一种防扭裂抗磨的防喷器胶芯的制作方法

本发明属于石油天然气钻井工具领域，具体涉及一种防扭裂抗磨的防喷器胶芯。

背景技术：

在石油或天然气的钻井过程中，若遇到地层中的高压流体时，地层中的高压流体就会涌入井眼内，引起井涌或井喷现象，因此，在钻井过程中，就需要利用防喷器来防止“井喷”现象的发生。胶芯是设于防喷器上的一个极为重要的附件，它是由多个支撑体和橡胶体组成，使用时，在防喷器的液压控制系统的作用下，胶芯中橡胶体向内漫延伸展抱紧钻具封闭钻井，在没有钻具时，全面封闭井口。

胶芯的支撑体存在一些不足之处：现有的锥形胶芯的支撑体主要用条状的加强筋进行加强，来防止在钻杆旋入旋出胶芯时对支撑体的作用力过大，导致支撑体扭裂的状况，但加强筋的加强性能较低，不能很好地对支撑体进行保护；并且在钻杆旋入旋出时，支撑体会受到由旋转产生的水平力以及上下运动的竖直力，结合后就相当于支撑体会受到斜上方或者斜下方的力，现有的加强筋主要为水平或竖直设置，对这种斜向的力不能很好地起到受力的作用，因此会造成支撑体的扭裂，大大影响胶芯的实用寿命；并且在活塞推动胶芯移动到与防喷器接触时，支撑体所形成的间隙会加压出橡胶，这部分橡胶很容易进入本来用于放置活塞凹槽内，使得凹槽的空间在活塞进入前被挤出的橡胶占据，活塞无法移动到指定位置，影响胶芯的密封效果；并且目前的胶芯与在钻杆工作状态下，与钻杆接触面的磨损很大，也降低了胶芯的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述提出的现有胶芯加强筋的加强性能较低，不能很好地对支撑体进行保护；并且对钻杆旋入旋出时产生的斜向的力不能很好地起到受力的作用，因此会造成支撑体的扭裂；以及胶芯耐磨性能低的问题，本发明提供一种防扭裂抗磨的防喷器胶芯。

本发明采用的技术方案如下：

一种防扭裂抗磨的防喷器胶芯，包括橡胶体以及均匀分布在橡胶体内的支撑体，支撑体包括顶板、竖板和底板，竖板设置在顶板和底板之间，所述顶板和竖板之间还连接有斜板，所述顶板和底板之间、斜板和底板之间还连接有竖支撑板，所述竖板和竖支撑板之间、相邻竖支撑板之间还设有横支撑板。通过用板装加强板来替代条状加强筋，使得支撑体的稳固性更好，并且顶板和底板之间、斜板和底板之间的横板不需一一对应设置，只要均匀设置即可，均可以提供很好的支撑作用，还可以分散支撑体的局部应力，进一步提高支撑体的稳固性，不易散架扭裂。

为解决钻杆在旋入旋出时产生的斜向的力会造成胶芯扭裂的问题，所述横支撑板和竖支撑板上均设有米字型加强筋。米字型加强筋设置在横支撑板和竖支撑板的表面，并且米字型加强筋的端部与横支撑板和竖支撑板的边缘相接，设计的米字型加强筋，可以在八个方向上均起到很好地支撑加固作用，相比于现有的设置单线条型加强筋，具有更多的支撑方向，可以很好地对钻杆在旋入旋出时产生的斜向的力进行支撑，大大提高了支撑体的支撑强度。

为解决支撑体与橡胶体脱离错位的问题，所述顶板、竖板、底板以及斜板的外表面上均设有插入橡胶体内的凸块，所述凸块的侧壁上设有向支撑体倾斜的加固杆。凸块插入橡胶体后，可以增大支撑体与橡胶体之间的滑动摩擦，避免了支撑体与橡胶体在收到外部应力的时候发生脱离的现象。

为解决橡胶进入活塞凹槽影响密封性的问题，所述斜板上设有挡胶板，挡胶板的一端固定在斜板上，另一端延伸到相邻斜板的边缘。挡胶板采用硬质材料，可以挡住在活塞上推过程中，相邻支撑体之间挤出的橡胶，在支撑体靠近的过程中，挡胶板的一端固定，另一端向相邻斜板靠近，插入或者覆盖到相邻的斜板，并且挡胶板设置在斜板的外侧边缘，并与斜板的外边缘平齐，使得很容易进入本来用于放置活塞凹槽内的橡胶被挡在挡胶板下面，无法进入用于放置活塞的活塞凹槽，避免了活塞无法移动到指定位置，影响胶芯的密封效果的问题。

进一步的，所述斜板上与挡胶板对应的位置设有能够容纳挡胶板的凹槽。在支撑体收到挤压靠近的时候，挡胶板可以插入相邻斜板上的凹槽内，一方面方便了挡胶板的放置，避免影响密封性，另一方面，使得相邻的支撑体之间通过挡胶板进行了加固，进一步地提高了整个胶芯的稳固性。

为解决胶芯耐磨性较低的问题，所述橡胶体的中心设有通孔，通孔的侧壁上设有防磨层。

进一步地，所述防磨层包括由内到外依次设置的丁腈-聚氯乙烯橡胶层、金属加强层、以及无纺布层，所述金属加强层与丁腈-聚氯乙烯橡胶层接触的表面上设有加强槽。金属加强层可以提高胶芯与钻杆接触面的抗压强度，另一方面，丁腈-聚氯乙烯橡胶层与金属加强层贴合，一部分橡胶伸入到加强槽内，使得金属加强层不易与丁腈-聚氯乙烯橡胶层在强压下脱离。

进一步地，所述无纺布层包括橡胶套以及设置在橡胶套内呈十字分布的无纺布。常规胶芯防磨层内设置的无纺布层为层状结构，设置的十字分布的无纺布层相比于层状分布，具有更好的加固效果，不易变形。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明通过用板装加强板来替代条状加强筋，使得支撑体的稳固性更好，并且顶板和底板之间、斜板和底板之间的横板不需一一对应设置，只要均匀设置即可，均可以提供很好的支撑作用，还可以分散支撑体的局部应力，进一步提高支撑体的稳固性，不易散架扭裂；

2.本发明设计的米字型加强筋，可以在八个方向上均起到很好地支撑加固作用，相比于现有的设置单线条型加强筋，具有更多的支撑方向，可以很好地对钻杆在旋入旋出时产生的斜向的力进行支撑，大大提高了支撑体的支撑强度；

3.本发明的凸块插入橡胶体后，可以增大支撑体与橡胶体之间的滑动摩擦，避免了支撑体与橡胶体在收到外部应力的时候发生脱离的现象；

4.本发明的挡胶板可以插入相邻斜板上的凹槽内，一方面方便了挡胶板的放置，避免影响密封性，另一方面，使得相邻的支撑体之间通过挡胶板进行了加固，进一步地提高了整个胶芯的稳固性；

5.本发明的金属加强层可以提高胶芯与钻杆接触面的抗压强度，另一方面，丁腈-聚氯乙烯橡胶层与金属加强层贴合，一部分橡胶伸入到加强槽内，使得金属加强层不易与丁腈-聚氯乙烯橡胶层在强压下脱离；

6.本发明增设的十字分布的无纺布层相比于层状分布，具有更好的加固效果，不易变形。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的支撑体的结构示意图；

图3是本发明的竖支撑板的结构示意图；

图4是本发明的俯视结构示意图；

图5是本发明的防磨层的结构示意图；

图6是本发明的无纺布层的结构示意图；

图7是本发明在实际使用时的示意图。

其中，其中：1—橡胶体，2—支撑体，3—顶板，4—竖板，5—底板，6—斜板，7—竖支撑板，8—横支撑板，9—米字型加强筋，10—凸块，11—加固杆，12—挡胶板，13—凹槽，14—通孔，15—丁腈-聚氯乙烯橡胶层，16—金属加强层，17—无纺布层，18—加强槽，19—橡胶套，20—无纺布，21—防磨层，22—活塞，23—活塞凹槽，24—钻杆。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1-7所示，一种防扭裂抗磨的防喷器胶芯，包括橡胶体1以及均匀分布在橡胶体1内的支撑体2，支撑体2包括顶板3、竖板4和底板5，竖板4设置在顶板3和底板5之间，所述顶板3和竖板4之间还连接有斜板6，所述顶板3和底板5之间、斜板6和底板5之间还连接有竖支撑板7，所述竖板4和竖支撑板7之间、相邻竖支撑板7之间还设有横支撑板8。通过用板状加强板来替代条状加强筋，使得支撑体2的稳固性更好，并且顶板3和底板5之间、斜板6和底板5之间的横支撑板8不需一一对应设置，只要均匀设置即可，均可以提供很好的支撑作用，还可以分散支撑体2的局部应力，进一步提高支撑体2的稳固性，不易散架扭裂。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，为解决钻杆24在旋入旋出时产生的斜向的力会造成胶芯扭裂的问题，所述横支撑板8和竖支撑板7上均设有米字型加强筋9。米字型加强筋9设置在横支撑板8和竖支撑板7的表面，并且米字型加强筋9的端部与横支撑板8和竖支撑板7的边缘相接，设计的米字型加强筋9，可以在八个方向上均起到很好地支撑加固作用，相比于现有的设置单线条型加强筋，具有更多的支撑方向，可以很好地对钻杆24在旋入旋出时产生的斜向的力进行支撑，大大提高了支撑体2的支撑强度。

本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，为解决支撑体2与橡胶体1脱离错位的问题，所述顶板3、竖板4、底板5以及斜板6的外表面上均设有插入橡胶体1内的凸块10，所述凸块10的侧壁上设有向支撑体2倾斜的加固杆11。凸块10插入橡胶体1后，可以增大支撑体2与橡胶体1之间的滑动摩擦，避免了支撑体2与橡胶体1在收到外部应力的时候发生脱离的现象。

本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。

实施例4：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，为解决橡胶进入活塞凹槽23影响密封性的问题，所述斜板6上设有挡胶板12，挡胶板12的一端固定在斜板6上，另一端延伸到相邻斜板6的边缘。挡胶板12采用硬质材料，可以挡住在活塞22上推过程中，相邻支撑体2之间挤出的橡胶，在支撑体2靠近的过程中，挡胶板12的一端固定，另一端向相邻斜板6靠近，插入或者覆盖到相邻的斜板6，并且挡胶板12设置在斜板6的外侧边缘，并与斜板6的外边缘平齐，使得很容易进入本来用于放置活塞凹槽23内的橡胶被挡在挡胶板12下面，无法进入用于放置活塞22的活塞凹槽23，避免了活塞22无法移动到指定位置，影响胶芯的密封效果的问题。进一步的，所述斜板6上与挡胶板12对应的位置设有能够容纳挡胶板12的凹槽13。在支撑体2收到挤压靠近的时候，挡胶板12可以插入相邻斜板6上的凹槽13内，一方面方便了挡胶板12的放置，避免影响密封性，另一方面，使得相邻的支撑体2之间通过挡胶板12进行了加固，进一步地提高了整个胶芯的稳固性。

本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。

实施例5：

本实施例是在上述实施例的基础上，进一步地限定，为解决胶芯耐磨性较低的问题，所述橡胶体1的中心设有上下贯通的通孔14，通孔14的侧壁上设有防磨层21。所述防磨层21包括由内到外依次设置的丁腈-聚氯乙烯橡胶层15、金属加强层16、以及无纺布层17，所述金属加强层16与丁腈-聚氯乙烯橡胶层15接触的表面上设有加强槽18。金属加强层16可以提高胶芯与钻杆24接触面的抗压强度，另一方面，丁腈-聚氯乙烯橡胶层15与金属加强层16贴合，一部分橡胶伸入到加强槽18内，使得金属加强层16不易与丁腈-聚氯乙烯橡胶层15在强压下脱离。进一步地，所述无纺布层17包括橡胶套19以及设置在橡胶套19内呈十字分布的无纺布20。常规胶芯防磨层内设置的无纺布层17为层状结构，设置的十字分布的无纺布层17相比于层状分布，具有更好的加固效果，不易变形。

本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。