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1、(10)授权公告号 CN 202194615 U(45)授权公告日 2012.04.18CN202194615U*CN202194615U*(21)申请号 201120311923.0(22)申请日 2011.08.25E21B 33/127(2006.01)(73)专利权人中国石油天然气股份有限公司地址 100007 北京市东城区东直门北大街9号(72)发明人沈泽俊 童征 高向前 钱杰张国文 王新忠 郝忠献 李明(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司 11127代理人李景辉(54) 实用新型名称封隔器胶筒保护结构(57) 摘要本实用新型提出一种封隔器胶筒保护结构，所述封隔器胶筒保护。
2、结构包括：胶筒，所述胶筒的端部具有锥形的外表面；胶筒保护总成，套设在所述胶筒的端部；轴向限位装置，沿所述胶筒的轴向与所述胶筒的端部邻接并固定在所述油管上，所述轴向限位装置将所述胶筒保护总成沿所述胶筒的轴向限位于所述胶筒上；其中，所述胶筒保护总成包括：筒状的基座，固定的套在所述轴向限位装置上；金属支撑板，所述金属支撑板铰接在所述基座靠近所述胶筒的端部的那一端，所述金属支撑板具有锥环形的内表面；第一套环，具有套在所述金属支撑板的内表面中的第一锥环；第二套环，具有套设在所述第一套环的内表面与所述胶筒的端部的锥形的外表面之间的第二锥环。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)。
3、实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 9 页CN 202194618 U 1/1页21.一种封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述封隔器胶筒保护结构包括：胶筒，具有套在油管上的内壁，所述胶筒的端部具有锥形的外表面；胶筒保护总成，套设在所述胶筒的端部；轴向限位装置，沿所述胶筒的轴向与所述胶筒的端部邻接并固定在所述油管上，所述轴向限位装置将所述胶筒保护总成沿所述胶筒的轴向限位于所述胶筒上；其中，所述胶筒保护总成包括：筒状的基座，固定的套在所述轴向限位装置上；金属支撑板，所述金属支撑板铰接在所述基座靠近所述胶筒的端部的那一端，所述金属支撑板的转动轴线位于所述胶筒的端部之外，所述金属支撑。
4、板具有锥环形的内表面；第一套环，具有套在所述金属支撑板的内表面中的第一锥环；第二套环，具有套设在所述第一套环的内表面与所述胶筒的端部的锥形的外表面之间的第二锥环，所述第一套环的刚性小于所述第二套环的刚性。2.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述基座为直筒形，所述第一套环还具有固定的套在所述基座内并与所述第一锥环沿轴向连接的第一直环，所述第二套环还具有固定的套在所述第一直环内并与所述第二锥环沿轴向连接的第二直环。3.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述第一套环为塑料环。4.如权利要求1或3所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述第二套环为不锈钢环。5.如权利。
5、要求1所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述轴向限位装置包括：限位环，固定的套在所述油管上并沿所述胶筒的轴向与所述胶筒的端部邻接，所述基座套设在所述限位环上，所述轴向限位装置还包括：隔环，固定的套在所述限位环上并将所述基座夹设在所述限位环与所述隔环之间。6.如权利要求5所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述金属支撑板的外表面具有限定所述金属支撑板转动的限位面，所述金属支撑板的限位面与所述隔环的端面之间为所述金属支撑板的转动幅度，所述限位面与所述隔环的端面的夹角小于90度。7.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述第二锥环的轴向长度大于所述第一锥环的轴向长度，所述第一锥环。
6、的轴向长度大于所述金属支撑板的轴向长度。8.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述金属支撑板的外表面套装有遇水膨胀橡胶层，所述金属支撑板为多片沿周向设置的金属片围成的锥环形，相邻两片所述金属片之间具有支撑板膨胀缝隙。9.如权利要求8所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述第一套环和所述第二套环均为一体形结构，所述第一锥环沿轴截面方向上设有多条第一膨胀间隔，所述第二锥环沿轴截面方向上设有多条第二膨胀间隔，所述支撑板膨胀缝隙与所述第一膨胀间隔沿轴向相互错开，所述第一膨胀间隔与所述第二膨胀间隔沿轴向相互错开。10.如权利要求9所述的封隔器胶筒保护结构，其特征在于，所述支撑板膨胀缝隙。
7、均匀分布在所述金属支撑板的轴截面上，所述第一膨胀间隔均匀分布在所述第一锥环上，所述第二膨胀间隔均匀分布在所述第二锥环上。权 利 要 求 书CN 202194615 UCN 202194618 U 1/6页3封隔器胶筒保护结构技术领域0001 本实用新型涉及采油机械领域，尤其涉及封隔器，具体而言，涉及一种封隔器胶筒保护结构。背景技术0002 随着国民经济的快速发展，对石油天然气等一次能源的需求不断增加。全球油气资源开发焦点逐渐转向低渗透、难动用的非常规油气藏，包括致密砂岩油气藏、页岩油气藏、煤层气等。以前被认为不具有开采经济价值的非常规资源现在已经得到大规模商业开发，满足了日益增长的能源需求，获。
8、得了可观的经济效益，比如北美地区的页岩气开采。这主要得益于技术的进步，尤其是水平井分段储层改造技术的规模应用，大大降低了开发成本，提高了单井产量，延长了稳产期。0003 按座封方式分类，现有储层改造封隔器分为机械座封式和液压座封式两类。前者只能用于直井，不能用于水平井、大斜度井。后者的结构非常复杂，现场施工存在座封失败的风险，在裸眼环境中对井径尺寸要求高，井径偏大的位置不能座封，内通径也小，不利于后期井下措施作业。这些封隔器所采用的保护胶筒、提高胶筒完整性的结构比较复杂，承受高压差的能力有限。0004 水平井分段储层改造技术配套工具中的耐高压管外封隔器是重要的工具之一，其耐压性能、可靠性、工作。
9、寿命、成本等指标对储层改造效果和油气田采收率有很大影响。目前，已有多项关于提高封隔器承压能力的专利。专利号为200810041539介绍了一种新型耐高温高压压缩式封隔器胶筒，其特征在于在胶筒的一侧或两侧安装有双层环形弹簧，与胶筒一同硫化成耐高温高压的护肩，替代目前常用的金属环或金属网，具有更好的延展性，在压差很高的情况下，封隔器胶筒不会因突出变形而撕裂。有效的解决了胶筒在承压过程中肩部突出而造成胶筒撕裂的弊病。专利号为200520030302介绍了一种封隔器胶筒保护装置。它由筒状保护壳体、弹性体组成，筒状保护壳体包裹住弹性体的外表面，在筒状保护壳体的外表面上至少开有四个连接开口缝。0005 上。
10、述封隔器的胶筒保护结构在胶筒中增加设置弹性装置，该弹性装置与胶筒为一体化制作，增加了胶筒的制作难度和制作成本。实用新型内容0006 本实用新型提供一种封隔器胶筒保护结构，以解决现有的封隔器的胶筒保护结构在胶筒中设置与胶筒一体化的弹性装置增加了胶筒的制作难度和制作成本的问题。0007 为此，本实用新型提出一种封隔器胶筒保护结构，所述封隔器胶筒保护结构包括：0008 胶筒，具有套在油管上的内壁，所述胶筒的端部具有锥形的外表面；0009 胶筒保护总成，套设在所述胶筒的端部；0010 轴向限位装置，沿所述胶筒的轴向与所述胶筒的端部邻接并固定在所述油管上，说 明 书CN 202194615 UCN 20。
11、2194618 U 2/6页4所述轴向限位装置将所述胶筒保护总成沿所述胶筒的轴向限位于所述胶筒上；0011 其中，所述胶筒保护总成包括：0012 筒状的基座，固定的套在所述轴向限位装置上；0013 金属支撑板，所述金属支撑板铰接在所述基座靠近所述胶筒的端部的那一端，所述金属支撑板的转动轴线位于所述胶筒的端部之外，所述金属支撑板具有锥环形的内表面；0014 第一套环，具有套在所述金属支撑板的内表面中的第一锥环；0015 第二套环，具有套设在所述第一套环的内表面与所述胶筒的端部的锥形的外表面之间的第二锥环，所述第一套环的刚性小于所述第二套环的刚性。0016 进一步地，所述基座为直筒形，所述第一套环。
12、还具有固定的套在所述基座内并与所述第一锥环沿轴向连接的第一直环，所述第二套环还具有固定的套在所述第一直环内并与所述第二套环沿轴向连接的第二直环。0017 进一步地，所述第一套环为塑料环。0018 进一步地，所述第二套环为不锈钢环。0019 进一步地，所述轴向限位装置包括：限位环，固定的套在所述油管上并沿所述胶筒的轴向与所述胶筒的端部邻接，所述基座套设在所述限位环上，所述轴向限位装置还包括：隔环，固定的套在所述限位环上并将所述基座夹设在所述限位环与所述隔环之间。0020 进一步地，所述金属支撑板的外表面具有限定所述金属支撑板转动的限位面，所述金属支撑板的限位面与所述隔环的端面之间为所述金属支撑板。
13、的转动幅度，所述限位面与所述隔环的端面的夹角小于90度。0021 进一步地，所述第二锥环的轴向长度大于所述第一锥环的轴向长度，所述第一锥环的轴向长度大于所述金属支撑板的轴向长度。0022 进一步地，所述金属支撑板的外表面套装有遇水膨胀橡胶层，所述金属支撑板为多片沿周向设置的金属片围成的锥环形，相邻两片所述金属片之间具有支撑板膨胀缝隙。0023 进一步地，所述第一套环和所述第二套环均为一体形结构，所述第一锥环沿轴截面方向上设有多条第一膨胀间隔，所述第二锥环沿轴截面方向上设有多条第二膨胀间隔，所述支撑板膨胀缝隙与所述第一膨胀间隔沿轴向相互错开，所述第一膨胀间隔与所述第二膨胀间隔沿轴向相互错开。00。
14、24 进一步地，所述支撑板膨胀缝隙均匀分布在所述金属支撑板的轴截面上，所述第一膨胀间隔均匀分布在所述第一锥环上，所述第二膨胀间隔均匀分布在所述第二锥环上。0025 本实用新型中，胶筒保护总成中的金属支撑板、第一锥环和第二套环都随着胶筒的膨胀而膨胀，最终在胶筒膨胀后，金属支撑板支撑和保护胶筒，挡住胶筒向套管或井壁的狭窄空间移动，防止胶筒被挤出，解决了胶筒在承压过程中肩部突出而造成胶筒撕裂的弊病，另外，胶筒保护总成套设在所述胶筒的端部，胶筒保护总成与胶筒不是一体式结构，这样，减小了胶筒的制作难度和制作成本。0026 另外，本实用新型采用软硬结合的夹层结构设计，可有效提高封隔器的密封性能，防止胶筒在。
15、作业时被挤出。同时，该方案可减小胶筒的长度，有利于工具的下入。本实用新型可用于各类机械座封式和液压座封式封隔器，以及遇油遇水自膨胀封隔器。说 明 书CN 202194615 UCN 202194618 U 3/6页5附图说明0027 图1为具有本实用新型实施例的封隔器胶筒保护结构的油管的主视结构示意图；0028 图2为具有本实用新型实施例的封隔器胶筒保护结构的油管剖视的结构示意图；0029 图3为根据本实用新型实施例封隔器胶筒保护结构的剖视的结构示意图；0030 图4为根据本实用新型实施例封隔器胶筒保护总成的立体结构示意图；0031 图5为根据本实用新型实施例封隔器胶筒保护总成的剖视结构示意图。
16、；0032 图6为图5的A处局部放大结构；0033 图7为根据本实用新型实施例封隔器胶筒保护总成的侧视结构示意图；0034 图8为根据本实用新型实施例封隔器胶筒保护总成的主视结构示意图；0035 图9为根据本实用新型实施例封隔器胶筒保护总成的第一套筒的立体结构示意图；0036 图10为根据本实用新型实施例封隔器胶筒保护总成的第一套筒的主视结构示意图；0037 图11为根据本实用新型实施例的封隔器胶筒保护总成的第一套筒的侧视结构示意图；0038 附图标号说明：0039 1、油管2、胶筒3、油管接箍4、限位环5、隔环6、胶筒保护总成0040 7、基座8、金属支撑板9、第一套筒10、第二套筒41、螺。
17、孔0041 51、螺孔53、端面71、轴座72、定位孔81、转轴83、限位面0042 85、支撑板膨胀缝隙90、第一直环92、定位孔94、第一锥环0043 95、膨胀间隔具体实施方式0044 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。0045 图1和图2为具有本实用新型实施例的封隔器胶筒保护结构的油管的结构，如图所示，根据本实用新型实施例的封隔器胶筒保护结构套在油管1上，油管1可以为符合API标准的油管，油管1上可以套有油管接箍3以便油管1连接其他油管或其他部件。0046 如图1至图3所示，所述封隔器胶筒保护结构包括：0047 胶筒2，为自。
18、膨胀橡胶筒，具有套在油管1上的内壁，所述胶筒2的端部具有锥形的外表面，以便被胶筒保护总成6包围和保护，能够防止被挤出；0048 胶筒保护总成6，套设在所述胶筒2的端部，胶筒保护总成6与封隔器胶筒的连接采用化学粘接的方法，保证胶筒保护总成6的锥形部分跟随胶筒膨胀而自动变形扩张。如图1和图2所示，胶筒保护总成6，套设在所述胶筒的上下两端，以防止任一端出现因胶筒肩部突出而造成胶筒撕裂的情况；0049 轴向限位装置，沿所述胶筒的轴向与所述胶筒的端部邻接并固定在所述油管上，所述轴向限位装置将所述胶筒保护总成6沿所述胶筒的轴向限位于所述胶筒2上，以防止胶筒保护总成6随意错动；如图3所示，所述轴向限位装置包。
19、括：限位环4，固定的套在所述油管1上并沿所述胶筒2的轴向与所述胶筒2的端部邻接以对胶筒2轴向限位，限位环4说 明 书CN 202194615 UCN 202194618 U 4/6页6上具有贯穿限位环4侧壁的螺孔41，通过在螺孔41中穿过螺钉，可以将限位环4固定在油管1上，结合图3和图4，所述基座7套设在所述限位环4上，所述轴向限位装置还包括：隔环5，固定的套在所述限位环4上并将所述基座7夹设在所述限位环4与所述隔环5之间，隔环5以及基座7的侧向均设有螺孔，分别为螺孔51和螺孔72，通过螺钉穿过螺孔51和螺孔72，可以将隔环5以及基座7固定在限位环4上。0050 图4至图8示出了封隔器胶筒保护。
20、总成的结构，如图4至图8所示，所述胶筒保护总成6包括：0051 筒状(例如为直筒)的基座7，固定的套在所述轴向限位装置的限位环4上；0052 金属支撑板8，例如为不锈钢材质或其他承受高压的金属材质，铰接在所述基座7靠近所述胶筒的端部的那一端，如图6所示，基座7的端部设有轴座71，金属支撑板8的端部设有可在轴座71中转动的转轴81，所述金属支撑板8的转动轴线位于所述胶筒2的端部之外，以使得胶筒在膨胀时能够完全被金属支撑板8包围。所述金属支撑板8具有锥环形的内表面，以便能够与胶筒2的锥环形的外表面相吻合，以便金属支撑板8可以随着胶筒2的膨胀向外转动；0053 第一套环9，如图4和图5以及图9至图1。
21、1所示，具有套在所述金属支撑板的内表面中的第一锥环94；第二套环10，具有套设在所述第一套环9的内表面与所述胶筒2的端部的锥形的外表面之间的第二锥环(图中未示出)，所述第一套环的刚性小于所述第二套环的刚性。图9至图11示出了第一套环9的结构，第二套环10与第一套环9的结构和形状相似，以便相互套接和同步膨胀。通过第一锥环、第二锥环以及胶筒2的端部的锥形的外表面的套层，使得金属支撑板8可以随着胶筒2的膨胀向外转动，最终挡住胶筒2向套管或井壁之间的狭窄缝隙移动，可有效提高封隔器的密封性能，防止胶筒在作业时被挤出。这种“硬/软/硬”的夹层组合可以显著提高该结构的抗高压能力，同时可以自动跟随胶筒膨胀而扩。
22、张；所述第一套环例如为塑料环，可以有较大的塑性，所述第二套环例如为不锈钢环，可以有较大的刚性，这种刚性的差异既可以保证一定的弹性，还可以保证相当的抗压能力。0054 进一步地，如图5及图9至图11所示，所述基座7为直筒形，所述第一套环9还具有固定的套在所述基座内并与所述第一锥环沿轴向连接的第一直环90，所述第二套环10还具有固定的套在所述第一直环内并与所述第二锥环沿轴向连接的第二直环。第一锥环和第一直环可以为一体式结构，第二直环和第二锥环可以为一体式结构，第一套环9和第二套环10就可以固定在基座7上。0055 进一步地，如图4、图7和图8所示，所述金属支撑板8为多片沿周向设置的金属片围成的锥环。
23、形，相邻两片所述金属片之间具有支撑板膨胀缝隙85。金属支撑板8的多片和分隔设置，便于金属支撑板8的转动，便于金属支撑板8能够随着胶筒2膨胀而同步扩张。0056 进一步地，如图3和图5所示，每片金属支撑板片的截面例如为梯形、三角形或四边形，以具有一定的厚度承受高压，金属支撑板8的外表面具有限定所述金属支撑板转动的限位面83，隔环5具有端面53，所述金属支撑板的限位面83与所述隔环的端面53之间为所述金属支撑板的转动幅度，所述限位面83与所述隔环的端面53的夹角小于90度，以使得金属支撑板8的受力合理，不会因为金属支撑板8的转动幅度过大而造成受力集中，甚至造成损害的现象。为防止胶筒保护总成6靠下一。
24、侧的金属支撑板8因转动而下垂，可在金属支撑板8外表面套装一层遇水膨胀橡胶，该橡胶可以在封隔器下井过程中保护金属支说 明 书CN 202194615 UCN 202194618 U 5/6页7撑板8不被磨损，而在封隔器下入到位后，该层橡胶逐渐吸收井筒中的水分而膨胀变大，使金属支撑板8脱离束缚，发挥应有的作用。0057 进一步地，如图4所示，在锥形结构的边缘处，金属支撑板8、所述第一套环9和所述第二套环10并不平齐，而是逐渐探出，第一套环9锥形部分的长度比金属支撑板8的长度略长，第二套环10锥形部分的长度比第一套环9的长度略长。即所述第二锥环的轴向长度大于所述第一锥环的轴向长度，所述第一锥环的轴向。
25、长度大于所述金属支撑板8的轴向长度，以配合同步膨胀。0058 进一步地，所述第一套环9和所述第二套环10均为一体形结构，以便制作。如图9和图10所述第一锥环沿轴截面方向上设有多条第一膨胀间隔95，所述第二锥环沿轴截面方向上设有多条第二膨胀间隔(所述第一套环9和所述第二套环10的结构类似，故没有示出第二套环的结构图)，所述支撑板膨胀缝隙85与所述第一膨胀间隔95沿轴向相互错开，所述第一膨胀间隔95与所述第二膨胀间隔沿轴向相互错开，以免胶筒2从上述各缝隙中最终露出金属支撑板8的表面。0059 进一步地，所述支撑板膨胀缝隙均匀分布在所述金属支撑板的轴截面上，所述第一膨胀间隔均匀分布在所述第一锥环上，。
26、所述第二膨胀间隔均匀分布在所述第二锥环上，以便于制作和安装。0060 本实用新型的工作原理如下：0061 先组装胶筒保护总成6。安装时，将由多片金属片组成的金属支撑板8的销轴81穿进基座7的轴座71，形成转动副，将所有的金属支撑板8与基座7相连接，形成环形。将第一套环9和所述第二套环10依次套进基座7和金属支撑板8组合内，形成“硬/软/硬”的夹层组合。本实用新型可以采用的油管1为51/2”，自膨胀橡胶筒2外径207mm，长度为2400mm。0062 组装完胶筒保护总成6后，将其套进隔环5内。隔环5有均布的螺孔51，使这些螺孔与胶筒保护总成6的定位孔对齐。然后在油管1和隔环5之间插入限位环4，限。
27、位环4另一端顶住封隔器胶筒，采用内六角螺栓将胶筒保护总成6、隔环5与限位环4固定在一起，防止出现相对运动。胶筒保护总成6与封隔器胶筒2的连接采用化学粘接的方法，保证胶筒保护总成6的锥形部分跟随胶筒2膨胀而自动变形扩张。限位环4表面有均布的螺纹孔，通过内六角螺栓将限位环4固定在油管1的外表面。为防止胶筒保护总成6靠下一侧的金属支撑板8因转动而下垂，可在金属支撑板8外表面套装一层遇水膨胀橡胶，该橡胶可以在封隔器下井过程中保护金属支撑板8不被磨损，而在封隔器下入到位后，该层橡胶逐渐吸收井筒中的水分而膨胀变大，使金属支撑板8脱离束缚，发挥应有的作用。0063 本实用新型的的保护原理类似工作在高压环境中。
28、的液压密封件。在高压环境(30MPa)中，密封圈与挡圈一起工作，挡圈属于刚性元件，主要作用是支撑属于弹性元件的密封圈，防止其被挤出密封槽。在储层改造施工中的封隔器胶筒两端承受很大的压差，胶筒最薄弱的地方位于限位环与井壁之间极小的环形面积。本实用新型中的胶筒保护结构就是一种“可膨胀的挡圈”，可随胶筒一起同步膨胀，封闭限位环与井壁之间的环形面积，对承受高压差的胶筒形成有效的支撑与保护。0064 本实用新型可用于各类非常规、难动用油气资源的储层改造施工，包括致密油、致密气、页岩油、页岩气、煤层气藏的直井、水平井、斜井压裂、酸压施工，也可用于老油田的挖说 明 书CN 202194615 UCN 202。
29、194618 U 6/6页8潜改造、重复压裂等作业。该方案结构紧凑、使用灵活、成本较低。本实用新型具有如下特点：(1)新颖的复合夹层结构：采用了类似装甲车的复合装甲结构，通过紧凑的结构就实现了胶筒的有效支撑，保证封隔器在高压差环境下可靠的工作，同时减小了胶筒的长度，有利于工具的顺利下入；(2)适应性好：该技术可用于各类机械座封式和液压座封式封隔器，以及遇油遇水自膨胀封隔器；(3)可靠性高：零部件较少，没有复杂的机械连接，有利于推广应用。本实用新型将使非常规油气资源开发配套的井下封隔工具更加经济有效。该技术具有很好的应用前景。0065 以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。说 明 书CN 202194615 UCN 202194618 U 1/9页9说 明 书 附 图CN 202194615 UCN 202194618 U 2/9页10图3说 明 书 附 图CN 202194615 U。