一种永久式封隔器用的胶筒防突环的制作方法
【专利摘要】一种永久式封隔器用的胶筒防突环，其特征在于：所述防突环1上具有易翻折点3，将防突环的臂分为前臂2和后臂4。工作时，前臂2包住正在膨胀的胶筒8，达到完全无间隙的密封；胶筒提供的正压力使前臂2与套管内壁产生大量摩擦，使后臂4的弹性张开受阻，从而后臂4不会过度展开，阻止胶筒8向环形间隙9“突出”。本实用新型的胶筒防突环有效地防止了胶筒的肩部突出，保持胶筒的接触应力，提高了胶筒的使用寿命，减少了作业换封，提高了经济效益。
【专利说明】一种永久式封隔器用的胶筒防突环
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油完井领域，涉及一种防突装置，特别是一种永久式封隔器用的胶筒防突环。
【背景技术】
[0002]封隔器是借助弹性密封组件，在油管与套管的环形空间分隔地层以实现对多层非均质油田分层开采的井下工具。胶筒是压缩式封隔器的心脏，封隔器密封主要是由压缩封隔器胶筒，挤压环形空间，产生接触应力达到密封效果，失效的主要原因则是胶筒“肩部突出”引起的应力松弛。胶筒“肩部突出”与是否采用防突装置及该装置的结构设计紧密相关。所谓防突装置，是指用以阻止和限制封隔器坐封时胶简朝油套环形空间“突出”(也称作“流动”或“蠕动”)，从而提高和保持胶筒接触应力，防止应力松弛，以获得良好的密封性的零件或零件组合件。
[0003]目前，在现场实际投入使用的防突装置主要有钢网(带)固化型、铜碗型防突环两种。其中，钢网(带)固化型防突环是将钢网或钢带固化在胶筒的两端，然后随胶筒一起压制、硫化而成，使防突环与胶筒成为一个整体。铜碗型防突环是与胶筒分离的单独零件，结构与铜碗相似，相对于钢网(带)固化型防突环更容易加工，在组装封隔器时，将铜碗型防突环安装在胶筒的两端即可。
[0004]当封隔器坐封时，胶筒被压缩产生接触应力，迫使铜碗、钢网(带)向没有胶筒的一方翻卷。但是，由于这两种防突结构的刚度有限，其作用仅相当于增大了胶筒座外半径，仅仅一定程度上防止了胶筒的应力松弛。而且，由于胶筒与铜碗、钢网(带)在硬度、韧性、变形量等方面差异较大，加之胶筒蠕动，造成上述几种结构与胶筒之间的相互剥离，导致防突失效，从而造成封隔器使用时效短，作业换封频繁。
[0005]针对上述问题，本实用新型提供了一种新的胶筒防突环，有效防止胶筒的肩部突出，保持胶筒的接触应力，提高胶筒的使用寿命，减少作业换封，提高经济效益。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种永久式封隔器用的胶筒防突环，其在用于胶筒坐封时，能够保护胶筒不过量“突出”，从而减少作业中频繁换封。
[0007]本实用新型的目的通过如下技术方案得以解决:
[0008]一种永久式封隔器用的胶筒防突环，其特征在于在防突环上有一个易翻折点。所述易翻折点位于防突环的可展开部分，将防突环的可展开部分分为前臂和后臂，其中前臂是在防突环可展开部分易翻折点处分开，工作时发生非弹性弯折，最大可以弯折90°的部分，由于易翻折点的存在，所以此翻折是非弹性翻折，具有不可逆性。后臂是防突环可展开部分位于易翻折点另一侧的部分，后臂能弹性展开，此过程是可逆的。
[0009]在坐封过程中，胶筒受挤压膨胀变形。防突环前臂在套管内壁和胶筒的共同作用下，受力发生弯折，被胶筒挤压在套管内壁上。此时前臂受到胶筒和套管的挤压力，产生摩擦力。此摩擦力对后臂产生拉扯作用，很大程度上防止后臂外翻。后臂长度与防突环肩部半径之和等于套管内半径。所述防突环肩部，指的是防突环可展开部分与非展开部分的交汇处，后臂长度即为易翻折点到防突环肩部的距离，防突环肩部半径即为防突环肩部到防突环回转中心的距离。后臂受胶筒挤压，弹性展开后，将胶筒处的环形间隙完全封闭。在时间上，后臂的弹性展开过程要先于前臂的非弹性弯折过程，但这两个过程最终一起完成。其中，所述易翻折点到防突环肩部的距离是为后臂长度；防突环肩部到防突环回转中心的距离为防突环肩部半径。所述回转中心是设计基准。
[0010]本实用新型的永久式封隔器用的胶筒防突环，通过前臂与后臂的共同作用，可以有效的防止胶筒的肩部突出问题，延长了胶筒的使用寿命，从而使封隔器坐封更加可靠，同时坐封时间更久，减少了不必要的换封，节约了经济成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1本实用新型的永久式封隔器用的胶筒防突环结构示意图。
[0012]图2本实用新型的防突环局部放大示意图。
[0013]图3封隔器坐封前，本实用新型的防突环工作状况示意图。
[0014]图4封隔器坐封后，本实用新型的防突环工作状况示意图。
[0015]附图中标记说明:
[0016]1-防突环、2-前臂、3-易翻折点、4-后臂、5-套管、6-背帽、7-胶筒隔环、8-胶筒、9-环形间隙、10-卡瓦座、11-心轴、12-防突环肩部；13_防突环回转中心。
[0017]【具体实施方式】
[0018]下面结合附图1-4进一步详细说明本实用新型。
[0019]将一对永久式封隔器用的胶筒防突环1，安装在封隔器心轴11上，分别安装在封隔器胶筒8的两边；在防突环I远离胶筒的一侧是胶筒隔环7，在上端胶筒隔环7的上边(按照行业标准，左上右下)安装一个与封隔器心轴11相对固定的背帽6 ;背帽6与该心轴11通过螺纹链接，通过旋转背帽6对胶筒隔环7、胶筒8及防突环I的位置进行调节并将它们固定；在下端胶筒隔环7下边安装有卡瓦座10，卡瓦座10在受到轴向力时，与心轴11产生相对滑动，从而上行压缩胶简8及防突环I。
[0020]如图3所示，在封隔器未坐封前，胶筒8及防突环I均是自然状态，即未被压缩的状态。当封隔器下到井下预定的位置，进行坐封作业时，卡瓦座10在外力的作用下，相对心轴11向上运动。由于背帽6与心轴11是螺纹连接，相对静止状态，所以卡瓦座10的上行，导致胶筒8和防突环I被压缩，由于胶筒8是橡胶件，被压缩后向着环形间隙9 “突出，，(如图4所示)，此时防突环I首先起到阻止胶筒8向环形间隙9 “突出”的作用。同时，胶筒8被压缩产生的结构应力致使防突环I的后臂4弹性展开，由于后臂长度与防突环肩部半径之和等于套管内半径，在后臂4弹性展开最大时，恰好完全封闭胶筒处的环形空间。在后臂4展开到最大的过程中，防突环I的前臂2在易翻折点3处发生接近90°的弯折并被胶筒8挤压、定紧在套管5内壁上，前臂2受到大量的正压力与摩擦力，使后臂4的弹性张开受阻，保证后臂4不过量外翻，使胶筒处的环形空间得以完全封闭，从而达到“防突”的作用。
[0021]其中，防突环I是在胶筒8在坐封时，保护胶筒8肩部不过量“突出”的一种保护性零件；前臂2，指的是在防突环可展开部分易翻折点3处分开，工作时发生非弹性弯折，最大可以弯折90°的部分；易翻折点3，是由内凹的半圆形成的一个力学弱点；后臂4，是指易翻折点3到防突环肩部12的这一部分；套管5，一种油井井下的管柱；背帽6，内径是螺纹结构，通过螺纹与心轴11连接，旋转背帽6可以调节胶筒8隔环7、胶筒8及防突环I的位置及松紧；胶筒隔环7，装在胶筒8两边，均匀的传递轴向力，一般封隔器装有一个或几个不等的胶筒8，中间用胶筒隔环7分开；胶筒8，封隔器的核心部件，可压缩变形，用来封堵环形间隙9 ;环形间隙9，工具下井后，套管5内壁与工具外径形成的环空；卡瓦座10，与卡瓦组合使用，迫使卡瓦张开并锚定的一种零件；心轴11，串联封隔器各零件，并具有内部流道的一种管子；防突环肩部12，可展开部分与非展开部分的交汇处；防突环回转中心13，是防突环的设计中心及回转中心。易翻折点3到防突环肩部12的距离是为后臂长度；防突环肩部12到防突环回转中心13的距离即为防突环肩部半径。
【权利要求】
1.一种永久式封隔器用的胶筒防突环，其特征在于:所述防突环(I)上具有易翻折点(3)，所述易翻折点(3)位于防突环的可展开部分，将防突环(I)的可展开部分分为前臂(2)和后臂⑷。
2.根据权利要求1所述的防突环，其特征在于:其中所述前臂(2)是防突环可展开部分位于易翻折点一侧，工作时发生非弹性弯折的部分，后臂(4)是可展开部分位于易翻折点另一侧的部分。
3.根据权利要求2所述的防突环，其特征在于:前臂(2)最大可以弯折90°，此弯折过程不可逆。
4.根据权利要求2所述的防突环，其特征在于:后臂(4)工作时可弹性展开，此过程是可逆的。
5.根据权利要求4所述的防突环，其特征在于:后臂(4)长度与防突环(I)肩部半径之和等于套管(5)内半径，其中易翻折点(3)到防突环肩部(12)的距离是为后臂长度；防突环肩部(12)到防突环回转中心(13)的距离为防突环肩部半径。
6.根据权利要求5所述的防突环，其特征在于:后臂(4)展开时，胶筒(8)处的环形间隙被完全封闭。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的防突环，其特征在于:工作状态时，前臂(2)包住正在膨胀的胶筒(8)，达到完全无间隙的密封；胶筒提供的正压力使前臂(2)与套管内壁产生大量摩擦，使后臂(4)的弹性张开受阻，从而后臂(4)不会过度展开，阻止胶筒向环形间隙“突出”。
【文档编号】E21B33/128GK203685115SQ201320638907
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】丁福庆, 张永维, 黄波 申请人:北京一龙恒业石油工程技术有限公司