[發明專利]用于非彈性體O形圈、密封堆疊和墊片的可膨脹金屬

有效

• 申請號: 201780094738.0
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN111094810B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: M·L·夫瑞普;斯蒂芬·M·格雷奇;Z·W·沃爾頓
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: F16J15/06
• 分類號: F16J15/06;E21B41/00
• 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

可膨脹金屬密封元件以及使用所述可膨脹金屬密封元件在井筒中形成密封的方法。一種示例性方法包括提供選自由O形圈、墊片或密封堆疊組成的組的可膨脹金屬密封元件；其中所述可膨脹金屬密封元件設置在井下工具中或其周圍，所述井下工具設置在井筒中。所述方法還包括將所述可膨脹金屬密封元件暴露于鹵水并允許或致使允許所述可膨脹金屬密封元件膨脹。

技術領域

本公開涉及將可膨脹金屬用作非彈性體O形圈、密封堆疊和墊片，并且更具體地，涉及將可膨脹金屬用作井下工具中的非彈性體O形圈、密封堆疊和墊片以用于在暴露于鹵水之后形成密封。

背景技術

除其他原因外，諸如O形圈、密封堆疊和墊片的密封元件可以用于在井下工具中和周圍形成密封。這些密封元件可以限制密封界面處的流體和/或壓力連通。在鉆井、完井和生產的所有階段，形成密封可以是井筒作業的重要部分。

O形圈、密封堆疊和墊片是密封元件的類型。墊片通常是填充兩個或更多個配合表面之間的空間的機械密封件。墊片可以由許多類型的材料制成，但是通常由在被壓縮時允許變形的材料(例如彈性體)生產。

O形圈是一種機械墊片，其形狀為圓形并具有圓形橫截面。通常，O形圈位于兩個或更多個相鄰部件之間的凹槽或切口中。當被壓縮時，O形圈擴大到任何周圍的空隙空間中，以在O形圈的界面處形成密封。

密封疊堆是成形為與密封疊堆中的相鄰密封元件一起配對的疊堆或密封元件。密封疊堆可以用于形成動態密封或用于實現使用單個密封元件不可能實現的密封布置。密封疊堆內的個別密封元件可以用于激勵密封疊堆內的相鄰密封元件。

許多種密封元件包括彈性體材料以形成密封。彈性體材料(諸如橡膠)在高鹽度和/或高溫環境中可能降解。此外，彈性體密封元件可能會隨著時間的流逝而失去彈性，從而導致故障或需要重復更換。用作密封元件的一些材料可能還需要精密加工，以確保優化密封元件的界面處的表面接觸。因此，沒有良好的表面光潔度(例如，具有切口、間隙等的粗糙或不規則表面)的材料可能無法被這些材料充分密封。

如果密封元件例如由于高鹽度和/或高溫環境引起的降級而失效，則可能必須停止井筒作業，從而導致生產時間損失，并且需要額外的支出來減輕損壞并校正失效的密封元件。

附圖說明

下文參考附圖詳細地描述了本公開的說明性示例，附圖以引用的方式并入本文中并且在附圖中：

圖1是根據本文中公開的示例的兩個密封元件O形圈和擋圈的示例的等軸視圖；

圖2是根據本文中公開的示例的多種墊片密封元件的等軸視圖；

圖3是根據本文中公開的示例的設置在流入控制裝置周圍的墊片的橫截面視圖；

圖4是根據本文中公開的示例的設置在兩個相鄰的井下工具之間的間隙中的密封堆疊的等軸視圖；

圖5示出了根據本文中公開的示例的包括密封堆疊并且設置在井下工具中的封閉機構的橫截面視圖；

圖6是根據本文中公開的示例的包括粘合劑的密封元件的一部分的橫截面視圖，所述粘合劑具有分散在其中的可膨脹金屬；

圖7是示出根據本文中公開的示例的兩個樣品可膨脹金屬棒和一根油管的俯視圖的照片；

圖8是示出根據本文中公開的示例的插入到該根油管中的圖7的樣品可膨脹金屬棒的側視圖，并且還示出樣品可膨脹金屬棒與該根油管之間的擠壓間隙的照片；

圖9是示出根據本文中公開的示例的在將該根油管密封之后的圖7和圖8的膨脹的樣品可膨脹金屬棒的側視圖的照片；

圖10是繪制根據本文中公開的示例的實驗的部分的壓力與時間的圖表，在該實驗中圖9的油管內的壓力升高到足以將膨脹的金屬棒從油管中逐出的壓力；