[发明专利]具有支承构件的可膨胀密封件

说明书

技术领域

本公开涉及采用可膨胀密封件的井工具。

背景技术

井中的井下条件存在众多密封挑战。例如，井中的密封件必须经常长时 间地暴露于高压和高温。在这样的条件下，常用的弹性体密封件容易挤出到 位于承载密封件的部件与密封件所抵靠的表面之间的间隙中，并且最终失 效。已开发出复杂的支承环设计，以通过桥接上述间隙并且支撑挤出物以抵 抗挤出来解决这个问题。然而，这种支承环设计仅在密封件被加压时才有效。 而且，在插管或插口的情况下(其中一个井部件被密封在另一井部件的孔 中)，会使用多个密封件并因而使用多个支承环。为使多个密封件容纳在小 空间中，使用O形环或V形密封件。然而，这些密封件的有效性取决于被 封住表面的清洁度和表面光洁度。

附图说明

图1是合并有管柱的井的示意性侧视图。

图2是合并有密封组件的两个井部件的示例的侧向截面图。

图3A和图3B是示例井部件的详细视图，其示出了在密封件膨胀之前和 密封件膨胀之后密封组件的端部。

图4是示例支承构件的立体图，其示出了波浪部。

各图中，相同的参考符号表示相同的元件。

具体实施方式

首先参照图1，井包括基本圆柱形井筒10，该基本圆柱形井筒从位于地 面12的井口22向下延伸到大地中，进入一个或多个所关注地下区域14(示 出一个)。地下区域14可以对应于井所进入的单个地层、地层的一部分或 超过一个地层，并且给定井可以进入一个或超过一个地下区域14。在某些例 子中，地下区域所在的地层含烃(诸如石油和/或天然气沉积物)，并且井用 于生产烃类和/或用于协助从另一个井生产烃类(例如，作为注入井或观测 井)。然而，本文的概念实际上适于任何类型的井。从井口22延伸到地下 区域14的井筒10的一部分衬有管段(称为套管16)。

所示井为竖直井，基本从地面12竖直延伸到地下区域14。然而，本文 的概念适于井的许多其它不同配置，包括水平井、倾斜井或其它偏斜井以及 多分支井。

管柱18示为已从地面12降低到井筒10中。管柱18为端对端联接在一 起的一系列接合管段和/或连续(即，未接合)油管，并且包括一个或多个井 工具(例如所示出的一个井工具20)。管柱18具有内部中心孔，该内部中 心孔使得能够在井口22与井下位置(例如，地下区域14和/或其它位置)之 间进行流体连通。在其它情况下，管柱18可以被布置成使得其不会从地面 12延伸出来，而是取决于进入井中的线，诸如钢丝、电缆、易缆和/或其它 线。

本文的概念适用于密封布置，该密封布置在多种不同的情况下可以用于 在井中在井部件之间进行密封。例如，可以在井工具20中使用密封布置。 在某些情况下，井工具20为内管道部件嵌套在外管道部件中的类型，其中 本文所述的密封布置被配置成在管道之间进行密封。然而，密封布置不必限 于同一工具或装置的密封部件。例如，在某些情况下，井工具20为封隔式 工具(例如，封隔器、桥塞、压裂塞和/或其它)，该封隔式工具具有密封布 置，该密封布置被配置成将工具20密封到套管16的内表面、衬套或井中的 其它部件，以密封管柱18周围的环形区。在另一示例中，可以将管柱18在 井中以两个部分放置，其中井上部件具有接纳到井部件的对应孔中的插口或 插管。在这种情况下，密封布置被配置成密封到其它部件的孔，并且因此在 两个管道之间进行密封。在另一示例中，送入工具或致动工具可以用于操作 井工具20或井中的另一部件。在这种情况下，送入工具或致动工具具有接 纳到正致动的工具或装置的对应孔中的插管或插口，并且密封布置被配置成 在插管/插口与孔之间进行密封。存在其它示例并且其在本文的概念范围内。

参照图2，示出两个井部件30、32的半侧向截面图。在本示例中，井部 件30、32为两个细长管道(例如，井工具、封隔器和套管的管道、插管和 孔或其它)，彼此同心地嵌套。内管道(部件32)包括密封凹槽24，该密 封凹槽的大小被确定为接纳细长可膨胀弹性体密封件26和支承构件28。密 封凹槽24、可膨胀密封件26和支承构件28中的每一者均为环形或环状以环 绕管状井部件30、32。在井部件30、32之间形成环形间隙34。虽然本文结 合管状井部件进行描述，但相同的概念可以适用于非圆柱形、平坦或其它形 状。因此，密封件26、支承构件28和其它方面不必是环形的。