[发明专利]具有波纹管型鼻形环的密封件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年3月30日提交的临时申请61/468,979的优先权。

发明领域

本发明大体涉及井口组件，并且具体而言涉及改进对套管悬挂器的锁定的密封鼻形环。

背景技术

在内部井口管状部件和外部井口管状部件之间使用密封件来遏制内部井压力。内部井口部件可为位于井口壳体中的套管悬挂器，并且其支承延伸到井中的套管柱。密封件或封隔在套管悬挂器和井口壳体之间进行密封。备选地，内部井口部件可为油管悬挂器，其支承延伸到井中以便于生产流体的流动的油管柱。油管悬挂器着落在外部井口部件中，外部井口部件可为井口壳体、采油树或油管头。封隔或密封件在油管悬挂器和外部井口部件之间进行密封。

在现有技术中已经采用位于内部井口部件和外部井口部件之间的各种密封件。现有技术密封件包括弹性体环以及部分金属和部分弹性体环。还采用了完全由金属制成以形成金属-金属密封(“MS”)的现有技术密封环。可通过送入工具设定密封件，或可响应于套管柱或油管柱的重量来设定它们。一个类型的现有技术金属-金属密封件具有密封本体，密封本体具有由圆柱形槽口分开的内壁和外壁，从而形成“U形”形状。激励环被推到密封件中的槽口中，以使内壁和外壁变形得分开，而与可在其上形成有锯齿(wicker)的内部井口部件和外部井口部件进行密封性接合。激励环典型地为固体楔形部件。密封件的内壁和外壁的变形会超过密封环的材料的屈服强度，从而造成永久性变形。

在套管或油管和井口之间可出现热增长，特别是对于位于水面而非海底的井口而言。向上流过油管的井流体会加热油管柱且以较低的程度加热周围的套管。温度升高可使油管悬挂器和/或套管悬挂器相对于外部井口部件沿轴向移动微小的量。在加热过渡期间，油管悬挂器和/或套管悬挂器还可由于构件之间的温差和制造构件的材料的不同的热膨胀速率而沿径向移动。如果由于楔定作用而已经设定密封件(其中，激励环的轴向移位引起密封件抵靠在其匹配表面上而沿径向移动)，则在由于压力或热作用而存在沿轴向方向的移动的情况下可减小密封力。在激励环上的轴向力的减小导致密封环的内壁和外壁上的径向向内的力和向外的力减小，这可使密封件泄漏。由于热过渡的原因而在密封件和其匹配表面之间的径向载荷的损失还可使密封件泄漏。用以阻止这个类型的移动的一个方法是通过在密封件上使用锁定C形环，该锁定C形环搁靠在加工于激励环上的穴中。C形环在设定密封件时接合悬挂器，从而将密封件锁定到悬挂器上。另一个方法是使用密封元件本身作为锁定机构。在这些方法中，因此通过密封件提供了锁定。另外，可利用锁定型悬挂器来将套管悬挂器锁定就位。这需要额外的行程来降下锁定型悬挂器。

存在对通过以成本有效的方式提供额外的锁定能力来解决上面描述的密封泄漏问题的技术的需要。以下技术可解决这些问题中的一个或多个。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种密封组件位于具有膛孔的井口壳体和套管悬挂器之间。壳体典型地位于井的上部端处且用作外部井口部件。套管悬挂器具有朝上的台肩，以用于支承密封组件的下部部分。金属-金属密封组件具有内部密封支腿和外部密封支腿，内部密封支腿具有抵靠着套管悬挂器的圆柱形壁进行密封的内壁，而外部密封支腿具有抵靠着井口壳体膛孔进行密封的外壁表面。密封支腿形成U形穴或槽口。延伸部从外部密封支腿向下延伸，并且可具有带螺纹连接部。但是，连接部不必是带螺纹的。延伸部具有搁靠在形成于鼻形环的朝上的台肩上的朝下的台肩。连接部将密封环连接到鼻形环上，鼻形环的下部部分搁靠在套管悬挂器的朝上的台肩上，以在设定操作期间提供反作用点。在这个实施例中，多个波纹管形成于鼻形环上，以有利地提高密封组件的锁定能力。波纹管可形成为螺旋形状，并且具有朝向悬挂器的外轮廓的内表面，以及在波纹管上的朝向壳体的膛孔的外表面。各个波纹管可具有形成“V形”或“U形”形状的支腿，在波纹管的外表面之间形成有间隙。类似地，间隙形成于波纹管的内表面之间。当设定密封组件时，波纹管将塌缩，从而随着波纹管向内和向外膨胀到悬挂器的外轮廓和壳体的膛孔中而减小间隙的宽度。

除了现有技术中那些之外，鼻形环上的波纹管提供锁定悬挂器的机构。因而，通过将悬挂器上的向上的力分担在本发明和现有技术的这些机构之间来有利地提高锁定能力。另外，本发明还可有利地节约与必须重新进行行程(re-trip)以便安装锁定悬挂器相关联的时间和金钱。

附图说明