[發明專利]帶有波紋管式鼻環和可徑向驅動的鎖環的密封件

無效

• 申請號: 201210518780.X
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103147713A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: D.C.本森;D.L.福德
• 申請（專利權）人: 韋特柯格雷公司
• 主分類號: E21B33/03
• 分類號: E21B33/03;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;傅永霄

技術領域

本發明大體上涉及井口組件，且特定而言涉及帶有改進對套管懸掛器的鎖定的波紋管式鼻環(nose?ring)和可徑向驅動的鎖環的密封件。

背景技術

密封件用于內井口管狀部件與外井口管狀部件之間以抑制內部井壓。內井口部件可為位于井口罩中的套管懸掛器。套管懸掛器支撐延伸入井中的套管柱。密封件或封隔器在套管懸掛器與井口罩之間密封。備選地，內井口部件可以是支撐延伸入井內用于生產流體流動的油管柱的油管懸掛器。油管懸掛器處于外井口部件中，該外井口部件可為井口罩、采油樹或油管頭。密封件或封隔器在油管懸掛器與外井口部件之間密封。

在現有技術中已采用位于內井口部件與外井口部件之間的各種密封件。現有技術密封件包括彈性環以及部分金屬和彈性環。還采用用于形成金屬對金屬密封(“MS”)的完全由金屬制成的現有技術密封環。密封件可由送入工具固定，或者它們可響應于套管柱或油管柱的重量而固定。一種現有技術金屬對金屬密封件具有密封件本體，該密封件本體帶有由柱形槽分隔的內壁和外壁，從而形成“U”形。賦能環被推入密封件中的槽內，以使內壁和外壁變形分開而與內井口部件和外井口部件密封接合。內井口部件和外井口部件可具有形成于其上的搭接件(wicker)。賦能環通常為實心楔形部件。密封件的內壁和外壁的變形超過密封環的材料的屈服強度，使得變形是永久的。

在套管或油管與井口之間可能發生熱生長，特別是在井口位于水面而非海底的情況下。向上流經油管的井流體加熱油管柱，并以更小的程度加熱周圍的套管。溫度上升可導致油管懸掛器和/或套管懸掛器相對于外井口部件軸向移動微量。在加熱瞬變期間，油管懸掛器和/或套管懸掛器也可由于構件之間的溫差和構成構件的材料的不同熱膨脹率而徑向移動。在賦能環的軸向位移引起密封件抵靠其配合表面的徑向移動的情況下，如果密封件已作為楔進作用的結果而被固定，那么若在軸向上由于壓力或熱效應而有移動則密封力可能減小。賦能環上的軸向力的減小引起密封環的內壁和外壁上的徑向向內和向外的力的減小，這可導致密封件泄漏。密封件與其配合表面之間的徑向載荷由于熱瞬變而引起的損失也可導致密封件泄漏。一種防止這種移動的方法是通過在密封件上使用擱于在賦能環上加工出的凹部中的鎖定C形環。C形環在密封件已固定時接合懸掛器，從而將密封件鎖緊到懸掛器。另一種方法是使用密封元件本身作為鎖緊機構。在這些方法中，鎖定因而由密封件提供。此外，可利用鎖定式懸掛器來將套管懸掛器鎖緊到位。這需要額外松開以降下鎖定式懸掛器。

需要通過以具成本效益的方式提供另外的鎖定能力來解決上述密封件泄漏問題的技術。以下技術可解決這些問題中的一個或更多。

發明內容

通過提供了帶有波紋管式鼻環和可徑向驅動的鎖環的套管懸掛器密封件及其使用方法的本發明的優選實施例，大體上解決或規避了這些和其它問題，并且大體實現了技術優勢。

在本發明的一實施例中，公開了一種帶軸線的井口組件。該組件包括具有孔的外井口部件和位于孔中的內井口部件。密封環布置在內井口部件和外井口部件之間且與內井口部件和外井口部件密封接合。波紋管式部分布置在密封環的下端上，并且該波紋管式部分是可軸向收縮的。該組件還包括至少兩個鎖環，所述至少兩個鎖環布置在波紋管式部分上，使得波紋管式部分的軸向收縮將驅使每個鎖環與內井口部件和外井口部件中的至少一個徑向接合。

在本發明的另一實施例中，公開了一種井口密封組件。該組件包括用于在內井口部件與外井口部件之間密封的密封環以及在該密封環的下端上的波紋管式部分。波紋管式部分可軸向收縮且具有外表面和內表面。波紋管式部分包括形成頂點和相鄰頂點之間的間隙的波形部。波紋管式部分中的間隙在固定之前存在，并且當波紋管式部分在固定期間塌縮時尺寸縮小。內鎖環和外鎖環布置在間隙中，使得波紋管式部分的軸向收縮將驅使內鎖環與內井口部件徑向接合且外鎖環與外井口部件徑向接合。波紋管式部分的下端適于就位在內井口部件的臺肩上，并且，當密封環被賦能時，波紋管式部分塌縮而驅使內鎖環和外鎖環徑向接合。

所述波紋管式部分具有三角波形截面輪廓。

每個內鎖環和外鎖環具有背離所述波紋管式部分的環形鎖緊表面；每個內鎖環和外鎖環具有與所述鎖緊表面相反的面向環形波紋管的表面；其中，所述鎖緊表面具有大于所述面向波紋管的表面的軸向高度，以限定在所述鎖緊表面和所述面向波紋管的表面之間延伸的環形錐面；并且，所述環形錐面適于抵靠所述波紋管式部分的間隙的表面滑動。

所述組件還包括有斜面的轉角，所述鎖定表面在此接合所述錐面。