[发明专利]用于水下应用中的金属密封件的多功能键设计

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及在插入环形密封件期间使用的键，且具体而言，涉及可用于防止旋转、引导和取回金属密封件的多功能键。

背景技术

环形密封圈（ring）在井孔应用中用于在井孔构件之间的密封。例如，金属密封圈可用于在水下井应用中在套管悬挂器与井口外壳之间进行密封。激励圈可用于设置或激励金属密封圈。当激励圈开始永久地接合密封件，同时激励圈和密封件通过套管下放或者在即将设置密封件但在密封件处于正确位置之前可能会出现问题。

发明内容

在一个实施例中，本发明可用于在水下井口设备中设置金属对金属的密封件，但可应用于需要防旋转、在安装期间的剪切力以及需要取回金属密封件的任何密封设置应用中。在一个实施例中，键可螺纹连接到密封件的侧壁中的孔内且安放于在激励圈中的孔中。在设置期间，安放于在激励圈中的孔中的键的一部分能剪切掉，且能在激励圈中行进。安装于密封件中且从密封件突伸的键的其余部分能通过对激励圈中的键槽起作用而充当防旋转键。键的突伸部分也可通过将键沟(key-way)槽的底部锁定在激励圈中而辅助完全密封件取回。

多功能键可包括柱形部件，其可具有三个区域：螺纹区域、防旋转和取回构件以及能被剪切掉的柱(stud)。可在组装密封件和激励圈之后安装键。键能螺纹连接到在密封件中的螺纹孔内，且键的一部分可安放到激励圈中的盲孔或腔中。柱能接合在激励圈中的腔以防止密封件相对于激励圈移动。当在激励圈上的设置力到达预定值时，柱能被剪切掉。可由柱的材料和形状以及所用键的数量来决定剪切柱所需的力。在剪切掉柱之后，螺纹区域和从密封件的侧壁突伸的引导构件能作用于键沟上以防止密封件相对于激励圈旋转，但仍允许用于密封件设置的轴向移动。突伸引导构件能在密封件取回期间卡住键沟底部。

附图说明

为了实现在其中对本发明的特征、优点和目标以及其它将变得显而易见并且可被更详细地理解的方式，以上简要概述的本发明的更具体的描述，可参考用附图阐述的实施方式而获得，附图构成本说明书的一部分。然而，需要指出的是，附图仅图示了本发明的优选实施例，并且因此不应认为其限制本发明的范围，因为本发明可容许其他同等有效的实施例。

图1为在井孔应用中具有多功能键的系统的示例性实施例的局部截面图。

图2为图1的多功能键的侧视图。

图3为图1的系统的局部截面图，示出了在密封件被激励之后的多功能键。

图4为沿着4-4线所截取的图3的系统的截面图。

具体实施方式

现在将参看附图来在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。但本发明可实施为许多不同形式且不应解释为受限于本文中所陈述的实施例。而是提供这些实施例使得本公开将全面且完整，且将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。在所有附图中相同的附图标记指代相似元件，且引号记号(若使用的话)表示在备选实施例中的相似元件。

参看图1，展示了井口外壳100。在图示实施例中，井口外壳100为用于水下井的常规高压外壳。其为位于例如水下井的井上端处的较大管状构件。井口外壳100具有延伸穿过它的轴向孔102。套管悬挂器104坐放于井口外壳100中。套管悬挂器104为固定到套管柱(未图示)的上端的管状管道。套管悬挂器104在其外部具有面向上的肩部106。套管悬挂器104的外壁108平行于孔102的壁但向内间隔开。这导致在套管悬挂器外壁108与孔102之间的环形腔或空隙。

密封组件110坐放于在套管悬挂器外壁108与孔壁102之间的腔中。密封组件110可完全由金属部件制成。密封组件110可包括环形基座圈，例如密封主体112。密封组件110还可包括密封构件114，密封构件114可为从密封主体112突伸的腿。密封构件114可通过基座在底部连接到密封主体且在顶部开放。密封构件114的内径可与密封主体112的外径在径向向外间隔开，从而导致在它们之间有环形空隙116。密封构件114和密封主体112可被迫分开，使得每一个将抵靠相邻表面进行密封。如本领域技术人员将意识到地，可使用其它类型的密封构件，包括：(例如)具有两个腿(未图示)的U形密封件，其中每个腿可为密封表面；和H密封件，其中可采用四个密封表面。在一些实施例中，密封构件114和密封主体112可被迫抵靠平行的脊和凹槽，也已知为锯齿形(未图示)以提高密封性能。