[发明专利]带有波纹管式鼻环和可径向驱动的锁环的密封件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及井口组件，且特定而言涉及带有改进对套管悬挂器的锁定的波纹管式鼻环(nose ring)和可径向驱动的锁环的密封件。

背景技术

密封件用于内井口管状部件与外井口管状部件之间以抑制内部井压。内井口部件可为位于井口罩中的套管悬挂器。套管悬挂器支撑延伸入井中的套管柱。密封件或封隔器在套管悬挂器与井口罩之间密封。备选地，内井口部件可以是支撑延伸入井内用于生产流体流动的油管柱的油管悬挂器。油管悬挂器处于外井口部件中，该外井口部件可为井口罩、采油树或油管头。密封件或封隔器在油管悬挂器与外井口部件之间密封。

在现有技术中已采用位于内井口部件与外井口部件之间的各种密封件。现有技术密封件包括弹性环以及部分金属和弹性环。还采用用于形成金属对金属密封(“MS”)的完全由金属制成的现有技术密封环。密封件可由送入工具固定，或者它们可响应于套管柱或油管柱的重量而固定。一种现有技术金属对金属密封件具有密封件本体，该密封件本体带有由柱形槽分隔的内壁和外壁，从而形成“U”形。赋能环被推入密封件中的槽内，以使内壁和外壁变形分开而与内井口部件和外井口部件密封接合。内井口部件和外井口部件可具有形成于其上的搭接件(wicker)。赋能环通常为实心楔形部件。密封件的内壁和外壁的变形超过密封环的材料的屈服强度，使得变形是永久的。

在套管或油管与井口之间可能发生热生长，特别是在井口位于水面而非海底的情况下。向上流经油管的井流体加热油管柱，并以更小的程度加热周围的套管。温度上升可导致油管悬挂器和/或套管悬挂器相对于外井口部件轴向移动微量。在加热瞬变期间，油管悬挂器和/或套管悬挂器也可由于构件之间的温差和构成构件的材料的不同热膨胀率而径向移动。在赋能环的轴向位移引起密封件抵靠其配合表面的径向移动的情况下，如果密封件已作为楔进作用的结果而被固定，那么若在轴向上由于压力或热效应而有移动则密封力可能减小。赋能环上的轴向力的减小引起密封环的内壁和外壁上的径向向内和向外的力的减小，这可导致密封件泄漏。密封件与其配合表面之间的径向载荷由于热瞬变而引起的损失也可导致密封件泄漏。一种防止这种移动的方法是通过在密封件上使用搁于在赋能环上加工出的凹部中的锁定C形环。C形环在密封件已固定时接合悬挂器，从而将密封件锁紧到悬挂器。另一种方法是使用密封元件本身作为锁紧机构。在这些方法中，锁定因而由密封件提供。此外，可利用锁定式悬挂器来将套管悬挂器锁紧到位。这需要额外松开以降下锁定式悬挂器。

需要通过以具成本效益的方式提供另外的锁定能力来解决上述密封件泄漏问题的技术。以下技术可解决这些问题中的一个或更多。

发明内容

通过提供了带有波纹管式鼻环和可径向驱动的锁环的套管悬挂器密封件及其使用方法的本发明的优选实施例，大体上解决或规避了这些和其它问题，并且大体实现了技术优势。

在本发明的一实施例中，公开了一种带轴线的井口组件。该组件包括具有孔的外井口部件和位于孔中的内井口部件。密封环布置在内井口部件和外井口部件之间且与内井口部件和外井口部件密封接合。波纹管式部分布置在密封环的下端上，并且该波纹管式部分是可轴向收缩的。该组件还包括至少两个锁环，所述至少两个锁环布置在波纹管式部分上，使得波纹管式部分的轴向收缩将驱使每个锁环与内井口部件和外井口部件中的至少一个径向接合。

在本发明的另一实施例中，公开了一种井口密封组件。该组件包括用于在内井口部件与外井口部件之间密封的密封环以及在该密封环的下端上的波纹管式部分。波纹管式部分可轴向收缩且具有外表面和内表面。波纹管式部分包括形成顶点和相邻顶点之间的间隙的波形部。波纹管式部分中的间隙在固定之前存在，并且当波纹管式部分在固定期间塌缩时尺寸缩小。内锁环和外锁环布置在间隙中，使得波纹管式部分的轴向收缩将驱使内锁环与内井口部件径向接合且外锁环与外井口部件径向接合。波纹管式部分的下端适于就位在内井口部件的台肩上，并且，当密封环被赋能时，波纹管式部分塌缩而驱使内锁环和外锁环径向接合。

所述波纹管式部分具有三角波形截面轮廓。

每个内锁环和外锁环具有背离所述波纹管式部分的环形锁紧表面；每个内锁环和外锁环具有与所述锁紧表面相反的面向环形波纹管的表面；其中，所述锁紧表面具有大于所述面向波纹管的表面的轴向高度，以限定在所述锁紧表面和所述面向波纹管的表面之间延伸的环形锥面；并且，所述环形锥面适于抵靠所述波纹管式部分的间隙的表面滑动。

所述组件还包括有斜面的转角，所述锁定表面在此接合所述锥面。