CN104379867A - 用于井口组件中的金属对金属封隔件 - Google Patents

Abstract

一种井口组件，其具有可插入外管的内管。在内管的外表面提供一种封隔件用于内外管之间密封。封隔件包括激励环，U型密封构件和保持密封构件抵靠激励环的螺母。密封构件包括通过与激励环相互作用而隔开的腿部。外管具有孔壁，其成型成使得当内管插入外管时，密封构件的外腿部与孔壁径向向外隔开，直到内管坐落在外管中。当内管构件坐落时，邻近外腿部的孔壁的一部分沿径向向内渐缩成与密封构件的外腿部密封接触。

Description

用于井口组件中的金属对金属封隔件

技术领域

本发明通常涉及井口组件且更具体地涉及井口组件中管之间密封的系统和方法。

背景技术

在从地下层中提取烃类的生产中使用的井口通常包括连接在井眼上端的井口组件，该井眼形成到烃类生产层。井口组件通常提供支撑悬挂件来将生产管和外壳悬挂到井眼中。外壳位于井眼从而使井眼和周围层隔离。管通常同轴地位于外壳内，且在其中提供管道以生产层内夹带的烃类。

井口组件通常还包括邻近外壳和管进入井眼位置的井口罩和位于井口罩之上的生产树。生产树通常用于控制和分配从井眼中生产的流体，并且选择性地提供与管、外壳以及/或者管和外壳之间的环带的流体交换或接触。阀门组件通常设置于井口生产树内以控制通过井口的流体流量，例如来自孔的生产流或是从井口流进流出的循环流体流。

密封件用于内外井口管构件之间以包括内井压力。内井口构件可以是管悬挂器，其支撑延伸到井中的一系列管针对生产流体的流。管悬挂器坐落在外井口构件上，其可以是井口罩、生产树或管头。封隔件或密封件使管悬挂器和外井口构件之间密封。备选地，内井口构件可以是紧固到生产树的隔离套筒。封隔件或密封件使隔离套筒和位于井口罩内部的外壳悬挂器之间密封。

发明内容

在此提供了井口组件的示例，包括：外管，其具有限定了孔壁的孔；内管，其能够插入孔中且选择性地设置在孔中的坐落位置；内管上的封隔件；锥形部，其策略性地定位在孔中。在内管插入孔中时，当内管邻近坐落位置时封隔件与孔壁密封接触，并且当内管在邻近坐落位置的位置之上时封隔件从孔壁径向向内设置。在一个实施例中，封隔件包括带凸起的激励环；密封元件，其具有终止于凸起的相对侧的隔开的腿部；以及锁紧螺母，其旋入内管并且在密封元件的远离激励环的一侧。此例中，密封元件通常是环形构件。当内管在邻近坐落位置的位置之上时，腿部中的一个可与突起沿径向向外隔开。另外，当内管邻近坐落位置时，腿部中的一个可楔入锥形部和凸起之间。在一个示例实施例中，腿部中的一个沿径向向外突出以限定在外管和密封元件之间的密封件，并且另外一个腿部沿径向向内突出以限定在内管和密封元件之间的密封件。可选地，内管是管悬挂器，且外管是管头。备选地，孔壁在锥形部下方的轴向位置沿径向向内突出，以形成内管所坐落的肩部。

在此提供的另一个井口组件的示例包括：具有轴向孔的外管；锥形部，形成在孔中，在该孔中，孔的表面沿径向向内突出；肩部，在孔中的锥形部下方形成；内管，坐落在肩部上；以及封隔件。在该示例中，封隔件具有与锥形部密封接触的外半径，且从锥形部和孔的上端之间的孔的一部分沿径向向内设置。封隔件的内半径与内管密封接触。在一个示例中，封隔件包括：激励环；密封元件，其具有被激励环隔开的腿部；以及锁紧螺母，用于迫使密封元件抵靠激励环；以及腿部上的球珠，其形成针对内管和外管的密封。可选地，密封元件可为金属。激励环还可包括凸起，腿部支撑在该凸起上。在一个示例中，内管为管悬挂器，且外管为管头。

在此进一步公开的是一种在井口组件中的管之间密封的方法。该方法的一个实施例包括：提供内管，其具有限制内管的一部分的封隔件；提供外管，其具有带锥形部的孔，使得锥形部上方的孔的一部分具有比封隔件的半径更大的半径，且锥形部下方的孔的一部分具有比封隔件更小的半径；通过将内管插入外管至少达到封隔件接触具有小于封隔件的半径的孔的一部分的深度，从而密封封隔件和孔之间。该方法可进一步包括使内管坐落于外管。在该示例中，封隔件包括：带凸起的激励环；密封元件，其具有终止于凸起的相对侧的隔开的腿部；密封元件上的软金属涂层；以及锁紧螺母，其旋入内管并且在密封元件的远离激励环的一侧。

附图说明

本发明的一些特征和优点已经被描述，另外一些特征和优点通过结合附图描述的进行变得明显，在附图中：

附图1是根据本发明具有封隔件的管悬挂器的一部分的示例的侧视截面图。

附图2是根据本发明位于管头上的附图1中管悬挂器的侧视截面图。

附图3是根据本发明位于附图2中管头上的管悬挂器的侧视截面图。

附图4是根据本发明设置于井口组件中附图1的管悬挂器的示例性实施例的侧视局部截面图。

本发明结合优选实施例进行描述，这会被理解并非意在将本发明限制于此实施例。相反的，它的目的是包括所有备选、修改和等同物，也可能包括在由权利要求限定的本发明的精神和范围内。

具体实施方式

本发明的方法和系统将会在下文中通过结合附图中显示的实施例进行全面的描述。本发明的方法和系统可能存在许多不同的形式，而不应被解释为限于这里阐述的说明的实施例；相反，提供这些实施例使得本发明将是彻底和完整的，并且充分传达其范围给本领域的技术人员。相同的数字始终指代相同的元件。

应当进一步理解的是，本发明的范围不限于所显示和描述的构造、操作、具体材料或是实施例具体细节，修改和等同物对于本领域的技术人员显而易见。在附图和说明书中，已经公开了示例性实施例，并且尽管采用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性的意义，而不是为了限制的目的。因此，本文中描述的改进仅由所附的权利要求书的范围限定。

侧视截面图1显示的是管悬挂器10的一个实施例，其中管悬挂器10包括封隔组件12。在附图1中的示例中，封隔组件12由通常是环形构件且具有大体矩形横截面的基部16的的激励环14组成。依靠基部16向下是下构件18，在图1的示例中，具有比基部16的宽度更小的宽度，并随着远离基部16而沿轴向向内渐缩。下构件18限定了延伸到设置在管悬挂器10的外表面的密封元件20的凸起，并在激励环14的紧下方。密封元件20通常是一个U型的构件，具有横截面大体是矩形的基部22和一对腿部24，其向上突出且在下构件18的相对横向侧上。可选地，示出腿部24从管悬挂器10的轴线Ax面向外侧与激励环14隔开，以限定腿部24和激励环14之间的间隙25。另外隔开的腿部24限定空间26。在腿部24相对的外表面是球珠28，其是在密封元件20的内外半径向表面上的凸起部分，在后面还会有更详细的描述，增强密封元件20和另外一个固体构件之间密封表面的形成。群组30位于管悬挂器10的外周，其中设置有激励环14和密封元件20。下槽32也位于管悬挂器10的外表面，从上槽30的下端向下延伸，并且如图1具有比上槽30减小的半径。螺纹34沿下槽32的面延伸，并提供管悬挂器10和示出为拧成位于下槽32内的锁紧螺母36之间的连接。在一个示例性实施例中，锁紧螺母36提供密封元件20的轴向支撑。

附图2以侧视截面图示出管悬挂器10被插入管头40内用于组装井口组件的一个示例(附图4)。在此示例中，管悬挂器10的外径向表面示为滑动进入在管头40上形成的碗状部42中。肩部44被限定在碗状部42的下端，其中碗状部42的内表面46沿径向向内朝向轴线Ax延伸。肩部44上方是锥形部48，其在内表面46径向向内取决于轴向距离的位置限定。如图所示，因为管悬挂器10被插入管头40中，外腿部24上的球珠28被设置成从内表面46径向向内，只要球珠28处于锥形部48上方的位置。

如附图3所示，管悬挂器10已坐落在管头40内，且螺母36的下横向边缘被支撑在肩部44。进一步，锥形部48和脊28各自的位置被策略性地设置，使得管悬挂器10在附图3的坐落位置时，脊28的所在深度，在该处内表面46被设置径向向内，使得球珠28和内表面46压力接触。因此密封表面在密封元件20和内表面46之间形成，密封表面抵靠管头40，与球珠28和槽30之间的密封表面结合，限定了管悬挂器10和管头40之间的密封屏障。另外，因为腿部24抵靠下构件18径向向内移动，间隙25(附图1)已经消失。在这种情况下，下构件18为腿部24提供支撑。

具有封隔组件12的井口组件50的示例的侧视局部截面图显示在附图4中。在此示例中，井口组件由设置于管头40和孔54之上的产油树50组成。在附图4的示例中，孔54延伸穿过地下层56。进一步包括在井口组件50中的是一系列管58，其示为安装在管悬挂器10的下端并突出到孔54中。

可选地，软金属，如银，可以设置在密封元件20上提供在管悬挂器10坐落于管头40内时的润滑涂层。操作的一个示例，封隔组件12(附图1)形成在管悬挂器10上，首先使激励环14滑动进入上槽30，接着将环形密封元件20添加到上槽30中，因此下构件18在腿部24之间延伸以提供对腿部24的支撑。在一个示例中，密封元件的外腿部24的尺寸定制成具有刚好小于内表面46的半径的内周的外周，因此在坐落过程中，直至密封元件20接触锥形部48，密封元件20与内表面46径向向内隔开。减少密封元件20和内表面46之间的滑动接触量，减少了在管悬挂器10坐落在管头40内之前受损的机会。在安装密封元件20后，锁紧螺母36被拧入就位从而将封隔组件12锁定到管悬挂器10。再次，由于管悬挂器10坐落在管头40内，锥形部48的策略位置然后接合密封元件20以创造管悬挂器10和管头40之间的密封。尽管激励环14可在密封元件20与内表面46的接合中稍稍提升，激励环14为腿部22提供了后备力并且防止腿部24毁坏。可选地，密封元件20的外直径被可选地改变以适应碗状部42的特定尺寸。此外，在一个示例中，密封元件20包括柔性材料，如金属，因此当在坐落于具有不对称碗状部的管头时，密封元件20的弹性和柔性可围绕在管悬挂器10和管头40之间的界面的整个圆周形成完全密封。在弹性体上使用由金属材料制的密封元件24的示例是在配置较低深度但较高温度井的能力。

因此，在此描述的本发明很好地适用于执行目的，并且获得所提到的和其他固有的结果和优点。虽然本发明优选的实施例为了公开的目的已经被给出，但大量变化存在于为实现预期结果的过程的细节中。这些和其他类似的修改将很容易地使它们自身被本领域的技术人员所想到，并且旨在包括在本发明公开的精神和所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1. 一种井口组件，包括：

外管，其具有限定了孔壁的孔；

内管，其能够插入所述孔中且选择性地设置在所述孔中的坐落位置；

所述内管上的封隔件；

锥形部，其策略性地定位在所述孔中，使得在所述内管插入所述孔中时，当所述内管邻近所述坐落位置时所述封隔件与所述孔壁密封接触，并且当所述内管在邻近所述坐落位置的位置之上时所述封隔件从所述孔壁径向向内设置。

2. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述封隔件包括：带凸起的激励环；密封元件，其具有终止于凸起的相对侧的隔开的腿部；以及锁紧螺母，其旋入内管并且在密封元件的远离激励环的一侧。

3. 根据权利要求2所述的井口组件，其特征在于，密封元件是大致环形构件。

4. 根据权利要求3所述的井口组件，其特征在于，当内管在邻近坐落位置的位置之上时，腿部中的一个与突起沿径向向外隔开，当内管邻近坐落位置时，腿部中的一个楔入锥形部和凸起之间。

5. 根据权利要求2所述的井口组件，其特征在于，腿部中的一个沿径向向外突出以限定在外管和密封元件之间的密封件，并且另外一个腿部沿径向向内突出以限定在内管和密封元件之间的密封件。

6. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，内管是管悬挂器，并且外管是管头。

7. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，孔壁在锥形部下方的轴向位置沿径向向内突出，以形成内管所坐落的肩部。

8. 一种井口组件，包括：

具有轴向孔的外管；

锥形部，形成在孔中，在该孔中，孔的表面沿径向向内突出；

肩部，在孔中的锥形部下方形成；

内管，坐落在肩部上；以及

封隔件，具有与锥形部密封接触的外半径，且从锥形部和孔的上端之间的孔的一部分沿径向向内设置，并具有与内管密封接触内半径。

9. 根据权利要求8所述的井口组件，其特征在于，封隔件包括：激励环；密封元件，其具有被激励环隔开的腿部；以及锁紧螺母，用于迫使密封元件抵靠激励环；以及腿部上的球珠，其形成针对内管和外管的密封。

10. 根据权利要求9所述的井口组件，其特征在于，密封元件包含金属。

11. 根据权利要求9所述的井口组件，其特征在于，激励环包括凸起，腿部支撑在该凸起上。

12. 根据权利要求8所述的井口组件，其特征在于，内管包括管悬挂器，且外管包括管头。

13. 一种在井口组件中的管之间密封的方法，包括：

提供内管，其具有限制内管的一部分的封隔件；

提供外管，其具有带锥形部的孔，使得锥形部上方的孔的一部分具有比封隔件的半径更大的半径，且锥形部下方的孔的一部分具有比封隔件更小的半径；

通过将内管插入外管至少达到封隔件接触具有小于封隔件的半径的孔的一部分的深度，从而密封封隔件和孔之间。

14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括使内管坐落于外管。

15. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，封隔件包括：带凸起的激励环；密封元件，其具有终止于凸起的相对侧的隔开的腿部；密封元件上的软金属涂层；以及锁紧螺母，其旋入内管并且在密封元件的远离激励环的一侧。