[發明專利]封隔器金屬密封機構

無效

• 申請號: 201110305937.6
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN103015943A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王桂錄;苑克立
• 申請（專利權）人: 王桂錄;高春林;王風凱
• 主分類號: E21B33/12
• 分類號: E21B33/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種油氣田井下工具，尤其涉及封隔器上的密封機構。

背景技術

在油氣田開發領域，封隔器是實施分層采油、分層注水、分層壓裂、酸化或機械卡堵等井下注采工藝的重要元器件，壓縮式封隔器是封隔器中較常用的一種，具有彈性的密封筒是壓縮式封隔器的核心部件，它將直接影響到封隔器的工作質量。

封隔器密封筒一般由彈性復合材料制備而成，可分為強制型、自封型和復合型等。強制型中的壓縮式封隔器是最為普遍的一種，如Y211型封隔器，主要由上下接頭、膠筒密封機構、座封機構組成，它的密封工作原理是：封隔器下井到預定位置后，通過上提下放管柱使座封機構的卡瓦咬合在套管內壁上形成支撐，同時在管柱的重力作用下，上接頭推動膠筒壓縮，使膠筒的直徑變大，從而封隔油套環形空間。通過對膠筒的兩端擠壓使其變形成對油套環形空間的密封，但壓力過大時，膠筒的壓縮量更大，極易使其損壞。而且封隔器膠筒的使用工況是非常復雜和苛刻的：高壓、高溫、處于油介質中、同時還受到硫化氫、蒸汽、酸等的侵蝕。在這樣的環境中，彈性體復合材料將會發生油溶脹、老化、過度交聯等現象，導致材料的硬度上升、強度下降、彈性下降、抗裂口增長能力也明顯降低。因此容易在單次使用時就產生早期破壞，導致密封失敗。在油氣田開發中，油氣井的開采深度越來越深，隨著油氣井深度的增加，封隔器膠筒的工作環境溫度、壓力也隨之增加，化學腐蝕性也越強，因此，就對封隔器的膠筒提出了適應上述惡劣工況的更高要求。

中國專利公開號CN1356452A，發明創造的名稱為“高溫熱采封隔器”。該申請案公開了一種金屬強制密封結構，它性能可靠，可耐450℃高溫，但由于起密封作用的是脹頭脹開金屬波紋管，使其緊貼套管內壁達到密封作用，而金屬波紋管脹開前處于折疊狀，管壁不可能做的很厚，脹頭的直徑必須接近被密封的套管內徑，故膨脹幅度小，不適合內壁粗糙，尺寸精度差的套管。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺點，提供一種封隔器用的金屬密封機構，替代封隔器中的膠筒密封機構，大幅提升封隔器密封機構的承壓、耐高溫和耐腐蝕性能，以適應當前油氣田深井工況使用要求。

本發明的上述目的通過下述技術方案予以實現。

本發明的封隔器金屬密封機構由金屬材料制成的圓筒、脹頭和壓力彈簧組成；圓筒內孔的一段呈圓臺孔，圓臺孔的下底面與圓筒的一端面共面；在圓筒的外圓柱面上，制有兩組數量相同、平行于軸線.沿圓周均勻分布的縫隙，一組縫隙從圓筒的圓臺孔下底面向上底面延伸，延伸的長度小于圓臺孔的深度；另一組縫隙中的每一條縫隙都分別位于前一組相鄰兩縫隙的正中，并從距圓筒的圓臺孔下底面一定距離起，向圓筒的另一端面延伸，延伸的長度大于前一組縫隙的長度；所述脹頭為帶中心孔的圓臺體，所述脹頭的最大端直徑大于圓筒上圓臺孔的大端，高度大于圓筒上圓臺孔的深度，所述脹頭的上底面與圓筒上圓臺孔下底面相對；所述脹頭的圓錐角與圓筒上圓臺孔的圓錐角相等；在所述圓筒的內孔中，設置有壓力彈簧；圓筒、脹頭、壓力彈簧三者同軸。

所述圓筒上圓臺孔的深度小于圓筒總長的二分之一。所述另一組縫隙的長度是前一組縫隙長度的1-3倍。所述每組縫隙至少為12條。所述脹頭的內孔直徑與壓縮式封隔器中的中心管相配。所述圓筒的材料為彈簧鋼，其外圓柱面鋪焊一層紫銅。

本發明的有益效果是，通過脹頭和制有若干條縫隙的、能產生較大彈性變形的金屬圓筒配合，能夠使圓筒的直徑脹大，這種脹頭與具有內圓臺孔的圓筒的楔入配合，可以產生很大的徑向推力，即使橢圓度誤差大的套管，也可以被脹力所糾正，甚至將套管直徑脹大，它的脹力遠大于膠筒，因而起到牢固、嚴密的封隔作用，特別是密封機構采用了金屬材料，其耐溫、耐壓和耐腐蝕能力都顯著超過普通封隔器上的密封膠筒，特別適合高溫、高壓油氣井。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明中3個零件拉大間距后的立體圖。

圖2是本發明中圓筒的主視圖。

圖3是本發明中圓筒的左視圖。

圖4是本發明在壓縮式封隔器上應用的結構示意圖。

圖中：1.上接頭，2.中心管，3.脹頭，4.圓筒，5.壓力彈簧，6.限位錐體，7.卡瓦，8.卡瓦座，9.扶正體座，10.彈簧，11.扶正塊，12.滑環套，13.滑環銷釘，14.滑環，15.下接頭。

具體實施方式