CN108699898B - 用于高压高温(hpht)应用的密封设备 - Google Patents

用于高压高温(hpht)应用的密封设备 Download PDF

Info

Publication number
CN108699898B
CN108699898B CN201680080293.6A CN201680080293A CN108699898B CN 108699898 B CN108699898 B CN 108699898B CN 201680080293 A CN201680080293 A CN 201680080293A CN 108699898 B CN108699898 B CN 108699898B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
seal ring
seal
support ring
annular space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680080293.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108699898A (zh
Inventor
G·A·科恩
S·P·弗隆
尹盛军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Halliburton Energy Services Inc
Original Assignee
Halliburton Energy Services Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Services Inc filed Critical Halliburton Energy Services Inc
Publication of CN108699898A publication Critical patent/CN108699898A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108699898B publication Critical patent/CN108699898B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12—Packers; Plugs
    • E21B33/1208—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

一种用于密封同心设置的构件之间的环形空间的密封设备和相关方法。在示例性实施方案中，所述方法包括在所述环形空间内提供密封环，所述密封环限定相对倾斜的内表面和外表面、鼻状部以及第一凸表面，所述相对倾斜的内表面和外表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第一边缘和第二边缘，所述鼻状部邻接所述内表面和外表面的相应第一边缘，所述第一凸表面与所述鼻状部相对、邻接所述内表面和外表面的相应第二边缘；以及形成抵抗所述环形空间中的流体压力的密封，其包括压下所述密封环的所述第一凸表面，使得所述密封环的所述内表面和外表面径向膨胀以在所述同心设置的构件中的每一个上施加接触应力。

Description

用于高压高温(HPHT)应用的密封设备
技术领域
本公开大体上涉及用于油气操作(诸如钻井、完井和生产)的密封件，且更具体地涉及一种用于高压高温(“HPHT”)应用的密封设备。
背景技术
在密封设备中使用“人字形”或“V字形”密封件，以在油、气、地热、注水和其他井中同心设置的构件之间提供静态和动态密封二者。为了形成有效的密封，人字形密封件和同心设置的构件之间的接触应力必须大于施加到人字形密封件的润湿面的流体压力。然而，人字形密封件设计成在比现代油田操作期间遇到的温度和压力条件低得多的温度和压力条件下执行。例如，在人字形密封件开发期间油气行业的井况很少超过5,000psi和250℉。然而，人字形密封件经历12,500psi的压力和400℉的温度并不罕见。
因此，在现代油田操作期间，人字形密封件的性能可能出现问题，部分原因是弹性材料的体积模量与温度有关这个事实。具体地，当经受高压和高温时，弹性人字形密封件的体积容易在流体静力载荷下被压碎，从而导致体积显著减小和用于密封同心设置的构件的材料的横截面较小。结果，人字形密封件和同心设置的构件之间的接触应力下降到施加到人字形密封件的润湿面的流体压力以下，最终损及密封件的完整性。
因此，需要一种解决一个或多个前述问题和/或一个或多个其他问题的设备或方法。
附图说明
本公开的各种实施方案将根据下文给出的具体实施方式和从本公开的各种实施方案的附图更加全面地理解。在附图中，相似的参考数字可以指示相同或功能上类似的元件。
图1是根据示例性实施方案的可操作地联接到设置在井筒内的井工具的海上油气平台的示意图。
图2是根据示例性实施方案的图1的井工具的部分横截面，所述井工具包括密封芯轴、容座(receptacle)和密封设备。
图3是根据示例性实施方案的图2的密封设备的放大图，所述密封设备包括适配器、一对支承环、密封环、压缩环和供能环。
图4是根据示例性实施方案的图3的密封环的径向横截面。
图5A是根据示例性实施方案的处于未供能构型的图2-4的密封设备的径向横截面。
图5B是根据示例性实施方案的处于供能构型的图2至图4和图5A的密封设备的径向横截面。
具体实施方式
以下描述本公开的说明性实施方案和相关方法，因为它们可能用在用于HPHT应用的密封设备中。为了清楚起见，本说明书中并不描述实际实施方式的所有特征。当然，应当了解，在任何这种实际实施方案的开发中，必须作出大量实施方式特定的决策来实现开发人员的特定目标，诸如符合系统相关约束和业务相关约束，所述目标在不同实施方式间将有所不同。此外，应当了解，这种开发工作可能是复杂而费时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言将是常规任务。本公开的各种实施方案和相关方法的另外的方面和优点将因考虑以下描述和附图而变得显而易见。
以下公开可以在各个实例或附图中重复参考数字和/或字母。此重复是出于简化和清楚的目的且本身并不规定所论述的各种实施方案和/或构型之间的关系。此外，应当理解，使用诸如“在……上方”、“在……下方”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“井上”、“井下”等空间相对术语与说明性实施方案相关地使用，如它们在附图中所描绘的那样，向上和向下的方向分别朝向对应附图的顶部和底部，并且井上和井下方向分别朝向井的表面和趾端。除非另外说明，否则空间相对术语意在涵盖使用中或操作中设备除了附图所示的取向之外的不同取向。例如，如果附图中的设备翻转，则被描述为处于其他元件或特征“下方”或者“下面”的元件将被取向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以涵盖在……上方和在……下方的取向。可以以其他方式来取向设备(旋转90度或以其他取向)，并且可以同样地相应地解释本文所使用的空间相对描述词。
虽然附图可以描绘水平井筒或竖直井筒，但除非另有指示，否则应当理解，根据本公开的设备同样适用于具有其他取向的井筒，包括竖直井筒、水平井筒、倾斜井筒、分支井筒等。此外，除非另有说明，否则尽管附图可能描绘海上操作，但应当理解，根据本公开的设备同样非常适合用于陆上操作。最后，除非另有说明，否则即使附图可能描绘套管井筒，也应当理解，根据本公开的设备同样非常适用于裸眼井筒操作。
参考图1，海上油气平台被示意性地示出并且整体由参考数字“10”来表示。在示例性实施方案中，海上油气平台10包括半潜式平台12，所述半潜式平台定位在位于海底16下方的浸没式油气地层14上方。海底导管18从平台12的甲板20延伸到海底井口装置22。一个或多个压力控制装置24(例如，诸如防喷器(BOP))和/或与钻井或生产井筒相关联的其他装备可以提供在海底井口装置22处或系统中的其他地方。平台12可以包括起重设备26、钻塔28、游动滑车30、钩32和旋转件34，这些部件一起可操作用于升高和降低运载工具36。
各种运载工具36(例如，诸如套管、钻杆、连续油管、生产油管、其他类型的管或管柱)和/或其他类型的运载工具(诸如钢缆、钢丝等)可以从平台12升高和降低。在图1的实施方案中，运载工具36是基本上管状的轴向延伸管柱，其由多个彼此端对端联接的管接头组成。平台12还可以包括与运载工具36的旋转和/或平移相关联的方钻杆、旋转台、顶部驱动单元和/或其他装备。井筒38从海底井口装置22延伸并穿过包括地层14在内的各种土层。井筒38的至少一部分可以包括粘牢在其中的套管柱40。连接到运载工具36并在井筒38内延伸的是井工具42，其中结合了用于本公开的HPHT应用的密封组件。
参考图2，其示出了井工具42的示例性实施方案。井工具42包括密封芯轴44、密封芯轴44在其内延伸的容座46以及密封地接合密封芯轴44和容座46的密封设备100。密封芯轴44包括形成在其外部中的环形凹槽48。在若干示例性实施方案中，代替形成在密封芯轴44的外部中，环形凹槽48形成在容座46的内部中。无论如何，环形凹槽48限定邻接一对相对的环形肩部52和54的轴向延伸表面50。环形肩部52面向轴向方向56。相反，环形肩部54面向基本上与轴向方向56相反的轴向方向58。容座46限定内孔60，密封芯轴44适于在所述内孔内冲程。间隙62和64在环形凹槽48的相对侧上限定在密封芯轴44和容座46的内孔60之间。在若干示例性实施方案中，密封芯轴44包括限定环形肩部52的螺纹环，所述螺纹环可从密封芯轴44移除以允许安装密封设备100。在若干示例性实施方案中，环形肩部52和54中的一个或两个由附接到密封芯轴44的外部或者另选地附接到容座46的内孔60的套环限定。
井工具42可以是用于井筒38的钻井、完井、生产、维修和/或处理的任何井工具。另外，在若干示例性实施方案中，密封芯轴44是井工具，包括井工具，或者是井工具的部分，并且容座46是另一个井工具，包括另一个井工具，或者是另一个井工具的部分。此外，可以省略密封芯轴44和或容座46中的一个或两个，以有利于井工具42或用于井筒38的钻井、完井、生产、维修和/或处理的另一个井工具的等同部件，视情况而定。
密封设备100设置在环形凹槽48内位于环形肩部52和54之间。当密封设备100未被供能时，可以在密封设备100与容座46的内孔60之间限定间隙66。间隙62、64和66一起限定环形空间，在所述环形空间内，密封设备100适于抵抗流体压力密封。当密封设备100被供能时，如将在下面进一步详细讨论的，密封设备100能够在密封芯轴44和容座46之间提供静态或动态密封。例如，当密封设备100在密封芯轴44相对于容座46静止的同时被供能时，密封芯轴44的轴向延伸表面52和容座46的内孔60两者被密封设备100密封地接合以形成静态密封。相反，当密封设备100在密封芯轴44的冲程期间被供能时，密封芯轴44的轴向延伸表面50被密封设备100密封地接合，并且容座46的内孔60被密封设备100密封地且可滑动地接合以形成动态密封。尽管密封设备100在本文中被描述为在密封芯轴44和容座46之间形成密封，但是密封设备100也可以用于在井筒38内或其他地方的其他同心设置的构件之间形成密封。
参考图3，其示出了密封设备100的示例性实施方案。密封设备100包括适配器102、一对支承环104和106、密封环108、压缩环110和供能元件112。
适配器102围绕密封芯轴44延伸并且设置在环形凹槽48内、邻近环形肩部52和支承环104并位于环形肩部52和支承环104之间。适配器102包括面向轴向方向58的大致平坦表面114。平坦表面114适于在密封设备100被供能时接合环形肩部52。适配器102还包括与平坦表面114相对并且大致面向轴向方向56的基本上为V形的凹表面116。而且，适配器102的内壁118在平坦表面114和凹表面116之间轴向延伸。类似地，适配器102的外壁120与内壁118相对、在平坦表面114和凹表面116之间轴向延伸。在若干示例性实施方案中，内壁118和外壁120以基本上平行的关系间隔。在若干示例性实施方案中，适配器102由刚性材料形成，例如，诸如塑料、复合材料、金属、另一种刚性材料或其任何组合。然而，可以基于诸如化学相容性、应用温度、密封压力等因素而使用其他材料来形成适配器102。
支承环104围绕密封芯轴44延伸并且设置在环形凹槽48内、邻近适配器102和支承环106并位于适配器102和支承环106之间。支承环104包括大致面向轴向方向58的基本上为弧形的鼻状部122。鼻状部122适于在密封设备100被供能时接合适配器102的凹表面116。支承环104还包括与鼻状部122相对的基本上为弧形的凹表面124。凹表面124大致面向轴向方向56并且由在其相对侧上地一对大致平坦的段126a和126b邻接。而且，支承环104的内壁128邻接鼻状部122和平坦段126a并在鼻状部122和平坦段126a之间轴向延伸。类似地，支承环104的外壁130与内壁128相对、邻接鼻状部122和平坦段126b并在鼻状部122和平坦段126b之间轴向延伸。在若干示例性实施方案中，内壁128和外壁130以基本上平行的关系间隔。
在示例性实施方案中，支承环104由聚醚醚酮(PEEK)形成。然而，支承环104可以由另一种热塑性或热固性材料形成，例如，诸如聚四氟乙烯(PTFE)(又名
Figure BDA0001745053020000051
)等等。此外，可以基于诸如化学相容性、应用温度、密封压力等因素而使用其他材料来形成支承环104。另外，即使支承环104已经被描绘为具有鼻状部122和由平坦段126a和126b邻接的凹表面124，但是支承环104也可以具有替代的形状或构型，例如，诸如人字形或V字形等等。无论如何，支承环104适于当密封设备100被供能时向外展开(flare)以提供支撑并且防止支承环106和密封环108的挤出。
支承环106围绕密封芯轴44延伸并且设置在环形凹槽48内、邻近支承环104和密封环108并位于支承环104和密封环108之间。支承环106包括大致面向轴向方向58的基本上为弧形的鼻状部132。鼻状部132适于在密封设备100被供能时接合支承环104的凹表面124和平坦段126a和126b。支承环106还包括与鼻状部132相对的基本上为弧形的凹表面134。凹表面134大致面向轴向方向56并且由在其相对侧上的一对大致平坦的段136a和136b邻接。而且，支承环106的内壁138邻接鼻状部132和平坦段136a并在鼻状部132和平坦段136a之间轴向延伸。类似地，支承环106的外壁140与内壁138相对、邻接鼻状部132和平坦段136b并在鼻状部132和平坦段136b之间轴向延伸。在若干示例性实施方案中，内壁138和外壁140以基本上平行的关系间隔。
在示例性实施方案中，支承环106由聚四氟乙烯(PTFE)(又名
Figure BDA0001745053020000061
)形成。然而，支承环104可以由另一种热塑性或热固性材料形成，例如，诸如聚醚醚酮(PEEK)等等。此外，可以基于诸如化学相容性、应用温度、密封压力等因素而使用其他材料来形成支承环106。另外，即使支承环106已经被描绘为具有鼻状部132和由平坦段136a和136b邻接的凹表面134，支承环106也可以具有替代的形状或构型，例如，诸如人字形或V字形等等。无论如何，支承环106适于当密封设备100被供能时向外展开以提供支撑并防止密封环108的挤出。
密封环108围绕密封芯轴44延伸并且设置在环形凹槽48内、邻近支承环106和压缩环110并位于支承环106和压缩环110之间。密封环108包括限定例如一对相对倾斜表面144a和144b的鼻状部142和邻接表面144a和144b的基本上为弧形的凸表面144c。在若干示例性实施方案中，表面144a和144b各自具有大致截头圆锥形形状。鼻状部142大致面向轴向方向58并且适于在密封设备100被供能时接合支承环106的凹表面134和平坦段136a和136b。此外，密封环108包括与鼻状部142相对的基本上为弧形的凸表面146。凸表面146大致面向轴向方向56。最后，密封环108包括相对倾斜的内壁148和外壁150。在若干示例性实施方案中，内壁148和外壁150各自具有大致截头圆锥形形状。内壁148限定相对的边缘148a和148b。类似地，外壁150限定相对的边缘150a和150b。鼻状部142邻接内壁148和外壁150，使得鼻状部142的表面144a邻接内壁148并且鼻状部142的表面144b邻接外壁150。相反，凸表面146在其各自的边缘148b和150b处邻接内壁148和外壁150。
在若干示例性实施方案中，密封环108由诸如
Figure BDA0001745053020000071
等弹性材料形成。另外，密封环108可以由另一种弹性体形成，例如，诸如合成橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、含氟弹性体、全氟弹性体等。此外，密封环108可以由另一种热塑性或热固性材料形成，例如，诸如聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)(又名特氟龙
Figure BDA0001745053020000072
)等等。也可以基于诸如化学相容性、应用温度、密封压力等因素而使用其他材料来形成密封环108。无论如何，密封环108适于在密封设备100被供能时向外膨胀以提供抵抗密封芯轴44的轴向延伸表面50和容座46的内孔60的接触应力。下面将参考图4更详细地讨论密封环108的结构。
压缩环110围绕密封芯轴44延伸并且设置在环形凹槽48内、邻近密封环108和供能元件112并位于密封环108和供能元件112之间。压缩环110包括面向轴向方向58的大致平坦表面152。平坦表面152适于在密封设备100被供能时接合密封环108的凸表面146。压缩环110还包括与平坦表面152相对并且大致面向轴向方向56的基本上为V形的凹表面154。此外，压缩环110的内壁156邻接平坦表面152和凹表面154并在平坦表面152和凹表面154之间轴向延伸。类似地，压缩环110的外壁158与内壁156相对、邻接平坦表面152和凹表面154并在平坦表面152和凹表面154之间轴向延伸。在若干示例性实施方案中，内壁156和外壁158以基本上平行的关系间隔。
在若干示例性实施方案中，压缩环110由刚性材料形成，例如，诸如塑料、复合材料、金属、另一种刚性材料或其任何组合。然而，可以基于诸如化学相容性、应用温度、密封压力等因素而使用其他材料来形成压缩环110。另外，即使压缩环110已被描绘为具有平坦表面152、凹表面154以及内壁156和外壁158，但是压缩环110也可以具有交替的形状或构型。无论如何，压缩环110适于在密封设备100被供能时压下密封环108的凸表面146。
供能元件112围绕密封芯轴44延伸并且设置在环形凹槽48内、邻近压缩环110和环形肩部54并位于压缩环110和环形肩部54之间。供能元件112包括大致面向轴向方向58的基本上为V形的鼻状部160。鼻状部160适于在密封设备100被供能时接合压缩环110的凹表面154。供能元件112还包括与鼻状部160相对并且面向轴向方向56的大致平坦表面162。此外，供能元件112的内壁164接合鼻状部160和平坦表面162并且在鼻状部160和平坦表面162之间轴向延伸。类似地，供能元件112的外壁166与内壁164相对、邻接鼻状部160和平坦表面162并在鼻状部160和平坦表面162之间轴向延伸。在若干示例性实施方案中，内壁164和外壁166以基本上平行的关系间隔。在若干示例性实施方案中，供能元件112由弹性体形成，例如，诸如合成橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、含氟弹性体、全氟弹性体、热塑性或热固性材料等。在若干示例性实施方案中，供能元件112由刚性材料形成，例如，诸如塑料、复合材料、金属、另一种刚性材料或其任何组合。然而，可以基于诸如化学相容性、应用温度、密封压力等因素而使用其他材料来形成供能元件112。另外，即使供能元件112已经被描绘为具有鼻状部160、平坦表面162以及内壁164和外壁166，但是供能元件112也可以具有替代形状或构型，例如，诸如星形环、方形块密封件、β密封件等。无论如何，供能元件112适于在向其施加足够的流体压力时对密封设备100供能。另外，当密封设备100未被供能时，供能元件112向密封设备100提供支撑。
现在参考图4，其示出了密封环108的示例性实施方案，其包括鼻状部142、凸表面146以及内壁148和外壁150。更特定地，图4描绘了沿与密封环108的纵向中心轴线相交的半径截取的密封环108的径向横截面。
鼻状部142的表面144a和144b邻接鼻状部142的凸表面144c。在示例性实施方案中，凸表面144c限定0.07英寸的半径168。表面144a和144b也分别邻接内壁148的边缘148a和外壁150边缘150a。在示例性实施方案中，表面144a和144b各自限定从密封环108的纵向中心轴线起测量的37.5度的倾角170。此外，内表面148的边缘148b和外表面150的边缘150b分别邻接凸表面144c。在示例性实施方案中，凸表面144c限定0.120英寸的半径172。此外，内壁148和外壁150各自限定0.180英寸的壁高174。在示例性实施方案中，密封环108限定分别在内壁148的边缘148a和外壁150的边缘150a之间测量的0.185英寸的宽度176。类似地，密封环108限定分别在内壁148的边缘148b和外壁150的边缘150b之间测量的0.212英寸的宽度178。结果，内壁148和外壁150各自限定从密封环108的纵向中心轴线起测量的4.3度的倾角180。最后，在示例性实施方案中，密封环108限定凸表面146的中心点与凸表面144c的中心点之间的0.319英寸的总高度182。
尽管以上描述了密封环108的示例性实施方案，其包括半径168和172、角度170和180、高度174和182以及宽度176和178的尺寸，但应当理解，可以改变密封环108的尺寸以适应各种不同的应用。在若干示例性实施方案中，半径168与半径172的比率在0.5与0.7之间。在一些实施方案中，半径168与半径172的比率在0.55与0.65之间。在又其他实施方案中，半径168与半径172的比率为约0.58。此外，在若干示例性实施方案中，角度170与角度180的比率在8与10之间。在一些实施方案中，角度170与角度180的比率在8.5与9.5之间。在又其他实施方案中，角度170与角度180的比率为约8.74。此外，在若干示例性实施方案中，高度174与高度182的比率在0.45与0.65之间。在一些实施方案中，高度174与高度182的比率在0.5与0.6之间。在其他实施方案中，高度174与高度182的比率为约0.56。最后，在若干示例性实施方案中，宽度176与宽度178的比率在0.75与0.95之间。在一些实施方案中，宽度176与宽度178的比率在0.8与0.9之间。在又其他实施方案中，宽度176与宽度178的比率为约0.87。而且，在若干示例性实施方案中，宽度178与总高度182的比率在0.55与0.75之间。在一些实施方案中，宽度178与总高度182的比率在0.6与0.7之间。在又其他实施方案中，宽度178与总高度182的比率为约0.66。
在操作中，其示例性实施方案在图5A和5B中示出，密封设备100形成抵抗由间隙62、64和66限定的环形空间中的流体压力的密封。具体地，密封设备100用作防止或至少阻碍加压流体沿轴向方向58从间隙64向间隙62迁移的单向密封件。具体地，当间隙64中的压力高于间隙62中的压力时，加压流体的力作用在供能元件112的平坦表面162上以沿轴向方向58推动供能元件112。结果，密封设备100被压缩抵靠于密封芯轴44的环形肩部52，使得密封设备100的各种部件彼此接合，如图5A所示。具体地，供能元件112的鼻状部160接合压缩环110的凹表面154；压缩环110的平坦表面152接合密封环108的凸表面146；密封环108的鼻状部142接合支承环106的凹表面134；支承环106的鼻状部132接合支承环104的凹表面124；支承环104的鼻状部122接合适配器102的凹表面116；并且适配器102的平坦表面114接合密封芯轴44的环形肩部52。如图5B所示，密封环108是柔韧的，使得加压流体对密封环108供能。密封环108变成被供能时的压力取决于诸如密封环108的材料组成、密封环108与施加流体之间的化学相容性、施加流体的温度等因素。密封环108通过压缩环110的平坦表面152与密封环108的凸表面146的相互作用，以及此外密封环108的鼻状部142与支承环106的凹表面134的相互作用而被供能。在若干示例性实施方案中，密封环108通过与加压流体直接接触而被供能。
对密封环108供能导致密封环108的轴向压缩和径向膨胀二者。密封环108的轴向压缩导致密封环108的鼻状部142与支承环106的凹表面134适形。此外，密封环108的凸表面146被压缩环110的平坦表面152压下，从而导致密封环108的内壁148和外壁150向外膨胀并接合密封芯轴44和容座46两者。由密封环108施加在密封芯轴44和容座46上的所得接触应力超过由加压流体施加在密封环108上的压力。密封环108的横截面形状导致施加在密封芯轴44和容座46上的接触应力分别在内壁148的边缘148b和外壁150的边缘150b附近集中并最大化。边缘148b和150b附近接触应力的集中导致密封环108密封地接合密封芯轴44的轴向延伸表面50和容座46的内孔60。而且，当接触应力集中在密封环108的边缘148b和150b附近时，支承环104和106被更好地装备成防止或至少阻碍密封环108的挤出，如将在下面进一步详细讨论的。
当支承环106达到阈值温度范围时，支承环106变得柔韧，使得加压流体对支承环106供能，如图5B所示。支承环106变成被供能时的压力取决于诸如支承环106的材料组成、支承环106与施加流体之间的化学相容性、施加流体的温度等因素。支承环106通过密封环108的鼻状部142与支承环106的凹表面134的相互作用，以及此外支承环106的鼻状部132与支承环104的凹表面124的相互作用而被供能。
对支承环106供能导致支承环106的轴向压缩和径向膨胀二者。支承环106的轴向压缩导致支承环106的鼻状部132与支承环104的凹表面124适形。此外，支承环106的内壁138和外壁140向外展开以接合密封芯轴44的轴向延伸表面50和容座46的内孔60。在若干示例性实施方案中，支承环106的向外展开防止或至少阻碍密封环108的挤出。
当支承环104达到阈值温度范围时，支承环104变得柔韧，使得加压流体对支承环104供能，如图5B所示。支承环104变成被供能时的压力取决于诸如支承环104的材料组成、施加流体和支承环104之间的化学相容性、施加流体的温度等等。支承环104通过支承环106的鼻状部132与支承环104的凹表面124的相互作用，以及此外支承环104的鼻状部122与适配器102的凹表面116的相互作用而被供能。
对支承环104供能导致支承环104的轴向压缩和径向膨胀二者。支承环104的轴向压缩导致支承环104的鼻状部122与支承环102的凹表面116适形。此外，支承环104的内壁128和外壁130向外展开以接合密封芯轴44的轴向延伸表面50和容座46的内孔60。在若干示例性实施方案中，支承环104的向外展开防止或至少阻碍支承环106以及因此密封环108的挤出。
在若干示例性实施方案中，密封环108和支承环104和106在施加流体的不同压力和/或温度下被供能。具体地，支承环106可以由防止密封环108在第一温度和/或压力范围内挤出的材料制成。此外，支承环104可以由防止支承环106以及因此密封环108在通常高于第一温度和/或压力范围的第二温度和/或压力范围内挤出的材料制成。例如，在一个或多个实施方案中，密封环108由90硬度的
Figure BDA0001745053020000111
制成，支承环106由25％玻璃填充的聚四氟乙烯(PTFE)(又称
Figure BDA0001745053020000112
)制成，并且支承环104由聚醚醚酮(PEEK)制成。支承环106的25％玻璃填充的聚四氟乙烯(PTFE)能够在低于300℉的温度下控制密封环108的挤出。然而，当施加流体的温度接近300℉时，支承环106易于挤出。因此，支承环104的聚醚醚酮(PEEK)控制支承环106和密封环108在接近或高于300℉的温度下的挤出。
在若干示例性实施方案中，支承环104被省略，使得密封设备100包括适配器102、支承环106、密封环108、压缩环110和供能元件112。在若干示例性实施方案中，支承环106被省略，使得密封设备100包括适配器102、支承环104、密封环108、压缩环110和供能元件112。在若干示例性实施方案中，压缩环110和供能元件112中的一个或两个被省略，使得密封设备100包括适配器102、支承环104和106中的一个或两个以及密封环108。另外，虽然密封环108已经被描述为密封设备100的部分，但是在若干示例性实施方案中，密封环108是另一个密封设备，包括另一个密封设备，或者是另一个密封设备的部分。在若干示例性实施方案中，密封设备100被翻转，使得代替防止或者至少阻碍加压流体沿轴向方向58从间隙64到间隙62迁移，密封设备100防止或者至少阻碍加压流体沿轴向方向56从间隙62到间隙64迁移。在若干示例性实施方案中，可以在环形凹槽48内提供一个或多个另外的密封设备100，以提供适于防止或至少阻碍加压流体沿轴向方向58从间隙64到间隙62迁移的一个或多个冗余密封件。在若干示例性实施方案中，可以在环形凹槽48内提供一个或多个另外的密封设备100，以提供适于防止或至少阻碍加压流体沿轴向方向56从间隙62到间隙64迁移的一个或多个冗余密封件。
在若干示例性实施方案中，一对密封设备100在环形凹槽48内彼此相对设置，使得密封设备100中的一个防止或至少阻碍加压流体沿轴向方向58从间隙64到间隙62迁移，并且密封设备100中的另一个防止或至少阻碍加压流体沿轴向方向56从间隙62到间隙64迁移。类似地，在若干示例性实施方案中，两个或更多个密封设备100提供在环形凹槽48内，使得密封设备100中的至少一个防止或至少阻碍加压流体沿轴向方向58从间隙64到间隙62迁移，并且密封设备100中的至少另一个防止或至少阻碍加压流体沿轴向方向56从间隙62到间隙64迁移，其中任何额外的密封设备100提供一个或多个冗余密封件，如上所述。
在若干示例性实施方案中，密封环108的凸表面146不限于简单的弧形形状，而是还可以基于用于调谐由密封环108施加在密封芯轴44和容座46上的接触应力的数学公式来限定更复杂的形状。此外，可以使用实证结果的列表来确定凸表面146的形状，以优化由密封环108施加在密封芯轴44和容座46上的接触应力。在若干示例性实施方案中，虽然密封环108不受温度依赖性衰减体积模量值的影响，但密封环108在高温和高压条件下比人字形密封件更能够保持其形状。在若干示例性实施方案中，在高压和高温条件下，由密封环108施加在密封芯轴44和容座46上的接触应力大于将由人字形密封件施加在这些部件上的接触应力。
本公开介绍了一种密封设备，所述密封设备适于定位在同心设置的构件之间的环形空间中，所述密封设备包括密封环，所述密封环限定相对倾斜的内表面和外表面、鼻状部以及第一凸表面，所述相对倾斜的内表面和外表面各自具有大致截头圆锥形形状并限定相对的第一边缘和第二边缘，所述鼻状部邻接内表面和外表面的相应第一边缘，所述第一凸表面与鼻状部相对、邻接内表面和外表面的相应第二边缘；其中当所述密封设备定位在所述环形空间中且处于供能构型时，所述密封环的所述第一凸表面适于被压下，使得所述密封环的内表面和外表面径向膨胀以在同心设置的构件中的每一个上施加接触应力。在示例性实施方案中，当密封环的第一凸表面被压下时，由密封环施加在同心设置的构件中的每一个上的接触应力超过环形空间内的流体压力，从而导致密封环形成抵抗环形空间中的流体压力的密封。在示例性实施方案中，密封设备还包括压缩环，所述压缩环适于在环形空间内邻近密封环设置，压缩环限定适于接合密封环的第一凸表面的平坦表面，其中，当密封设备定位在环形空间中并且处于供能构型时，环形空间内的流体压力推动压缩环的平坦表面以压下密封环的第一凸表面。在示例性实施方案中，密封设备还包括第一支承环，所述第一支承环适于在环形空间内邻近密封环设置，所述第一支承环限定第一凹表面，所述第一凹表面适于被密封环的鼻状部接合，其中，当密封设备定位在环形空间中并且处于供能状态时，环形空间内的流体压力推动密封环的鼻状部以与第一支承环的第一凹表面适形，从而导致第一支承环向外展开并接合同心设置的构件。在示例性实施方案中，密封设备还包括第二支承环，所述第二支承环适于在环形空间内邻近第一支承环设置，第二支承环限定第二凹表面，所述第二凹表面适于被所述第一支承环接合，其中，当所述密封设备定位在环形空间中并且处于供能构型时，所述环形空间内的流体压力推动第一支承环以与第二支承环的第二凹表面适形，从而导致第二支承环向外展开并接合同心设置的构件。在示例性实施方案中，当第一支承环向外展开以接合同心设置的构件时，密封环的挤出在第一温度范围内被限制；并且，当第二支承环向外展开以接合同心设置的构件时，第一支承环以及因此密封环的挤出在第二温度范围内被限制，第二温度范围通常高于第一温度范围。在示例性实施方案中，密封环具有在内表面和外表面的相应第一边缘之间测量的第一宽度和在内表面和外表面的相应第二边缘之间测量的第二宽度，第一宽度小于第二宽度。在示例性实施方案中，密封环的内表面和外表面分别限定从密封环的纵向中心轴线起测量的第一倾角和第二倾角，所述第一倾角和第二倾角基本上彼此相等。在示例性实施方案中，密封环的鼻状部限定相对倾斜的第一表面和第二表面以及第二凸表面，所述相对倾斜的第一表面和第二表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第三边缘和第四边缘，所述第二凸表面邻接第一表面和第二表面的相应第三边缘；并且密封环具有在第一表面和第二表面的相应第三边缘之间测量的第三宽度，第三宽度小于第一宽度和第二宽度。在示例性实施方案中，密封环的第一表面和第二表面分别限定从密封环的纵向中心轴线起测量的第三倾角和第四倾角，所述第三倾角和第四倾角基本上彼此相等并且大于第一倾角和第二倾角。
本公开还介绍了一种密封同心设置的构件之间的环形空间的方法，所述方法包括在环形空间内提供密封环，所述密封环限定相对倾斜的内表面和外表面、鼻状部以及第一凸表面，所述相对倾斜的内表面和外表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第一边缘和第二边缘，所述鼻状部邻接内表面和外表面的相应第一边缘，所述第一凸表面与鼻状部相对、邻接内表面和外表面的相应第二边缘；以及形成抵抗环形空间中的流体压力的密封，其包括压下密封环的第一凸表面，使得密封环的内表面和外表面径向膨胀以在所述同心布置的构件中的每一个上施加接触应力。在示例性实施方案中，当密封环的第一凸表面被压下时，由密封环施加在同心设置的构件中的每一个上的接触应力超过环形空间内的流体压力，从而导致密封环形成抵抗环形空间中的流体压力的密封。在示例性实施方案中，所述方法还包括在环形空间内邻近密封环提供压缩环，所述压缩环限定接合密封环的第一凸表面的平坦表面；以及压下密封环的第一凸表面包括将压缩环的平坦表面推动抵靠密封环的第一凸表面。在示例性实施方案中，所述方法还包括在环形空间内邻近密封环提供第一支承环，所述第一支承环限定第一凹表面，所述第一凹表面被密封环的鼻状部接合；以及压下密封环的第一凸表面导致密封环的鼻状部与第一支承环的第一凹表面适形，从而迫使第一支承环向外展开以接合同心布置的构件。在示例性实施方案中，所述方法还包括在环形空间内邻近第一支承环提供第二支承环，所述第二支承环限定第二凹表面，所述第二凹表面被第一支承环接合；以及压下密封环的第一凸表面导致第一支承环与第二支承环的第二凹表面适形，从而迫使第二支承环向外展开以接合同心设置的构件。在示例性实施方案中，当第一支承环向外展开以接合同心设置的构件时，密封环的挤出在第一温度范围内被限制；并且当第二支承环向外展开以接合同心设置的构件时，第一支承环以及因此密封环的挤出在第二温度范围内被限制，第二温度范围通常高于第一温度范围。在示例性实施方案中，密封环具有在内表面和外表面的相应第一边缘之间测量的第一宽度和在内表面和外表面的相应第二边缘之间测量的第二宽度，第一宽度小于第二宽度。在示例性实施方案中，密封环的内表面和外表面分别限定从密封环的纵向中心轴线起测量的第一倾角和第二倾角，所述第一倾角和第二倾角基本上彼此相等。在示例性实施方案中，密封环的鼻状部限定相对倾斜的第一表面和第二表面以及第二凸表面，所述相对倾斜的第一表面和第二表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第三边缘和第四边缘，所述第二凸表面邻接第一表面和第二表面的相应第三边缘；并且密封环具有在第一表面和第二表面的相应第三边缘之间测量的第三宽度，第三宽度小于第一宽度和第二宽度。在示例性实施方案中，密封环的第一表面和第二表面分别限定从密封环的纵向中心轴线起测量的第三倾角和第四倾角，所述第三倾角和第四倾角基本上彼此相等并且大于第一倾角和第二倾角。
应当理解，可在不脱离本公开的范围的情况下对前述内容作出变动。
在若干示例性实施方案中，各种说明性示例性实施方案的元件和教导可以在一些或全部说明性示例性实施方案中全部或部分组合。另外，各种说明性示例性实施方案的一个或多个元件和教导可以至少部分被省略，和/或至少部分与各种说明性实施方案的其他元件和教导中的一个或多个组合。
例如，诸如“上”、“下”、“在……上方”、“在……下方”，“在……之间”、“底部”、“竖直”、“水平”、“有角度的”、“向上”、“向下”、“一侧到一侧”、“从左到右”、“从右到左”、“从顶部到底部”、“从底部到顶部”、“顶部”、“底部、“自底向上”、“自顶向下”等的任何空间参考等仅仅是为了说明的目的，而不限制上述结构的特定取向或位置。
在若干示例性实施方案中，尽管将不同的步骤、过程和程序描述为表现为不同的动作，但是步骤中的一个或多个、过程中的一个或多个和/或程序中的一个或多个也可以按不同的顺序、同时和/或依序执行。在若干示例性实施方案中，步骤、过程和/或程序可以合并为一个或多个步骤、过程和/或程序。
在若干示例性实施方案中，可以省略每个实施方案中的一个或多个操作步骤。而且，在一些情况下，本公开的一些特征可以在没有相应使用其他特征的情况下被采用。此外，上述实施方案和/或变型中的一个或多个可以全部或部分与上述其他实施方案和/或变型中的任何一个或多个组合。
虽然上面已经详细描述了若干示例性实施方案，但是所描述的实施方案仅是示例性的而不是限制性的，并且本领域技术人员将容易认识到，在不实质性地脱离本公开的新颖教导和优点的情况下，在示例性实施方案中可以作出许多其他修改、改变和/或替换。因此，所有这些修改、改变和/或替换都旨在包括在如所附权利要求中所限定的本公开的范围内。在权利要求中，任何装置加功能的条款旨在涵盖本文描述为执行所述功能的结构，并且不仅涵盖结构等同物，而且还涵盖等同结构。此外，申请人的明确意图是不援引美国法典第35篇第112节第6段对本文中任何权利要求进行任何限制，除了权利要求明确使用“装置”一词以及相关联功能的那些之外。

Claims (18)

1.一种适于定位在同心设置的构件之间的环形空间中的密封设备，所述密封设备包括：
密封环，其限定相对倾斜的内表面和外表面、第一鼻状部以及第一凸表面，所述相对倾斜的内表面和外表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第一边缘和第二边缘，所述第一鼻状部邻接所述内表面和外表面的相应第一边缘，所述第一凸表面与所述第一鼻状部相对、邻接所述内表面和外表面的相应第二边缘，所述第一凸表面大致面向第一轴向方向，所述第一鼻状部大致面向与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向；
压缩环，所述压缩环适于在所述环形空间内邻近所述密封环设置，所述压缩环限定适于接合所述密封环的所述第一凸表面的平坦表面、且包括与该平坦表面相对的压缩环凹表面，所述平坦表面面向所述第二轴向方向，所述压缩环凹表面大致面对所述第一轴向方向，所述平坦表面适于在所述密封设备被供能时接合所述密封环的第一凸表面；
供能元件，其包括大致面向所述第二轴向方向的第二鼻状部，该第二鼻状部适于在所述密封设备被供能时接合所述压缩环的压缩环凹表面；
其中，当所述密封设备定位在所述环形空间中并处于供能构型时，所述环形空间内的流体压力推动所述压缩环的所述平坦表面以压下所述密封环的所述第一凸表面，且所述密封环的所述第一凸表面适于被压下，使得所述密封环的所述内表面和外表面径向膨胀以在所述同心设置的构件中的每一个上施加接触应力。
2.根据权利要求1所述的密封设备，其中，当所述密封环的所述第一凸表面被压下时，由所述密封环施加在所述同心设置的构件中的每一个上的所述接触应力超过所述环形空间内的流体压力，从而导致所述密封环形成抵抗所述环形空间中的所述流体压力的密封。
3.根据权利要求2所述的密封设备，其还包括第一支承环，所述第一支承环适于在所述环形空间内邻近所述密封环设置，所述第一支承环限定第一凹表面，所述第一凹表面适于被所述密封环的所述第一鼻状部接合，
其中，当所述密封设备定位在所述环形空间中并处于所述供能构型时，所述环形空间内的所述流体压力推动所述密封环的所述第一鼻状部以与所述第一支承环的所述第一凹表面适形，从而导致所述第一支承环向外展开并接合所述同心设置的构件。
4.根据权利要求3所述的密封设备，其还包括第二支承环，所述第二支承环适于在所述环形空间内邻近所述第一支承环设置，所述第二支承环限定适于被所述第一支承环接合的第二凹表面，
其中，当所述密封设备定位在所述环形空间中并处于所述供能构型时，所述环形空间内的所述流体压力推动所述第一支承环以与所述第二支承环的所述第二凹表面适形，从而导致所述第二支承环向外展开并接合所述同心设置的构件。
5.根据权利要求4所述的密封设备，
其中，当所述第一支承环向外展开以接合所述同心设置的构件时，所述密封环的挤出在第一温度范围内被限制；并且
其中，当所述第二支承环向外展开以接合所述同心设置的构件时，所述第一支承环以及因此所述密封环的挤出在第二温度范围内被限制，所述第二温度范围通常高于所述第一温度范围。
6.根据权利要求1所述的密封设备，其中，所述密封环具有在所述内表面和外表面的相应第一边缘之间测量的第一宽度和在所述内表面和外表面的相应第二边缘之间测量的第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度。
7.根据权利要求6所述的密封设备，其中，所述密封环的所述内表面和外表面分别限定从所述密封环的纵向中心轴线起测量的第一倾角和第二倾角，所述第一倾角和第二倾角彼此相等。
8.根据权利要求7所述的密封设备，
其中，所述密封环的所述第一鼻状部限定相对倾斜的第一表面和第二表面以及第二凸表面，所述相对倾斜的第一表面和第二表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第三边缘和第四边缘，所述第二凸表面邻接所述第一表面和第二表面的相应第三边缘；并且
其中，所述密封环具有在所述第一表面和第二表面的相应第三边缘之间测量的第三宽度，所述第三宽度小于所述第一宽度和第二宽度。
9.根据权利要求8所述的密封设备，其中，所述密封环的所述第一表面和第二表面分别限定从所述密封环的所述纵向中心轴线起测量的第三倾角和第四倾角，所述第三倾角和第四倾角彼此相等并且大于所述第一倾角和第二倾角。
10.一种通过密封设备来密封同心设置的构件之间的环形空间的方法，所述密封设备包括密封环、压缩环和供能元件，所述方法包括：
在所述环形空间内提供所述密封环，所述密封环限定相对倾斜的内表面和外表面、第一鼻状部以及第一凸表面，所述相对倾斜的内表面和外表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第一边缘和第二边缘，所述第一鼻状部邻接所述内表面和外表面的相应第一边缘，所述第一凸表面与所述第一鼻状部相对、邻接所述内表面和外表面的相应第二边缘，所述第一凸表面大致面向第一轴向方向，所述第一鼻状部大致面向与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向；
形成抵抗所述环形空间中的流体压力的密封，其包括压下所述密封环的所述第一凸表面，使得所述密封环的所述内表面和外表面径向膨胀以在所述同心设置的构件中的每一个上施加接触应力；
其中，所述方法还包括在所述环形空间内邻近所述密封环提供所述压缩环，所述压缩环限定接合所述密封环的所述第一凸表面的平坦表面；
其中，压下所述密封环的所述第一凸表面包括将所述压缩环的所述平坦表面推动抵靠所述密封环的所述第一凸表面；以及
其中，所述供能元件包括大致面向所述第二轴向方向的第二鼻状部，该第二鼻状部适于在所述密封设备被供能时接合所述压缩环的压缩环凹表面。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，当所述密封环的所述第一凸表面被压下时，由所述密封环施加在所述同心设置的构件中的每一个上的所述接触应力超过所述环形空间内的所述流体压力，从而导致所述密封环形成抵抗所述环形空间中的所述流体压力的所述密封。
12.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述方法还包括在所述环形空间内邻近所述密封环提供第一支承环，所述第一支承环限定被所述密封环的所述第一鼻状部接合的第一凹表面；并且
其中，压下所述密封环的所述第一凸表面导致所述密封环的所述第一鼻状部与所述第一支承环的所述第一凹表面适形，从而迫使所述第一支承环向外展开以接合所述同心设置的构件。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中，所述方法还包括在所述环形空间内邻近所述第一支承环提供第二支承环，所述第二支承环限定被所述第一支承环接合的第二凹表面；并且
其中，压下所述密封环的所述第一凸表面导致所述第一支承环与所述第二支承环的所述第二凹表面适形，从而迫使所述第二支承环向外展开以接合所述同心设置的构件。
14.根据权利要求13所述的方法，
其中，当所述第一支承环向外展开以接合所述同心设置的构件时，所述密封环的挤出在第一温度范围内被限制；并且
其中，当所述第二支承环向外展开以接合所述同心设置的构件时，所述第一支承环以及因此所述密封环的挤出在第二温度范围内被限制，所述第二温度范围通常高于所述第一温度范围。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述密封环具有在所述内表面和外表面的相应第一边缘之间测量的第一宽度和在所述内表面和外表面的相应第二边缘之间测量的第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述密封环的所述内表面和外表面分别限定从所述密封环的纵向中心轴线起测量的第一倾角和第二倾角，所述第一倾角和第二倾角彼此相等。
17.根据权利要求16所述的方法，
其中，所述密封环的所述第一鼻状部限定相对倾斜的第一表面和第二表面以及第二凸表面，所述相对倾斜的第一表面和第二表面各自具有大致截头圆锥形形状并且限定相对的第三边缘和第四边缘，所述第二凸表面邻接所述第一表面和第二表面的相应第三边缘；并且
其中，所述密封环具有在所述第一表面和第二表面的相应第三边缘之间测量的第三宽度，所述第三宽度小于所述第一宽度和第二宽度。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述密封环的所述第一表面和第二表面分别限定从所述密封环的所述纵向中心轴线起测量的第三倾角和第四倾角，所述第三倾角和第四倾角彼此相等并且大于所述第一倾角和第二倾角。
CN201680080293.6A 2016-02-29 2016-02-29 用于高压高温(hpht)应用的密封设备 Active CN108699898B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2016/020063 WO2017151094A1 (en) 2016-02-29 2016-02-29 Sealing apparatus for high pressure high temperature (hpht) applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108699898A CN108699898A (zh) 2018-10-23
CN108699898B true CN108699898B (zh) 2021-06-18

Family

ID=59743121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680080293.6A Active CN108699898B (zh) 2016-02-29 2016-02-29 用于高压高温(hpht)应用的密封设备

Country Status (15)

Country Link
US (2) US11142985B2 (zh)
EP (1) EP3423671B1 (zh)
CN (1) CN108699898B (zh)
AU (1) AU2016395858B2 (zh)
BR (1) BR112018014116B1 (zh)
CA (1) CA3010783C (zh)
CO (1) CO2018007724A2 (zh)
DE (1) DE112016005723T5 (zh)
GB (1) GB2562653B (zh)
MX (1) MX2018009567A (zh)
MY (1) MY190437A (zh)
NO (1) NO20181029A1 (zh)
SA (1) SA518391950B1 (zh)
SG (1) SG11201805696VA (zh)
WO (1) WO2017151094A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3089387C (en) * 2018-01-26 2024-04-02 Magnum Oil Tools International, Ltd. Gas capable frangible disc barrier valve
CN109273898B (zh) * 2018-09-12 2021-05-28 荆州市还祥特种材料有限公司 一种复合材料井下连接器及制备方法
US20200096111A1 (en) * 2018-09-25 2020-03-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Anti-Extrusion Device for Pressure Unloading Applications
GB2593372B (en) * 2019-02-05 2022-09-21 Halliburton Energy Services Inc Variable density element retainer for use downnhole
DE102020205905A1 (de) 2020-05-12 2021-11-18 Thyssenkrupp Ag Hochdruckdichtungsanordnung und Hochdruckanlage zur radialen Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters sowie deren Verwendung
WO2021228523A1 (de) 2020-05-12 2021-11-18 Uhde High Pressure Technologies Gmbh Hochdruckdichtungsanordnung und hochdruckanlage zur radialen abdichtung eines behälterverschlusses eines hochdruckbehälters sowie deren verwendung
BE1028293B1 (de) 2020-05-12 2021-12-16 Thyssenkrupp Ag Hochdruckdichtungsanordnung und Hochdruckanlage zur radialen Abdichtung eines Behälterverschlusses eines Hochdruckbehälters sowie deren Verwendung
US11761540B2 (en) 2020-08-19 2023-09-19 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Seal stack assembly
CN116137883A (zh) 2020-08-21 2023-05-19 美国圣戈班性能塑料公司 用于密封堆叠组件的自动擦拭器

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2456356A (en) * 1947-12-09 1948-12-14 Joseph S Aber Packing gasket and static seal
GB1068721A (en) * 1965-02-23 1967-05-10 Hall & Hall Ltd Header and sealing ring for packing assembly
US3359999A (en) * 1965-04-13 1967-12-26 Mueller Co Packing chambers for o-rings
GB1371610A (en) * 1970-12-10 1974-10-23 Hall Hall Ltd Scraper rings
US3767215A (en) * 1972-09-01 1973-10-23 Us Navy Multi-ring hydraulic seal for irregular bore surfaces
US4288082A (en) 1980-04-30 1981-09-08 Otis Engineering Corporation Well sealing system
US4406469A (en) 1981-09-21 1983-09-27 Baker International Corporation Plastically deformable conduit seal for subterranean wells
US4473231A (en) 1983-06-09 1984-09-25 Baker Oil Tools, Inc. Dynamic seal for subterranean well
US4828274A (en) * 1987-12-14 1989-05-09 U.S. Foundry & Manufacturing Corp. Sealing assembly for manhole covers and adjustment rings therefor
US5156220A (en) * 1990-08-27 1992-10-20 Baker Hughes Incorporated Well tool with sealing means
US5297805A (en) * 1992-10-01 1994-03-29 J.M. Clipper Corp. Sealing ring
US5842700A (en) 1996-10-08 1998-12-01 Smith International, Inc. Composite rock bit seal
WO2000046483A1 (en) 1999-02-05 2000-08-10 Schlumberger Technology Corporation Seal stack
US6318729B1 (en) * 2000-01-21 2001-11-20 Greene, Tweed Of Delaware, Inc. Seal assembly with thermal expansion restricter
US20030222410A1 (en) 2002-05-30 2003-12-04 Williams Ronald D. High pressure and temperature seal for downhole use
AU2003243264B2 (en) 2002-05-30 2008-07-03 Baker Hughes Incorporated High pressure and temperature seal for downhole use
US7461708B2 (en) * 2004-08-16 2008-12-09 Smith International, Inc. Elastomeric seal assembly having auxiliary annular seal components
US20060186601A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Jean-Marc Lopez Fluid seals
JP4911275B2 (ja) * 2005-06-24 2012-04-04 Ｎｏｋ株式会社 密封構造
US7828301B2 (en) * 2008-01-25 2010-11-09 Intelliserv, Llc Self-energized backup ring for annular seals
US8794638B2 (en) * 2009-02-27 2014-08-05 Halliburton Energy Services, Inc. Sealing array for high temperature applications
US20120043331A1 (en) * 2009-05-08 2012-02-23 Nok Corporation Water-proof structure for opening of case of appliance
US8851194B2 (en) * 2011-03-29 2014-10-07 David L. Ford Seal with bellows style nose ring
US20130008672A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Vetco Gray Inc. Annulus Seal Utilizing Energized Discrete Soft Interfacial Sealing Elements
US20130087977A1 (en) * 2011-10-05 2013-04-11 Gary L. Galle Damage tolerant casing hanger seal
EA201590009A1 (ru) 2012-07-13 2015-10-30 Халлибёртон Энерджи Сервисиз, Инк Опора для уплотнения высокого давления
US10323477B2 (en) * 2012-10-15 2019-06-18 Weatherford Technology Holdings, Llc Seal assembly
CO6800257A1 (es) 2013-05-17 2013-11-29 Solpetrocol S A S Sello mecanico de alta presión para cables y lineas de conducción en pozos petroleros
US20140346739A1 (en) * 2013-05-24 2014-11-27 Baker Hughes Incorporated Bullet Seal
US10539238B2 (en) * 2014-09-18 2020-01-21 Cnh Industrial America Llc Sealing element for a hydraulic fitting

Also Published As

Publication number Publication date
BR112018014116A2 (pt) 2018-12-11
GB201811441D0 (en) 2018-08-29
GB2562653A (en) 2018-11-21
GB2562653B (en) 2021-05-26
MY190437A (en) 2022-04-21
EP3423671B1 (en) 2020-12-16
US11142985B2 (en) 2021-10-12
SG11201805696VA (en) 2018-07-30
NO20181029A1 (en) 2018-07-27
US20190032442A1 (en) 2019-01-31
SA518391950B1 (ar) 2022-03-09
AU2016395858B2 (en) 2021-07-22
DE112016005723T5 (de) 2018-09-13
CA3010783A1 (en) 2017-09-08
CA3010783C (en) 2021-01-26
MX2018009567A (es) 2018-09-06
AU2016395858A1 (en) 2018-07-19
US20220025731A1 (en) 2022-01-27
BR112018014116B1 (pt) 2022-09-27
CO2018007724A2 (es) 2018-08-10
CN108699898A (zh) 2018-10-23
EP3423671A4 (en) 2019-10-09
WO2017151094A1 (en) 2017-09-08
EP3423671A1 (en) 2019-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108699898B (zh) 用于高压高温(hpht)应用的密封设备
US9045961B2 (en) Blowout preventer seal and method of using same
AU2016269518B2 (en) Improved liner hanger system
US10577889B2 (en) Constructed annular safety valve element package
US9580981B2 (en) Liner hanger system
US9441443B2 (en) Compound blowout preventer seal and method of using same
NO346127B1 (en) Packing element back-up system incorporating iris mechanism
US9085949B2 (en) Fluid seal with swellable material packing
NO20150544A1 (en) Slotted metal seal
US6969070B2 (en) Split carrier annulus seal assembly for wellhead systems
MX2013013758A (es) Aislamiento anular mejorado con obturador de revestimiento mecanico externo (emc) de ajuste por tension.
RU2608835C2 (ru) Труба с обжимаемым металлическим элементом и соответствующий способ
BR112021014937A2 (pt) Sistema de ferramenta de furo de poço, método para estabelecer uma vedação entre o primeiro e o segundo membros em um furo de poço, e, elemento de energização
US10487613B2 (en) Retrievable pre-tension packing assembly
US11732545B2 (en) Radially expandable anti-extrusion backup ring

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant