[發明專利]用于套管懸掛器的可膨脹實心負載環

有效

• 申請號: 201210187722.3
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102817572A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: S.瓦赫斯;C.亞特斯
• 申請（專利權）人: 韋特柯格雷公司
• 主分類號: E21B33/035
• 分類號: E21B33/035
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;楊楷

技術領域

本發明大體涉及用于油井和天然氣井的井口設備，且具體而言涉及與套管懸掛器聯用的實心負載環。

背景技術

典型的海底井口組件包括支撐一個或多個套管懸掛器的井口罩(wellhead?housing)。一種類型的井口罩具有在其孔眼內加工出的錐形負載臺肩。該套管懸掛器座置在該負載臺肩上且由其支撐。在這種類型的井口罩中，在負載臺肩之下的罩孔眼的直徑比在負載臺肩之上的罩的直徑小等于負載臺肩的徑向寬度的尺寸。

在稱作“貫眼”的另一種類型的井口罩中，井口罩具有溝槽，井口罩在該溝槽之上的直徑與在該溝槽之下的直徑大致相同。負載臺肩是隨后安裝在溝槽中的開口環。該套管懸掛器由負載臺肩支撐。該步驟允許在鉆制操作期間采用較大直徑的孔眼。負載臺肩可以安裝在特制的送入工具上或者它可以隨套管懸掛器送入。

主動套管懸掛器可用于經由負載機構將套管負載傳遞到井口罩，該負載機構包括致動環、防止致動環過早移動的剪切銷、以及在套管懸掛器上的負載環。這種機構通常設計為當在懸掛器下降期間到達諸如在井口罩內部形成的臺肩的反作用點時通過管柱的重量致動。此時，致動環上的剪切銷斷裂，以允許致動環相對于懸掛器的朝下移動滑動，從而允許懸掛器上的負載環與罩對準，以將套管負載傳遞到罩。這還增大了套管懸掛器的支承面積。然而，如果懸掛器受阻或者銷加載不均并且過早斷裂，則可能使致動環過早致動。由于必須將懸掛器和套管拉出并重新下鉆，所以這費錢且費時。

因此，期望一種正確且可靠地致動在套管懸掛器上的負載機構以防止過早致動的技術。

發明內容

在一個示例性實施例中，井口罩具有容納至少一個大體面朝上的負載臺肩的孔眼，該負載臺肩相對于該孔眼的軸線傾斜。帶有對應的面朝下的臺肩的罩負載環或聯頂接頭負載環由負載臺肩支撐在井口罩上。罩負載環具有相對于孔眼軸線傾斜的大體面朝上的臺肩。座置在罩中的套管懸掛器具有相對于孔眼的軸線傾斜的至少一個錐形面朝下的負載臺肩。懸掛器負載環由懸掛器承載，以將懸掛器支承在面朝上的負載臺肩上。此實例中的懸掛器負載環是實心的，其中該負載環的關鍵部分是其在通過由懸掛器支撐的套管的重量激勵時彈性地膨脹的能力。懸掛器負載環的這種彈性膨脹發生在懸掛器的和罩負載環的不同角度之間。因此，如果在懸掛器負載環的配合表面之間存在角度差，則發生彈性膨脹。

負載環具有內輪廓和外輪廓，該內輪廓成一定角度滑動地接合懸掛器的面朝下的負載臺肩，該外輪廓成第二角度滑動地接合罩負載環的面朝上的負載臺肩。懸掛器負載環可以由懸掛器承載，以在縮回位置與膨脹位置之間移動，在該縮回位置，外輪廓徑向地間隔開，從而與罩負載環的面朝上的臺肩的一部分重疊，在該膨脹位置，外輪廓徑向朝外膨脹，直到它被位于形成于罩內的凹窩內的擋圈止擋。擋圈防止懸掛器負載環徑向膨脹超過對于給定材料的彈性區。因此，懸掛器能由于隨著套管重量增大而實現的額外支承接觸而額定具有更高的負載承載能力。

當定型時，負載環和臺肩提供用于使套管負載傳遞到井口罩的路徑。本發明提供了傳統膨脹負載臺肩的一些益處而不存在具有會意外觸發的機制的主要缺點。由于負載臺肩是實心環而不存在中斷或減弱的部位，所以它應當仍與實心套管懸掛器一樣可靠。然而，因為允許懸掛器負載環隨著增大的套管懸掛器負載而膨脹，所以該懸掛器負載環能夠實現高于簡單的負載臺肩的能力。

在操作期間，朝下的套管重量W大于法向力N和摩擦阻力Fn，并且角度θ₁，即負載環與套管懸掛器之間的角度，大于角度θ₂，即套管懸掛器負載環與罩負載環之間的角度。當通過套管重量激勵時并且假設配合表面與座置表面完全接觸時，懸掛器負載環將開始彈性地膨脹。

附圖說明

圖1是在井口罩內示出的位于未定型位置并且根據本發明構成的套管懸掛器和懸掛器負載環的側剖視圖。

圖2是位于定型位置的圖1中在井口罩內所示的套管懸掛器和懸掛器負載環的側剖視圖。

圖3是根據本發明的懸掛器負載環的配合表面和座置表面的放大側剖視圖。

具體實施方式