[發(fā)明專利]用錐形鎖定環(huán)鎖定的套管懸掛器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210521025.7
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103147709A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.E.亞特斯;D.L.福德;D.C.本森
• 申請（專利權(quán)）人: 韋特柯格雷公司
• 主分類號: E21B23/01
• 分類號: E21B23/01
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及井口套管懸掛器，并且具體而言，涉及將軸向負(fù)載轉(zhuǎn)化成徑向負(fù)載的套管懸掛器鎖定滑環(huán)。

背景技術(shù)

在內(nèi)、外井口管狀部件之間使用密封件以容納內(nèi)部井壓。內(nèi)井口部件可以是支撐延伸入井中用于生產(chǎn)流體流動(dòng)的油管柱的油管懸掛器。油管懸掛器就位于外井口部件中，該外井口部件可為井口罩、采油樹或油管頭。密封件或封隔器密封油管懸掛器與外井口部件之間。備選地，內(nèi)井口部件可以是位于井口罩中且固定至延伸入井中的套管柱的套管懸掛器。密封件或封隔器密封套管懸掛器與井口罩之間。

在現(xiàn)有技術(shù)中已采用這種性質(zhì)的各種密封件。現(xiàn)有技術(shù)密封件包括彈性體環(huán)以及部分金屬和彈性體環(huán)。還采用用于形成金屬對金屬密封件的完全由金屬制成的現(xiàn)有技術(shù)密封環(huán)。密封件可由送入工具設(shè)定，或者它們可響應(yīng)于套管柱或油管柱的重量而設(shè)定。一種現(xiàn)有技術(shù)金屬對金屬密封件具有由錐形槽分開的內(nèi)壁和外壁。賦能環(huán)被推入該槽中以使內(nèi)壁和外壁變形分開成與內(nèi)、外井口部件密封接合。賦能環(huán)是實(shí)心楔形部件。內(nèi)壁和外壁的變形超過密封環(huán)的材料的屈服強(qiáng)度，使得變形是永久的。

在套管或油管與井口之間可能發(fā)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(jīng)油管的井流體加熱油管柱，并以較小程度加熱周圍的套管。溫度增加可導(dǎo)致油管懸掛器和/或套管懸掛器相對于外井口部件或彼此軸向移動(dòng)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(gòu)件之間的溫差和構(gòu)成構(gòu)件的材料的不同熱膨脹率而徑向移動(dòng)。如果密封件已作為賦能環(huán)的軸向位移引發(fā)密封件靠在其配合面上徑向移動(dòng)的楔進(jìn)作用的結(jié)果而被設(shè)定，那么若在軸向上由于壓力或熱效應(yīng)而有移動(dòng)則密封力可減小。賦能環(huán)上軸向力的減小引起密封環(huán)的內(nèi)壁和外壁上的徑向向內(nèi)和向外的力的減小，這可導(dǎo)致密封件泄漏。密封件與其配合面之間的徑向加載歸因于熱瞬變的損失也可導(dǎo)致密封件泄漏。

試圖克服由套管懸掛器或油管懸掛器的軸向移動(dòng)導(dǎo)致的問題的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備包括鎖定密封件。鎖定密封件要求在制造過程期間在聯(lián)頂接頭(landing?sub)或井口中形成凹槽。在井口和聯(lián)頂接頭定位于井眼內(nèi)后，鎖定密封件被送入到聯(lián)頂接頭的位置，在此，鎖定密封件的環(huán)分別擴(kuò)張或收縮到形成于井口或聯(lián)頂接頭中的凹槽中。遺憾的是，凹槽常常在鎖定密封件的進(jìn)入之前由碎屑填充。碎屑妨礙了環(huán)的接合并因此無法提供鎖定密封結(jié)果的鎖定益處。

鎖定密封件要求生產(chǎn)成本的顯著增加。這部分歸因于用以將基本井口或聯(lián)頂接頭修改成包括鎖環(huán)凹槽的增加的成本。此外，這些裝置的使用使得必須使用專用工具和其它構(gòu)件來恰當(dāng)?shù)鼐臀缓徒雍湘i定環(huán)。而且，現(xiàn)有技術(shù)鎖定密封件在聯(lián)頂接頭與鎖定密封件的鎖定設(shè)備之間要求一些空隙。該空隙允許鎖定密封件相對于井口和聯(lián)頂接頭就位于適當(dāng)位置，同時(shí)還提供密封件的鎖定部分接合井口或聯(lián)頂接頭所需的空間。空隙還允許聯(lián)頂接頭在鎖定裝置恰當(dāng)?shù)亟雍喜⒆璧K聯(lián)頂接頭的移動(dòng)之前移位。在此類例子中，聯(lián)頂接頭可軸向移位并導(dǎo)致密封件失效。因此，需要一種克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題的鎖定密封件。

發(fā)明內(nèi)容

通過提供套管懸掛器鎖定滑環(huán)及其使用方法的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，大體解決或規(guī)避了這些和其它問題，并且大體實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，公開了一種井口組件。該井口組件包括井口部件，其限定具有臺(tái)肩的孔，該孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓。該井口組件還包括懸掛器，其就位在井口部件的孔內(nèi)的臺(tái)肩上并在井口與懸掛器之間限定環(huán)形空間。懸掛器密封環(huán)設(shè)置在環(huán)形空間內(nèi)，與井口的內(nèi)表面接合，并與套管懸掛器的外表面接合，使得密封環(huán)防止通過環(huán)形空間的流。鼻環(huán)被固定至密封環(huán)的下端并具有接合井口部件的孔中的錐形輪廓的錐形表面。鼻環(huán)還接合套管懸掛器的外徑表面部分，以限制套管懸掛器的向上軸向移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，公開了一種用于密封內(nèi)、外管狀部件之間的環(huán)形空間的密封件，其中內(nèi)管狀部件就位于外管狀部件的孔中。該密封件包括密封環(huán)，其適于就位在環(huán)形空間中，并且適于在被賦能時(shí)徑向擴(kuò)張而接合外管狀部件的內(nèi)徑表面和內(nèi)管狀部件的外徑表面。鎖定組件被固定至密封環(huán)的下端并具有接合外管狀部件的孔中的錐形輪廓的錐形表面。鎖定組件還接合套管懸掛器的外徑表面部分，以限制套管懸掛器的向上軸向移動(dòng)。該鎖定組件在鎖定組件的上端上具有頸部，該頸部在頸部的外徑上具有凹槽。該密封環(huán)在密封環(huán)的下端上具有下支腿，該下支腿在下支腿的內(nèi)徑上具有凹部。開口環(huán)部分地在凹槽內(nèi)且部分地在凹部內(nèi)，從而將鎖定滑環(huán)固定至密封環(huán)。