用錐形鎖定環鎖定的套管懸掛器制造技術

本發明專利技術涉及用錐形鎖定環鎖定的套管懸掛器，密封件(17)在海底組件中密封在井口(13)與就位在井口(13)的孔內的臺肩上的套管懸掛器(11)之間的環形空間(15)。密封件(17)包括設置在環形空間(15)內的套管懸掛器密封環(21)。密封環(21)與井口(13)的內徑表面接合，并與套管懸掛器(11)的外徑表面接合，使得密封環(21)防止通過環形空間(15)的流。鼻環(23)被固定至密封環(21)的下端，使得當密封環(21)被賦能時，鼻環(23)的錐形表面(46)接合形成于井口(13)的內徑表面部分中的配合錐形輪廓(48)，并且鼻環(23)使與錐形表面(46)相對的表面與套管懸掛器(11)的外徑表面部分接合，以限制套管懸掛器(11)的向上軸向移動。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術大體上涉及井口套管懸掛器，并且具體而言，涉及將軸向負載轉化成徑向負載的套管懸掛器鎖定滑環。
技術介紹
在內、外井口管狀部件之間使用密封件以容納內部井壓。內井口部件可以是支撐延伸入井中用于生產流體流動的油管柱的油管懸掛器。油管懸掛器就位于外井口部件中，該外井口部件可為井口罩、采油樹或油管頭。密封件或封隔器密封油管懸掛器與外井口部件之間。備選地，內井口部件可以是位于井口罩中且固定至延伸入井中的套管柱的套管懸掛器。密封件或封隔器密封套管懸掛器與井口罩之間。在現有技術中已采用這種性質的各種密封件。現有技術密封件包括彈性體環以及部分金屬和彈性體環。還采用用于形成金屬對金屬密封件的完全由金屬制成的現有技術密封環。密封件可由送入工具設定，或者它們可響應于套管柱或油管柱的重量而設定。一種現有技術金屬對金屬密封件具有由錐形槽分開的內壁和外壁。賦能環被推入該槽中以使內壁和外壁變形分開成與內、外井口部件密封接合。賦能環是實心楔形部件。內壁和外壁的變形超過密封環的材料的屈服強度，使得變形是永久的。在套管或油管與井口之間可能發生熱生長，特別是在井口位于水面而非海底的情況下。向上流經油管的井流體加熱油管柱，并以較小程度加熱周圍的套管。溫度增加可導致油管懸掛器和/或套管懸掛器相對于外井口部件或彼此軸向移動微量。在加熱瞬變期間，油管懸掛器和/或套管懸掛器也可由于構件之間的溫差和構成構件的材料的不同熱膨脹率而徑向移動。如果密封件已作為賦能環的軸向位移引發密封件靠在其配合面上徑向移動的楔進作用的結果而被設定，那么若在軸向上由于壓力或熱效應而有移動則密封力可減小。賦能環上軸向力的減小引起密封環的內壁和外壁上的徑向向內和向外的力的減小，這可導致密封件泄漏。密封件與其配合面之間的徑向加載歸因于熱瞬變的損失也可導致密封件泄漏。試圖克服由套管懸掛器或油管懸掛器的軸向移動導致的問題的現有技術設備包括鎖定密封件。鎖定密封件要求在制造過程期間在聯頂接頭(landing sub)或井口中形成凹槽。在井口和聯頂接頭定位于井眼內后，鎖定密封件被送入到聯頂接頭的位置，在此，鎖定密封件的環分別擴張或收縮到形成于井口或聯頂接頭中的凹槽中。遺憾的是，凹槽常常在鎖定密封件的進入之前由碎屑填充。碎屑妨礙了環的接合并因此無法提供鎖定密封結果的鎖定益處。鎖定密封件要求生產成本的顯著增加。這部分歸因于用以將基本井口或聯頂接頭修改成包括鎖環凹槽的增加的成本。此外，這些裝置的使用使得必須使用專用工具和其它構件來恰當地就位和接合鎖定環。而且，現有技術鎖定密封件在聯頂接頭與鎖定密封件的鎖定設備之間要求一些空隙。該空隙允許鎖定密封件相對于井口和聯頂接頭就位于適當位置，同時還提供密封件的鎖定部分接合井口或聯頂接頭所需的空間。空隙還允許聯頂接頭在鎖定裝置恰當地接合并阻礙聯頂接頭的移動之前移位。在此類例子中，聯頂接頭可軸向移位并導致密封件失效。因此，需要一種克服上述現有技術中的問題的鎖定密封件。
技術實現思路
通過提供套管懸掛器鎖定滑環及其使用方法的本專利技術的優選實施例，大體解決或規避了這些和其它問題，并且大體實現了技術優點。根據本專利技術的一實施例，公開了一種井口組件。該井口組件包括井口部件，其限定具有臺肩的孔，該孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓。該井口組件還包括懸掛器，其就位在井口部件的孔內的臺肩上并在井口與懸掛器之間限定環形空間。懸掛器密封環設置在環形空間內，與井口的內表面接合，并與套管懸掛器的外表面接合，使得密封環防止通過環形空間的流。鼻環被固定至密封環的下端并具有接合井口部件的孔中的錐形輪廓的錐形表面。鼻環還接合套管懸掛器的外徑表面部分，以限制套管懸掛器的向上軸向移動。根據本專利技術的另一實施例，公開了一種用于密封內、外管狀部件之間的環形空間的密封件，其中內管狀部件就位于外管狀部件的孔中。該密封件包括密封環，其適于就位在環形空間中，并且適于在被賦能時徑向擴張而接合外管狀部件的內徑表面和內管狀部件的外徑表面。鎖定組件被固定至密封環的下端并具有接合外管狀部件的孔中的錐形輪廓的錐形表面。鎖定組件還接合套管懸掛器的外徑表面部分，以限制套管懸掛器的向上軸向移動。該鎖定組件在鎖定組件的上端上具有頸部，該頸部在頸部的外徑上具有凹槽。該密封環在密封環的下端上具有下支腿，該下支腿在下支腿的內徑上具有凹部。開口環部分地在凹槽內且部分地在凹部內，從而將鎖定滑環固定至密封環。根據本專利技術的又一實施例，公開了一種用于將懸掛器密封至井口部件的方法。該方法向井口部件提供孔，該孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓。該方法將懸掛器就位在井口部件中并在懸掛器與井口部件之間限定環形空間，懸掛器在環形空間的下端具有外部臺肩。該方法將鼻環固定至懸掛器密封件的下端，鼻環具有錐形表面。該方法將懸掛器密封件和鼻環就位在環形空間中，并在懸掛器密封件上施加向下的軸向力以及將鼻環推靠在懸掛器的臺肩上。該方法使鼻環的錐形表面與井口部件的孔中的錐形輪廓接合并且使鼻環的與錐形表面相對的表面與懸掛器的外徑表面部分接合。該方法然后對密封件賦能以密封該環形空間。所公開實施例的一優點在于，它們提供了鎖定密封件，其將套管懸掛器密封至井口而不要求額外行程來送入密封件的鎖定部分。此外，所公開的實施例不要求在套管懸掛器與密封件的鎖定部分之間有空隙以便接合。因此，所公開的實施例可提供防止高壓和熱膨脹所導致的套管懸掛器的軸向運動的鎖定能力。再者，所公開的實施例提供了在密封件無法就位在適當位置或否則碎屑妨礙鎖定的情況下仍可接合鎖定功能的鎖定密封件。附圖說明為了獲得并可更詳細地理解使本專利技術的特征、優點和目的以及其它將變得顯而易見的方式，可參考在附圖中示出的本專利技術的實施例來對以上簡要概括的專利技術進行更具體的描述，附圖形成該說明書的一部分。然而，應注意到，附圖僅僅示出本專利技術的一優選實施例且因此不應認為限制本專利技術的范圍，因為本專利技術可允許其它等效的實施例。圖1是設置在井口與套管懸掛器之間的根據本專利技術的一實施例的套管懸掛器鎖定密封環的豎直截面圖。圖2是與井口和套管懸掛器分開示出的圖1的套管懸掛器鎖定密封環的放大豎直截面圖。圖3是如圖2中所示但在井口與套管懸掛器之間的環形空間內被賦能的鎖定密封環的豎直截面圖。圖4是就位在套管懸掛器上但尚未賦能的如圖3中所示的密封環的鎖定滑環的一部分的放大豎直截面圖。圖5是如圖4中所示但被賦能的鎖定滑環的部分的放大豎直截面圖。具體實施例方式現在將在下文中參考示出本專利技術的實施例的附圖更充分地描述本專利技術。然而，本專利技術可以以不同形式實施且不應解釋為限于文中闡述的所示實施例。而是，提供這些實施例使得該公開將是詳盡和完整的，并且將向本領域技術人員充分傳達本專利技術的范圍。同樣的標號始終表示同樣的元件，且主標記(若使用)表示備選實施例中的類似元件。在以下論述中，闡述了眾多特定細節以提供對本專利技術的詳盡理解。然而，對本領域技術人員而言將顯然的是，可在沒有此類特定細節的情況下實施本專利技術。另外，在大多數情況下，已省略與鉆井、送入操作等有關的細節，因為此類細節不被認為是獲得本專利技術的完整理解所必需的且被認為在相關領域技術人員的技能內。參考圖1，顯示了設置在海底井口 13內的具有軸線14的套管懸掛器11。通常，套管懸掛器11會就位在形成于井口 13中的臺肩12上，以在套本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種井口組件，包括：井口部件(13)，其限定具有臺肩的孔，所述孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓(48)；懸掛器(11)，其就位在所述井口部件(13)的孔內的臺肩上且在所述井口部件(13)與所述懸掛器(11)之間限定環形空間(15)；懸掛器密封環(21)，其設置在所述環形空間(15)內，與所述井口部件(13)的內表面接合，并且與所述懸掛器(11)的外表面接合，使得所述懸掛器密封環(21)防止通過所述環形空間(15)的流；鼻環(23)，其被固定至所述密封環(21)的下端并具有錐形表面(46)，所述錐形表面(46)接合所述井口部件(13)的孔中的錐形輪廓(48)；并且其中，所述鼻環(23)還接合所述懸掛器(11)的外徑表面部分，以限制所述懸掛器(11)的向上軸向移動。

【技術特征摘要】
2011.12.07 US 13/313,1601.一種井口組件，包括: 井口部件(13)，其限定具有臺肩的孔，所述孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓(48)； 懸掛器(11)，其就位在所述井口部件(13)的孔內的臺肩上且在所述井口部件(13)與所述懸掛器(11)之間限定環形空間(15)； 懸掛器密封環(21)，其設置在所述環形空間(15)內，與所述井口部件(13)的內表面接合，并且與所述懸掛器(11)的外表面接合，使得所述懸掛器密封環(21)防止通過所述環形空間(15)的流； 鼻環(23)，其被固定至所述密封環(21)的下端并具有錐形表面(46)，所述錐形表面(46)接合所述井口部件(13)的孔中的錐形輪廓(48);并且 其中，所述鼻環(23)還接合所述懸掛器(11)的外徑表面部分，以限制所述懸掛器(11)的向上軸向移動。2.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述鼻環(23)的錐形表面(46)僅接合所述井口部件(13)的錐形輪廓(48)的一部分。3.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述鼻環(23)由卡環￠7)固定至所述密封環(21)。4.根據權利要求3所述的井口組件，其特征在于，還包括: 在所述鼻環(23)的上端上的頸部(31)，所述頸部(31)在所述頸部(31)的外徑上具有凹槽(33)； 在所述密封環(21)的下端上的下支腿(63)，所述下支腿￠3)在所述下支腿￠3)的內徑上具有凹部(65);并且 其中，所述卡環(67)包括開口環，所述開口環介于所述鼻環(23)的頸部(31)與所述密封環(21)的下支腿￠3)之間，使得所述卡環￠7)部分地在所述凹槽(33)內且部分地在所述凹部￠5)內，從而將所述鼻環(23)固定至所述密封環(21)。5.根據權利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述鼻環(23)包括鎖定滑環(23)。6.根據權利要求5所述的井口組件，其特征在于，所述鎖定滑環(23)包括: 聯接環(27)，其固定至所述密封環(21)的下端，所述聯接環(27)具有錐形滑面(37)； 滑環(29)，其具有鄰接所述聯接環(27)的錐形滑面(37)的錐形滑面(47)； 其中，所述錐形表面(46)與所述錐形滑面(47)相對地位于所述滑環(29)上；并且其中，所述滑環(29)相對于所述聯接環(27)的軸向移動將導致所述滑環(29)沿所述聯接環(27)的錐形滑面(37)滑動，從而增加所述鎖定滑環(23)的徑向寬度。7.根據權利要求6所述的井口組件，其特征在于，所述滑環(29)由剪切元件(55)相對于所述聯接環(27)保持在第一位置。8.根據權利要求6所述的井口組件，其特征在于，所述聯接環(27)的錐形滑面(37)面向所述井口部件(13)的內徑表面。9.根據權利要求6所述的井口組件，其特征在于: 所述聯接環(27)的錐形滑面(37)面朝下且朝外； 所述滑環(29)的錐形滑面(47)面朝上且朝內；并且 所述滑環(29)的錐形表...

【專利技術屬性】
技術研發人員：CE亞特斯，DL福德，DC本森，
申請(專利權)人：韋特柯格雷公司，
類型：發明
國別省市：