一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，它包括金屬構件（1）、膠筒（2）、上擋環(huán)（3）和下?lián)醐h(huán)（4），膠筒（2）內設置有呈柱形狀且與膠筒（2）中心線重合的模腔（6），上環(huán)形塊（7）的頂部和下環(huán)形塊（8）的底部均設置有多個便于液態(tài)橡膠流通開槽（12），開槽（12）均勻分布在上環(huán)形塊（7）和下環(huán)形塊（8）上，上環(huán)形塊（7）和下環(huán)形塊（8）的柱面上且錯開開槽（12）的環(huán)間均設置有V形凸棱（13），金屬構件（1）套入模腔（6）中，模腔（6）中傾注有已混合加熱至即將到硫化溫度的橡膠；它還公開了加工工藝。本發(fā)明的有益效果是：回彈性好、使用方便、使用壽命更長、能多次重復使用、封隔效果好。
【專利說明】一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒及其加工工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及在油氣田鉆完井或井下作業(yè)過程進行環(huán)空封隔的技術，特別是一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒及其加工工藝。
【背景技術】
[0002]油氣田鉆完井或井下作業(yè)過程往往需要進行環(huán)空封隔，這樣可以阻斷環(huán)空的流體從封隔處經(jīng)過，從而達到阻流的作用。在鉆井過程中進行環(huán)空封隔是為了達到鉆遇高壓油氣流時候將高壓油氣流封隔在井下近鉆頭處，從而達到井下防噴的作用，井下防噴器是井下防噴系統(tǒng)的主要裝置。在油氣井生產(chǎn)作業(yè)過程中進行環(huán)空封隔是為了將油氣通道或者壓裂液通道或者注水通道進行分離間隔，從而達到分層采油氣或者分層壓力或者分層注水的作用，作用中常用的封隔工具叫封隔器。無論是井下防噴器又或是封隔器都需要進行環(huán)空的封隔，而實現(xiàn)環(huán)空封隔的核心部件是膠筒。
[0003]目前，按照膠筒座封方式的不同，可以將其密封方式分為以下四類:(1)自封式:依靠膠筒外徑與套管內徑的過盈和工作壓差實現(xiàn)密封。(2)壓縮式:靠軸向力壓縮膠筒，使得膠筒外徑變大實現(xiàn)密封。(3)擴張式:采用徑向力作用于封隔件內腔，封隔件外徑擴大實現(xiàn)密封。(4)組合式:由自封式、壓縮式、擴張式任意組合實現(xiàn)密封。
[0004]通常來說，膠筒采用壓縮式座封的較為常見，但壓縮式膠筒可封隔的環(huán)空間隙較小。膨脹膠筒可封隔環(huán)空間隙較大，但膨脹膠筒在結構上通常比較長。膨脹式膠筒的擴張往往需要通過井口打入高壓流體進入膠筒內才能使膠筒膨脹起來，而壓縮式則有多重方式，可以采用打入高壓液體經(jīng)過液壓轉換成活塞軸向運動后壓縮膠筒兩端的擋環(huán)擠壓膠筒膨脹，或者是采用下放管柱擠壓膠筒膨脹或者是運用機電一體化系統(tǒng)擠壓膨脹。在某些工況下，我們需要在不改變鉆完井或者作業(yè)工藝流程的前提下(即不能采用打壓膨脹方式)又需要封隔較大的環(huán)空間隙，這時傳統(tǒng)的純橡膠擠壓膠筒就不再適用，而迫使我們尋找新的膠筒設計方案，本專利采用在傳統(tǒng)膠筒內植入金屬構件，使橡膠擁有了骨骼，膠筒會同時擁有橡膠和金屬的特性，柔中帶剛，使其封隔能力會有所提升，尤其是在封隔較大換空間系的工況下，相比于傳統(tǒng)純橡膠材質的膠筒會有較大的性能提升。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種能夠承受更大的壓差、回彈性好、使用方便、使用壽命更長、能多次重復使用、封隔效果好的新型內置金屬構件的擠壓膠筒及其加工工藝。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，它包括金屬構件、膠筒、上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)，所述的上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的底部均設置有截面呈倒T形的環(huán)形槽，所述的膠筒內設置有呈柱形狀且與膠筒中心線重合的模腔，膠筒的上、下兩端均呈T形狀，所述的金屬構件由上環(huán)形塊、下環(huán)形塊和金屬筋組成，上環(huán)形塊平行于下環(huán)形塊設置，上環(huán)形塊與下環(huán)形塊之間設置有多個呈環(huán)形分布的金屬筋，每個金屬筋的壁厚均小于上環(huán)形塊和下環(huán)形塊，每個金屬筋與上環(huán)形塊和下環(huán)形塊的接觸處均設置有倒角，上環(huán)形塊和下環(huán)形塊上且位于每相鄰兩個金屬筋之間均設置有圓角，上環(huán)形塊的頂部和下環(huán)形塊的底部均設置有多個便于液態(tài)橡膠流通開槽，開槽均勻分布在上環(huán)形塊和下環(huán)形塊上，上環(huán)形塊和下環(huán)形塊的柱面上且錯開開槽的環(huán)間均設置有V形凸棱，所述的金屬構件套入模腔中，所述的膠筒的上、下兩端分別卡在上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的環(huán)形槽內，且上環(huán)形塊和下環(huán)形塊上的V形凸棱分別設置在上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的環(huán)形槽內，模腔中傾注有已混合加熱至即將到硫化溫度的橡膠，橡膠與金屬構件固結在一起。
[0007]所述的金屬筋的數(shù)量為3?400個，且金屬筋沿上環(huán)形塊的圓周方向均勻分布在上環(huán)形塊和下環(huán)形塊之間。
[0008]所述的圓角的半徑大于0.5mm。
[0009]所述的金屬筋壁厚為0.5?3mm。
[0010]所述的開槽的深度為0.5^9mm,開槽的數(shù)量為3?100個，且開槽所在母線的位置與金屬筋的位置錯開。
[0011]所述的倒角為f 30°。
[0012]所述的V形凸棱也可為U形凸棱。
[0013]一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒的加工工藝，它包括以下步驟:
51、先將金屬構件套入模腔內；
52、膠筒和金屬構件與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的裝配，給膠筒的上、下兩端徑向壓縮，壓縮后送入上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的環(huán)形槽，當V形凸棱在完全進入擋環(huán)的孔內時，撤銷約束，此時，V形凸棱左右回彈，V形凸棱分別抵住上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的端口，從而實現(xiàn)了膠筒和金屬構件與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的裝配；
53、金屬構件與橡膠的固結，向模腔中傾注已混合加熱至將要達到硫化溫度的橡膠，橡膠給模腔加熱，橡膠在模腔中保持硫化溫度持續(xù)硫化，并在硫化過程中逐漸與金屬構件固結在一起，從而實現(xiàn)了擠壓膠筒的加工。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(I)本發(fā)明的上環(huán)形塊和下環(huán)形塊上且位于每相鄰兩個金屬筋之間均設置有圓角，從而避免了金屬構件出現(xiàn)裂紋，延長了金屬構件的使用壽命。(2)本發(fā)明的筋條的形狀能保證橡膠在承受大的上下壓差時都不會與金屬構件脫離。(3)本發(fā)明的膠筒在被上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)擠壓時，金屬構件帶動橡膠一起膨脹，這使得膠筒與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)連接的更加緊密，同時在承受上下壓差而擠壓時，膠筒與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的接觸面間不會發(fā)生相對位移，從而達到封隔效果，保證了封隔的安全可靠。(4)在上下壓差消失后且當上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)歸位時，V形凸棱拉扯金屬構件使得膠筒復原，這使得膠筒更加安全耐用，具有回彈性好的特點，且延長了擠壓膠筒的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的實施例一的結構示意圖；
圖2為圖1的I部局部放大視圖；
圖3為圖1中上擋環(huán)的結構不意圖；
圖4為圖1中金屬構件的結構示意圖；
圖5為圖4的A-A剖視圖； 圖6為圖4的C-C剖視圖；
圖7、圖8和圖9為金屬筋的徑向截面形狀；
圖10、圖11和圖12為金屬筋的周向截面形狀；
圖13為本發(fā)明的實施例二的結構示意圖；
圖14為圖13的II部局部放大視圖；
圖15為本發(fā)明的實施例三的結構示意圖；
圖16為圖15的III部局部放大視圖；
圖中，1-金屬構件，2-膠筒，3-上擋環(huán)，4-下?lián)醐h(huán)，5-環(huán)形槽，6-模腔，7-上環(huán)形塊，8-下環(huán)形塊，9-金屬筋，10-倒角，11-圓角，12-開槽，13-V形凸棱，14-U形凸棱，15-銷孔，16-銷釘。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述: 實施例一:如圖1和圖2所示，一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，它包括金屬構件1、
膠筒2、上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4，所述的上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的底部均設置有截面呈倒T形的環(huán)形槽5，所述的膠筒2內設置有呈柱形狀且與膠筒2中心線重合的模腔6，膠筒2的上、下兩端均呈T形狀，所述的金屬構件I由上環(huán)形塊7、下環(huán)形塊8和金屬筋9組成，上環(huán)形塊7平行于下環(huán)形塊8設置。如圖4-6所示，上環(huán)形塊7與下環(huán)形塊8之間設置有多個呈環(huán)形分布的金屬筋9，筋條的形狀能保證橡膠在承受大的上下壓差時都不會與金屬構件I脫離，金屬筋9壁厚為0.5^3mm,每個金屬筋9的壁厚均小于上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8，每個金屬筋9與上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8的接觸處均設置有倒角10，倒角10為廣30°，上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8上且位于每相鄰兩個金屬筋9之間均設置有圓角11,圓角11的半徑大于0.5mm。如圖4-6所示，上環(huán)形塊7的頂部和下環(huán)形塊8的底部均設置有多個便于液態(tài)橡膠流通開槽12，開槽12的深度為0.5?9mm，開槽12的數(shù)量為3?100個，且開槽12所在母線的位置與金屬筋9的位置錯開，開槽12均勻分布在上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8上，上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8的柱面上且錯開開槽12的環(huán)間均設置有V形凸棱13，V形凸棱13倒立設置。如圖1和圖2所示，金屬構件I套入模腔6中，所述的膠筒2的上、下兩端分別卡在上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的環(huán)形槽5內，且上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8上的V形凸棱13分別設置在上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的環(huán)形槽5內，模腔6中傾注有已混合加熱至即將到硫化溫度的橡膠，橡膠與金屬構件I固結在一起，在膠筒2被上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4擠壓時,金屬構件I帶動橡膠一起膨脹，這使得膠筒2與上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4連接的更加緊密，同時在承受上下壓差而擠壓時，膠筒2與上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的接觸面間不會發(fā)生相對位移，從而達到封隔效果，保證了封隔的安全可靠。
[0017]所述的金屬筋9的數(shù)量為3?400個，且金屬筋9沿上環(huán)形塊7的圓周方向均勻分布在上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8之間。
[0018]一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒的加工工藝，它包括以下步驟:
51、先將金屬構件套入模腔6內；
52、膠筒和金屬構件與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的裝配，給膠筒2的上、下兩端徑向壓縮，壓縮后送入上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的環(huán)形槽5，當V形凸棱13在完全進入擋環(huán)的孔內時，撤銷約束，此時，V形凸棱13左右回彈，V形凸棱13分別抵住上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的端口，從而實現(xiàn)了膠筒和金屬構件與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的裝配；
S3、金屬構件與橡膠的固結，向模腔6中傾注已混合加熱至將要達到硫化溫度的橡膠，橡膠給模腔加熱，橡膠在模腔中保持硫化溫度持續(xù)硫化，并在硫化過程中逐漸與金屬構件I固結在一起，從而實現(xiàn)了擠壓膠筒的加工。
[0019]實施例二:如圖13和圖14所示，本實施例與實施例一的區(qū)別點在于:上環(huán)形塊7和下環(huán)形塊8的柱面上且錯開開槽12的環(huán)間均設置有呈倒U形凸棱14，U形凸棱的裝配方法為:先在上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的端口切槽，槽的數(shù)量與截面大小與金屬構件I上的U形凸棱14 一致，待U形凸棱14由該槽進入環(huán)形槽5后，旋轉金屬構件1，使得U形凸棱14被上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4端口卡住，從而實現(xiàn)了 U形凸棱的裝配，當在壓差消失后且當上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4歸位時，U形凸棱14來拉扯金屬構件I使得膠筒2復原。
[0020]實施例三:如圖15和圖16所示，本實施例與實施例一的區(qū)別點在于:上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4的柱面上設置有與環(huán)形槽5連通的銷孔15，銷釘16設置在銷孔15內且依次穿過膠筒2和上環(huán)形塊7，在上下壓差消失后且當上擋環(huán)3和下?lián)醐h(huán)4歸位時，銷釘16拉扯金屬構件I使得膠筒2復原，制得的擠壓膠筒更加安全耐用。此外，膠筒2的回彈是上下?lián)醐h(huán)通過銷釘16帶動金屬構件I的回彈，比上、下?lián)醐h(huán)帶動橡膠回彈更加安全可靠。
【權利要求】
1.一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，其特征在于:它包括金屬構件(I)、膠筒(2)、上擋環(huán)(3)和下?lián)醐h(huán)(4)，所述的上擋環(huán)(3)和下?lián)醐h(huán)(4)的底部均設置有截面呈倒T形的環(huán)形槽(5)，所述的膠筒(2)內設置有呈柱形狀且與膠筒(2)中心線重合的模腔(6)，膠筒(2)的上、下兩端均呈T形狀，所述的金屬構件(I)由上環(huán)形塊(7)、下環(huán)形塊(8)和金屬筋(9)組成，上環(huán)形塊(7)平行于下環(huán)形塊(8)設置，上環(huán)形塊(7)與下環(huán)形塊(8)之間設置有多個呈環(huán)形分布的金屬筋(9)，每個金屬筋(9)的壁厚均小于上環(huán)形塊(7)和下環(huán)形塊(8)，每個金屬筋(9)與上環(huán)形塊(7)和下環(huán)形塊(8)的接觸處均設置有倒角(10)，上環(huán)形塊(7)和下環(huán)形塊(8)上且位于每相鄰兩個金屬筋(9)之間均設置有圓角(11)，上環(huán)形塊(7)的頂部和下環(huán)形塊(8)的底部均設置有多個便于液態(tài)橡膠流通開槽(12)，開槽(12)均勻分布在上環(huán)形塊(7)和下環(huán)形塊(8)上，上環(huán)形塊(7)和下環(huán)形塊(8)的柱面上且錯開開槽(12)的環(huán)間均設置有V形凸棱(13)，所述的金屬構件(I)套入模腔(6)中，所述的膠筒(2)的上、下兩端分別卡在上擋環(huán)(3 )和下?lián)醐h(huán)(4)的環(huán)形槽(5 )內，且上環(huán)形塊(7 )和下環(huán)形塊(8 )上的V形凸棱(13)分別設置在上擋環(huán)(3)和下?lián)醐h(huán)(4)的環(huán)形槽(5)內，模腔(6)中傾注有已混合加熱至即將到硫化溫度的橡膠，橡膠與金屬構件(I)固結在一起。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，其特征在于:所述的金屬筋(9)的數(shù)量為3?400個，且金屬筋(9)沿上環(huán)形塊(7)的圓周方向均勻分布在上環(huán)形塊(7)和下環(huán)形塊(8)之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，其特征在于:所述的圓角(11)的半徑大于0.5mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，其特征在于:所述的金屬筋(9)壁厚為0.5?3mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，其特征在于:所述的開槽(12)的深度為0.5?9mm，開槽(12)的數(shù)量為3?100個，且開槽(12)所在母線的位置與金屬筋(9)的位置錯開。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，其特征在于:所述的倒角(10)為I?30。。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒，其特征在于:所述的V形凸棱(13)也可為U形凸棱(14)。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種新型內置金屬構件的擠壓膠筒的加工工藝，其特征在于:它包括以下步驟: .51、先將金屬構件套入模腔(6)內； . 52、膠筒和金屬構件與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的裝配，給膠筒(2)的上、下兩端徑向壓縮，壓縮后送入上擋環(huán)(3)和下?lián)醐h(huán)(4)的環(huán)形槽(5)，當V形凸棱(13)在完全進入擋環(huán)的孔內時，撤銷約束，此時，V形凸棱(13)左右回彈，V形凸棱(13)分別抵住上擋環(huán)(3)和下?lián)醐h(huán)(4)的端口，從而實現(xiàn)了膠筒和金屬構件與上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)的裝配； . 53、金屬構件與橡膠的固結，向模腔(6)中傾注已混合加熱至將要達到硫化溫度的橡膠，橡膠給模腔加熱，橡膠在模腔中保持硫化溫度持續(xù)硫化，并在硫化過程中逐漸與金屬構件(I)固結在一起，從而實現(xiàn)了擠壓膠筒的加工。
【文檔編號】E21B33/128GK104389547SQ201410450414
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】黎偉, 雷鴻翔, 李登偉, 章東, 譙慧瓊, 李乃禾, 余長柏, 姚若麟, 汪興明, 金凡堯, 李航, 伍建川, 司虛, 涂慶, 張鐵山, 譚嘯, 張帥 申請人:西南石油大學