內(nèi)芯具有圓環(huán)狀盤根的膠筒、封隔器和橋塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油開采工業(yè)的密封技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能承受高溫高壓的內(nèi)芯具有圓環(huán)狀盤根的膠筒及具有該膠筒的封隔器和橋塞。膠筒的密封體包括多個內(nèi)芯，內(nèi)芯均具有膠體和呈圓環(huán)狀的基體，多個所述內(nèi)芯整體上沿所述膠筒的軸向方向排列；基體由相互交叉的耐高溫高壓的多根纖維絲組成，膠體粘接各纖維絲，并且膠體分布于各所述基體的表面上以致多個軸向排列的內(nèi)芯的內(nèi)部和外部分別形成所述內(nèi)表面和外表面。由于基體具有相互交叉的纖維絲，膠體分布于各基體的表面上和內(nèi)部并將各纖維絲粘接。當(dāng)膠筒受到軸向壓力而膨脹時，纖維絲將限制該膨脹，從而在整體上增加膠筒的結(jié)構(gòu)硬度，增加膠筒的抗壓強(qiáng)度。
【專利說明】
內(nèi)芯具有圓環(huán)狀盤根的膠筒、封隔器和橋塞
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石油開采工業(yè)的密封技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種能承受高溫高壓的內(nèi)芯具有圓環(huán)狀盤根的膠筒及具有該膠筒的封隔器和橋塞。
【背景技術(shù)】
[0002]封隔器是油田井下采油的一種關(guān)鍵工具，廣泛應(yīng)用于油田分注、分層改造、分層采油、機(jī)械管道堵水等多種作業(yè)，封隔器需要進(jìn)行環(huán)空的封隔，以實現(xiàn)油氣分層。橋塞也是采油工作中普遍使用的一種油氣分層的工具。封隔器和橋塞的主要區(qū)別是，封隔器一般是在壓裂、酸化、找漏等措施施工時暫時的留在井內(nèi)，而橋塞是在封層采油等措施時暫時或永久地留在井內(nèi)。封隔器和中心管同時留井，配上丟手可以單獨留井，而橋塞則是單獨留井。從結(jié)構(gòu)上說，封隔器是中空結(jié)構(gòu)，可以自由流動油氣水，而橋塞中則是實心結(jié)構(gòu)。
[0003]作為油氣分離的工具，封隔器和橋塞都需要膠筒，膠筒作為密封的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量直接影響封隔器和橋塞的密封效果和使用壽命，在封隔器和橋塞中起著決定性的作用。膠筒一般采用橡膠類材料制成，故稱之為膠筒。但膠筒僅是一種行業(yè)內(nèi)約定成俗的技術(shù)術(shù)語，用于表示起到密封作用的功能性部件，而不僅僅指膠筒只能由橡膠制作。當(dāng)膠筒承受一定的壓力來促使其變形用來密封時，需要考慮膠筒本身的形變能力，若形變不足會導(dǎo)致其無法起到密封作用;若形變過大，可能導(dǎo)致膠筒因壓潰而失效，喪失恢復(fù)能力。最重要的是，當(dāng)膠筒在井下受到高溫蒸汽作用時，膠筒更多的是受到高溫高壓的同時作用而失效導(dǎo)致失去恢復(fù)能力。
[0004]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于構(gòu)成膠筒的膠體的軟硬(一定壓力下膠體的變形程度)有差異，例如當(dāng)使用較軟的膠體制成膠筒時，該膠筒會因無法承受住額定大小的軸向壓力而被壓潰，或者說此時膠筒在額定大小的軸向壓力下變形過大而被壓潰。而當(dāng)膠筒較硬時，該膠筒在住額定大小的軸向壓力作用下無法充足變形，導(dǎo)致膠筒無法起到密封作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個目的在于提供一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計的膠筒，來增加膠筒的抗壓強(qiáng)度的范圍。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種膠筒，膠筒具有密封體，所述密封體具有位于中心的通孔、位于所述通孔處的內(nèi)表面、與所述內(nèi)表面相對應(yīng)的外表面、以及分別位于所述膠筒兩端的第一端部和第二端部，所述密封體包括多個內(nèi)芯，各所述內(nèi)芯均具有膠體和呈圓環(huán)狀的基體，多個所述內(nèi)芯整體上沿所述膠筒的軸向方向排列；
[0007]其中，所述基體由相互交叉的耐高溫高壓的多根纖維絲組成，所述膠體粘接各所述纖維絲，并且所述膠體分布于各所述基體的表面上以致多個軸向排列的所述內(nèi)芯的內(nèi)部和外部分別形成所述內(nèi)表面和外表面。
[0008]優(yōu)選地，各所述基體均與所述膠筒的徑向方向成夾角β;
[0009]其中，5°<β<45°。
[0010]優(yōu)選地，所述基體的截面為正方形、長方形或圓形。
[0011]優(yōu)選地，所述基體為石墨盤根或碳纖維盤根。
[0012]優(yōu)選地，在所述膠筒的軸向方向上，各所述內(nèi)芯相互通過所述膠體粘接并且粘接的各所述內(nèi)芯的軸向方向的長度之和等于所述通孔的長度。
[0013]優(yōu)選地，所述基體的厚度為1.8cm-2.5cm。
[0014]優(yōu)選地，所述基體的數(shù)量為3-12個。
[0015]優(yōu)選地，在所述軸向方向上，相鄰的所述基體之間的所述膠體的厚度相同。
[0016]優(yōu)選地，膠筒還包括在所述膠筒的軸向方向上延伸的約束套，所述約束套整體呈擴(kuò)口狀，所述約束套的擴(kuò)口端套設(shè)在所述第一端部或所述第二端部上，所述約束套的縮口端遠(yuǎn)離被所述擴(kuò)口端套設(shè)的所述第一端部或所述第二端部來用于承受軸向壓力。
[0017]優(yōu)選地，所述縮口端具有向內(nèi)的倒邊。
[0018]優(yōu)選地，被所述擴(kuò)口端套設(shè)的所述第一端部或所述第二端部呈縮口狀來與所述擴(kuò)口端相配合。
[0019]優(yōu)選地，所述約束套為銅質(zhì)，所述擴(kuò)口端的最大厚度小于或等于2mm。
[0020]優(yōu)選地，所述約束套的數(shù)量為兩個，其中一個所述約束套的擴(kuò)口端套設(shè)在所述第一端部，另一個所述約束套的擴(kuò)口端套設(shè)在所述第二端部上。
[0021 ]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種封隔器，該封隔器具有上述技術(shù)方案之一所限定的膠筒。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種橋塞，該橋塞具有上述技術(shù)方案之一所限定的膠筒。
[0023]首先，根據(jù)本申請?zhí)峁┑纳鲜黾夹g(shù)方案，由于基體中包含多根纖維絲，當(dāng)纖維絲的數(shù)量較多時內(nèi)芯偏硬，當(dāng)纖維絲的數(shù)量較少時內(nèi)芯偏軟，這樣就可以根據(jù)纖維絲的數(shù)量來調(diào)節(jié)內(nèi)芯的軟硬程度，這樣能夠通過改變內(nèi)芯的硬度來直接改變膠筒整體的硬度，達(dá)到增加膠筒的抗壓強(qiáng)度范圍的目的。
[0024]其次，本申請的基體具有相互交叉的纖維絲，膠體將各纖維絲粘接。當(dāng)膠筒受到軸向壓力而膨脹時，纖維絲將限制該膨脹，從而在整體上增加膠筒的結(jié)構(gòu)硬度，增加膠筒的抗壓強(qiáng)度。
[0025]再次，本申請涉及的多個內(nèi)芯軸向排列，在石油開采過程中若有個別內(nèi)芯損壞，可以將損壞的內(nèi)芯更換為新的內(nèi)芯，而其余內(nèi)芯不再更換。這樣從整體上而言，增加了單個內(nèi)芯平均的使用時長，能夠大大減小膠筒的使用量，降低生產(chǎn)成本。
[0026]另外，當(dāng)本申請的基體選擇為盤根時，可以選用現(xiàn)有的耐高溫高壓的盤根，這樣，當(dāng)膠體與石墨盤根或碳纖維盤根結(jié)合而成為內(nèi)芯時，盤根整體能起到支撐作用，而膠體能起到變形和密封加強(qiáng)的作用。本發(fā)明選用現(xiàn)有的盤根，而不用制作專門的用作基體的盤根，能夠增加生產(chǎn)的靈活性。據(jù)發(fā)明人所知，現(xiàn)有的石墨盤根和碳纖維盤根可以耐受住高溫高壓的作用，但石墨盤根和碳纖維盤根的回彈性較差。在本申請中，膠體分散于盤根之中，在軸向壓力消失后膠體有助于被壓縮的盤根進(jìn)行回彈，從而有利于膠筒從井下取出。
[0027]最后，本申請的基體均與膠筒的徑向方向成夾角，這樣在膠筒受到軸向壓力作用時，內(nèi)芯首先變成與膠筒的徑向方向平行，然后內(nèi)芯才進(jìn)行徑向的向內(nèi)和向外凸起。而在內(nèi)芯由傾斜狀態(tài)變?yōu)榕c徑向方向平行的狀態(tài)中，內(nèi)芯自身并不會產(chǎn)生徑向方向的變形，只是膠筒會產(chǎn)生徑向方向的變形。這樣，從總體來看，增加了膠筒的徑向方向的變形量，能夠克服膠筒較硬而徑向方向變形不足的缺陷。
【附圖說明】
[0028]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。附圖中:
[0029]圖1是本發(fā)明一個實施例的膠筒與中心管及套管的位置關(guān)系示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明一個實施例的膠筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明一個實施例的內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4是本發(fā)明另一個實施例的膠筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5是圖4所示的膠筒被軸向壓力壓縮過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6是圖4所示的膠筒被軸向壓力壓縮后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖7是本發(fā)明一個實施例涉及的約束套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖8是本發(fā)明一個實施例的包含約束套的膠筒的結(jié)構(gòu)示意圖，其示出了壓縮前的約束套與密封體的位置關(guān)系；
[0037]圖9是圖8中膠筒被軸向壓力壓縮過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，其示出了在密封體表面形成的凸起；
[0038]圖10是圖8中膠筒被軸向壓力壓縮后的結(jié)構(gòu)示意圖，其示出了壓縮后的約束套與密封體的位置關(guān)系；
[0039]圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的三段式的膠筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖中的附圖標(biāo)記如下:
[0041 ] 10-膠筒，101-外表面，102-內(nèi)表面，103-通孔，104-第一端部，105-第二端部；
[0042]108-基體，109-膠體，111-內(nèi)芯；
[0043]20-約束套，21-縮口端，22-擴(kuò)口端；
[0044]30-中心管；
[0045]40-套管；
[0046]50-密封體；
[0047]60-凸起；
[0048]200-壓縮式封隔器；
[0049]A-軸向方向；
[0050]F-軸向壓力。
【具體實施方式】
[0051]封隔器是油田井下采油的一種關(guān)鍵工具，廣泛使用于油田分注、分層改造、分層采油、機(jī)械管道堵水等多種作業(yè)目的需要，封隔器需要進(jìn)行環(huán)空的封隔，而實現(xiàn)環(huán)空封隔的核心部件是膠筒。膠筒作為封隔器的核心部件，它的質(zhì)量直接影響封隔器的使用效果和使用壽命，在封隔器中起著決定性的作用。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于膠筒的軟硬有差異，例如，當(dāng)使用聚醚醚酮材料為膠體時，由其制作的膠筒較硬，達(dá)到坐封需要的壓力較大或者說在額定大小的軸向壓力下膠筒變形不足。當(dāng)使用較軟的膠體制成膠筒時，該膠筒會因無法承受住額定大小的軸向壓力而被壓潰。
[0052]如圖1所示的壓縮式封隔器200具有本申請的膠筒10，膠筒10整體為筒狀。壓縮式封隔器200需要在井筒中把不同的油層、水層分隔開并承受一定壓差，要求既能下到井筒預(yù)定位置，封隔嚴(yán)，又能在井下具有耐久性，需要時可順利起出。
[0053]在如圖2所示的一個實施例中，提供一種膠筒10，膠筒10具有密封體50，密封體50由多個如圖3所示的內(nèi)芯111在軸向方向上疊加而成，即在每一個軸向距離內(nèi)均具有一個內(nèi)芯111。密封體50具有位于中心的通孔103，該通孔103由內(nèi)表面102限定而形成，外表面101位于與內(nèi)表面102相對應(yīng)的通孔103的外側(cè)處，膠筒10兩端為第一端部104和第二端部105。當(dāng)軸向方向A的軸向壓力F作用于第一端部104或第二端部105時，膠筒10整體將被軸向壓縮而進(jìn)行徑向擴(kuò)張，促使外表面101向外凸起以及內(nèi)表面102向內(nèi)凸起。壓縮完成后，內(nèi)表面102與圖1中的中心管30密封，外表面101與圖1中的套管40密封。一般地，內(nèi)表面102與中心管30之間的空隙較小(幾近相互貼合)，而外表面101與套管40之間的間隙較大，由于中心管30和套管40分別將內(nèi)表面102和外表面101的最大的凸起大小進(jìn)行了限定，所以導(dǎo)致外表面101向外凸起的程度大于內(nèi)表面102向內(nèi)凸起的程度。
[0054]發(fā)明人在解決膠體較軟的過程中，曾在膠體中摻雜多個相互分離的耐高溫高壓的纖維絲，該結(jié)構(gòu)能在一定程度上能夠解決膠筒10整體偏軟的問題。但是，發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，雖然摻雜的纖維絲每個均與膠體相連，但各個纖維絲之間基本不連接或者連接較少，所以只能很有限地增加膠筒10的硬度。所以，發(fā)明人設(shè)計了如下的技術(shù)方案:使用相互交叉的多根纖維絲組成一個基體108，并使膠體109分布于基體108的表面上并粘接各纖維絲來形成內(nèi)芯111，這樣結(jié)構(gòu)的內(nèi)芯具有在徑向方向的延展性，或者說，由于各纖維絲相互糾纏在一起而使內(nèi)芯能在一定范圍內(nèi)直徑變大而不發(fā)生斷裂(主要是纖維絲的斷裂)，在內(nèi)芯直徑變大的過程中，相互交叉的纖維絲將抵消一部分促使其直徑變大的軸向壓力F，從而若要使得內(nèi)芯的直徑增大到一定程度，需要提供更大的軸向壓力F。尤其是，膠體109將各交叉的纖維絲緊緊地連接在一起，若要使得內(nèi)芯111的直徑增大到一定程度，就需要更大的軸向壓力F。歸納而言，各纖維絲交叉形成一個抵抗力，膠體將各纖維絲粘接又形成一個抵抗力，在這兩個抵抗力的作用下，膠筒10整體比較難壓縮，這相當(dāng)于膠筒10變硬。當(dāng)內(nèi)芯111的一定體積內(nèi)的纖維絲的數(shù)量大致相同時，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以通過改變內(nèi)芯的厚度來調(diào)整相互交叉的纖維絲的數(shù)量，進(jìn)而能調(diào)整所需的軸向壓力F的大小或者說坐封力的大?。煌瑯拥?，可以通過增加內(nèi)芯111的一定體積內(nèi)的纖維絲的數(shù)量來調(diào)整相互交叉的纖維絲的數(shù)量，進(jìn)而也能調(diào)整所需的軸向壓力F的大小或者說坐封力的大小。
[0055]上文提到密封體50由多個如圖3所示的內(nèi)芯111在軸向方向上疊加而成，如圖3所示，內(nèi)芯111包括基體108和膠體109兩部分。圖3僅為了結(jié)構(gòu)上的清晰需要，而僅示出了包覆于基體108所有表面的膠體109，例如，當(dāng)基體108的橫截面為圓形時，圖3中的膠體109位于基體108的圓周上。圖3未示出滲入基體108內(nèi)部的膠體109?；w108由多根耐高溫高壓的纖維絲聚合而成，例如纖維絲可以為玻璃纖維或者碳纖維等其它耐高溫高壓的材質(zhì)。在一個實施例中，各根纖維絲經(jīng)瑋編織在一起而形成基體108，在其它是實施例中各根纖維絲還可以以其它方式編織在一起而形成基體108。
[0056]通過上面的敘述可知，在本申請的技術(shù)方案中，并不必然需要該纖維絲具有彈性，這是由于膠筒10的收縮和膨脹由密封體50來完成，更確切地說是由膠體109來完成。上文所述，膠體109分布于各基體108的表面上和內(nèi)部并將各纖維絲粘接。理想的情況是，膠體109粘接每根纖維絲，并將各纖維絲交叉地粘接在一起。
[0057]參見圖2、圖3和圖4，多個如圖3所示的螺旋狀的內(nèi)芯111在軸向方向排列形成圖4中所示的膠筒10。膠筒10的兩個端部104、105通過膠體109來找平。各內(nèi)芯111整體上呈圓環(huán)狀并沿膠筒10的軸向方向A延伸。當(dāng)相鄰基體108之間的膠體109的厚度相同時，能夠盡可能地使膠筒10的在相同面積內(nèi)的硬度基本相同，防止膠筒10受力不均而在局部發(fā)生坍塌。但是，當(dāng)如圖11所示，當(dāng)膠筒10為三段式時，每一段膠筒均可以為一個單獨的膠筒，這樣圖11所示的膠筒10就相當(dāng)于由三個相互獨立的膠筒在軸向方向上拼接而成。圖11僅以膠筒10為三段式作為舉例，在其它實施例中膠筒還可以具有其它段，例如兩段或者五段。
[0058]根據(jù)本申請的技術(shù)方案，由于膠體109內(nèi)包覆有內(nèi)芯111，內(nèi)芯111的基體108具有相互交叉的纖維絲，膠體109分布于基體108的表面上和內(nèi)部并將各纖維絲粘接。首先，膠體109內(nèi)混合有纖維絲，當(dāng)膠筒10受到軸向壓力而膨脹(向內(nèi)和向外)時，纖維絲將限制該膨脹，從而在整體上增加膠筒10的結(jié)構(gòu)硬度，增加膠筒10的抗壓強(qiáng)度。尤其是，為圓環(huán)狀的基體108時，當(dāng)內(nèi)芯111受到軸向壓力F時，內(nèi)芯111能夠均勻地徑向擴(kuò)張，受到軸向壓力時能使得膠筒10的內(nèi)表面102基本上均勻地向內(nèi)凸起，外表面1I均勻地向外凸起，防止了不均勻徑向擴(kuò)張而導(dǎo)致膠筒10的局部坍塌。并且，在本申請的一個實施例中，相鄰的基體108之間的膠體109的厚度相同，這樣就能保證受到軸向壓力F作用的膠筒10的端部能夠在其表面上均勻地受力，防止了膠筒10的端部被壓潰。
[0059]參見圖4，在軸向方向A上，各內(nèi)芯111相互通過膠體109粘接并且粘接的各內(nèi)芯111的軸向方向的長度之和等于通孔103的長度，從而形成多個密封段。圖4中示出了 11個內(nèi)芯111，在其它實施例中，內(nèi)芯的數(shù)量還可以為其它，例如2個或者12個?；w108的厚度為1.8cm-2.5cm，數(shù)量為2-12個。在一個優(yōu)選實施例中基體108的數(shù)量為5個，這樣內(nèi)芯111的數(shù)量也為5個。纖維絲的直徑為7-30μπι，這樣就能在一個內(nèi)芯111上具有數(shù)量龐大的纖維絲，能極大的提高膠筒10的硬度。根據(jù)發(fā)明人的試驗，基體108的厚度以不超過2cm為宜。這是因為，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，需要將形成膠體109的膠液滲入基體108中來形成內(nèi)芯111，但隨著基體108厚度的增加膠液的滲入速度將逐漸變慢。尤其是當(dāng)基體108的厚度大于2.5cm后膠液滲入的速度將會非常慢。所以，在一個實施例中，各基體108的厚度為2cm，在其它實施例中也可以為1.8cm或者2.5cm。
[0060]參見圖4、圖5和圖6，其示出了受到軸向壓力F時膠筒10的變形過程。從圖4可以看出，在膠筒未受到軸向壓力F壓縮時基體108均與膠筒10的徑向方向成夾角β，在圖4中β為10°角。在其它實施例中，β還可以為5°角或45°角。本申請中設(shè)置β的原因在于，當(dāng)內(nèi)芯111整體較硬而受到額定大小的軸向壓力F而致膠筒10變形不足而無法起到密封作用時，內(nèi)芯111首先從與膠筒10的徑向方向成夾角β而變成如圖5所示的內(nèi)芯111首先從與膠筒10的徑向方向水平，進(jìn)而如圖6所示的那樣內(nèi)芯再進(jìn)行徑向的凸起。這樣的結(jié)構(gòu)能夠提高膠筒10的變形程度。
[0061]盤根(packing)，通常由較柔軟的線狀物編織而成，通常截面積是正方形或長方形、圓形。在本發(fā)明的一個實施例中，基體108為石墨盤根或碳纖維盤根。在一個實施例中，基體108的橫截面為四邊形，例如正方形。在其它實施例中，基體108的橫截面也可以為圓形。
[0062]下面將詳細(xì)敘述膠筒10的約束套20。
[0063]參考圖7、圖8、圖9和圖10，其中圖7示出了在被軸向壓力F壓縮前的約束套20的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8示出了被軸向壓力F壓縮前的約束套20與密封體50的位置關(guān)系示意圖，圖9示出了被軸向壓力F壓縮過程中約束套20與密封體50的變化示意圖，圖10示出了壓縮后的約束套20與密封體50的形狀示意圖。
[0064]如圖7所示，約束套20整體呈擴(kuò)口狀，其具有擴(kuò)口端22和縮口端21。參見圖8，約束套20的擴(kuò)口端22套設(shè)在第一端部104和第二端部105上，在其它實施例中，擴(kuò)口端22還可以只套設(shè)在第一端部104和第二端部105之一上，其主要取決了該端部是否需要約束變形來防止在壓縮過程中變形過大。在圖8-圖10中，約束套20的數(shù)量為兩個，其中一個約束套20的擴(kuò)口端22套設(shè)在第一端部104，另一個約束套20的擴(kuò)口端22套設(shè)在第二端部105上。參見圖9，約束套20的縮口端21遠(yuǎn)離被擴(kuò)口端22套設(shè)的第一端部104或第二端部105來用于承受軸向壓力。在圖8和圖9中，僅為結(jié)構(gòu)清晰的需要而示意性的示出約束套20和密封體50的位置關(guān)系，實際上，約束套20是與密封體50緊密結(jié)合的，即兩者之間相互接觸。從圖10可以看出，在承受軸向壓力F后，約束套20整體呈圓筒狀。并且，約束套20的擴(kuò)口端22與縮口端21的直徑基本相同，并且兩者的直徑與套管40的內(nèi)徑相同，此時密封體50的外表面101與套管40密封，而且密封體50的內(nèi)表面102與中心管30密封。
[0065]約束套20的作用在本申請中非常重要，這是由于本申請的內(nèi)芯111均軸向設(shè)置，而對內(nèi)芯111產(chǎn)生作用的也是軸向壓力。所以，非常可能地，位于密封體50兩端的內(nèi)芯111會因軸向壓力的作用而在徑向方向與中心管30和套管40先行接觸，導(dǎo)致密封體50中部的內(nèi)芯111因受力過小而無法產(chǎn)生徑向凸起。通過約束套20在端部的約束，能夠首先使中部的內(nèi)芯111先行凸起，當(dāng)中部的內(nèi)芯111被中心管30和套管40限制住后，兩端的內(nèi)芯111再發(fā)生徑向凸起并帶動約束套20產(chǎn)生圖8、圖9和圖10那樣的變形。或者首先使中部的內(nèi)芯111先行凸起，并在此過程中，兩端的內(nèi)芯111也發(fā)生徑向凸起并帶動約束套20產(chǎn)生圖8、圖9和圖10那樣的變形。上述兩種方式均是為了防止密封體50的兩端先行凸起而做的專門設(shè)計。
[0066]在圖8和圖9所示實施例中，第一端部104和第二端部105的邊緣經(jīng)過倒角處理，來與約束套20相適應(yīng)，也就是說，被擴(kuò)口端22套設(shè)的第一端部104和第二端部105呈縮口狀來與擴(kuò)口端22相配合。膠筒10的這種設(shè)計可以增加膠筒10的端部與約束套20的接觸面積，并且該種設(shè)計的端部與軸向壓力F之間具有夾角，從而需要更大的軸向壓力F才能壓縮密封體50產(chǎn)生額定大小的形變，一定程度的增大了需要的坐封力。如圖10所示，當(dāng)施加軸向壓力F后，膠筒1將向徑向方向而向內(nèi)和向外延伸，由于套管40的束縛，此時約束套20將在套管40限制的范圍內(nèi)進(jìn)行徑向的擴(kuò)張，最終約束套20的擴(kuò)口端22將與密封體50的直徑基本相同，且與套管40的內(nèi)徑也基本相同。如圖9所示，在壓縮過程中，會形成凸起，圖9中示意性的示出了一個凸起60，在實際壓縮時，密封體50的外表面101整體作為凸起向外擴(kuò)張，只是本申請在一個實施例中刻意通過約束套20的設(shè)計來將密封體50的中部的凸起速度快于其兩端的凸起速度。非常重要的，若約束套20選擇為不宜變形的材料，那么如圖9所示的那樣，當(dāng)繼續(xù)壓縮時，凸起60將和約束套20的上邊緣接觸，并最終對凸起60造成剪切，影響了密封體50的密封。在本申請中約束套選擇為銅套，并且在厚度上限定擴(kuò)口端22的最大厚度不超過2mm，擴(kuò)口端22指的是例如圖7中整個喇叭狀的邊緣，而非圖7中最右側(cè)的那個端面。這樣的限定能夠使得約束套20不會對凸起60造成損傷，或者損傷較為輕微。并且也有利于在壓縮過程中，套管40對約束套20產(chǎn)生變形而成為如圖10所示的那樣?；谕瑯拥牡览恚膊荒茉趬嚎s前使用如圖10中所示的那樣的直角型的約束套20，否則在壓縮的過程中約束套20也會對逐漸凸起的密封體的外表面101產(chǎn)生剪切。在本申請中，約束套20為喇叭口狀，在壓縮的過程中，約束套20與凸起60是一種面接觸而非線接觸，大大減少了凸起60損傷的可能性。而如圖7所示，縮口端21具有向內(nèi)的倒邊，在壓縮時倒邊將圍繞中心管30，并且倒邊來接收軸向壓力F，這樣的設(shè)計能夠使壓縮套20有序地、逐漸的變形，不會被軸向壓力F突然壓潰。本申請選擇約束套20為銅套的另一個重要原因在于，這樣在將封隔器200從井下起出時，銅套容易變形，不會卡在套管40之間?；谕瑯拥牡览?，也可以選擇我易變形的銀作為約束套。
[0067]本發(fā)明還提供一種封隔器，該封隔器具有上述技術(shù)方案之一所限定的膠筒10。
[0068]本發(fā)明還提供一種橋塞，該橋塞具有上述技術(shù)方案之一所限定的膠筒10。
[0069]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本申請的多個示例性實施例，但是，在不脫離本申請精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本申請公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本申請原理的許多其他變型或修改。因此，本申請的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權(quán)項】
1.一種膠筒(10)，具有密封體(50)，所述密封體(50)具有位于中心的通孔(103)、位于所述通孔(103)處的內(nèi)表面(102)、與所述內(nèi)表面(102)相對應(yīng)的外表面(101)、以及分別位于所述膠筒(10)兩端的第一端部(104)和第二端部(105)，其特征在于， 所述密封體(50)包括多個內(nèi)芯(111)，各所述內(nèi)芯(111)均具有膠體(109)和呈圓環(huán)狀的基體(108)，多個所述內(nèi)芯(111)整體上沿所述膠筒(10)的軸向方向排列； 其中，所述基體(108)由相互交叉的耐高溫高壓的多根纖維絲組成，所述膠體(109)粘接各所述纖維絲，并且所述膠體(109)分布于各所述基體(108)的表面上以致多個軸向排列的所述內(nèi)芯(111)的內(nèi)部和外部分別形成所述內(nèi)表面(102)和外表面(101)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠筒(10)，其特征在于， 各所述基體(108)均與所述膠筒(10)的徑向方向成夾角β; 其中，5。<β<45° ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠筒(10)，其特征在于， 所述基體(108)為石墨盤根或碳纖維盤根。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠筒(10)，其特征在于， 在所述膠筒(10)的軸向方向上，各所述內(nèi)芯(111)相互通過所述膠體(109)粘接并且粘接的各所述內(nèi)芯(111)的軸向方向的長度之和等于所述通孔(103)的長度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠筒(10)，其特征在于， 所述基體(108)的厚度為1.8cm-2.5cm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠筒(10)，其特征在于， 所述基體(108)的數(shù)量為3-12個。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠筒(10)，其特征在于， 在所述軸向方向上，相鄰的所述基體(108)之間的所述膠體(109)的厚度相同。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠筒(10)，其特征在于，還包括: 在所述膠筒(1)的軸向方向上延伸的約束套(20)，所述約束套(20)整體呈擴(kuò)口狀，所述約束套(20)的擴(kuò)口端(22)套設(shè)在所述第一端部(104)或所述第二端部(105)上，所述約束套(20)的縮口端(21)遠(yuǎn)離被所述擴(kuò)口端(22)套設(shè)的所述第一端部(104)或所述第二端部(105)來用于承受軸向壓力； 優(yōu)選地，所述縮口端(21)具有向內(nèi)的倒邊； 優(yōu)選地，被所述擴(kuò)口端(22)套設(shè)的所述第一端部(104)或所述第二端部(105)呈縮口狀來與所述擴(kuò)口端(22)相配合； 優(yōu)選地，所述約束套(20)為銅質(zhì)，所述擴(kuò)口端(22)的最大厚度小于或等于2mm; 優(yōu)選地，所述約束套(20)的數(shù)量為兩個，其中一個所述約束套(20)的擴(kuò)口端(22)套設(shè)在所述第一端部(104)，另一個所述約束套(20)的擴(kuò)口端(22)套設(shè)在所述第二端部(105)上。9.一種封隔器，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8之一所述的膠筒(10)。10.一種橋塞，其特征在于，包括權(quán)利要求1-8之一所述的膠筒(10)。
【文檔編號】E21B33/128GK105888601SQ201610274605
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】宋煒, 金浪滔
【申請人】天鼎聯(lián)創(chuàng)密封技術(shù)（北京）有限公司