受压自紧径向密封件制造技术

一种设置在径向密封槽内用以密封地接合孔内的罩盖的密封组 件。该密封组件包括径向密封表面、轴向密封表面、孔口表面，以及 轴向预载表面。当高压区域的压力增大时，密封组件被推向纵向壁并 远离径向密封槽的径向壁。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所公开的实施例大体涉及在油气行业中使用的防喷器。具体而言，所选择的实施例涉及具有新型密封组件以在高压区域 与低压区域之间进行密封的防喷器。
技术介绍
良好的控制是油气勘探的一个重要方面。例如，在钻井时， 必须将安全装置放置在适当位置上，以防止由与钻探活动相关的意外 事件所引起的对人员的伤害和对设备的破坏。钻井涉及穿透多种地下地质构造，或地层。有时候，井 眼将要穿过的地层具有比井眼中所保持的压力显著要高的地层压力。 当这种情况发生时，井就发生所谓的井涌。形成的流体(其可为液体、 气体，或它们的组合)流入井眼通常会造成压力增大并伴随有井涌。压 力较高的井涌趋于从井眼进入点沿井孔向上(从高压区域到低压区域) 传播。如果容许井涌传播到达地表面，则钻井流体、井具及其它钻探 结构就会被喷出井眼。这种井喷可导致对钻探设备(包括，例如，钻 机)的灾难性破坏，以及钻井人员的极大伤亡。由于有井喷的风险，因此，将通常称为防喷器(BOP)的装 置安装在地表面处的井口上方或在深水钻^^笨装置中安装在海底上，以 有效地将井眼密封，直到可采取有效措施来控制井涌。BOP可,皮触发， 以使得井涌得到足够的控制并使其从系统中向外流动。现有多种 BOP,最常用的是环形防喷器和闸板式防喷器。在这之后，将更为详 细地对闸板式防喷器进行描述。参看图1,示出了闸板式BOP 100的实例。闸板式BOP 100通常包括本体102,以及至少两个相对设置的罩盖104。罩盖104可 利用例如螺钉或/和铰链紧固到本体102上，以便可将罩盖104拆卸下 来进行维修。作为备选，如图l所示，可使用径向锁定机构106将罩 盖104紧固到本体102上，以便在需要维修时使罩盖104能够滑动和 旋转。活塞促动式闸板108接合在各罩盖104的内部。通常，闸 板108为管型闸板或变孔径闸板，其在受到触发时移动以接合并包绕 钻探管和/或井具来密封井眼；或剪切闸板，其在受到触发时移动以接 合并物理剪切任何在井眼中的钻探管和/或井具；或全封闸板，其在受 触发时移动以在没有钻探管时接合并封闭井眼。闸板108可沿轴线112 而彼此相对地进行设置，并且可在井眼110中心附近相互抵靠而密封。 在授予Berckenhoff的、转让给本专利技术的受让人的美国专利 6,554,247('247号专利)中，提供了闸板式防喷器和高压密封的更多论 述，该专利通过引用整体并入到本文中。如同任何用于油气井钻探的工具一样，必须将防喷器密封 和紧固，以避免对周围环境及人员的潜在危害。例如，闸板式BOP 可包括在BOP的罩盖与本体之间的高压密封件，以防止流体的渗漏。 在一些情况下，高压密封件为弹性体密封件，并且应当受到定期4企查， 以保证该弹性体构件未受到切割、没有发生永久性变形，或者，例如， 没有与井眼中的钻探流体发生化学反应而受到损坏。现参看图2(取自'247号专利)，闸板式BOP 200的实例包括 高压表面密封件载体202，用以在罩盖104与本体102之间进行密封。 表面密封件载体202设置在围绕轴线112而形成在罩盖104中的槽204 内。表面密封件载体202包括两个弹性体O型密封圏206,208，以及 偏压机构210。当偏压机构210从罩盖104朝向本体102偏压表面密 封件载体202时，O型密封圏206,208密封地接合本体102和罩盖104 的表面。这类密封件的一个需要注意的问题就是，在BOP中，该BOP 的罩盖及本体可能需要变得更大，以容纳表面密封件。例如，表面密封件载体202保持在罩盖104的工作面212内，以抵靠本体102进行 密封。这就需要罩盖104(及所对应的本体102)在径向上比可能为径向 密封件所需的更大，以保持表面密封组件104。此外，表面密封件对 密封完整性的损失可能更为^:感。例如，当密封中遇到密封表面有不 足和缺陷时(例如，刮痕、擦伤、磨损)，表面密封件对穿过密封件的 渗漏更为敏感。现参看图3A，示意性地示出了径向密封件302的实例。图 3A取自美国专利3，887,198(其授予给McClure等人，并且通过引用而 整体并入本文中)。如图所示，径向密封件302设置在轴304的槽306 中，并且在轴304与本体308之间进行密封。流体F穿过轴304与本 体308之间的空隙310而进入槽306。流体F在高压下进入，并且推 动径向密封件302，以4吏其与轴304与本体308之间的另一空隙312 密封地接合。同样而言，在图3B中所示的另一个示意性实例中，径 向密封件302还可包括环形件314,用以保证本体308与轴304之间 的径向密封件302的适当间距。图3B取自美国专利3，970，321(其授予 给Dechavanne,并且通过引用而整体并入本文中)。然而，这类密封 组件的一个需要注意的问题可能涉及在低压下不能密封。例如，在低 压下，径向密封件302可能没有足够的流体F来加压并推动径向密封 件302与空隙312进行密封接合。现参看图4，示出了包括径向密封件408的闸板式BOP400 的另 一个实例。径向密封件408设置在围绕轴线112而形成在罩盖404 中的槽406内。保持件407用于将径向密封件408保持在槽406内。 径向密封件408在罩盖404与本体402之间进行密封。如图所示，径 向密封件408包括可为径向密封件408提供结构性支承的多个环形件 410。有关径向密封件需要注意的问题是，在高压下，本体402可绕 轴线112扩张，而罩盖404在尺寸上保持相对稳定。在这种情况下， 径向密封件408就可能不能够在本体402与罩盖404之间有效地进行 密封。因此，密封组件就存在需要在不牺牲低压下的密封能力的 情况下，在处于高压下的表面之间进行密封。
技术实现思路
—个方面，本文所公开的实施例涉及一种使高压区域与低 压区域隔离的装置。该装置包括沿轴线在孔内接合的罩盖；位于罩 盖和孔的其中一个内的径向密封槽，其中，该径向密封槽包括径向壁 和纵向壁；以及设置在径向槽中的密封組件。该密封组件包括径向密 封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表面，以及邻近纵向壁 并至少部分地结合到密封组件上的支承圈。孔口表面的至少一部分以 及径向密封表面在径向上被预载，而轴向预载表面的至少一部分以及 轴向密封表面在轴向上被预载。另一方面，本文所公开的实施例涉及一种设置在径向密封 槽内用以与孔内的罩盖进行密封接合的密封组件。该密封组件包括径 向密封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表面、邻接轴向密 封表面至少部分地结合的支承圈、以及容许在高压区域与孔口表面之 间连通的至少一个孔口。径向密封表面抵靠该孔进行密封接合，而轴 向密封表面抵靠径向密封槽的纵向壁进行密封接合。此外，当高压区 域的压力增大时，密封组件被推向纵向壁并远离径向密封槽的径向 壁。另 一个方面，本文所公开的实施例涉及一种设置在径向密 封槽内用以与孔内的罩盖进行密封接合的密封组件。该密封组件包括 密封件载体、径向密封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表 面、设置在径向密封表面上的密封元件、以及设置在轴向密封表面上 的密封元件。设置在径向密封表面上的密封元件抵靠孔密封地接合， 而设置在轴向密封表面上的密封元件抵靠径向密封槽的纵向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使高压区域与低压区域隔离的装置，所述装置包括：　沿轴线在孔内接合的罩盖；　位于所述罩盖和所述孔的其中一个中的径向密封槽，其中，所述径向密封槽包括径向壁和纵向壁；以及　设置在所述径向密封槽中的密封组件，所述密封组件包括： 　径向密封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表面，以及邻近所述纵向壁且至少部分地结合到所述密封组件上的支承圈；　其中，所述孔口表面的至少一部分以及所述径向密封表面在径向上被预载；以及　其中，所述轴向预载表面的至少一部分 以及所述轴向密封表面在轴向上被预载。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.7.20 US 11/489,9951.一种使高压区域与低压区域隔离的装置，所述装置包括沿轴线在孔内接合的罩盖；位于所述罩盖和所述孔的其中一个中的径向密封槽，其中，所述径向密封槽包括径向壁和纵向壁；以及设置在所述径向密封槽中的密封组件，所述密封组件包括径向密封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表面，以及邻近所述纵向壁且至少部分地结合到所述密封组件上的支承圈；其中，所述孔口表面的至少一部分以及所述径向密封表面在径向上被预载；以及其中，所述轴向预载表面的至少一部分以及所述轴向密封表面在轴向上被预载。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括至 少一个高压孔口 ，用以容许流体在所述高压区域与所述密封组件的孔 口表面之间连通。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在高的工作压力下， 所述密封组件在所述径向密封槽中被推靠在所述纵向壁上并远离所 述径向壁。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封组件包括 至少一个偏压才几构。5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个偏压 机构选自由弹簧、弹性体和橡胶所组成的组。6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括可 拆卸地紧固到所述罩盖和所述孔的其中 一个上的密封保持件。7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罩盖绕所述轴 线相对于所述孔旋转。8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罩盖沿所述轴线相对于所述孔往复运动。9. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封组件包括 密封件载体和多个密封元件。10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 括由弹性体、合成橡胶和天然橡胶所组成的组中的至少一种。11. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 括多种化合物。12. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述密封组件为多硬度化合物。13. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述密封组件还包括织物加强件。14. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述孔口表面包 括释放槽。15. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴向预载表 面包括释放槽。16. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支承圏包括 连续的环形件、分段式环形件和巻状弹簧中的一种。17. —种设置在径向密封槽内以密封地接合孔内的罩盖的密封组 件，所述密封组件包括径向密封表面； 轴向密封表面； 孔口表面； 轴向预载表面；邻近所述轴向密封表面至少部分地结合的支承圏；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·W·伯肯霍夫，
申请(专利权)人：海德里尔美国制造业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US