CN112601875A - 抗挤压组件和包括该抗挤压组件的密封系统 - Google Patents

抗挤压组件和包括该抗挤压组件的密封系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112601875A
CN112601875A CN201980055291.5A CN201980055291A CN112601875A CN 112601875 A CN112601875 A CN 112601875A CN 201980055291 A CN201980055291 A CN 201980055291A CN 112601875 A CN112601875 A CN 112601875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cam
elongated
fingers
support member
sealing system
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.)
Granted
Application number
CN201980055291.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112601875B (zh
Inventor
A·霍内
D·马蒂诺维奇
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.)
Arctic Star Drillstring Tester Co
Original Assignee
Arctic Star Drillstring Tester Co
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 Arctic Star Drillstring Tester Co filed Critical Arctic Star Drillstring Tester Co
Publication of CN112601875A publication Critical patent/CN112601875A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112601875B publication Critical patent/CN112601875B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/1208Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
    • E21B33/1216Anti-extrusion means, e.g. means to prevent cold flow of rubber packing
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/128Packers; Plugs with a member expanded radially by axial pressure

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Package Closures (AREA)

Abstract

本发明涉及一种抗挤压工具/组件以及包括该抗挤压工具/组件的密封系统。该抗挤压组件包括:细长支承构件,该支承构件具有:空心主体,该空心主体具有第一端部、第二端部、内表面和外表面;以及设置在空心主体的第二端部的多个细长指状件,多个细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,并且可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动;以及凸轮构件,其具有:被构造成用于插入支承构件中或用于接收支承构件的细长部分;以及具有凸轮表面和接合表面的凸轮部分,该凸轮表面被构造成接触多个细长指状件的端部;并且相邻的细长指状件被构造成在展开构造中彼此接触。

Description

抗挤压组件和包括该抗挤压组件的密封系统
技术领域
本发明涉及井下工具领域,尤其涉及用于井下工具的密封系统的抗挤压组件。
背景技术
在油气井中,通过在套管或裸眼井内部放置密封系统(诸如桥塞、封隔器等)来实现区域隔离,以隔离生产区域或将生产流体的流动引导至表面。例如,将桥塞放置在套管内,以隔离生产区域的上部和下部。通过在井眼中形成压力密封,桥塞允许加压流体或固体处理被隔离的地层。
通常,井眼衬有管状件或套管,以加强钻孔的侧面并使井眼与周围的土质地层隔离。为了接近邻近井眼的地层中的生产流体,对套管进行穿孔,以允许生产流体进入井眼并在井的表面处被回收。在其他情况下,可能需要将井的底部与井口隔离。因此,有必要相对于井套管密封管道,以防止浆料的流体压力将管道从井中提出,或者用于以其他方式隔离其中设置有井眼的特定区域。在其他情况下,可能需要在井眼中形成压力密封,以允许将流体压力施加到井眼,以用加压流体或固体处理被隔离的地层。被称为桥、塞、封隔器等的井下工具被设计用于实现区域隔离以达到上述一般目的。
密封系统通常包括密封工具(通常由铸铁、铝或其他可钻孔的合金金属制成)和通常由复合材料或弹性体材料制成的顺应性密封件,该密封件密封住井眼中的环空以防止流体通过。密封工具在其展开至正确的深度时必须通过内径,此时其被设定为与内径形成密封,从而隔离井中不同区域的压力。在致动时,密封元件被轴向压缩,从而导致密封元件从工具径向向外扩展,以密封地接合管状件的周围表面。
密封件的顺应性材料在被施加相对较小的力时发生变形,从而使密封件充满密封套并接触多个表面。这些接触区域防止流体流过密封件并生成压力差。挤压间隙是被密封的两种材料之间的间隙。如果施加太大的压力,则密封件可能变形并被迫进入挤压间隙,从而导致失效。较大的间隙在高压下更难密封。
封隔器必须能够通过最小的可能直径,然后在最大的直径上密封。套管的内径的公差通常较大,因为它是外径和每单位长度重量的公差的组合。该间隙形成了相对较大的挤压间隙,密封元件可能被压力推动而穿过该相对较大的挤压间隙,从而导致失效。在某些情况下,封隔器将需要穿过障碍物,这会增加潜在的挤压间隙。
为了经由不同类型的密封系统实现有效的密封和区域隔离,已经进行了多种尝试。
美国公开第2017/0211348号公开了一种密封工具,该密封工具包括可扩展的密封元件和弹性支撑件,该弹性支撑件可在未扩展构造和径向扩展构造之间变形。支撑件包括多个基部和多个重叠部,每个重叠部从相应的基部延伸,使得其与相邻的基部的表面重叠并且具有在使用中面向密封元件的表面。基部和重叠部被布置成限定大体上呈环形的密封件支撑结构,该密封件支撑结构形成连续的周向延伸的支撑表面,以用于邻接和支撑密封元件。
美国专利第8,662,161号公开了一种可扩展的封隔器,其具有由扩展引起的轴向可移动的支撑环,该支撑环具有交替的平坦指状件,该指状件通过桥向外变形。该封隔器使用心轴扩展和带有内部锥度的可移动环来匹配心轴外部的底切。由于径向扩展而引起的心轴轴向收缩使指状件下方的心轴外表面上的环用作指状件抵靠密封件(该密封件被推靠在裸眼井上)的支撑。
美国公开第2016/0123100号公开了一种成角度的分段式支承环,其包括多个狭槽以及由该多个狭槽限定的多个区段,所述多个狭槽从外表面径向向内延伸,并且彼此平行且不平行于纵轴地轴向延伸。
PCT公开第WO 2019/109508号公开了一种复杂的扩展和坍缩环,其包括多个互锁元件,所述多个互锁原件组装在一起以形成在围绕纵向轴线的平面内定向的环结构。所述多个元件可操作为通过在环结构的平面中相对于彼此滑动而在扩展和坍缩状态/构造之间移动。
上面讨论的密封系统包括复杂的机构,无法完全顺应套管,提供了不均匀的支撑和/或无法适当地密封挤压间隙。
因此,需要一种不受现有技术的一个或多个限制的密封系统。
提供该背景信息是为了使申请人认为的已知信息与本发明可能地相关。并没有意图、也不应解释为承认任何前述信息构成相对于本发明的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗挤压工具/组件,以及包括该抗挤压工具/组件的密封系统。
根据本发明的一个方面,提供了一种抗挤压组件,其包括:a)细长支承构件,所述支承构件具有:空心主体,其具有第一端部、第二端部、内表面和外表面;以及设置在空心主体的第二端部的多个细长指状件,所述多个细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,所述多个细长指状件可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动;以及b)凸轮构件,所述凸轮构件具有:被构造成用于插入支承构件中或用于接收支承构件的细长部分;以及具有凸轮表面和接合表面的凸轮部分,其中,所述凸轮表面被构造成接触所述多个细长指状件的端部;其中,相邻的细长指状件被构造成在展开构造中彼此接触。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于管状主体的密封系统,其包括:(a)第一抗挤压组件,其包括:第一细长支承构件,其具有:空心主体,其具有第一端部、第二端部、内表面和外表面;以及设置在空心主体的第二端部的多个细长指状件,所述多个细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,所述多个细长指状件可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动;以及第一凸轮构件,其具有:被构造成用于插入支承构件中或用于接收支承构件的细长部分;以及具有凸轮表面和接合表面的凸轮部分,其中,所述凸轮表面被构造成接触所述多个细长指状件的端部;以及(b)可变形的密封元件,所述密封元件在其第一端适用于接触凸轮构件的凸轮部分的接合表面;其中,当在抗挤压组件上施加轴向压缩力时,密封元件变形为与管状主体的壁密封接触,并且凸轮部分的凸轮表面使所述多个细长指状件移动到第二展开构造,其中,所述多个细长指状件的端部接触凸轮表面和管状主体的壁以堵塞凸轮构件和管状主体之间的挤压间隙,并且其中,相邻的细长指状件在展开构造中彼此接触。
根据本发明的另一方面,提供了一种密封系统,其还包括:第二细长支承构件,其具有:空心主体,其具有第一端部、第二端部、内表面和外表面;以及形成在空心主体的第一端部的多个细长指状件,所述多个细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,所述多个细长指状件可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动;以及第二凸轮构件,其具有:被构造成用于插入第二支承构件中或用于接收第二支承构件的细长部分;以及具有凸轮表面和接合表面的凸轮部分,其中,所述凸轮表面被构造成接触第二支承构件的多个细长指状件的端部;并且其中,可变形的密封元件在其第二端适用于接触第二凸轮构件的接合表面。
附图说明
图1A示出了根据本发明的一方面的密封系统的透视图。
图1B是处于未展开/非密封构造的图1A的密封系统的放大图。
图1C是处于展开/密封构造的图1A的密封系统的放大图。
图2A是根据本发明的实施例的密封系统的支承构件的透视图,其中该支承构件处于展开/密封构造。
图2B是图2A的支承构件的横截面图。
图2C是根据本发明的实施例的密封系统的支承构件的透视图,其中该支承构件处于未展开/非密封构造。
图2D是图2C的支承构件的横截面图。
图3是根据本发明的实施例的密封系统的凸轮构件的横截面图。
图4A是根据本发明的实施例的密封系统的一部分的横截面图,其中该系统处于未展开/非密封构造。
图4B是根据本发明的实施例的密封系统的一部分的横截面图,其中该系统处于展开/密封构造。
具体实施方式
除非另有定义,否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
本发明提供了一种用于管状主体的抗挤压密封组件以及包括该抗挤压密封组件的密封系统。
本发明的抗挤压组件和密封系统减小了挤压间隙,从而允许密封更高的压力,并且允许密封件上更高的压差。
本发明的抗挤压组件和密封系统具有简单的构型和作用机理,可在支撑密封元件的同时扩展或收缩到挤压间隙中,从而允许有效的高压密封。本发明的密封系统具有容易地通过障碍物的能力,并且具有密封大范围内径的灵活性。
本发明的密封系统包括至少一个抗挤压组件和至少一个可变形的密封元件。
抗挤压组件包括细长支承构件和凸轮构件。细长支承构件具有空心主体,空心主体具有第一端部、第二端部、内表面和外表面。在空心主体的第二端部设置有多个细长指状件。细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,并且可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动。
凸轮构件具有:细长部分,其被构造成用于插入支承构件中或用于接收插入构件;以及具有凸轮表面和接合表面的成角度的凸轮部分。凸轮表面被构造成接触多个细长指状件的端部。
本发明的密封系统的密封元件适用于接触凸轮构件的凸轮部分的接合表面,从而使得在抗挤压组件上施加轴向压缩力时,密封元件变形为与管状主体的壁密封接触,并且凸轮部分的凸轮表面使多个细长指状件移动到第二展开构造,其中多个指状件的端部接触凸轮表面和管状主体的壁,以堵塞凸轮构件和管状主体之间的挤压间隙,并且相邻的细长指状件被构造成在展开构造中保持彼此接触。
本发明的支承构件被构造成在维持轴向和扭转刚度的同时形成径向顺应性结构。
在一些实施例中,支承构件被整体制造,其具有狭槽/狭缝/切口,以形成指状件。
在一些实施例中,支承构件包括附接在一起的不同部件。在一些实施例中,细长指状件附接到空心主体的一端。
在一些实施例中,细长指状件是径向柔性且轴向刚性的。
在一些实施例中,细长指状件均被狭缝/切口分开,其中每个狭缝/切口在与空心主体的内表面相切或几乎相切的方向上定向。狭缝/切口以右手或左手方式从切点沿一个方向辐射,使得没有切口将其它切口一分为二。
本发明的系统可以被构造成密封管状主体的内径或外径。
在被构造成用于密封管状主体的内径的实施例中,凸轮构件的细长部分被构造成用于插入支承构件中,并且密封元件被构造成在施加轴向压缩力时径向向外变形以接触管状主体的内壁,从而形成密封。在这样的实施例中,凸轮表面径向向外成角度(即,呈圆锥形),并且细长指状件的至少端部被构造成在施加轴向力时径向向外扩展。
在被构造成用于密封管状主体的外径的实施例中,凸轮构件的细长部分被构造成用于接收支承构件,并且密封元件被构造成在施加轴向力时径向向内变形以接触管状主体的外壁,从而形成密封。在这样的实施例中,凸轮表面径向向内成角度(即,呈倒圆锥形),并且细长指状件的至少端部被构造成在施加轴向压缩力时径向向内收缩。
在一些实施例中,细长指状件的端部是成角度的,以形成与凸轮表面的角度匹配的端面。
在一些实施例中,细长指状件的自由端被加工为形成最大程度地与管状主体的壁接触的外表面,以及最大程度地与凸轮表面接触的端面。
在一些实施例中,支承构件的指状件可以以展开构造被加工,从而允许完全减小挤压间隙。例如,在用于密封管状主体的内径的系统中,将支承构件的指状件扩展到最终位置,然后加工外径和端面。这导致部件在展开时紧密匹配凸轮和密封内径的形状。
当施加轴向展开力时,由于凸轮部分中的角度,指状件围绕凸轮部分径向扩展(或收缩),并接触管状主体的内表面(或外表面)。一旦展开,支承构件的端面匹配凸轮表面的角度,从而导致没有间隙可用于密封元件的挤压。当压力作用在密封元件上时,也为凸轮构件提供了大的接触面积,以使凸轮构件被支承构件保持在适当的位置,从而防止凸轮构件和支承构件界面的损伤。当支承构件完全展开时,指状件的每一个之间都不存在间隙。当这些部段径向弯曲时,它们也将根据需要旋转并匹配,而没有任何间隙。指状件在展开时会相对于彼此滑动。
可变形的密封元件可以是单个弹性体密封件,或者是由多个部件组成的密封件堆叠,如本行业中公知的那样。
该抗挤压系统可以被构造成在单个方向或两个方向上保持高压。单向系统将具有单个抗挤压组件,该单个抗挤压组件包括在密封元件的一侧的支承构件和凸轮构件。用于在两个方向上保持压力的系统将包括抗挤压组件,该抗挤压组件包括在密封元件的每一侧的支承构件和凸轮构件。
在包括一个以上密封组件的实施例中,两个相邻的组件可以被布置成使得一个组件的凸轮构件的接合表面在与密封元件与另一组件的凸轮构件的接合表面接触的端部相反的端部接触密封元件。
在一些实施例中,支承构件的第二端部与凸轮构件的细长部分联接,以控制支承构件相对于凸轮构件的轴向移动。例如,细长部分可以设置有多个狭槽,并且支承元件的第二端部设置有多个对应的孔,其中每个孔经由诸如销和螺栓的联接构件联接到其对应的狭槽。
在一些实施例中,抗挤压组件均设置有剪切机构,该剪切机构包括一个或多个剪切销和一个或多个剪切活塞,并且设置在支承构件中的狭槽被构造成接收剪切销。
剪切机构被设置为按顺序展开装置,以通过轴向压缩最大化成功密封的可能性。实现此目的的典型方法是将一端维持在固定位置,并向另一端施加压缩力。例如,在被构造成密封管状主体的内径并设置有剪切机构的系统中,支承构件的指状件最初将径向扩展至小于管状主体内径的直径。通过限制轴向行程的剪切机构,可防止指状件径向完全扩展。一旦达到所需的力,剪切销将剪断并允许凸轮构件和支承构件进一步朝向密封元件移动,从而允许指状件在凸轮构件的凸轮部分上径向完全扩展。
在包括一个以上抗挤压组件的系统中,剪切机构中使用的剪切销的数量将确定哪个支承构件将首先完全展开。对这进行选择是为了在完全展开(即完全扩展或完全收缩)的同时使所选支承构件在管状主体内的轴向行程最小化。在完成轴向行程之前支承构件的指状件完全展开时,它将被牢固地压入管状主体密封面,从而引起很大的摩擦。这种摩擦可能导致装置被挂起且不完全展开,或者对支承构件造成损伤。剪切机构/组件的使用允许在指状件与管状主体密封面接触之前完成大部分轴向行程。
本发明的密封系统可用于可回收和不可回收应用。在不可回收应用中,抗挤压组件一次性永久展开。在可回收应用中,抗挤压组件可以在展开后移除,而没有损伤。
在可回收的实施例中,密封元件和凸轮构件的接合表面可操作地连接并被构造成在施加轴向张力时移动组件和密封元件。例如,密封元件可以设置有一个或多个突起,该突起被构造成与凸轮部分的接合表面上的腔互锁,以使组件和密封元件在施加轴向张力时可回收地移动。
支承构件和指状件可以由比密封元件更刚性并且具有足够高的柔性以在没有损伤的情况下展开的任何材料(诸如钢)制成。
在本申请的密封系统中,支承构件、对应的凸轮构件和密封元件之间的相对构造和几何界面/相互作用导致减小或消除了可供密封元件挤压到其中的挤压间隙,从而防止了密封件被挤压(即使在更大的挤压间隙中),并允许密封件上的更高的压力。
本发明的系统可以用于各种不同的领域,诸如用在油气井(作为桥塞或封隔器)、采矿、化学加工、管线、发电、自来水设施等中。
为了更好地理解本文所述的发明,阐述了以下示例。将理解的是,这些示例旨在描述本发明的示例性实施例,而不旨在以任何方式限制本发明的范围。
示例
图1A描绘了本发明的示例性密封系统10的透视图,其示出了两个抗挤压组件12和密封元件14,它们组装到心轴13上以用于展开到管状主体中(即,处于未展开构造)。图1B描绘了图1A的密封系统的放大图。
每个抗挤压组件12包括:支承构件15,其具有空心主体16,该空心主体16在其一个端部上设置有多个细长指状件18;以及凸轮构件30,该凸轮构件30被构造成用于插入支承构件中。
图2A描绘了处于展开构造的支承构件的透视图,图2C描绘了处于未展开构造的支承构件的透视图。图2B和图2D分别描绘了图2A和图2C的横截面图。如图2A-D所示,支承构件15具有:空心主体16,该空心主体16具有第一端部16a和第二端部16b;以及设置在第二端部的多个指状件18。
在该示例中,支承构件被整体制造,其具有狭槽/狭缝/切口22,以形成指状件。切口22被设计成在维持轴向和扭转刚度的同时形成径向顺应性结构。切口22与内径相切或几乎相切,并且以右手或左手方式从切点沿一个方向上辐射,使得没有切口会将其它切口一分为二(图2A-2D)。每个指状件的端部成角度以形成外表面24和支承构件端面25。支承构件还设置有用于接收销或螺栓的孔26,以及剪切销开口28。
图3是密封系统的实施例的凸轮构件30的横截面图,该凸轮构件30具有被构造成用于插入支承构件12中的细长插入部分32,以及具有凸轮表面36和接合表面38的成角度的凸轮部分34。插入部分设置有轴向延伸的狭槽42,以通过支承构件的销开口接收对应的销。接合表面还具有腔40,该腔40被构造成从顺应性密封件14接收对应的突起或凸缘。
如图2A-D所示,支承构件的端面25是成角度的,以匹配凸轮表面36的角度。
图4A描绘了处于未展开/非密封构造的密封系统的一部分的横截面图,图4B描绘了处于展开/密封构造的密封系统的一部分的横截面图。
图4a和图4B示出了放置在管状主体50中的两个密封组件12。每个组件包括具有细长主体16和多个细长指状件18的支承构件。相应凸轮构件的插入部分插入支承部分中(因此不可见),而具有凸轮表面36和接合表面38的凸轮部分34是可见的。在两个相邻组件之间设置了顺应性密封件14,其中顺应性密封件14的相对的端部14a和14b与对应组件的凸轮部分接触。
在展开之前,顺应性密封件14邻近凸轮构件的接合表面38,该凸轮构件在轴向方向上支撑顺应性密封件,并且指状件的端部邻近相应的凸轮构件的凸轮表面。每个凸轮构件的凸轮表面36径向向外成角度。
该组件还包含可选的剪切机构/组件。剪切组件由剪切销52组成,剪切销52穿过支承构件的与剪切活塞42接触的剪切销开口28被接收。
通过在密封件14中提供被构造成与凸轮构件的对应环形腔40互锁的一个或多个突起(凸角)56,可以将图4A和图4B中的组件设计用于可回收应用。使用轴向张力回收该组件。一旦被组装到心轴上,密封件14和凸轮构件34就可以传递轴向张力。
凸轮构件34可以联接到支承构件15,以通过凸轮构件30的插入部分中的轴向延伸狭槽44传递轴向张力。销或螺栓54可以穿过支承构件的孔26支承插入凸轮构件的狭槽42中。凸轮构件和支承构件的联接限制了凸轮构件相对于支承构件的轴向进程。
图1至图4中描绘的抗挤压组件和密封系统包括指状件,该指状件被构造成在施加轴向力时径向向外扩展以密封管状主体50的内径。
尽管未在图中示出,但是本发明的抗挤压组件和密封系统可以被构造成在管状主体的外径上进行密封,其中,当施加轴向力时,指状件将径向向内收缩。在该实施例中,凸轮构件34具有径向向内成角度的倒圆锥形。元件支承构件15的指状件18在凸轮构件的内部。当施加轴向力时,元件支承构件的指状件径向向内变形,使得它们接触密封件外径。凸轮构件和支承构件的变形指状件形成了对密封件的连续支撑,这限制或消除了挤压间隙。
尽管已经参考某些特定实施例描述了本发明,但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下,其各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的。对本领域技术人员显而易见的所有这些修改旨在被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种用于管状主体的密封系统,其包括:
(a)第一抗挤压组件,其包括:
第一细长支承构件,其具有:空心主体,所述空心主体具有第一端部、第二端部、内表面和外表面;以及设置在空心主体的第二端部的多个细长指状件,所述多个细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,所述多个细长指状件可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动;以及
第一凸轮构件,其具有:被构造成用于插入支承构件中或用于接收支承构件的细长部分;以及具有凸轮表面和接合表面的成角度的凸轮部分,其中,所述凸轮表面被构造成接触所述多个细长指状件的端部;以及
(b)可变形的密封元件,所述密封元件在其第一端适用于接触凸轮构件的凸轮部分的接合表面;
其中,当在抗挤压组件上施加轴向压缩力时,密封元件变形为与管状主体的壁密封接触,并且凸轮部分的凸轮表面使所述多个细长指状件移动到第二展开构造,其中,所述多个细长指状件的端部接触凸轮表面和管状主体的壁,以堵塞凸轮构件和管状主体之间的挤压间隙,并且
其中,相邻的细长指状件在展开构造中彼此接触。
2.根据权利要求1所述的密封系统,其中,细长指状件均由狭缝分开,其中每个所述狭缝在与空心主体的内表面相切或几乎相切的方向上定向。
3.根据权利要求1或2所述的密封系统,其中,细长指状件是径向柔性且轴向刚性的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封系统,其中,细长指状件的端部是成角度的,以形成与凸轮表面的角度匹配的端面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封系统,其中,细长指状件的端部被加工为形成最大程度地与管状主体的壁接触的外表面,以及最大程度地与凸轮表面接触的端面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封系统,其中,凸轮构件的细长部分被构造成用于插入支承构件中,并且密封元件被构造成在施加轴向力时径向向外变形以密封地接触管状主体的内壁。
7.根据权利要求6所述的密封系统,其中,凸轮表面径向向外成角度,并且细长指状件的端部被构造成在施加轴向力时径向向外扩展。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的密封系统,其中,凸轮构件的细长部分被构造成用于接收支承构件,并且密封元件被构造成在施加轴向力时径向向内变形以密封地接触管状主体的外壁。
9.根据权利要求8所述的密封系统,其中,凸轮表面径向向内成角度,并且细长指状件的端部在施加轴向力时径向向内收缩。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的密封系统,其中,支承构件的第二端部与凸轮构件的细长部分联接,以控制支承构件相对于凸轮构件的轴向移动。
11.根据权利要求10所述的密封系统,其中,细长部分包括多个轴向延伸的狭槽,并且支承元件的第二端部包括多个对应的孔,其中,每个孔经由联接构件联接到其对应的狭槽。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的密封系统,还包括剪切机构,所述剪切机构包括:一个或多个剪切销,其通过设置在支承构件的细长部分中的剪切销开口被接收;以及与剪切销接触的一个或多个剪切活塞。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的密封系统,其中,密封元件可操作地连接到凸轮构件的接合表面,以在施加轴向张力时使抗挤压组件移动。
14.根据权利要求13所述的密封系统,其中,密封元件具有突起,所述突起被构造成与凸轮部分的接合表面上的腔互锁,以使组件在施加轴向张力时可回收地移动。
15.根据权利要求1所述的密封系统,还包括:
(c)第二抗挤压组件,其包括:
第二细长支承构件,其具有:空心主体,所述空心主体具有第一端部、第二端部、内表面和外表面;以及形成在空心主体的第一端部的多个细长指状件,所述多个细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,所述多个细长指状件可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动;以及
第二凸轮构件,其具有:被构造成用于插入第二支承构件中或用于接收第二支承构件的细长部分;以及具有凸轮表面和接合表面的成角度的凸轮部分,其中,凸轮表面被构造成接触第二支承构件的多个细长指状件的端部;
其中,可变形的密封元件在其第二端适用于接触第二凸轮构件的接合表面。
16.一种抗挤压组件,其包括:
细长支承构件,其具有:空心主体,所述空心主体具有第一端部、第二端部、内表面和外表面;以及设置在空心主体的第二端部的多个细长指状件,所述多个细长指状件平行于支承构件的纵向轴线轴向延伸,所述多个细长指状件可在第一未展开构造和第二展开构造之间移动;以及
凸轮构件,其具有:被构造成用于插入支承构件中或用于接收支承构件的细长部分;以及具有凸轮表面和接合表面的成角度的凸轮部分,其中,凸轮表面被构造成接触所述多个细长指状件的端部;
其中,相邻的细长指状件被构造成在展开构造中彼此接触。
17.根据权利要求16所述的抗挤压组件,其中,细长指状件均由狭缝分开,其中每个所述狭缝在与空心主体的内表面相切或几乎相切的方向上定向。
18.根据权利要求16或17所述的抗挤压组件,其中,细长指状件是径向柔性且轴向刚性的。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的抗挤压组件,其中,细长指状件的端部是成角度的,以形成与凸轮表面的角度匹配的端面。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的抗挤压组件,其中,细长指状件的端部被加工为形成最大程度地与管状主体的壁接触的外表面,以及最大程度地与凸轮表面接触的端面。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的抗挤压组件,其中,凸轮构件的细长部分被构造成用于插入支承构件中。
22.根据权利要求21所述的抗挤压组件,其中,凸轮表面径向向外成角度,并且细长指状件的端部被构造成在施加轴向力时径向向外扩展。
23.根据权利要求16至20中任一项所述的抗挤压组件,其中,凸轮构件的细长部分被构造成用于接收支承构件。
24.根据权利要求23所述的密封系统,其中,凸轮表面径向向内成角度,并且细长指状件的端部在施加轴向力时径向向内收缩。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的抗挤压组件,其中,支承构件的第二端部与凸轮构件的插入部分联接,以控制支承构件相对于凸轮构件的轴向移动。
26.根据权利要求25所述的密封系统,其中,插入部分还包括多个轴向延伸的狭槽,并且支承元件的第二端部包括多个对应的孔,其中,每个孔经由联接构件联接到其对应的狭槽。
27.根据权利要求25所述的密封系统,还包括剪切机构,所述剪切机构包括:一个或多个剪切销,其通过设置在支承构件的细长部分中的剪切销开口被接收;以及与剪切销接触的一个或多个剪切活塞。
CN201980055291.5A 2018-08-20 2019-08-20 抗挤压组件和包括该抗挤压组件的密封系统 Active CN112601875B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862719802P 2018-08-20 2018-08-20
US62/719,802 2018-08-20
PCT/CA2019/051133 WO2020037407A1 (en) 2018-08-20 2019-08-20 Anti-extrusion assembly and a sealing system comprising same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112601875A true CN112601875A (zh) 2021-04-02
CN112601875B CN112601875B (zh) 2024-03-26

Family

ID=69591053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980055291.5A Active CN112601875B (zh) 2018-08-20 2019-08-20 抗挤压组件和包括该抗挤压组件的密封系统

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11542775B2 (zh)
EP (1) EP3841279A4 (zh)
CN (1) CN112601875B (zh)
BR (1) BR112021003165A2 (zh)
CA (1) CA3110337A1 (zh)
EA (1) EA202190303A1 (zh)
MX (1) MX2021002023A (zh)
WO (1) WO2020037407A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120037355A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-16 Baker Hughes Incorporated Retractable Petal Collet Backup for a Subterranean Seal
CN203867514U (zh) * 2014-02-11 2014-10-08 中国石油集团西部钻探工程有限公司 悬挂封隔器装置
CN104302868A (zh) * 2012-05-15 2015-01-21 贝克休斯公司 封隔元件支承系统
US20170211348A1 (en) * 2014-07-16 2017-07-27 Omega Completion Technology Limited Elastically deformable support for an expandable seal element of a downhole tool
CN107503708A (zh) * 2017-07-07 2017-12-22 中石化石油工程技术服务有限公司 一种线密封封隔装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2921632A (en) 1956-03-05 1960-01-19 Baker Oil Tools Inc Expansible and retractable packing structure
US5678635A (en) 1994-04-06 1997-10-21 Tiw Corporation Thru tubing bridge plug and method
US6840328B2 (en) * 2002-07-11 2005-01-11 Schlumberger Technology Corporation Anti-extrusion apparatus and method
US6827150B2 (en) * 2002-10-09 2004-12-07 Weatherford/Lamb, Inc. High expansion packer
US7004248B2 (en) 2003-01-09 2006-02-28 Weatherford/Lamb, Inc. High expansion non-elastomeric straddle tool
GB2479085B (en) 2006-03-23 2011-11-16 Petrowell Ltd Improved packer
US8479809B2 (en) * 2010-11-30 2013-07-09 Baker Hughes Incorporated Anti-extrusion backup system, packing element system having backup system, and method
NO334025B1 (no) 2012-05-02 2013-11-18 Holstad Holding As E Ekspansjonsstyreanordning for et pakningslegeme samt rørverktøy, fremgangsmåte og anvendelser for å styre ekspansjonen av pakningslegemet
US9637997B2 (en) 2013-08-29 2017-05-02 Weatherford Technology Holdings, Llc Packer having swellable and compressible elements
NO336600B1 (no) 2013-09-26 2015-10-05 Holstad Holding As E Manipulasjonsverktøy og framgangsmåte ved bruk av samme, samt en adapter til bruk sammen med manipulasjonsverktøyet
US9528341B2 (en) 2014-03-25 2016-12-27 Baker Hughes Incorporated Continuous expandable backup ring for a seal with retraction capability
NO342655B1 (no) 2014-08-20 2018-06-25 E Holstad Holding As Apparat for tetting av en boring, et system omfattende apparatet og en fremgangsmåte ved bruk av apparatet
US9670747B2 (en) 2014-12-08 2017-06-06 Baker Hughes Incorporated Annulus sealing arrangement and method of sealing an annulus
CA2994530C (en) * 2015-09-30 2020-06-02 Halliburton Energy Services, Inc. Packing element having a bonded petal anti-extrusion device
CA3009578A1 (en) 2015-12-23 2017-06-29 Peak Well Systems Pty Ltd Expanding and collapsing apparatus and methods of use
WO2017177119A1 (en) 2016-04-07 2017-10-12 Team Oil Tools, Lp Packer with pivotable anti-extrusion elements

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120037355A1 (en) * 2010-08-16 2012-02-16 Baker Hughes Incorporated Retractable Petal Collet Backup for a Subterranean Seal
WO2012024063A2 (en) * 2010-08-16 2012-02-23 Baker Hughes Incorporated Retractable petal collet backup for a subterranean seal
CN104302868A (zh) * 2012-05-15 2015-01-21 贝克休斯公司 封隔元件支承系统
CN203867514U (zh) * 2014-02-11 2014-10-08 中国石油集团西部钻探工程有限公司 悬挂封隔器装置
US20170211348A1 (en) * 2014-07-16 2017-07-27 Omega Completion Technology Limited Elastically deformable support for an expandable seal element of a downhole tool
CN107503708A (zh) * 2017-07-07 2017-12-22 中石化石油工程技术服务有限公司 一种线密封封隔装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020037407A1 (en) 2020-02-27
BR112021003165A2 (pt) 2021-05-11
CN112601875B (zh) 2024-03-26
US20210246757A1 (en) 2021-08-12
MX2021002023A (es) 2021-06-15
EP3841279A4 (en) 2022-06-29
EA202190303A1 (ru) 2021-06-01
US11542775B2 (en) 2023-01-03
EP3841279A1 (en) 2021-06-30
CA3110337A1 (en) 2020-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2022209205B2 (en) Expanding and collapsing apparatus and methods of use
US8083001B2 (en) Expandable gage ring
EP1510651B1 (en) Method and apparatus for expanding a liner patch
WO2012118772A2 (en) Metal expandable element back-up ring for high pressure/high temperature packer
EP2402553A1 (en) Downhole apparatus and support structure therefor
WO2017120188A1 (en) Slotted anti-extrusion ring assembly
US20190352988A1 (en) Expanding and collapsing apparatus and methods of use
EP2242897B1 (en) Downhole seal
EP2893132B1 (en) A tubular connection
EP3310994B1 (en) Downhole expandable metal tubular
NO347957B1 (en) A connector apparatus and a method of connecting tubular members in a wellbore
US20170211348A1 (en) Elastically deformable support for an expandable seal element of a downhole tool
US10184302B2 (en) Morphing tubulars
CN112601875B (zh) 抗挤压组件和包括该抗挤压组件的密封系统
EA042892B1 (ru) Антиэкструзионная сборка и содержащая ее герметизирующая система
US20150191989A1 (en) Sealing apparatus and method

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