[发明专利]金属密封件

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于海底井组件的圆形构件之间密封的金属-金属密封组件。

技术背景

在海底井领域中，对于井组件的压力范围的需求在持续增加。这导致对于在这些井中使用的密封组件的技术需求相应增加。

金属-金属密封件已经长期以多种设计使用。此类密封件的挑战之一是密封件中使用的金属可经受超过该密封件中材料的屈服强度的张力。因此，当压力被移除时该密封件可能已经改变形状，并可能在下一次或后来的高压暴露时不能合适地发挥作用。因此，人们想使用在暴露于高压后其形状不会永久改变的密封构件。

此外，在例如密封环的密封构件中的金属比端面(facing)密封表面中的金属软是一项标准或必备条件。换句话说，在容易被替换的部分中的金属应比其他部分中的金属软。而且，该金属应为足够软以使其能在与端面密封表面靠紧接触的位置屈服，以提供紧密密封。

因此，这两个目的某种程度上为彼此矛盾的。

专利申请GB 2 217 795展示了横截面显示有两个密封腿部的V形密封元件。可通过两个二级腿部使这两个腿部受力使它们靠紧相对的端面密封表面，所述两个二级腿部可在所述密封腿部之间以楔入方式受力。

公布的专利US 5,044,672描述了另一种具有圆形密封元件的金属-金属密封件，所述圆形密封元件的横截面具有形成V形的两个腿部。每个腿部具有通过受力靠紧相对的海底井组件的元件的密封表面的密封表面。

公布的专利US 5,174,376还描述一种具有金属密封元件的密封组件，所述金属密封元件具有U形横截面。

此外，公布的专利US 7,559,366还有金属-金属密封件的另一实施方式。在此，楔入构件对H形的密封环(或者，彼此靠紧设置为V形)作用使其靠紧端面密封表面，所述楔入构件被作用进入该密封环的腿部之间的空间。而且，该说明书提到了在密封环的一侧布置一层较软金属的可能，以密封该端面密封表面中的可能的刮痕或裂缝。

公布的专利US 6367558B1描述了一种横截面具有两个腿部的金属密封件。将比该密封件其余金属软的金属条带连接至所述腿部的外侧，用于靠紧接触相对的密封表面。

如以上简述的，随着连续增加压力等级(rates)，必须相应地设计密封件。既需要关于端面密封表面的密封构件的“软的”金属，也需要密封构件的形状不会永久改变的，这两者必须同时被满足。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于海底井组件的金属-金属密封组件。该密封组件包括在环状物中设置的内部圆形密封表面和外部相对的圆形密封表面，其中所述密封表面定义了关于该环状物的邻近部分的狭窄的环状物横截面。该密封组件还包含横截面有两个腿部的密封环。该腿部适用于在该密封环自该环状物的所述邻近部分经受力进入所述狭窄的环状物横截面时被弹性地弯曲并被作用朝向彼此。该密封环在每一个所述腿部的各自的外部末端部分上还有密封环密封表面，所述密封环密封表面被设置为靠紧所述内部和外部圆形密封表面密封。该密封环包括主要金属部分，该主要金属部分为与所述端面内部和外部圆形密封表面中的金属硬度相同或硬度更高的金属。而且，所述密封环密封表面包含密封环表面金属，该密封环表面金属为比内部和外部圆形密封表面中的金属和主要金属部分中的金属软的金属。根据本发明，该密封环包含第二部分，该第二部分包含所述密封环表面金属，该第二部分在各自的腿部上的所述密封环密封表面之间连续延伸。这是有利的以在使用时将较软的密封环表面金属保持在一定位置。

因此，本发明提供一种密封环，该密封环可在高压条件下使用且没有永久地改变形状的风险。该较软的密封环表面金属使得不必在环状物的圆形密封表面中提供比该密封环的主要金属部分的金属软的镶嵌物。因此，避免了昂贵的大单元制造，例如管道支架和中心管(stinger)，密封组件适用于紧挨着这些大单元密封，因为不必提供特别的硬材料镶嵌物。

此外，该第二部分可在这些腿部之间的空间中沿着主要金属部分有利地延伸。还优选地，该密封环可具有面向压力(pressure-facing)侧且第二部分可在所述面向压力侧上沿着主要金属部分延伸。然后压力将用于使该第二部分保持在该密封环上的一定位置。以下将参考实施方式的实施例对其进一步详细描述。