用于封隔器的膨脹密封裝置及包括其的封隔器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油鉆完井工程領域，尤其涉及一種用于封隔器的膨脹密封裝置及包括其的封隔器。
【背景技術】
[0002]封隔器作為石油井下環空封堵的密封設備，其封隔能力是衡量封隔器性能的重要技術指標之一，直接關系到井下作業施工的成敗。而封隔器的封隔密封性能卻直接取決于膨脹密封裝置、例如具有保護環的膠筒的密封能力。
[0003]目前，為了提高膠筒的耐壓性能，通常會在其兩端處設有護腕式的保護環，以避免封隔器的液壓機構直接作用膠筒而使其端部受到損傷。但在實際封隔的過程中，由于保護環不能夠像膠筒似地做徑向膨脹，因此膨脹后的膠筒不僅發生徑向膨脹，而且沿徑向超出保護環的膠筒也會沿軸向蔓延到保護環的外周上。這種情況的出現會嚴重地降低膠筒的封隔密封能力和膠筒的使用壽命。
【發明內容】
[0004]為了解決上述部分或全部技術問題，本發明的目的是提供一種用于封隔器的膨脹密封裝置，其能夠改善膠筒的封隔密封性能，延長膠筒的使用壽命。
[0005]根據本發明的第一方面，提供了一種用于封隔器的膨脹密封裝置，包括:膠筒；分別設置在膠筒的兩端的兩個保護環，各保護環均包括與膠筒接合的接合端及與接合端相對的且具有截頭圓錐形結構的推動端；套接于各截頭圓錐形結構外的撐脹擋件，其中撐脹擋件構造成能夠被沿軸向從外向內施加的力促動并從截頭圓錐形結構的小頭部移動到大頭部，使得撐脹擋件的整體徑向尺寸不斷向外擴張，以用于阻擋膨脹過程中蔓延到保護環的外周上的膠筒沿軸向向外繼續蔓延。
[0006]在一個實施例中，撐脹擋件構造成沿軸向從外向內看時，呈現為具有徑向開口的C形環。
[0007]在另一個實施例中，撐脹擋件包括套接在截頭圓錐形結構外且能夠被截頭圓錐形結構脹開的滑動部，以及固定式環繞在滑動部的外周上的脹開檐。
[0008]在一個實施例中，撐脹擋件的脹開檐與撐脹擋件的中心軸線所形成的夾角為銳角。
[0009]在一個實施例中，在保護環的推動端的端面上設有用于形成截頭圓錐形結構的錐形面的環形凹槽，環形凹槽的徑向外槽壁低于環形凹槽的徑向內槽壁，使得滑動部能夠套接在截頭圓錐形結構上的同時使脹開檐搭接在徑向外槽壁上。
[0010]在一個實施例中，撐脹擋件還包括從脹開檐的外緣上沿著徑向向內延伸的且繞周向彼此間隔開的多個助脹槽。
[0011]在一個實施例中，撐脹擋件還包括從滑動部的內緣上沿徑向向外延伸的且繞周向彼此間隔開的多個應力槽，在周向上各助脹槽分別與相應的應力槽相對齊，并在相對的助脹槽與應力槽之間形成有用于銜接的間隔部。
[0012]在一個實施例中，該膨脹密封裝置還包括分別設置在兩個保護環外的用于沿軸向相對地擠壓兩個保護環的兩個傳壓件。優選地，傳壓件構造成能夠被封隔器的液壓機構促動。
[0013]根據本發明的第二方面，提供了一種包括了根據本發明的第一方面的膨脹密封裝置的封隔器。
[0014]與現有技術相比，本發明的撐脹擋件可以大幅度地減少蔓延到保護環外周上的膠筒，從而增大膠筒的兩端處的徑向膨脹能力，因此本發明的膨脹密封裝置可以有效地改善膠筒的封隔密封性能，延長膠筒的使用壽命。另外，傾斜設置的脹開檐可以進一步地縮減蔓延到保護環的外周上的膠筒，由此進一步地改善封隔密封性能，延長膠筒的使用壽命。
[0015]根據本發明的用于封隔器的膨脹密封裝置的結構簡單，加工方便，裝配容易，使用安全高效，從而便于實施推廣應用。
【附圖說明】
[0016]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中:
[0017]圖1為根據本發明的用于封隔器的膨脹密封裝置的結構示意圖；
[0018]圖2是圖1中的A處的局部放大圖；
[0019]圖3顯示了用于封隔器的膨脹密封裝置的撐脹擋件；以及
[0020]圖4是圖3中的B處的局部放大圖。
[0021]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合附圖對本發明作進一步說明。
[0023]根據本發明的用于封隔器的膨脹密封裝置應用在封隔器內，用以代替現有技術中的膠筒和設在膠筒兩端的保護環，以便改善膠筒的封隔密封性能，提高膠筒的使用壽命。其中，所述的封隔器尤其為壓縮膨脹式封隔器。
[0024]圖1顯示了根據本發明的用于封隔器的膨脹密封裝置10和封隔器本體I。該膨脹密封裝置10包括套接在封隔器本體I上的膠筒2，以及分別設在膠筒2的兩端的兩個保護環3。兩個保護環3可分別套接在膠筒2的徑向收縮的兩端。
[0025]如圖1和2所示，各保護環3均包括用于與膠筒2接合的接合端3a，以及與接合端3a相對的且具有截頭圓錐形結構301的推動端3b。保護環3可由硬質材料制成，尤其是剛性金屬材料。其中，截頭圓錐形結構301的大頭部靠近接合端3a，而小頭部遠離接合端3a。
[0026]根據本發明的用于封隔器的膨脹密封裝置10還包括套接于各截頭圓錐形結構301外的撐脹擋件4。撐脹擋件4可構造成類似于徑向尺寸較寬的彈性套圈，也就是說，從軸向上看其呈現為具有徑向開口的C形環。而在本實施例中提供了另一種撐脹擋件4，其可選由延伸性較好的金屬材料制成，具體構造成這樣，即其包括套接在截頭圓錐形結構301外的滑動部4a，以及固定式環繞在滑動部4a的外周上的脹開檐4b。其中，滑動部4a例如構造成徑向截面為矩形的環，并該環具有用于與截頭圓錐形結構301滑動式配合的圓周式斜面。滑動部4a和脹開檐4b能夠被截頭圓錐形結構301脹開，以用于阻擋膨脹過程中蔓延到保護環3的外周上的膠筒2沿軸向向外繼續蔓延。
[0027]當封隔器的液壓機構向該膨脹密封裝置10施加兩個沿著軸向相對的力時，撐脹擋件4會受到沿軸向從外向內施加的力F，此時撐脹擋件4的整體徑向尺寸不斷向外擴張，以便阻擋膨脹過程中蔓延到保護環3的外周上的膠筒2沿軸向向外繼續蔓延。
[0028]現有技術的保護環為確保蔓延到其外周上的膠筒與液壓機構接觸，通常都需要較長的軸向尺寸，雖然本發明的保護環3的外周上也有蔓延的膠筒2，但是其能夠被整體徑向尺寸擴張的脹開檐4b所阻擋，因此本發明的保護環3相對于現有技術能夠具有更短的軸向尺寸。這種方式相比于現有技術，可以大幅度