[发明专利]套管悬挂器锁定滑环

说明书

本申请主张申请号为61/467,184、申请日为2011年3月24日、名称为“Casing Hanger Lockdown Slip Ring”的共同未决的美国临时申请的优先权及利益，该临时申请通过引用而结合至本文中。

技术领域

本发明大体上涉及井口套管悬挂器，并且特别地，涉及将轴向负载转化成径向负载的套管悬挂器锁定滑环。

背景技术

在内外井口管状部件之间使用密封件，以保持内部井压力。内井口部件可以是支撑着延伸入井中用于生产流体的流的油管串的油管悬挂器。油管悬挂器落在外井口部件中，该部件可以是井口外罩、采油树或者油管头。密封件或者封隔器(packoff)在油管悬挂器和外井口部件之间进行密封。作为备选，内井口部件可以是位于井口外罩中且固定至延伸入井中的套管串的套管悬挂器。密封件或封隔器在油管悬挂器和井口外罩之间进行密封。

这种特性的各种密封件已经用在现有技术中。现有技术密封件包括弹性体的和部分金属及弹性体的环。也采用了完全由金属制成以形成金属-金属密封的现有技术密封环。密封件可以由运行工具进行设置，或者它们可以响应于套管或油管串的重量来设置。一种类型的现有技术金属-金属密封件具有由锥形槽分离的内壁和外壁。增能环被推入该槽而使内壁和外壁变形成与内外井口部件密封接合。增能环是实心楔形部件。内壁和外壁的变形超过密封环的材料的屈服强度，使得该变形是永久的。

套管或油管和井口之间的热增长可能发生，特别地与位于表面的井口一起，而不是海底的。向上流动通过油管的井流体加热油管串，并将周围的套管加热至更少程度。温度增加可能导致油管悬挂器和/或套管悬挂器相对于外井口部件或彼此在径向上移动少量。在加热瞬间，由于构件之间的温度差和构成构件材料的不同热膨胀率，油管悬挂器和/或套管悬挂器也能够在径向上移动。如果密封件已经由于楔进作用而设置在增能环的轴向位移引起密封件靠着其配合表面的径向移动的地方，那么如果由于压力或热效应而在轴向方向上存在着移动，则密封力可能减小。增能环上的轴向力的减小导致了密封环的内壁和外壁上的径向向内和向外的力的减小，这可能导致密封件泄漏。由于热瞬变引起的密封件和其配合表面之间的径向负载的损失也可以导致密封件泄漏。

试图克服由套管悬挂器或油管悬挂器的轴向移动导致的问题的现有技术装置包括锁定密封件。锁定密封件在制造过程中需要在联顶接头(landing sub)或井口中形成凹槽。在井口和联顶接头定位在井眼内之后，锁定密封件运行至联顶接头的位置，在此，锁定密封件的环膨胀或收缩至分别在井口或联顶接头中形成的凹槽中。不幸的是，在锁定密封件的插入之前，凹槽通常填充有碎屑。碎屑防止环的接合，从而防止没有锁定密封件带来的锁定益处。

锁定密封件需要生产成本的显著增加。这部分地是由于用于修改基础井口或联顶接头以包括锁定环凹槽的增加的成本。另外，这些装置的使用需要使用专门的工具和其他元件，以恰当地使锁定密封件就位并接合锁定密封件。此外，现有技术锁定密封件需要联顶接头和锁定密封件的锁定装置之间的某个间隙。该间隙允许锁定密封件相对于井口和联顶接头落在适宜的位置中，同时也为密封件的锁定部分提供了必要的空间，以接合井口或联顶接头。该间隙还允许联顶接头在锁定装置恰当地接合并遏制联顶接头的移动之前移位。在这样的情况下，联顶接头可以轴向地移位并导致密封失效。因此，需要一种克服上述现有技术中的问题的锁定密封件。

发明内容

通过提供了套管悬挂器锁定滑环和使用该滑环的方法的本发明的优选实施例，这些问题和其他问题大体上得以解决或避开，并且大体上获得了技术优点。

根据本发明的实施例，公开了海底井口组件。海底井口组件包括海底井口，该井口限定了具有台肩的孔。海底井口组件还包括套管悬挂器，该套管悬挂器落在海底井口的孔内的台肩上，并且限定了海底井口和套管悬挂器之间的环状空间。套管悬挂器密封环设置在环状空间内。密封环与井口的内径表面接合并与套管悬挂器的外径表面接合，使得密封环防止了穿过环状空间的流动。锁定滑环固定至密封环的下端，使得当密封环被增能时，锁定滑环接合井口的基本光滑的内径表面部分和套管悬挂器的基本光滑的外径表面部分，以限制套管悬挂器的向上轴向移动。