[其他]密封装置

说明书

本发明是关于一种用于油井、气井的完井及生产工作中的密封装置，更具体些，是关于一种密封装置，它利用了一系列由固定挡圈隔开的并包括能承受高压化学环境的密封件的密封组件。

密封装置已成为油、气井的完井和生产工作的关键部分。然而，极高的温度和压力对密封装置的损害能导致降低密封性能和密封严密性。化学腐蚀，如某些井中常见的氢硫化物和甲烷，会加速这种密封失效。在需要收取深处矿藏的深井的钻井和完井工作中，这种环境是很常见的。为了成功地完成一个深井，密封装置必须能承受深井环境的损害作用，和来自完井和生产工作中的物理应力。

一些现有技术专利公开了利用弹性环形密封件的井密封装置。已经发展了各种结构以承受不同的深井环境。然而，现有技术的密封装置不能完全适用于具有高温、高压和密封件要与腐蚀流体接触的环境的井中。为了克服这些缺陷，在暴露于这种恶劣环境下的密封装置中，已经使用了各种弹性材料。最常用的这种弹性材料包括以Dupont的Teflon为商标销售的聚四氟乙烯，和以Dupont的Kalrez为商标销售的全氟橡胶。Teflon密封件已经用于地下油井的密封，并在其它应用中用于密封圆柱体件。这是因为Teflon密封件具有高度的永久变形、冷流能力及耐高温，耐化学腐蚀的能力，从而使它很广泛地应用于某些恶劣的环境中。类似地，尽管Kalrez密封件具有导致更大材料流动的更高的柔性，它也有很高的热稳定性和耐化学腐蚀能力。

一个这类装置使用了一系列由刚性隔离件隔开的环形密封系统，用于与装填设备密封地接合。每个密封系统包括至少一个Kalrez密封件和至少一个Teflon密封件。为了将这些弹性密封件的挤压降至最小，由聚苯撑硫（Polyphenolenesulphide）的聚合物（以Phillips    Petroleum的商标Ryton销售）制成的密封件被置于两个最里面的密封件的相对的侧面。然而，因为每个密封系统都被可滑动的隔离件隔开，由第一个密封系统产生的压缩力被传递到其次的密封系统，导致损坏整个密封装置。这样，由于各个密封系统没有相互隔开，一个密封系统的损坏就引起其余密封的损坏，导致失去了密封的严密性。

另一个商品化的密封装置带有密封系统，密封系统包括一个Kalrez密封件，一个Teflon密封件和一个位于金属垫圈侧面的Ryton密封件。固定在内管上的C形金属圈用来分隔相对而置的密封系统组。然而，正如其它密封系统一样，所施加的压力从一个密封系统传递到与它相邻的密封系统。而且，该载荷使得Kalrez密封件在金属垫圈上挤压，产生极大的摩擦力，该摩擦力引起密封装置粘结，导致不能修复密封装置。此外，该挤压也往往毁坏弹性密封件，而使其不能重新使用。

本发明通过提供一个密封装置克服了现有技术已知的密封装置的缺点，该密封装置可以有效地承受高压和高温环境，而能保持整个密封的严密性。

根据本发明的密封装置包括一系列六个密封组件，用于部分地与外井管密封地接合。密封组件安装在一个内管上并包括由一个固定挡圈隔开的五个环形件，固定挡圈将每个密封组件完全隔开。密封组件包括最外面的与固定挡圈贴靠的金属垫圈。在金属垫圈之间的是一个由Kalrez制成的密封件，一个由Teflon制成的密封件，和一个由金属编织网构成的密封件。Teflon和Kalrez密封件都有大致为人字形的形状，而编织网状密封件有一个凹形下表面以容纳Teflon密封件的凸形上表面。类似地，下金属垫圈带有一个与Kalrez密封件的凹形表面配合的凸形上表面。这些配合表面有利于密封系统，并改善了密封系统的密封能力。

即使在化学腐蚀和高温环境中，Kalrez和Teflon密封件也可以保持装置的密封严密性。编织网状密封件产生比金属垫圈更大程度的压缩以防止弹性密封件在金属垫圈上的挤压。类似地，由于Kalrez密封件的凹形表面与下金属垫圈的凸形表面不是全部地配合，所以Kalrez密封件就可以变形而不会在垫圈上挤压，此外，通过将多个密封组件全部分别隔开，由第一个密封组件承受压力时可能产生的有害压缩力就与密封组件隔开。

本发明的其它目的，特征和优点将参照附图进一步详细描述。

参照附图和下面的最佳实施例的描述，可以更充分地理解本发明。附图中，相同的数字代表了相同的另件，其中：

图1是位于井管中的本发明密封装置的透视图，部分是剖面图。

图2是本发明密封装置的局部放大图。