填充環(huán)(2)由多個填充小塊依次填滿在螺旋拉伸彈簧(1)內(nèi)孔空間構(gòu)成,所述填充小塊呈內(nèi)彎曲的圓弧棒小塊;然后將所述螺旋拉伸彈簧(1)首尾端進行焊接,形成一個完整的圓環(huán),就可以整體加工到壓縮式膠筒肩部的一種封隔器膠筒防突結(jié)構(gòu)。本實用新型能滿足壓縮式封隔器膠筒在較高溫下承受高壓的需求,在膠筒的膠料性能相同的情況下,能大幅度的提高膠筒的承壓能力,結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠,成本低廉。經(jīng)測試,在204℃溫度下,承壓能力從原來最高25MPa增加到80MPa,提高工作壽命從4~5小時提高至3年左右。
【IPC分類】E21B33/128
【公開號】CN205206783
【申請?zhí)枴緾N201521054702
【發(fā)明人】蘇小會, 郭鋼
【申請人】寶雞市元亨石油設(shè)備有限責任公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月18日