[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

一種用于密封同心設置的構件之間的環形空間的密封設備和相關方法。在示例性實施方案中，所述方法包括在所述環形空間內提供密封環，所述密封環限定相對傾斜的內表面和外表面、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鼻狀部相對、鄰接所述內表面和外表面的相應第二邊緣；以及形成抵抗所述環形空間中的流體壓力的密封，其包括壓下所述密封環的所述第一凸表面，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。

技術領域

本公開大體上涉及用于油氣操作(諸如鉆井、完井和生產)的密封件，且更具體地涉及一種用于高壓高溫(“HPHT”)應用的密封設備。

背景技術

在密封設備中使用“人字形”或“V字形”密封件，以在油、氣、地熱、注水和其他井中同心設置的構件之間提供靜態和動態密封二者。為了形成有效的密封，人字形密封件和同心設置的構件之間的接觸應力必須大于施加到人字形密封件的潤濕面的流體壓力。然而，人字形密封件設計成在比現代油田操作期間遇到的溫度和壓力條件低得多的溫度和壓力條件下執行。例如，在人字形密封件開發期間油氣行業的井況很少超過5,000psi和250℉。然而，人字形密封件經歷12,500psi的壓力和400℉的溫度并不罕見。

因此，在現代油田操作期間，人字形密封件的性能可能出現問題，部分原因是彈性材料的體積模量與溫度有關這個事實。具體地，當經受高壓和高溫時，彈性人字形密封件的體積容易在流體靜力載荷下被壓碎，從而導致體積顯著減小和用于密封同心設置的構件的材料的橫截面較小。結果，人字形密封件和同心設置的構件之間的接觸應力下降到施加到人字形密封件的潤濕面的流體壓力以下，最終損及密封件的完整性。

因此，需要一種解決一個或多個前述問題和/或一個或多個其他問題的設備或方法。

附圖說明

本公開的各種實施方案將根據下文給出的具體實施方式和從本公開的各種實施方案的附圖更加全面地理解。在附圖中，相似的參考數字可以指示相同或功能上類似的元件。

圖1是根據示例性實施方案的可操作地聯接到設置在井筒內的井工具的海上油氣平臺的示意圖。

圖2是根據示例性實施方案的圖1的井工具的部分橫截面，所述井工具包括密封芯軸、容座(receptacle)和密封設備。

圖3是根據示例性實施方案的圖2的密封設備的放大圖，所述密封設備包括適配器、一對支承環、密封環、壓縮環和供能環。

圖4是根據示例性實施方案的圖3的密封環的徑向橫截面。

圖5A是根據示例性實施方案的處于未供能構型的圖2-4的密封設備的徑向橫截面。

圖5B是根據示例性實施方案的處于供能構型的圖2至圖4和圖5A的密封設備的徑向橫截面。

具體實施方式

以下描述本公開的說明性實施方案和相關方法，因為它們可能用在用于HPHT應用的密封設備中。為了清楚起見，本說明書中并不描述實際實施方式的所有特征。當然，應當了解，在任何這種實際實施方案的開發中，必須作出大量實施方式特定的決策來實現開發人員的特定目標，諸如符合系統相關約束和業務相關約束，所述目標在不同實施方式間將有所不同。此外，應當了解，這種開發工作可能是復雜而費時的，但是對于受益于本公開的本領域普通技術人員而言將是常規任務。本公開的各種實施方案和相關方法的另外的方面和優點將因考慮以下描述和附圖而變得顯而易見。