内芯具有圆环状盘根的胶筒、封隔器和桥塞制造技术

本申请涉及石油开采工业的密封技术领域，特别是涉及一种能承受高温高压的内芯具有圆环状盘根的胶筒及具有该胶筒的封隔器和桥塞。胶筒的密封体包括多个内芯，内芯均具有胶体和呈圆环状的基体，多个所述内芯整体上沿所述胶筒的轴向方向排列；基体由相互交叉的耐高温高压的多根纤维丝组成，胶体粘接各纤维丝，并且胶体分布于各所述基体的表面上以致多个轴向排列的内芯的内部和外部分别形成所述内表面和外表面。由于基体具有相互交叉的纤维丝，胶体分布于各基体的表面上和内部并将各纤维丝粘接。当胶筒受到轴向压力而膨胀时，纤维丝将限制该膨胀，从而在整体上增加胶筒的结构硬度，增加胶筒的抗压强度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油开采工业的密封
，特别是涉及一种能承受高温高压的内芯具有圆环状盘根的胶筒及具有该胶筒的封隔器和桥塞。
技术介绍
封隔器是油田井下采油的一种关键工具，广泛应用于油田分注、分层改造、分层采油、机械管道堵水等多种作业，封隔器需要进行环空的封隔，以实现油气分层。桥塞也是采油工作中普遍使用的一种油气分层的工具。封隔器和桥塞的主要区别是，封隔器一般是在压裂、酸化、找漏等措施施工时暂时的留在井内，而桥塞是在封层采油等措施时暂时或永久地留在井内。封隔器和中心管同时留井，配上丢手可以单独留井，而桥塞则是单独留井。从结构上说，封隔器是中空结构，可以自由流动油气水，而桥塞中则是实心结构。作为油气分离的工具，封隔器和桥塞都需要胶筒，胶筒作为密封的关键部件，其质量直接影响封隔器和桥塞的密封效果和使用寿命，在封隔器和桥塞中起着决定性的作用。胶筒一般采用橡胶类材料制成，故称之为胶筒。但胶筒仅是一种行业内约定成俗的技术术语，用于表示起到密封作用的功能性部件，而不仅仅指胶筒只能由橡胶制作。当胶筒承受一定的压力来促使其变形用来密封时，需要考虑胶筒本身的形变能力，若形变不足会导致其无法起到密封作用；若形变过大，可能导致胶筒因压溃而失效，丧失恢复能力。最重要的是，当胶筒在井下受到高温蒸汽作用时，胶筒更多的是受到高温高压的同时作用而失效导致失去恢复能力。专利技术人发现，由于构成胶筒的胶体的软硬(一定压力下胶体的变形程度)有差异，例如当使用较软的胶体制成胶筒时，该胶筒会因无法承受住额定大小的轴向压力而被压溃，或者说此时胶筒在额定大小的轴向压力下变形过大而被压溃。而当胶筒较硬时，该胶筒在住额定大小的轴向压力作用下无法充足变形，导致胶筒无法起到密封作用。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提供一种新的结构设计的胶筒，来增加胶筒的抗压强度的范围。根据本申请的一个方面，提供一种胶筒，胶筒具有密封体，所述密封体具有位于中心的通孔、位于所述通孔处的内表面、与所述内表面相对应的外表面、以及分别位于所述胶筒两端的第一端部和第二端部，所述密封体包括多个内芯，各所述内芯均具有胶体和呈圆环状的基体，多个所述内芯整体上沿所述胶筒的轴向方向排列；其中，所述基体由相互交叉的耐高温高压的多根纤维丝组成，所述胶体粘接各所述纤维丝，并且所述胶体分布于各所述基体的表面上以致多个轴向排列的所述内芯的内部和外部分别形成所述内表面和外表面。优选地，各所述基体均与所述胶筒的径向方向成夹角β；其中，5°≤β≤45°。优选地，所述基体的截面为正方形、长方形或圆形。优选地，所述基体为石墨盘根或碳纤维盘根。优选地，在所述胶筒的轴向方向上，各所述内芯相互通过所述胶体粘接并且粘接的各所述内芯的轴向方向的长度之和等于所述通孔的长度。优选地，所述基体的厚度为1.8cm-2.5cm。优选地，所述基体的数量为3-12个。优选地，在所述轴向方向上，相邻的所述基体之间的所述胶体的厚度相同。优选地，胶筒还包括在所述胶筒的轴向方向上延伸的约束套，所述约束套整体呈扩口状，所述约束套的扩口端套设在所述第一端部或所述第二端部上，所述约束套的缩口端远离被所述扩口端套设的所述第一端部或所述第二端部来用于承受轴向压力。优选地，所述缩口端具有向内的倒边。优选地，被所述扩口端套设的所述第一端部或所述第二端部呈缩口状来与所述扩口端相配合。优选地，所述约束套为铜质，所述扩口端的最大厚度小于或等于2mm。优选地，所述约束套的数量为两个，其中一个所述约束套的扩口端套设在所述第一端部，另一个所述约束套的扩口端套设在所述第二端部上。根据本申请的另一个方面，提供一种封隔器，该封隔器具有上述技术方案之一所限定的胶筒。根据本申请的再一个方面，提供一种桥塞，该桥塞具有上述技术方案之一所限定的胶筒。首先，根据本申请提供的上述技术方案，由于基体中包含多根纤维丝，当纤维丝的数量较多时内芯偏硬，当纤维丝的数量较少时内芯偏软，这样就可以根据纤维丝的数量来调节内芯的软硬程度，这样能够通过改变内芯的硬度来直接改变胶筒整体的硬度，达到增加胶筒的抗压强度范围的目的。其次，本申请的基体具有相互交叉的纤维丝，胶体将各纤维丝粘接。当胶筒受到轴向压力而膨胀时，纤维丝将限制该膨胀，从而在整体上增加胶筒的结构硬度，增加胶筒的抗压强度。再次，本申请涉及的多个内芯轴向排列，在石油开采过程中若有个别内芯损坏，可以将损坏的内芯更换为新的内芯，而其余内芯不再更换。这样从整体上而言，增加了单个内芯平均的使用时长，能够大大减小胶筒的使用量，降低生产成本。另外，当本申请的基体选择为盘根时，可以选用现有的耐高温高压的盘根，这样，当胶体与石墨盘根或碳纤维盘根结合而成为内芯时，盘根整体能起到支撑作用，而胶体能起到变形和密封加强的作用。本申请选用现有的盘根，而不用制作专门的用作基体的盘根，能够增加生产的灵活性。据专利技术人所知，现有的石墨盘根和碳纤维盘根可以耐受住高温高压的作用，但石墨盘根和碳纤维盘根的回弹性较差。在本申请中，胶体分散于盘根之中，在轴向压力消失后胶体有助于被压缩的盘根进行回弹，从而有利于胶筒从井下取出。最后，本申请的基体均与胶筒的径向方向成夹角，这样在胶筒受到轴向压力作用时，内芯首先变成与胶筒的径向方向平行，然后内芯才进行径向的向内和向外凸起。而在内芯由倾斜状态变为与径向方向平行的状态中，内芯自身并不会产生径向方向的变形，只是胶筒会产生径向方向的变形。这样，从总体来看，增加了胶筒的径向方向的变形量，能够克服胶筒较硬而径向方向变形不足的缺陷。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。附图中：图1是本申请一个实施例的胶筒与中心管及套管的位置关系示意图；图2是本申请一个实施例的胶筒的结构示意图；图3是本申请一个实施例的内芯的结构示意图；图4是本申请另一个实施例的胶筒的结构示意图；图5是图4所示的胶筒被轴向压力压缩过程中的结构示意图；图6是图4所示的胶筒被轴向压力压缩后的结构示意图；图7是本申请一个实施例涉及的约束套的结构示意图；图8是本申请一个实施例的包含约束套的胶筒的结构示意图，其示出了压缩前的约束套与密封体的位置关系；图9是图8中胶筒被轴向压力压缩过程中的结构示意图，其示出了在密封体表面形成的凸起；图10是图8中胶筒被轴向压力压缩后的结构示意图，其示出了压缩后的约束套与密封体的位置关系；图11是根据本申请一个实施例的三段式的胶筒的结构示意图。图中的附图标记如下：10-胶筒，101-外表面，102-内表面，103-通孔，104-第一端部，105-第二端部；108-基体，109-胶体，111-内芯；20-约束套，21-缩口端，22-扩口端；30-中心管；40-套管；50-密封体；60-凸起；200-压缩式封隔器；A-轴向方向；F-轴向压力。具体实施方式封隔器是油田井下采油的一种关键工具，广泛使用于油田分注、分层改造、分层采油、机械管道堵水等多种作业目的需要，封隔器需要进行环空的封隔，而实现环空封隔的核心部件是胶筒。胶筒作为封隔器的核心部件，它的质量直接影响封隔器的使用效果和使用寿命，在封隔器中起着决定性的作用。专利技术人发现，由于胶筒的软硬有差异，例如，当使用聚醚醚酮材料为胶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶筒(10)，具有密封体(50)，所述密封体(50)具有位于中心的通孔(103)、位于所述通孔(103)处的内表面(102)、与所述内表面(102)相对应的外表面(101)、以及分别位于所述胶筒(10)两端的第一端部(104)和第二端部(105)，其特征在于，所述密封体(50)包括多个内芯(111)，各所述内芯(111)均具有胶体(109)和呈圆环状的基体(108)，多个所述内芯(111)整体上沿所述胶筒(10)的轴向方向排列；其中，所述基体(108)由相互交叉的耐高温高压的多根纤维丝组成，所述胶体(109)粘接各所述纤维丝，并且所述胶体(109)分布于各所述基体(108)的表面上以致多个轴向排列的所述内芯(111)的内部和外部分别形成所述内表面(102)和外表面(101)。

【技术特征摘要】
1.一种胶筒(10)，具有密封体(50)，所述密封体(50)具有位于中心的通孔(103)、位于所述通孔(103)处的内表面(102)、与所述内表面(102)相对应的外表面(101)、以及分别位于所述胶筒(10)两端的第一端部(104)和第二端部(105)，其特征在于，所述密封体(50)包括多个内芯(111)，各所述内芯(111)均具有胶体(109)和呈圆环状的基体(108)，多个所述内芯(111)整体上沿所述胶筒(10)的轴向方向排列；其中，所述基体(108)由相互交叉的耐高温高压的多根纤维丝组成，所述胶体(109)粘接各所述纤维丝，并且所述胶体(109)分布于各所述基体(108)的表面上以致多个轴向排列的所述内芯(111)的内部和外部分别形成所述内表面(102)和外表面(101)。2.根据权利要求1所述的胶筒(10)，其特征在于，各所述基体(108)均与所述胶筒(10)的径向方向成夹角β；其中，5°≤β≤45°。3.根据权利要求1所述的胶筒(10)，其特征在于，所述基体(108)为石墨盘根或碳纤维盘根。4.根据权利要求1所述的胶筒(10)，其特征在于，在所述胶筒(10)的轴向方向上，各所述内芯(111)相互通过所述胶体(109)粘接并且粘接的各所述内芯(111)的轴向方向的长度之和等于所述通孔(103)的长度。5.根据权利要求1所述的胶筒(10)，其特征在于，所述基体(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋炜，金浪滔，
申请(专利权)人：天鼎联创密封技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11