[发明专利]受压自紧径向密封件

说明书

技术领域

本文所公开的实施例大体涉及在油气行业中使用的防喷 器。具体而言，所选择的实施例涉及具有新型密封组件以在高压区域 与低压区域之间进行密封的防喷器。

背景技术

良好的控制是油气勘探的一个重要方面。例如，在钻井时， 必须将安全装置放置在适当位置上，以防止由与钻探活动相关的意外 事件所引起的对人员的伤害和对设备的破坏。

钻井涉及穿透多种地下地质构造，或“地层”。有时候，井 眼将要穿过的地层具有比井眼中所保持的压力显著要高的地层压力。 当这种情况发生时，井就发生所谓的“井涌”。形成的流体(其可为液体、 气体，或它们的组合)流入井眼通常会造成压力增大并伴随有井涌。压 力较高的井涌趋于从井眼进入点沿井孔向上(从高压区域到低压区域) 传播。如果容许井涌传播到达地表面，则钻井流体、井具及其它钻探 结构就会被喷出井眼。这种“井喷”可导致对钻探设备(包括，例如，钻 机)的灾难性破坏，以及钻井人员的极大伤亡。

由于有井喷的风险，因此，将通常称为防喷器(“BOP”)的装 置安装在地表面处的井口上方或在深水钻探装置中安装在海底上，以 有效地将井眼密封，直到可采取有效措施来控制井涌。BOP可被触发， 以使得井涌得到足够的控制并使其从系统中“向外流动”。现有多种 BOP，最常用的是环形防喷器和闸板式防喷器。在这之后，将更为详 细地对闸板式防喷器进行描述。

参看图1，示出了闸板式BOP 100的实例。闸板式BOP 100 通常包括本体102，以及至少两个相对设置的罩盖104。罩盖104可 利用例如螺钉或/和铰链紧固到本体102上，以便可将罩盖104拆卸下 来进行维修。作为备选，如图1所示，可使用径向锁定机构106将罩 盖104紧固到本体102上，以便在需要维修时使罩盖104能够滑动和 旋转。

活塞促动式闸板108接合在各罩盖104的内部。通常，闸 板108为管型闸板或变孔径闸板，其在受到触发时移动以接合并包绕 钻探管和/或井具来密封井眼；或剪切闸板，其在受到触发时移动以接 合并物理剪切任何在井眼中的钻探管和/或井具；或全封闸板，其在受 触发时移动以在没有钻探管时接合并封闭井眼。闸板108可沿轴线112 而彼此相对地进行设置，并且可在井眼110中心附近相互抵靠而密封。 在授予Berckenhoff的、转让给本发明的受让人的美国专利 6,554,247(′247号专利)中，提供了闸板式防喷器和高压密封的更多论 述，该专利通过引用整体并入到本文中。

如同任何用于油气井钻探的工具一样，必须将防喷器密封 和紧固，以避免对周围环境及人员的潜在危害。例如，闸板式BOP 可包括在BOP的罩盖与本体之间的高压密封件，以防止流体的渗漏。 在一些情况下，高压密封件为弹性体密封件，并且应当受到定期检查， 以保证该弹性体构件未受到切割、没有发生永久性变形，或者，例如， 没有与井眼中的钻探流体发生化学反应而受到损坏。

现参看图2(取自′247号专利)，闸板式BOP 200的实例包括 高压表面密封件载体202，用以在罩盖104与本体102之间进行密封。 表面密封件载体202设置在围绕轴线112而形成在罩盖104中的槽204 内。表面密封件载体202包括两个弹性体O型密封圈206，208，以及 偏压机构210。当偏压机构210从罩盖104朝向本体102偏压表面密 封件载体202时，O型密封圈206，208密封地接合本体102和罩盖104 的表面。这类密封件的一个需要注意的问题就是，在BOP中，该BOP 的罩盖及本体可能需要变得更大，以容纳表面密封件。例如，表面密 封件载体202保持在罩盖104的工作面212内，以抵靠本体102进行 密封。这就需要罩盖104(及所对应的本体102)在径向上比可能为径向 密封件所需的更大，以保持表面密封组件104。此外，表面密封件对 密封完整性的损失可能更为敏感。例如，当密封中遇到密封表面有不 足和缺陷时(例如，刮痕、擦伤、磨损)，表面密封件对穿过密封件的 渗漏更为敏感。