用于封隔器的膨胀密封装置及包括其的封隔器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻完井工程领域，尤其涉及一种用于封隔器的膨胀密封装置及包括其的封隔器。
【背景技术】
[0002]封隔器作为石油井下环空封堵的密封设备，其封隔能力是衡量封隔器性能的重要技术指标之一，直接关系到井下作业施工的成败。而封隔器的封隔密封性能却直接取决于膨胀密封装置、例如具有保护环的胶筒的密封能力。
[0003]目前，为了提高胶筒的耐压性能，通常会在其两端处设有护腕式的保护环，以避免封隔器的液压机构直接作用胶筒而使其端部受到损伤。但在实际封隔的过程中，由于保护环不能够像胶筒似地做径向膨胀，因此膨胀后的胶筒不仅发生径向膨胀，而且沿径向超出保护环的胶筒也会沿轴向蔓延到保护环的外周上。这种情况的出现会严重地降低胶筒的封隔密封能力和胶筒的使用寿命。
【发明内容】
[0004]为了解决上述部分或全部技术问题，本发明的目的是提供一种用于封隔器的膨胀密封装置，其能够改善胶筒的封隔密封性能，延长胶筒的使用寿命。
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种用于封隔器的膨胀密封装置，包括:胶筒；分别设置在胶筒的两端的两个保护环，各保护环均包括与胶筒接合的接合端及与接合端相对的且具有截头圆锥形结构的推动端；套接于各截头圆锥形结构外的撑胀挡件，其中撑胀挡件构造成能够被沿轴向从外向内施加的力促动并从截头圆锥形结构的小头部移动到大头部，使得撑胀挡件的整体径向尺寸不断向外扩张，以用于阻挡膨胀过程中蔓延到保护环的外周上的胶筒沿轴向向外继续蔓延。
[0006]在一个实施例中，撑胀挡件构造成沿轴向从外向内看时，呈现为具有径向开口的C形环。
[0007]在另一个实施例中，撑胀挡件包括套接在截头圆锥形结构外且能够被截头圆锥形结构胀开的滑动部，以及固定式环绕在滑动部的外周上的胀开檐。
[0008]在一个实施例中，撑胀挡件的胀开檐与撑胀挡件的中心轴线所形成的夹角为锐角。
[0009]在一个实施例中，在保护环的推动端的端面上设有用于形成截头圆锥形结构的锥形面的环形凹槽，环形凹槽的径向外槽壁低于环形凹槽的径向内槽壁，使得滑动部能够套接在截头圆锥形结构上的同时使胀开檐搭接在径向外槽壁上。
[0010]在一个实施例中，撑胀挡件还包括从胀开檐的外缘上沿着径向向内延伸的且绕周向彼此间隔开的多个助胀槽。
[0011]在一个实施例中，撑胀挡件还包括从滑动部的内缘上沿径向向外延伸的且绕周向彼此间隔开的多个应力槽，在周向上各助胀槽分别与相应的应力槽相对齐，并在相对的助胀槽与应力槽之间形成有用于衔接的间隔部。
[0012]在一个实施例中，该膨胀密封装置还包括分别设置在两个保护环外的用于沿轴向相对地挤压两个保护环的两个传压件。优选地，传压件构造成能够被封隔器的液压机构促动。
[0013]根据本发明的第二方面，提供了一种包括了根据本发明的第一方面的膨胀密封装置的封隔器。
[0014]与现有技术相比，本发明的撑胀挡件可以大幅度地减少蔓延到保护环外周上的胶筒，从而增大胶筒的两端处的径向膨胀能力，因此本发明的膨胀密封装置可以有效地改善胶筒的封隔密封性能，延长胶筒的使用寿命。另外，倾斜设置的胀开檐可以进一步地缩减蔓延到保护环的外周上的胶筒，由此进一步地改善封隔密封性能，延长胶筒的使用寿命。
[0015]根据本发明的用于封隔器的膨胀密封装置的结构简单，加工方便，装配容易，使用安全高效，从而便于实施推广应用。
【附图说明】
[0016]在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
[0017]图1为根据本发明的用于封隔器的膨胀密封装置的结构示意图；
[0018]图2是图1中的A处的局部放大图；
[0019]图3显示了用于封隔器的膨胀密封装置的撑胀挡件；以及
[0020]图4是图3中的B处的局部放大图。
[0021]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0023]根据本发明的用于封隔器的膨胀密封装置应用在封隔器内，用以代替现有技术中的胶筒和设在胶筒两端的保护环，以便改善胶筒的封隔密封性能，提高胶筒的使用寿命。其中，所述的封隔器尤其为压缩膨胀式封隔器。
[0024]图1显示了根据本发明的用于封隔器的膨胀密封装置10和封隔器本体I。该膨胀密封装置10包括套接在封隔器本体I上的胶筒2，以及分别设在胶筒2的两端的两个保护环3。两个保护环3可分别套接在胶筒2的径向收缩的两端。
[0025]如图1和2所示，各保护环3均包括用于与胶筒2接合的接合端3a，以及与接合端3a相对的且具有截头圆锥形结构301的推动端3b。保护环3可由硬质材料制成，尤其是刚性金属材料。其中，截头圆锥形结构301的大头部靠近接合端3a，而小头部远离接合端3a。
[0026]根据本发明的用于封隔器的膨胀密封装置10还包括套接于各截头圆锥形结构301外的撑胀挡件4。撑胀挡件4可构造成类似于径向尺寸较宽的弹性套圈，也就是说，从轴向上看其呈现为具有径向开口的C形环。而在本实施例中提供了另一种撑胀挡件4，其可选由延伸性较好的金属材料制成，具体构造成这样，即其包括套接在截头圆锥形结构301外的滑动部4a，以及固定式环绕在滑动部4a的外周上的胀开檐4b。其中，滑动部4a例如构造成径向截面为矩形的环，并该环具有用于与截头圆锥形结构301滑动式配合的圆周式斜面。滑动部4a和胀开檐4b能够被截头圆锥形结构301胀开，以用于阻挡膨胀过程中蔓延到保护环3的外周上的胶筒2沿轴向向外继续蔓延。
[0027]当封隔器的液压机构向该膨胀密封装置10施加两个沿着轴向相对的力时，撑胀挡件4会受到沿轴向从外向内施加的力F，此时撑胀挡件4的整体径向尺寸不断向外扩张，以便阻挡膨胀过程中蔓延到保护环3的外周上的胶筒2沿轴向向外继续蔓延。
[0028]现有技术的保护环为确保蔓延到其外周上的胶筒与液压机构接触，通常都需要较长的轴向尺寸，虽然本发明的保护环3的外周上也有蔓延的胶筒2，但是其能够被整体径向尺寸扩张的胀开檐4b所阻挡，因此本发明的保护环3相对于现有技术能够具有更短的轴向尺寸。这种方式相比于现有技术，可以大幅度