[发明专利]金属-金属环带密封组件

说明书

发明领域

本发明大体涉及用以在井孔部件之间进行密封的方法和设备，并且具体而言，涉及在可调井孔套管的两个部件之间使用的金属密封件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月30日提交的临时申请61/221,915的优先权，而且该申请通过引用而结合在本文中。

有关技术的简要描述

当将钻探平台连接到现有的井头时，可使用可调套管接头(“ACS”)。例如，“顶起”的或固定的油气平台可重新连接到先前安装好的海底井头或泥浆管线系统上。ACS是提供可调长度的立管组件的一部分。ACS可包括两个同心定位的管状部件。管状部件可相对于彼此沿轴向运动，以及然后在它们处于期望的长度处时密封在一起。

管状部件可具有壳体环带或密封袋口，其中，环形空隙位于内管状部件的外径和外管状部件的内径之间。可将密封件置于壳体环带中。现有的ACS设计使用弹性体环形密封组件，当在高压或高温应用中使用时，它可具有固有的局限性。

库存中存在许多ACS系统，并且因而，重新设计壳体环带本身来使用与高压和高温环境更相容的密封件是不实际的。因此，具有可在现有的壳体环带设计内工作且在金属管状部件之间形成密封的金属密封件是合乎需要的。

发明概述

在一个实施例中，密封组件可包括以相反的方向安装的两对密封元件，以在壳体环带内提供对抗来自两个方向的压力的密封。密封元件可具有与密封激励环上的同样的球面表面匹配的球面内部轮廓，外部轮廓加工成形成成角度表面，该成角度表面具有一系列的径向凹槽，径向凹槽包含由较软的材料制成的润滑镀层或嵌入体，以确保在设定密封件时所进行的密封件的轴向运动之后有密封可靠性。密封元件可尺寸设置成使得在送入和设定操作期间，它们不会与它们相关联的密封表面接触。

送入工具可使活动套筒沿轴向运动，活动套筒为ACS密封组件的一部分。在一个实施例中，送入工具可旋转，并且径向运动可转变成活动套筒的轴向或纵向运动。密封件可被活动套筒的调节所施加的竖直载荷所激励。竖直载荷可在激励环上的球面表面上面驱动单独的密封元件，并且设定密封元件，使得成角度的外部轮廓与ACS上的对应的表面接触。这个接触可产生存储能量，该存储能量可导致在密封元件的内部面和外部面两者上有足以产生金属-金属密封的升高的接触应力。可产生预载荷，并且可借助于调节定位在密封组件的上方的活动套筒来保持该预载荷。

在另一个实施例中，密封组件包括以相反的方向安装的两对密封唇缘。各对密封唇缘可形成U形密封组件，以在环带内提供对来自两个方向的压力的密封。可将密封唇缘外部轮廓加工成形成具有一系列的径向凹槽的成角度表面，径向凹槽包含由较软的材料制成的润滑镀层或嵌入体，以确保在设定期间进行的密封件的轴向运动之后有密封可靠性。密封元件可尺寸设置成使得与对应的密封表面有成角度的径向干涉。激励环可具有在设定期间在U形密封部件之间被驱动的锥形轮廓。密封元件相对于激励环的纵向行进可使密封唇缘有成角度的偏转，从而导致密封唇缘接合ACS的内管状部件和外管状部件。成角度的偏转可沿径向压缩密封唇缘，并且产生存储能量，该存储能量导致有足以产生金属-金属密封的升高的接触应力。

在ACS送入和设定就位之后，可产生额外的预载荷，并且可借助于调节定位在密封组件的上方的活动套筒来保持该预载荷。借助于通过ACS送入和设定工具所施加的扭矩，套筒的纵向行进可产生载荷。竖直载荷可压缩上密封激励环和下密封激励环，直到在各个密封唇缘的内部轮廓上的锥形表面和激励环上对应的锥形之间有接触为止。该接触可产生额外的存储能量，该存储能量可在密封元件的内部面和外部面两者上导致在生产操作期间足以保持金属-金属密封的额外的接触应力。

在一个实施例中，密封组件可包括形成U密封组件的密封唇缘对，以在环带内提供对来自两个方向的压力的密封。可将密封唇缘外部轮廓加工成形成可具有一系列的径向凹槽的平行表面，径向凹槽包含由较软的材料制成的润滑镀层或软嵌入体，以确保在密封件在设定密封件的期间相对于管状部件沿轴向运动之后有密封可靠性。密封唇缘的内部轮廓可具有对应于激励环上的类似的轮廓的“自持式”锥形轮廓。如同与其它实施例那样，密封元件可尺寸设置成使得在ACS的送入和设定操作期间，密封元件不会接触管状部件的相关联的密封表面。送入工具可产生旋转力或纵向力，这可转变成与连接到密封组件上的活动套筒相关联的纵向力。

附图说明