[發明專利]用于高壓高溫(HPHT)應用的密封設備

有效

• 申請號: 201680080293.6
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN108699898B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: G·A·科恩;S·P·弗隆;尹盛軍
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B33/10
• 分類號: E21B33/10;F16J15/16;F16J15/32
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;聶慧荃

1.一種適于定位在同心設置的構件之間的環形空間中的密封設備，所述密封設備包括：

密封環，其限定相對傾斜的內表面和外表面、第一鼻狀部以及第一凸表面，所述相對傾斜的內表面和外表面各自具有大致截頭圓錐形形狀并且限定相對的第一邊緣和第二邊緣，所述第一鼻狀部鄰接所述內表面和外表面的相應第一邊緣，所述第一凸表面與所述第一鼻狀部相對、鄰接所述內表面和外表面的相應第二邊緣，所述第一凸表面大致面向第一軸向方向，所述第一鼻狀部大致面向與所述第一軸向方向相反的第二軸向方向；

壓縮環，所述壓縮環適于在所述環形空間內鄰近所述密封環設置，所述壓縮環限定適于接合所述密封環的所述第一凸表面的平坦表面、且包括與該平坦表面相對的壓縮環凹表面，所述平坦表面面向所述第二軸向方向，所述壓縮環凹表面大致面對所述第一軸向方向，所述平坦表面適于在所述密封設備被供能時接合所述密封環的第一凸表面；

供能元件，其包括大致面向所述第二軸向方向的第二鼻狀部，該第二鼻狀部適于在所述密封設備被供能時接合所述壓縮環的壓縮環凹表面；

其中，當所述密封設備定位在所述環形空間中并處于供能構型時，所述環形空間內的流體壓力推動所述壓縮環的所述平坦表面以壓下所述密封環的所述第一凸表面，且所述密封環的所述第一凸表面適于被壓下，使得所述密封環的所述內表面和外表面徑向膨脹以在所述同心設置的構件中的每一個上施加接觸應力。

2.根據權利要求1所述的密封設備，其中，當所述密封環的所述第一凸表面被壓下時，由所述密封環施加在所述同心設置的構件中的每一個上的所述接觸應力超過所述環形空間內的流體壓力，從而導致所述密封環形成抵抗所述環形空間中的所述流體壓力的密封。

3.根據權利要求2所述的密封設備，其還包括第一支承環，所述第一支承環適于在所述環形空間內鄰近所述密封環設置，所述第一支承環限定第一凹表面，所述第一凹表面適于被所述密封環的所述第一鼻狀部接合，

其中，當所述密封設備定位在所述環形空間中并處于所述供能構型時，所述環形空間內的所述流體壓力推動所述密封環的所述第一鼻狀部以與所述第一支承環的所述第一凹表面適形，從而導致所述第一支承環向外展開并接合所述同心設置的構件。

4.根據權利要求3所述的密封設備，其還包括第二支承環，所述第二支承環適于在所述環形空間內鄰近所述第一支承環設置，所述第二支承環限定適于被所述第一支承環接合的第二凹表面，

其中，當所述密封設備定位在所述環形空間中并處于所述供能構型時，所述環形空間內的所述流體壓力推動所述第一支承環以與所述第二支承環的所述第二凹表面適形，從而導致所述第二支承環向外展開并接合所述同心設置的構件。

5.根據權利要求4所述的密封設備，

其中，當所述第一支承環向外展開以接合所述同心設置的構件時，所述密封環的擠出在第一溫度范圍內被限制；并且

其中，當所述第二支承環向外展開以接合所述同心設置的構件時，所述第一支承環以及因此所述密封環的擠出在第二溫度范圍內被限制，所述第二溫度范圍通常高于所述第一溫度范圍。

6.根據權利要求1所述的密封設備，其中，所述密封環具有在所述內表面和外表面的相應第一邊緣之間測量的第一寬度和在所述內表面和外表面的相應第二邊緣之間測量的第二寬度，所述第一寬度小于所述第二寬度。

7.根據權利要求6所述的密封設備，其中，所述密封環的所述內表面和外表面分別限定從所述密封環的縱向中心軸線起測量的第一傾角和第二傾角，所述第一傾角和第二傾角彼此相等。

8.根據權利要求7所述的密封設備，

其中，所述密封環的所述第一鼻狀部限定相對傾斜的第一表面和第二表面以及第二凸表面，所述相對傾斜的第一表面和第二表面各自具有大致截頭圓錐形形狀并且限定相對的第三邊緣和第四邊緣，所述第二凸表面鄰接所述第一表面和第二表面的相應第三邊緣；并且

其中，所述密封環具有在所述第一表面和第二表面的相應第三邊緣之間測量的第三寬度，所述第三寬度小于所述第一寬度和第二寬度。