[发明专利]高温/高压密封部件

说明书

交叉引用

本申请主张享有2010年3月9日提交的、名称为“高温/高压密封部件”、序列号为12/720,391的美国专利申请的申请日的权益。

背景技术

在钻井和完井领域中，对各种组件和/或空间进行密封是重要的。对环形空间进行密封是非常普遍的并且能够显著影响井筒的作业或效率。存在已经在许多井筒中成功使用多年的多种不同类型的密封件，但是对于高温/高压的应用还存在特别的困难。伴随着用于例如二氧化碳螯合（sequestration）、地热活动以及石油开采的对例如更深井筒的使用和开发，这样的应用变得越来越普遍。

高温环境容易使密封材料退化，并且由于显而易见的原因在高压下使用密封材料是困难的。尽管如此，随着开采深度的增加以及对地下商机不懈的追求，本行业总是能够接纳密封技术的改进。

发明内容

一种密封部件，包括：具有凹部的本体；一个或更多个支持部，所述支持部从本体延伸并在所述支持部的长度上渐缩；以及设置在所述凹部内的密封元件，所述密封元件包括一个或更多个台阶部，各台阶部邻近所述一个或更多个支持部中的一个支持部并且位于所述密封元件的旨在与目标密封表面接触的表面上。

附图说明

现参照附图，其中在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。

图1是代表密封结构的一部分的截面图；

图2是代表一可选实施例的密封结构的一部分的截面图。

具体实施方式

径向向外地对一部件施力以使其与径向向外地定位的管状部件形成密封，这在本领域中是已知的。能形成这种类型密封的结构在本领域中也是已知的。正因如此，本发明不需要描述这样的组件，而是集中描述能例示本发明的密封结构的密封部件部分。

参照图1，其示出了密封部件10的第一实施例。所述密封部件包括被赋予了一个或更多个密封件14的本体12，所述密封件能防止所述本体在流体和/或压力的作用下径向向内移动。正如本领域技术人员能获知的，本体包括渐缩的表面16并因此构造为骑跨在截头圆锥体状部件（未示出，但在本领域中是已知结构）上，该截头圆锥体状部件从而径向向外地对本体施力并使本体与待密封的目标表面18接触。本体由具有良好延展性的一种或更多种材料组成，所述材料例如是AISI8620退火金属材料。也可以使用具有类似性质的其它材料，所述其它材料包括聚醚醚酮。

在一个实施例中所述目标表面是套管内表面，应重点注意的是，目标表面18不仅可能是光滑易密封的表面，还可能是卷筒状的套管，所述套管具有高达约0.1英寸的内部尺寸偏差。使本发明具有这种益处的本发明的结构方面将在下文中进行阐述。

本体12包括密封元件凹部20，该密封元件凹部的尺寸和结构被设计为使该凹部能容纳密封元件22。凹部20的每个纵向端部处都设有从本体12延伸的支持部30。在对图1进行简单解读后，将能确信支持部30是与众不同的。支持部30从本体12延伸较长的距离并在上述延伸期间渐缩。在一个实施例中，支持部30中的至少一个支持部在其长度上包含由附图标记30a和30b标出的两个角度。支持部30的角度的变化使支持部在长度上增加，从而在不超过密封部件的通径的情况下使得能与目标表面18在更长的长度上进行接合，并且支持部的角度的改变量在5°-25°的范围内。由于支持部的延伸长度及支持部沿着该延伸长度持续渐缩的原因，所述支持部在其末端部32处非常窄。所实施的所述渐缩是经过选择的以确保支持部基本上能适应目标表面18中的偏差。为了适应这一结果，所述渐缩的锥度是在5度至15度的范围内。

所描述的支持部30的结构，在两个方面中有优势。首先，支持部30更长的长度确保了所述支持部与目标表面18的接触发生在密封元件22接触目标表面18之前；其次，由于支持部在末端部32附近的截面很薄，因此支持部能够坐封在目标表面18中的不一致的部位。在卷筒状套管中这是特别有益的，例如，用于减少产生突出的可能性。很薄并且因此具有很强贴合性的所述末端部32以及支持部30上靠近所述末端部的部分易于变形从而进入到目标表面18的不规则部位中。

现转而描述密封元件22，在各种实施例中，所述密封元件包括大量的材料中的一种或者更多种，所述材料例如是：含氟弹性体（FKM）、全氟弹性体（FFKM）、氢化丁腈橡胶（HNBR）、丁腈橡胶（NBR）、聚四氟乙烯、聚醚醚酮或其它相对柔性的物质，所述相对柔性的物质包括柔性金属，例如铅、金、银、青铜、铜等。