[发明专利]可扩张保径环

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于封隔器装置的轴向封挡系统的设计。

背景技术

封隔器用于在内管柱和外管柱之间形成流体密封，所述外管柱径向环绕所述内管柱。封隔器装置的通常形式是″挤压″型封隔器，其中，合成橡胶封隔器元件被轴向压缩以便使其径向向外膨胀并且与周围的管状构件形成密封接触。

当在高温高压的大深度处使用时，封隔器中使用的合成橡胶元件开始损坏。因此，弹性体会挤出并渗漏到封隔器和周围管件之间的区域中。如果合成橡胶元件向外过度挤出的话，封隔器装置的密封性能将受到破坏。

使用封挡装置以试图避免合成橡胶元件的不希望挤出。通常，封挡装置由一对位于合成橡胶元件的每个轴向侧的防挤出封挡环构成。典型地，这些材料由固体材料制成，尽管这些材料比合成橡胶元件更为坚硬，但在封隔器操作的所有阶段期间这些材料将会变形并至少部分地包封合成橡胶元件的轴向端部。

发明内容

本发明涉及封隔器装置的结构以及与封隔器装置一起使用的保径环辅助设备的结构。在特定方面，本发明提供了一种用于给封隔器装置中的防挤出封挡环提供支撑的保径环，在目前优选的实施例中，保径环包括压缩环和多个互锁弓形段。第一组弓形段均具有楔形本体，该楔形本体的近侧轴向端部宽于远侧轴向端部。优选地，第二组弓形段均具有楔形本体，其远侧轴向端部宽于近侧轴向端部。第一和第二弓形段以交错方式围绕用于封隔器装置的中心心轴径向布置，使得第一弓形段布置在每两个第二弓形段之间，反之亦然。在优选实施例中，第一和第二弓形段通过舌槽型连接彼此互锁，从而允许第一和第二弓形段相对于彼此轴向滑动，同时保持第一和第二弓形段彼此径向对准。

通过压缩构件的轴向移动使封隔器和保径环组件坐封。在坐封期间，第一弓形段通过舌槽结构的滑动在第二弓形段之间移动。所有弓形段随之共同地径向向外移动，使得保径环组件比未坐封状态具有更大的直径。在坐封状态下，第一和第二弓形段的远侧端部表面提供用于相邻封隔器封挡环的大体上完整支撑壁。

保径环组件可以通过受压构件轴向移动远离封隔器元件而解封并恢复至径向缩小状态。该运动使第一弓形段从第二楔形构件之间退出，从而允许所有弓形段相对于心轴径向向内移动。

附图说明

通过进一步参考附图，本领域技术人员可以容易地认识和更好地理解本发明的优点和其它方面，附图中相同的参考符号表示相同或相似的元件，其中：

图1是根据本发明构造并处于解封状态下的示例性封隔器装置的侧面剖视图。

图2是处于坐封状态的图1所示封隔器装置的侧面剖视图。

图3是处于解封位置的图1和2所示封隔器装置的一部分的侧部外视图。

图4是处于完全坐封状态下的图3所示封隔器装置部分的一部分的侧部外视图。

图5是处于解封状态下的图3-4所示封隔器装置部分的放大的四分之一剖视图。

图6是处于坐封状态下的图5所示封隔器装置部分的放大的四分之一剖视图。

图7是在封隔器装置的保径环组件中使用并与其他部件分开显示的示例性第一弓形段的外部等角视图。

图8是在封隔器装置的保径环组件中使用并与其他部件分开显示的示例性第二弓形段的外部等角视图。

具体实施方式

图1-8显示了包含在布置于井眼中的烃开采管柱或其它作业管柱中的示例性封隔器装置10。封隔器是用于在内部管柱和外部管柱之间形成流体密封的众所周知的装置。例如，在授权给Murray等的美国专利No.7387158中描述了封隔器装置。该专利属于本申请的受让人并且在此引入作为参考。

封隔器装置10包括管状中心心轴12，该管状中心心轴限定了沿着其长度的流动孔14。合成橡胶制封隔器元件16径向围绕心轴12。环状金属封挡环18、20位于封隔器元件16的每个轴向侧。封挡环18、20优选地可略微弹性变形并且每个封挡环形成为包封或部分地包封封隔器元件16的相应轴向端部。应当注意，参考图1和5，在封隔器元件16和封挡环18之间具有间隙21。