套管悬挂器锁定滑环制造技术

本发明专利技术涉及套管悬挂器锁定滑环。一种密封件(17)，密封井口(13)和落在井口(13)的孔内的台肩(12)上的套管悬挂器(11)之间的、海底组件中的环状空间(15)。密封件(17)包括设置在环状空间(15)内的套管悬挂器密封环(21)。密封环(21)与井口(13)的内径表面接合并与套管悬挂器(11)的外径表面接合，使得密封环(21)防止穿过环状空间(15)的流动。锁定滑环(23)固定至密封环(21)的下端，使得当密封环(21)被增能时，锁定滑环(23)接合井口(13)的基本光滑的内径表面部分和套管悬挂器(11)的基本光滑的外径表面部分，以限制套管悬挂器(11)的向上轴向移动。

【技术实现步骤摘要】
套管悬挂器锁定滑环本申请主张申请号为61/467,184、申请日为2011年3月24日、名称为“CasingHangerLockdownSlipRing”的共同未决的美国临时申请的优先权及利益，该临时申请通过引用而结合至本文中。
本专利技术大体上涉及井口套管悬挂器，并且特别地，涉及将轴向负载转化成径向负载的套管悬挂器锁定滑环。
技术介绍
在内外井口管状部件之间使用密封件，以保持内部井压力。内井口部件可以是支撑着延伸入井中用于生产流体的流的油管串的油管悬挂器。油管悬挂器落在外井口部件中，该部件可以是井口外罩、采油树或者油管头。密封件或者封隔器(packoff)在油管悬挂器和外井口部件之间进行密封。作为备选，内井口部件可以是位于井口外罩中且固定至延伸入井中的套管串的套管悬挂器。密封件或封隔器在油管悬挂器和井口外罩之间进行密封。这种特性的各种密封件已经用在现有技术中。现有技术密封件包括弹性体的和部分金属及弹性体的环。也采用了完全由金属制成以形成金属-金属密封的现有技术密封环。密封件可以由运行工具进行设置，或者它们可以响应于套管或油管串的重量来设置。一种类型的现有技术金属-金属密封件具有由锥形槽分离的内壁和外壁。增能环被推入该槽而使内壁和外壁变形成与内外井口部件密封接合。增能环是实心楔形部件。内壁和外壁的变形超过密封环的材料的屈服强度，使得该变形是永久的。套管或油管和井口之间的热增长可能发生，特别地与位于表面的井口一起，而不是海底的。向上流动通过油管的井流体加热油管串，并将周围的套管加热至更少程度。温度增加可能导致油管悬挂器和/或套管悬挂器相对于外井口部件或彼此在径向上移动少量。在加热瞬间，由于构件之间的温度差和构成构件材料的不同热膨胀率，油管悬挂器和/或套管悬挂器也能够在径向上移动。如果密封件已经由于楔进作用而设置在增能环的轴向位移引起密封件靠着其配合表面的径向移动的地方，那么如果由于压力或热效应而在轴向方向上存在着移动，则密封力可能减小。增能环上的轴向力的减小导致了密封环的内壁和外壁上的径向向内和向外的力的减小，这可能导致密封件泄漏。由于热瞬变引起的密封件和其配合表面之间的径向负载的损失也可以导致密封件泄漏。试图克服由套管悬挂器或油管悬挂器的轴向移动导致的问题的现有技术装置包括锁定密封件。锁定密封件在制造过程中需要在联顶接头(landingsub)或井口中形成凹槽。在井口和联顶接头定位在井眼内之后，锁定密封件运行至联顶接头的位置，在此，锁定密封件的环膨胀或收缩至分别在井口或联顶接头中形成的凹槽中。不幸的是，在锁定密封件的插入之前，凹槽通常填充有碎屑。碎屑防止环的接合，从而防止没有锁定密封件带来的锁定益处。锁定密封件需要生产成本的显著增加。这部分地是由于用于修改基础井口或联顶接头以包括锁定环凹槽的增加的成本。另外，这些装置的使用需要使用专门的工具和其他元件，以恰当地使锁定密封件就位并接合锁定密封件。此外，现有技术锁定密封件需要联顶接头和锁定密封件的锁定装置之间的某个间隙。该间隙允许锁定密封件相对于井口和联顶接头落在适宜的位置中，同时也为密封件的锁定部分提供了必要的空间，以接合井口或联顶接头。该间隙还允许联顶接头在锁定装置恰当地接合并遏制联顶接头的移动之前移位。在这样的情况下，联顶接头可以轴向地移位并导致密封失效。因此，需要一种克服上述现有技术中的问题的锁定密封件。
技术实现思路
通过提供了套管悬挂器锁定滑环和使用该滑环的方法的本专利技术的优选实施例，这些问题和其他问题大体上得以解决或避开，并且大体上获得了技术优点。根据本专利技术的实施例，公开了海底井口组件。海底井口组件包括海底井口，该井口限定了具有台肩的孔。海底井口组件还包括套管悬挂器，该套管悬挂器落在海底井口的孔内的台肩上，并且限定了海底井口和套管悬挂器之间的环状空间。套管悬挂器密封环设置在环状空间内。密封环与井口的内径表面接合并与套管悬挂器的外径表面接合，使得密封环防止了穿过环状空间的流动。锁定滑环固定至密封环的下端，使得当密封环被增能时，锁定滑环接合井口的基本光滑的内径表面部分和套管悬挂器的基本光滑的外径表面部分，以限制套管悬挂器的向上轴向移动。根据本专利技术的另一个实施例，公开了用于密封内外管状部件之间的环状空间的密封件，其中，内管状部件落在外管状部件的孔中。密封件包括密封环，该密封环适于落在环状空间中，并且适于当被增能时径向扩张而接合外管状部件的内径表面和内管状部件的外径表面。密封件还包括锁定滑环，该锁定滑环固定至密封环的下端，使得当被增能时，锁定滑环可以接合外管状部件的内径表面和内管状部件的外径表面，以限制内管状部件的向上轴向移动。锁定滑环具有位于该锁定滑环的上端的颈部，并且该颈部具有位于颈部的外径上的凹槽。密封环具有位于该密封环的下端的下腿部，并且该下腿部具有位于下腿部的内径上的凹部。包括开口环的止动环介入锁定滑环的颈部和密封环的下腿部之间，使得止动环部分位于凹槽内且部分位于凹部内，将锁定滑环固定至密封环。根据本专利技术的又一实施例，公开了用于将套管悬挂器密封至井口的方法。该方法开始于使套管悬挂器落在井口中的台肩上。接着，该方法将锁定滑环固定到套管悬挂器密封件的下端并使套管悬挂器密封件落在套管悬挂器和井口之间的环状空间中。然后通过对套管悬挂器密封件施加向下的轴向力而对套管悬挂器密封件增能，以挤压密封件和锁定滑环靠着套管悬挂器的台肩。向下的轴向力导致锁定滑环接合井口的基本光滑的内径表面和套管悬挂器的基本光滑的外径表面，以限制套管悬挂器的向上轴向移动。优选实施例的优点在于，所公开的实施例提供了锁定密封件，其在不需要在套管悬挂器或井口中形成凹槽的情况下将套管悬挂器密封到井口。另外，所公开的实施例不需要为了接合而在套管悬挂器和密封件的锁定部分之间形成间隙。因此，所公开的实施例可以提供防止由高压和热膨胀引起的套管悬挂器的轴向运动的锁定能力。附图说明为了获得并能够更加详细地了解本专利技术的特征、优点和目的，以及其他将变得显而易见的方式，可以通过参考显示在形成本说明书的一部分的附图中的本专利技术的实施例而具有上面简要概述的本专利技术的更加特别的描述。然而，将注意到，附图仅仅显示了本专利技术的优选实施例，并且由于本专利技术可以认同其他同等有效的实施例，因而不认为是其范围的限制。图1是落在套管悬挂器和井口之间的环状空间内的位置中的套管悬挂器锁定滑环的示意表示。图2是备选的锁定滑环的示意表示。图3是在井口和套管悬挂器之间的环状空间内被增能的图2的锁定滑环的示意表示。图4是备选的锁定滑环的示意表示。图5是在井口和套管悬挂器之间的环状空间内被增能的图4的锁定滑环的示意表示。具体实施方式现在，将参考显示了本专利技术的实施例的附图更完整地描述本专利技术。然而，本专利技术可以很多不同形式实施，且不应当被认为限于本文中阐述的所示的实施例。而是，提供了这些实施例，使得该公开将是透彻且完整的，并且将把本专利技术的范围完全传达给本领域技术人员。全文中相似的标号指代相似的元件，并且主要的符号，如果使用的话，表示备选实施例中的类似元件。在下面的讨论中，阐述了众多具体的细节，以提供本专利技术的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言将明显的是，本专利技术可以在没有这样的具体细节的情况下实行。另外，对于大部分，关于钻井、运行操作等的细节已经尽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.24 US 61/467184;2011.06.29 US 13/1725371.一种海底井口组件，包括：海底井口(13)，限定了具有台肩(12)的孔；套管悬挂器(11)，落在所述海底井口(13)的所述孔内的所述台肩(12)上，并且限定了所述海底井口(13)和所述套管悬挂器(11)之间的环状空间(15)；套管悬挂器密封环(17)，设置在所述环状空间(15)内，与所述海底井口(13)的内径表面接合，并且与所述套管悬挂器(11)的外径表面接合，使得所述密封环(17)防止穿过所述环状空间(15)的流动；以及锁定滑环(23)，固定至所述密封环(17)的下端，使得当所述密封环(17)被增能时，所述锁定滑环(23)接合所述海底井口(13)的基本光滑的内径表面部分和所述套管悬挂器(11)的基本光滑的外径表面部分，以限制所述套管悬挂器(11)的向上轴向移动。2.根据权利要求1所述的海底井口组件，其特征在于，止动环(67)介入所述锁定滑环(23)和所述密封环(17)之间，以将所述锁定滑环(23)固定至所述密封环(17)。3.根据权利要求1所述的海底井口组件，其特征在于，所述锁定滑环(23)包括：环形突起，具有与所述海底井口(13)的所述基本光滑的内径表面部分相邻的拔梢(18)；所述环形突起具有在径向上与所述拔梢(18)相反的倾斜表面(20)，所述倾斜表面(20)适于与所述套管悬挂器(11)的外表面轮廓(16)对接，使得所述套管悬挂器(11)的向上轴向移动将导致所述外表面轮廓(16)接合所述倾斜表面(20)并使所述环形突起径向向外位移，使得所述拔梢(18)接合所述海底井口(13)的所述基本光滑的内径表面部分；其中，所述环形突起的所述倾斜表面(20)和所述拔梢(18)的表面限定了适于接合所述套管悬挂器(11)和海底井口(13)的基本光滑表面的搭接件。4.根据权利要求1所述的海底井口组件，其特征在于，所述锁定滑环(23)包括：联接环(27)，固定至所述密封环(17)的下端，所述联接环(27)具有倾斜表面(37)；以及滑环(29)，具有邻接所述联接环(27)的所述倾斜表面(37)的第二倾斜表面(47)，所述滑环(29)由剪切元件(55)相对于所述联接环(27)保持在第一位置；所述滑环(29)固定至联接环(27)，使得导致了所述剪切元件(55)的剪切的所述滑环(29)的轴向移动将导致所述滑环(29)沿着所述联接环(27)的所述倾斜表面(37)滑动，增加了所述锁定滑环(23)的径向宽度。5.根据权利要求4所述的海底井口组件，其特征在于，所述联接环(27)的倾斜表面(37)面对着所述套管悬挂器(11)的所述外径表面。6.根据权利要求4所述的海底井口组件，其特征在于，所述联接环(27)的倾斜表面(37)面对着所述海底井口(13)的所述内径表面。7.根据权利要求4所述的海底井口组件，其特征在于：所述联接环(27)的所述倾斜表面(37)面向下并面向外；以及所述滑环(29)的所述第二倾斜表面(47)面向上并面向内。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·E·亚特斯，D·L·福德，D·C·本森，
申请(专利权)人：韦特柯格雷公司，
类型：发明
国别省市：