[发明专利]双金属密封系统

说明书

相关申请数据

本申请是于2010年10月26日申请的美国专利申请序列号No.12/912,487的部分继续，该申请通过引用而全部并入。

技术领域

本发明大致涉及井口组件，并且具体涉及全金属次密封组件，其在主密封组件被赋能(energize)之前被主密封组件赋能。

背景技术

在烃生产井中，经常必须在两个井孔部件之间形成密封。例如，井口壳体可位于井的上端处。井口壳体为具有延伸通过其的轴向孔的较大的管状部件。套管(casing)将延伸入井内并且将粘接在适当的位置。在套管的上端上的套管悬挂器将到达在井口壳体内。必须在套管悬挂器与井口壳体之间形成密封。套管悬挂器的外部通过提供用于容纳环状密封件的环形间隙而与井口壳体的孔隔开。

存在许多类型的环状密封件，包括橡胶、与金属结合的橡胶、和金属对金属(全金属)。使用中的一种金属对金属密封件具有U形，其具有通过环形间隙与彼此分开的内壁或内腿和外壁或外腿。可具有平滑的内径和外径的赋能环可被压入该间隙内，以迫使腿分开以与孔并且与套管悬挂器的外表相接合。

因为全金属密封件可比弹性密封件耐受更高的压力和温度，所以它们可以是有用的。金属密封件需要赋能环轴向地移动以对密封件赋能。使用赋能环的需求使得难以利用全金属次密封件以密封主密封件正在密封的相同环形间隙。

发明内容

在一个实施例中，公开了具有全金属次密封件的密封组件。密封组件可具有次赋能环，其可对次密封件赋能，在相同的环形间隙中但是与主密封件隔开。次赋能环可为主密封组件的构件。次赋能环可在主密封件被赋能前对次密封件赋能。在次密封件为H-密封件的实施例中，次赋能环可将H-密封件分开地楔入例如悬挂器和壳体中，从而形成密封。本设计容许将弹簧力(势能)建立在密封件自身内。本设计还可容许压力赋能。

附图说明

图1是具有全金属次密封件的密封组件的实施例的截面图。

图2是图1的次密封件赋能环和全金属次密封件的放大截面图。

图3是主密封件和赋能环的放大截面图。

具体实施方式

参考图1，本发明的实施例示出包括高压井口壳体100的井口组件的部分。在本示例中，壳体100位于井的上端处，并且用作井口组件的外部井口部件。壳体100具有位于其中的孔102。在本示例中，内部井口部件为套管悬挂器104，其在图1中部分示出在孔102内。备选地，井口壳体100可为不同的井孔部件，例如管套筒(tubing spool)或采油树。套管悬挂器104可为不同的井孔部件，例如管悬挂器、塞、安全阀或其他装置。套管悬挂器104具有外部环形凹口(recess)，其径向地与孔102向内隔开，以限定密封腔106。面向上方的肩部108可限定密封腔102的下端。锯齿(wicker)110可位于井口孔102的部分上，并且锯齿112可位于密封腔106的柱形壁的部分上。在本示例中，各组锯齿110、112的外形示出为在孔102和密封腔106上的连续的外形。然而，锯齿110、112可构造成其他布局。某些实施例可具有平滑的密封表面(未示出)，而不是锯齿。

继续参考图1，金属对金属密封组件114在壳体100和套管悬挂器104之间降下，并且位于密封腔106中。密封组件114可包括由例如钢的金属形成的密封环116。密封环116可具有内壁表面118，其可为用于相靠套管悬挂器104的柱形壁密封的内密封腿120的部分。密封环116可具有外壁表面122，其可为相靠井口壳体孔102密封的外密封腿124的部分。各壁表面118、122可为柱形且平滑，并且可在相靠壳体100的孔102和套管悬挂器104的密封腔106变形时接合锯齿110、112。锯齿110、112可增强夹紧，以帮助防止密封组件在固定之后的轴向移动。

在示例图1中，密封环116为单向，只具有上区段；然而，可使用双向的密封环。密封环116的上区段可具有槽道126。形成槽道126的内表面和外表面可为大致柱形的表面，其当在轴向截面中观察时为大致平行并且各自沿直线。