本发明专利技术公开了一种封隔器用可降解浮动式防突保护装置，包括卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座，工作时，胶筒轴向压缩受挤压后置于完整圆形凹盖立体结构下半部分处，胶筒轴向压缩发生径向膨胀后，与卡爪上半部分卡牙密接触，卡爪力后通过底部圆形凹槽与滚动球球铰式连接结构发生轻微周向角度改变，力传递给芯轴，其下端内部挤压压力弹簧，在压力弹簧弹力作用下沿弹簧伸缩量发生轻微直线位移改变。本发明专利技术可以有效地防止胶筒在坐封和承压过程中发生的肩部突出，保持较高的接触应力，提高胶筒的密封性能，延长胶筒的使用寿命，减少作业中频繁换封，有利于封隔器的坐封，解封操作。
【技术实现步骤摘要】
一种封隔器用可降解浮动式防突保护装置
本专利技术属于石油完井作业
，涉及一种防突保护装置，具体地说，是一种封隔器用可降解浮动式防突保护装置。
技术介绍
封隔器密封质量的好坏关键在于接触应力。当封隔器坐封时，胶筒受到轴向压缩超过一定值后，胶筒过度变形就会向两端的套管内壁与工具刚体之间的空间流动，形成肩部突出，导致接触应力下降，直接影响密封质量。因此在胶筒变形时，近似于完全地封挡，阻止这种突出十分必要。防突装置是在胶筒的端部两端安放某种阻挡环、支撑件或其他限制保护装置，用以阻止和限制封隔器坐封时胶筒朝油套环形空间突出或流动。当封隔器坐封时，一旦胶筒变形到与套管内壁接触，在外载荷作用下，防突装置就会展开，罩住封隔器与套管内壁间的环形间隙，阻止胶筒朝此环隙突出，迫使胶筒呈各向均匀压缩的状态处于密封空间内，产生和保持较高的接触应力，从而获得良好的密封性能。目前封隔器常用的防突装置主要采用挤压式接触密封，依靠材料发生弹性形变，在胶筒端部两端安装黄铜、软钢、铝合金等材料的金属部件。入井过程中，防突装置的外径略大于封隔器胶筒的外径，可以保护胶筒在下井的过程中不被划坏。当胶筒受到轴向压缩径向膨胀时，金属部件发生弹性形变紧贴套管内壁封堵环形间隙，阻止胶筒过度变形而产生的肩部突出。但由于胶筒与黄铜、软钢、铝合金等材料在硬度、韧性、变形量等方面较大差异,易造成胶筒与软钢、黄铜、铝合金的分离,加之封隔器蠕动,更加剧了防突装置与胶筒之间的剥落、甚至划伤胶筒，而且也会产生防突装置挤毁，磨平的现象。从而造成封隔器使用时效短,作业频繁换封，不利于封隔器的解封操作。有一种独立式膨胀环式防突结构。当胶筒压缩时,首先将轴向力传递给楔形圈,楔形圈迫使膨胀环径向扩张,随着坐封力的逐渐增大,膨胀环径向也逐渐增大,当坐封力达到35～40kN时,膨胀环外径与套管内径叠合，膨胀环可以完全封闭胶筒处的环形间隙。此防突结构虽然较为新颖，但封隔器耐压性能不甚理想，还需更为合理的防突结构才能保持较高的密封性能。专利(CN203685115U)介绍了一种永久式封隔器用的胶筒防突环。坐封过程中，胶筒受挤压膨胀变形。防突环在套管内壁和胶筒共同作用下，前臂在易翻折点处发生不可逆地非弹性弯折，最大弯折可达90°，后臂发生可逆地弹性弯折。此装置虽然可以防止胶筒肩部突出的问题，但是长时间应用影响材料的使用寿命，需要频繁更换防突部件。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种封隔器用可降解浮动式防突保护装置，可以有效防止胶筒在坐封和承压过程中发生的肩部突出，保持较高的接触应力，提高胶筒的密封性能，延长胶筒的使用寿命，减少作业中频繁换封，有利于封隔器的坐封，解封操作。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种封隔器用可降解浮动式防突保护装置，包括卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座，卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座套装在封隔器中心管外侧，卡爪浮动机构安装底座包括端盖、底盖、芯轴孔和螺栓，底盖为一圆盘式结构，圆盘中心带有套住封隔器胶筒的中心孔，底盖位于整个防突保护装置的最下端，端盖为与底盖匹配的结构，在圆盘顶面上沿周向均匀分布设置有8个芯轴孔，端盖通过螺栓与底盖固定连接在一起；卡爪浮动机构包括卡爪、滚动球、芯轴、压力弹簧、阶梯凹槽垫圈和卡牙，卡爪为圆环切割8等分的“L”形立体结构，分为竖直上半部分和水平下半部分，上半部分呈圆弧状，背部外轮廓呈阶梯倒角式结构，下半部分呈圆弧状，起支撑封隔器胶筒凸台的作用，下半部分的底部开有底部圆形凹槽，芯轴底部中心带有安装压力弹簧的凹型安装槽，芯轴顶端与滚动球固定连接，滚动球插入底部圆形凹槽呈球铰式连接在一起，阶梯凹槽垫圈呈阶梯凹槽状，阶梯凹槽垫圈通过螺钉固定连接在底部圆形凹槽底部外周，阶梯处直径比滚动球直径略小，滚动球底部与阶梯凹槽垫圈阶梯处相接触，支撑滚动球，防止滚动球从底部圆形凹槽内部脱开，芯轴下部插入到芯轴孔中，压力弹簧顶端内置在凹型安装槽中，底端固定在底盖上，使芯轴能在压力弹簧弹力作用线上下移动并使卡爪的底面与端盖不接触；卡牙为锯齿形结构，通过顶丝拧紧在卡爪立体结构上半部分内部，坐封时，胶筒轴向压缩发生径向膨胀后与卡牙紧密接触。所述卡爪的上半部分与下半部分连接处设计有光滑倒圆角。所述卡爪采用可降解金属材料制作，可降解金属材料为镁铝合金、铝镁合金、镁铜合金、镁锌合金、镁铝镍合金等材料中的至少一种。本专利技术的有益效果是：使用该可降解浮动式防突保护装置不但可以发生轻微角度和位移改变，具有浮动调节作用，而且在井下可以自动降解失去防突保护作用，结构合理，安全可靠，可以有效地防止胶筒的肩部突出，保持较高的接触应力，提高胶筒的密封性能，有利于封隔器的坐封，解封操作。附图说明图1是本专利技术的可降解浮动式防突保护装置内部结构示意图；图2是本专利技术的可降解浮动式防突保护装置卡爪立体结构示意图；图3是本专利技术的可降解浮动式防突保护装置卡爪背部外轮廓结构俯视图；图4是本专利技术的可降解浮动式防突保护装置卡牙与胶筒接触示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的上述
技术实现思路
作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于下述实施例。在不分离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的范围内。如图1-4所示，本专利技术的封隔器用可降解浮动式防突保护装置，包括卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座，卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座套装在封隔器中心管16外侧，卡爪浮动机构安装底座包括端盖11、底盖12、芯轴孔13和螺栓14，底盖12为一圆盘式结构，圆盘中心带有套住封隔器胶筒的中心孔16，底盖12位于整个防突保护装置的最下端，端盖11为与底盖12匹配的结构，在圆盘顶面上沿周向均匀分布设置有8个芯轴孔13，端盖11通过螺栓14与底盖12固定连接在一起；卡爪浮动机构1包括卡爪9、滚动球3、芯轴4、压力弹簧6、阶梯凹槽垫圈8和卡牙10，卡爪(9)为圆环切割8等分的“L”形立体结构，分为竖直上半部分9a和水平下半部分9b，上半部分9a呈圆弧状，背部外轮廓9d呈阶梯倒角式结构，下半部分9b呈圆弧状，起支撑封隔器胶筒15凸台的作用，下半部分9b的底部开有底部圆形凹槽2，芯轴4底部中心带有安装压力弹簧6的凹型安装槽5，芯轴4顶端与滚动球3固定连接，滚动球3插入底部圆形凹槽2呈球铰式连接在一起，阶梯凹槽垫圈8呈阶梯凹槽状，阶梯凹槽垫圈8通过螺钉7固定连接在底部圆形凹槽2底部外周，阶梯处直径比滚动球3直径略小，滚动球3底部与阶梯凹槽垫圈8阶梯处相接触，支撑滚动球3，防止滚动球3从底部圆形凹槽2内部脱开，芯轴4下部插入到芯轴孔13中，压力弹簧6顶端内置在凹型安装槽5中，底端固定在底盖12上，使芯轴4能在压力弹簧弹力作用线上下移动并使卡爪9的底面与端盖11不接触；卡牙10为锯齿形结构，通过顶丝拧紧在卡爪9立体结构上半部分9a内部，坐封时，胶筒15轴向压缩发生径向膨胀后与卡牙10紧密接触。所述卡爪9的上半部分9a与下半部分9b连接处设计有光滑倒圆角。所述卡爪9采用可降解金属材料制作，可降解金属材料为镁铝合金、铝镁合金、镁铜合金、镁锌合金、镁铝镍合金等材料中的至少一种。工作时，胶筒15轴向压缩受挤压后置于完整圆形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种封隔器用可降解浮动式防突保护装置，其特征在于，包括卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座，卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座套装在封隔器中心管(16)外侧，卡爪浮动机构安装底座包括端盖(11)、底盖(12)、芯轴孔(13)和螺栓(14)，底盖(12)为一圆盘式结构，圆盘中心带有套住封隔器胶筒的中心孔(16)，底盖(12)位于整个防突保护装置的最下端，端盖(11)为与底盖(12)匹配的结构，在圆盘顶面上沿周向均匀分布设置有8个芯轴孔(13)，端盖(11)通过螺栓(14)与底盖(12)固定连接在一起；卡爪浮动机构(1)包括卡爪(9)、滚动球(3)、芯轴(4)、压力弹簧(6)、阶梯凹槽垫圈(8)和卡牙(10)，卡爪(9)为圆环切割8等分的“L”形立体结构，分为竖直上半部分(9a)和水平下半部分(9b)，上半部分(9a)呈圆弧状，背部外轮廓(9d)呈阶梯倒角式结构，下半部分(9b)呈圆弧状，起支撑封隔器胶筒(15)凸台的作用，下半部分(9b)的底部开有底部圆形凹槽(2)，芯轴(4)底部中心带有安装压力弹簧(6)的凹型安装槽(5)，芯轴(4)顶端与滚动球(3)固定连接，滚动球(3)插入底部圆形凹槽(2)呈球铰式连接在一起，阶梯凹槽垫圈(8)呈阶梯凹槽状，阶梯凹槽垫圈(8)通过螺钉(7)固定连接在底部圆形凹槽(2)底部外周，阶梯处直径比滚动球(3)直径略小，滚动球(3)底部与阶梯凹槽垫圈(8)阶梯处相接触，支撑滚动球(3)，防止滚动球(3)从底部圆形凹槽(2)内部脱开，芯轴(4)下部插入到芯轴孔(13)中，压力弹簧(6)顶端内置在凹型安装槽(5)中，底端固定在底盖(12)上，使芯轴(4)能在压力弹簧弹力作用线上下移动并使卡爪(9)的底面与端盖(11)不接触；卡牙(10)为锯齿形结构，通过顶丝拧紧在卡爪(9)立体结构上半部分(9a)内部，坐封时，胶筒(15)轴向压缩发生径向膨胀后与卡牙(10)紧密接触。...
【技术特征摘要】
1.一种封隔器用可降解浮动式防突保护装置，其特征在于，包括卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座，卡爪浮动机构和卡爪浮动机构安装底座套装在封隔器中心管(16)外侧，卡爪浮动机构安装底座包括端盖(11)、底盖(12)、芯轴孔(13)和螺栓(14)，底盖(12)为一圆盘式结构，圆盘中心带有套住封隔器胶筒的中心孔(16)，底盖(12)位于整个防突保护装置的最下端，端盖(11)为与底盖(12)匹配的结构，在圆盘顶面上沿周向均匀分布设置有8个芯轴孔(13)，端盖(11)通过螺栓(14)与底盖(12)固定连接在一起；卡爪浮动机构(1)包括卡爪(9)、滚动球(3)、芯轴(4)、压力弹簧(6)、阶梯凹槽垫圈(8)和卡牙(10)，卡爪(9)为圆环切割8等分的“L”形立体结构，分为竖直上半部分(9a)和水平下半部分(9b)，上半部分(9a)呈圆弧状，背部外轮廓(9d)呈阶梯倒角式结构，下半部分(9b)呈圆弧状，起支撑封隔器胶筒(15)凸台的作用，下半部分(9b)的底部开有底部圆形凹槽(2)，芯轴(4)底部中心带有安装压力弹簧(6)的凹型安装槽(5)，芯轴(4)顶端与滚动球(3)固定连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：平恩顺，张世林，王林，邹鹏，张朔，张建华，李楠，黄其，任秋军，徐庆祥，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12
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