[发明专利]自紧式环形密封

说明书

关于联邦资助研究或开发的声明

不适用。

背景技术

能够产油或气的井具有固定在导管柱上的导管头，该导管延伸到井中的较浅深度。然后，将井口头放置在导管头中并固定到外套管柱或第一套管柱上。第一套管柱穿过导管延伸到井中的较深深度。根据目标区(通常为油或气生产区、或流体注入区)上方的地质层的特定条件，一个或多个附加套管柱穿过外套管柱延伸更深的深度，直至将井的最终深度也被包围为止。外套管柱的上端由其自身的套管挂支撑，该套管挂放置在井口头中并由井口头支撑。在每个套管挂与井口头之间，设置套管挂密封组件以将套管柱之间的各个环形空间隔离。最末最深的套管柱，即生产套管，延伸至井中的最深深度。

在钻孔和安装套管柱的步骤完成之后，必须完井以生产产液。产液通常在生产区从地层中穿过在生产套管中制造出的孔流出。生产油管柱在生产套管内延伸至生产区以提供压力受控管道，通过该压力受控管道生产井产流体。在生产区上方的某点处，封隔器密封生产套管与生产油管之间的空间以保证井产流体通过生产油管流到表面。该油管由放置并锁定在生产套管挂上方的油管挂组件来支撑。设置油管挂密封组件来隔离开生产油管与生产套管之间的环形空间。

在井口处，在安装在井口头中的通常称为采油树的组件中布置具有各种布置方式的生产调节阀门。该采油树具有包括控制阀门并延伸到各产出流体出口的一个或多个生产井筒(production bore)。

例如，可以使用具有与生产油管偏置的生产调节阀门的布置方式的采油树，通常称为水平式采油树。一种类型的水平式采油树是在美国专利No.5,544,707中示出并说明的Spool Tree^TM，该专利通过引用并入本文。水平式采油树还锁定并密封到井口头上。然而，在水平式采油树中，油管挂锁定并密封在采油树的孔中。采用与生产油管偏置的生产阀门，可以在不必从井口头上移除水平式采油树的情况下从采油树上移除生产油管挂和生产油管。

生产油管挂组件锁定并密封在经钻穿的水平式采油树中而不是井口头中。然而，因为压力和热膨胀和外力作用在限制于该环形空间中的元件上，所以油管挂密封组件所在的环形空间不总是保持恒定。此外，因为负荷施加在部件上，所以形成孔或心轴的部件的不对称几何结构可能导致不对称偏转。油管挂密封组件应该沿着径向具有顺从性(compliant)以适应密封表面的这些移动并与密封表面保持足够的接触压力以在所有条件下都保持密封性。

附图说明

下面，为了更详细地说明实施例，将参考以下附图：

图1A是安装有油管挂的水平式采油树的剖视正视图；

图1B是图1A的水平式采油树的放大剖视图；

图2A是示例性密封组件的剖视图；

图2B是可选密封组件的剖视图；

图2C是可选密封组件的剖视图；

图2D是可选密封组件的剖视图；

图2E是可选密封组件的剖视图；

图3A是紧接在移动到设置条件之前位于两个管状部件之间的密封组件的局部剖视图；以及

图3B是图3A所示的本发明的形式在密封组件处于设置条件的情况下的局部剖视图。

具体实施方式

在以下附图和说明中，在整个说明书和附图中分别用相同的附图标记来表示相同的部分。附图不一定按比例绘制。本发明的某些特征可以按比例放大或者在一定程度上以示意的形式示出，并且为了清楚和简洁起见，可能没有示出传统元件的某些细节。本发明可以采用不同形式的实施例。详细描述并在附图中示出了具体的实施例，应该理解的是应将本公开视为本发明的原理的实例，并且本公开并不意图使本发明局限于本文所示和所述的内容。应该完全认识到可以单独地或以任意合适的组合采用不同于下文所讨论的实施例的教导来产生期望的结果。以任意形式任意地使用术语“连接”、“接合”、“结合”、“安装”或描述元件之间的相互作用的任何其它术语并不意味着将所述相互作用局限于元件之间的直接相互作用，该相互作用还可以包括所述元件之间的间接相互作用。在参考附图阅读实施例的以下详细说明时，本领域的技术人员容易理解上述各种特性以及下文更详细地描述的其它特征和特性。