具有支承构件的可膨胀密封件制造技术

本发明专利技术提供一种用于井部件的密封凹槽中的井密封组件。所述密封组件包括驻留于所述密封凹槽中的可膨胀弹性体密封件。所述可膨胀弹性体密封件当与指定流体接触时响应性地扩张。提供支承构件，所述支承构件驻留于所述密封凹槽中、轴向地位于所述可膨胀弹性体密封件与所述密封凹槽的轴向端壁之间。所述支承环包括波浪部，所述波浪部在被轴向地压缩时，使所述支承构件扩张。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及采用可膨胀密封件的井工具。
技术介绍
井中的井下条件存在众多密封挑战。例如，井中的密封件必须经常长时间地暴露于高压和高温。在这样的条件下，常用的弹性体密封件容易挤出到位于承载密封件的部件与密封件所抵靠的表面之间的间隙中，并且最终失效。已开发出复杂的支承环设计，以通过桥接上述间隙并且支撑挤出物以抵抗挤出来解决这个问题。然而，这种支承环设计仅在密封件被加压时才有效。而且，在插管或插口的情况下(其中一个井部件被密封在另一井部件的孔中)，会使用多个密封件并因而使用多个支承环。为使多个密封件容纳在小空间中，使用O形环或V形密封件。然而，这些密封件的有效性取决于被封住表面的清洁度和表面光洁度。附图说明图1是合并有管柱的井的示意性侧视图。图2是合并有密封组件的两个井部件的示例的侧向截面图。图3A和图3B是示例井部件的详细视图，其示出了在密封件膨胀之前和密封件膨胀之后密封组件的端部。图4是示例支承构件的立体图，其示出了波浪部。各图中，相同的参考符号表示相同的元件。具体实施方式首先参照图1，井包括基本圆柱形井筒10，该基本圆柱形井筒从位于地面12的井口22向下延伸到大地中，进入一个或多个所关注地下区域14(示出一个)。地下区域14可以对应于井所进入的单个地层、地层的一部分或超过一个地层，并且给定井可以进入一个或超过一个地下区域14。在某些例子中，地下区域所在的地层含烃(诸如石油和/或天然气沉积物)，并且井用于生产烃类和/或用于协助从另一个井生产烃类(例如，作为注入井或观测井)。然而，本文的概念实际上适于任何类型的井。从井口22延伸到地下区域14的井筒10的一部分衬有管段(称为套管16)。所示井为竖直井，基本从地面12竖直延伸到地下区域14。然而，本文的概念适于井的许多其它不同配置，包括水平井、倾斜井或其它偏斜井以及多分支井。管柱18示为已从地面12降低到井筒10中。管柱18为端对端联接在一起的一系列接合管段和/或连续(即，未接合)油管，并且包括一个或多个井工具(例如所示出的一个井工具20)。管柱18具有内部中心孔，该内部中心孔使得能够在井口22与井下位置(例如，地下区域14和/或其它位置)之间进行流体连通。在其它情况下，管柱18可以被布置成使得其不会从地面12延伸出来，而是取决于进入井中的线，诸如钢丝、电缆、易缆和/或其它线。本文的概念适用于密封布置，该密封布置在多种不同的情况下可以用于在井中在井部件之间进行密封。例如，可以在井工具20中使用密封布置。在某些情况下，井工具20为内管道部件嵌套在外管道部件中的类型，其中本文所述的密封布置被配置成在管道之间进行密封。然而，密封布置不必限于同一工具或装置的密封部件。例如，在某些情况下，井工具20为封隔式工具(例如，封隔器、桥塞、压裂塞和/或其它)，该封隔式工具具有密封布置，该密封布置被配置成将工具20密封到套管16的内表面、衬套或井中的其它部件，以密封管柱18周围的环形区。在另一示例中，可以将管柱18在井中以两个部分放置，其中井上部件具有接纳到井部件的对应孔中的插口或插管。在这种情况下，密封布置被配置成密封到其它部件的孔，并且因此在两个管道之间进行密封。在另一示例中，送入工具或致动工具可以用于操作井工具20或井中的另一部件。在这种情况下，送入工具或致动工具具有接纳到正致动的工具或装置的对应孔中的插管或插口，并且密封布置被配置成在插管/插口与孔之间进行密封。存在其它示例并且其在本文的概念范围内。参照图2，示出两个井部件30、32的半侧向截面图。在本示例中，井部件30、32为两个细长管道(例如，井工具、封隔器和套管的管道、插管和孔或其它)，彼此同心地嵌套。内管道(部件32)包括密封凹槽24，该密封凹槽的大小被确定为接纳细长可膨胀弹性体密封件26和支承构件28。密封凹槽24、可膨胀密封件26和支承构件28中的每一者均为环形或环状以环绕管状井部件30、32。在井部件30、32之间形成环形间隙34。虽然本文结合管状井部件进行描述，但相同的概念可以适用于非圆柱形、平坦或其它形状。因此，密封件26、支承构件28和其它方面不必是环形的。细长可膨胀弹性体密封件26由可膨胀弹性体制成，该可膨胀弹性体一旦与指定流体(例如，石油、水和/或其它)接触便可膨胀或扩张。值得注意的是，可膨胀弹性体在所有方向上均匀地膨胀，除非受到限制。因此，在其中环形可膨胀弹性体密封件26位于密封凹槽24中的示例中，密封件26平行于井部件30、32的中心线径向向外地膨胀，并且在凹槽24内轴向地膨胀。密封件26为细长的，因为它的轴向尺寸比它的径向尺寸长，但可以提供密封件26的其它配置。在某些情况下，选择密封件26的径向尺寸以便为部件30提供间隙，从而允许插入密封件26(和部件32)并且从部件30收回该密封件。将支承构件28提供在密封件26的每一端，轴向地位于密封件26与密封凹槽24的相对轴向端部之间。在其它情况下，仅提供一个支承构件28。支承构件28为制作成波形弹簧的波形支承构件，或者类似地配置成波形弹簧，其中在支承构件28周围分布着一个或多个轴向波浪部36。在某些情况下，这些波浪部可以均匀分布在支承构件28周围，(例如)如图4所示，图4示出了彼此以90°分布的四个波浪部36。虽然示为平滑弯曲的正弦波状波浪部36，但这些波浪部也可以呈更陡峭的形状和/或另一形状。支承构件28由具有平行侧壁表面的薄的平坦材料制成，并且波浪部36被配置成使得当构件28被朝着平坦状态轴向地压缩时，这些波浪部使得支承构件28周向、并且相应地径向向外地扩张。在某些情况下，支承构件28的大小可以被确定为在呈未扩张(未轴向地压缩)自由状态与部件30轻微接触或为部件30提供间隙。这样一种配置允许支承构件28轴向地滑动穿过部件30而没有很大阻力或没有任何阻力，从而允许部件32插入和收回到部件30。可以选择波浪部36的数量和幅值A以使得当支承构件28被压缩时，该支承构件桥接间隙34并且抵靠和压在部件30上。可以选择波浪部36的数量和这些波浪部的幅值A以提供针对部件30的接触压力，从而提供防止可膨胀密封件26通过间隙34挤出的充分的支承程度。在某些情况下，支承构件28在其被定向成朝向密封件26的内径上设置有倒角38，以有助于构件28在密封件26上扩张和居中。支承构件28可由多种不同材料制成。在某些情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于细长井部件的密封凹槽中的井密封组件，其包括：驻留于所述密封凹槽中的可膨胀弹性体密封件，所述可膨胀弹性体密封件当与指定流体接触时响应性地扩张；以及驻留于所述密封凹槽中且轴向地位于所述可膨胀弹性体密封件与所述密封凹槽的轴向端壁之间的支承构件，所述支承构件包括波浪部，所述波浪部在被轴向地压缩时，使所述支承构件扩张。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于细长井部件的密封凹槽中的井密封组件，其包括：
驻留于所述密封凹槽中的可膨胀弹性体密封件，所述可膨胀弹性体密封
件当与指定流体接触时响应性地扩张；以及
驻留于所述密封凹槽中且轴向地位于所述可膨胀弹性体密封件与所述
密封凹槽的轴向端壁之间的支承构件，所述支承构件包括波浪部，所述波浪
部在被轴向地压缩时，使所述支承构件扩张。
2.如权利要求1所述的井密封组件，其中所述支承构件包括多个均匀分
布在所述支承构件周围的轴向波浪部。
3.如权利要求1所述的井密封组件，其中所述支承构件包括波形弹簧。
4.如权利要求1所述的井密封组件，其中所述可膨胀弹性体密封件在与
所述指定流体接触时轴向地膨胀并且轴向地压缩所述支承构件。
5.如权利要求1所述的井密封组件，其中所述井部件包括第一管件，并
且所述密封凹槽呈环状以环绕所述第一管件，并且所述井部件的所述第一管
件可插入指定第二管件中；并且
其中所述可膨胀弹性体密封件呈环状以环绕所述第一管件，并且能够膨
胀以抵靠和密封在所述第二管件上。
6.如权利要求5所述的井密封组件，其中所述支承构件呈环状以环绕所
述第一管件，并且在被轴向地压缩时径向地扩张以压在所述第二管件上。
7.如权利要求1所述的井密封组件，其包括第二支承构件，所述第二支
承构件驻留于所述密封凹槽中、轴向地位于所述可膨胀弹性体密封件与所述
密封凹槽的相对轴向端壁之间。
8.如权利要求1所述的井密封组件，其中所述支承构件包括倒角，所述
倒角被定向成朝向所述可膨胀弹性体密封件。
9.如权利要求8所述的井密封组件，其中所述支承构件包括平行的相对
轴向侧壁。
10.如权利要求1所述的井密封组件，其中所述支承构件与所述可膨胀
弹性体密封件相比是较硬的不同材料。
11.一种方法，其包括：
响应于与指定流体接触而使可膨胀弹性体密封件在细长井部件的密封
凹槽中扩张；以及
利用所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·B·斯托克斯，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US