用于套管悬挂器的可膨胀实心负载环制造技术

本发明专利技术涉及用于套管悬挂器的可膨胀实心负载环。一种海底井口组件包括带有孔眼(14)的罩(12)。悬挂器(10)下降到罩(12)内，该悬挂器(10)具有至少一个面朝下的负载台肩(40)。可膨胀的负载环(42)被承载在悬挂器(10)上。当套管重量施加在悬挂器(10)上时，该重量激励负载环(42)，从而导致负载环(42)膨胀并从而增大在负载环(42)上的负载台肩(19)与在罩(12)上的负载台肩(16)之间的接触面积。台肩(40,19,16)创造用于使负载传递到罩(12)的路径。接触面积的增大增大了悬挂器(10)的负载承载能力。负载环膨胀受限于弹性膨胀，以允许负载环在去除套管重量时返回缩回位置。

【技术实现步骤摘要】
用于套管悬挂器的可膨胀实心负载环
本专利技术大体涉及用于油井和天然气井的井口设备，且具体而言涉及与套管悬挂器联用的实心负载环。
技术介绍
典型的海底井口组件包括支撑一个或多个套管悬挂器的井口罩(wellheadhousing)。一种类型的井口罩具有在其孔眼内加工出的锥形负载台肩。该套管悬挂器座置在该负载台肩上且由其支撑。在这种类型的井口罩中，在负载台肩之下的罩孔眼的直径比在负载台肩之上的罩的直径小等于负载台肩的径向宽度的尺寸。在称作“贯眼”的另一种类型的井口罩中，井口罩具有沟槽，井口罩在该沟槽之上的直径与在该沟槽之下的直径大致相同。负载台肩是随后安装在沟槽中的开口环。该套管悬挂器由负载台肩支撑。该步骤允许在钻制操作期间采用较大直径的孔眼。负载台肩可以安装在特制的送入工具上或者它可以随套管悬挂器送入。主动套管悬挂器可用于经由负载机构将套管负载传递到井口罩，该负载机构包括致动环、防止致动环过早移动的剪切销、以及在套管悬挂器上的负载环。这种机构通常设计为当在悬挂器下降期间到达诸如在井口罩内部形成的台肩的反作用点时通过管柱的重量致动。此时，致动环上的剪切销断裂，以允许致动环相对于悬挂器的朝下移动滑动，从而允许悬挂器上的负载环与罩对准，以将套管负载传递到罩。这还增大了套管悬挂器的支承面积。然而，如果悬挂器受阻或者销加载不均并且过早断裂，则可能使致动环过早致动。由于必须将悬挂器和套管拉出并重新下钻，所以这费钱且费时。因此，期望一种正确且可靠地致动在套管悬挂器上的负载机构以防止过早致动的技术。
技术实现思路
在一个示例性实施例中，井口罩具有容纳至少一个大体面朝上的负载台肩的孔眼，该负载台肩相对于该孔眼的轴线倾斜。带有对应的面朝下的台肩的罩负载环或联顶接头负载环由负载台肩支撑在井口罩上。罩负载环具有相对于孔眼轴线倾斜的大体面朝上的台肩。座置在罩中的套管悬挂器具有相对于孔眼的轴线倾斜的至少一个锥形面朝下的负载台肩。悬挂器负载环由悬挂器承载，以将悬挂器支承在面朝上的负载台肩上。此实例中的悬挂器负载环是实心的，其中该负载环的关键部分是其在通过由悬挂器支撑的套管的重量激励时弹性地膨胀的能力。悬挂器负载环的这种弹性膨胀发生在悬挂器的和罩负载环的不同角度之间。因此，如果在悬挂器负载环的配合表面之间存在角度差，则发生弹性膨胀。负载环具有内轮廓和外轮廓，该内轮廓成一定角度滑动地接合悬挂器的面朝下的负载台肩，该外轮廓成第二角度滑动地接合罩负载环的面朝上的负载台肩。悬挂器负载环可以由悬挂器承载，以在缩回位置与膨胀位置之间移动，在该缩回位置，外轮廓径向地间隔开，从而与罩负载环的面朝上的台肩的一部分重叠，在该膨胀位置，外轮廓径向朝外膨胀，直到它被位于形成于罩内的凹窝内的挡圈止挡。挡圈防止悬挂器负载环径向膨胀超过对于给定材料的弹性区。因此，悬挂器能由于随着套管重量增大而实现的额外支承接触而额定具有更高的负载承载能力。当定型时，负载环和台肩提供用于使套管负载传递到井口罩的路径。本专利技术提供了传统膨胀负载台肩的一些益处而不存在具有会意外触发的机制的主要缺点。由于负载台肩是实心环而不存在中断或减弱的部位，所以它应当仍与实心套管悬挂器一样可靠。然而，因为允许悬挂器负载环随着增大的套管悬挂器负载而膨胀，所以该悬挂器负载环能够实现高于简单的负载台肩的能力。在操作期间，朝下的套管重量W大于法向力N和摩擦阻力Fn，并且角度θ1，即负载环与套管悬挂器之间的角度，大于角度θ2，即套管悬挂器负载环与罩负载环之间的角度。当通过套管重量激励时并且假设配合表面与座置表面完全接触时，悬挂器负载环将开始弹性地膨胀。附图说明图1是在井口罩内示出的位于未定型位置并且根据本专利技术构成的套管悬挂器和悬挂器负载环的侧剖视图。图2是位于定型位置的图1中在井口罩内所示的套管悬挂器和悬挂器负载环的侧剖视图。图3是根据本专利技术的悬挂器负载环的配合表面和座置表面的放大侧剖视图。具体实施方式现将在下文中参考示出了实施例的附图更充分地描述本公开的设备和方法。然而，本公开的该主题可以以多种不同形式来实施并且不应该被解释为受限于本文中陈述的所示实施例；相反，提供这些实施例以使本公开全面和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。相同附图标号始终表示相同元件。为了方便参考附图，仅为了参考和说明而使用方向术语。例如，诸如“上”、“下”、“之上”、“之下”等的方向术语用于说明相关位置。应理解，本公开的主题并不限于示出和描述的结构、操作、精确材料或实施例的精确细节，因为改型和等效装置对于本领域技术人员来说将显而易见。在附图和说明书中，已公开了主题公开的说明性实施例，并且尽管采用了特定术语，但它们仅在通用和描述的意义上使用且并非为了限制的目的。因此，主题公开由此仅由所附权利要求的范围来限制。参考图1，在具有轴向孔眼14的联顶接头或井口罩12内示出了位于未定型位置的套管悬挂器10。孔眼14内形成有面朝上的锥形台肩16。在此实施例中，台肩16相对于孔眼14的轴线朝下倾斜。环形罩负载环18示出为搁置在台肩16上，该负载环18的下表面限定了对应于负载台肩16的带斜坡的面朝下的台肩19。罩负载环18的上表面具有相对于孔眼轴线AX倾斜的大体面朝上的台肩20。罩负载环18的外表面上形成有上柱形延伸部22，其与在由罩12承载的环形挡圈或止挡环26上形成的对应凹部24相互作用。备选地，可以免去罩负载环18，其中可以使套管负载直接传递到罩台肩16。在一些情形中，目标是增大悬挂器的负载承载能力，从而在来自悬挂器和罩的负载环彼此抵靠地作用的情况下能够使用高强度材料。如果负载环与罩分开，则能通过将高强度负载环安装在悬挂器所座置的特定位置来降低整个罩的成本。如果负载环集成在罩内，则罩的成本将由于罩必须具有与套管悬挂器上的负载环相同的强度而增大。此实施例中的环形挡圈26位于在罩12的孔眼14内形成的凹部28内。挡圈26可以是开口环并且将罩负载环18维持在罩12上的组装位置。挡圈26的下端30与台肩20在罩负载环18上的部分接触。挡圈26的内表面32与罩负载环18的内表面34相比径向朝外凹进。罩负载环18和挡圈26可以在罩18安装之前组装到罩12上。套管悬挂器10可以在安装罩负载环18和挡圈26之后在罩18内下降。将在后续部分中更详细地讨论挡圈26的止挡功能。继续参考图1，此实施例中的套管悬挂器10具有相对于罩孔眼14的轴线AX倾斜的至少一个面朝下的负载台肩40。可以具有实心环形结构的悬挂器负载环42被承载在悬挂器10的外周上，以将悬挂器10支承在罩负载环18上。在此实施例中，悬挂器负载环42不存在任何缺口或槽并且延伸完整的360度。然而，负载环42也可以制造成在内径或外径或两者中包括至少一个缺口或槽，以增大负载环42的柔性。悬挂器负载环42是钢质部件，并且当对其施加力时可以在其弹性极限内膨胀。悬挂器负载环42具有将在下文中更详细地描述的面朝上的、锥形台肩43，其滑动地接合悬挂器10的面朝下的负载台肩40。悬挂器负载环42还包括面朝下的、锥形台肩44，其滑动地接合罩负载环18的面朝上的负载台肩20的一部分。下柱形延伸部46从悬挂器负载环10的朝下台肩44朝下延伸并且与悬挂器10的外周相接触。罩负载环42的外表面48径向朝外突出超过罩负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底井口组件，其特征在于：罩(12)，其具有孔眼(14)、纵向轴线并且包含至少一个罩的面朝上的锥形负载台肩(16)；下降到所述罩(12)内的悬挂器(10)，所述悬挂器(10)具有至少一个悬挂器的面朝下的锥形负载台肩(40)；具有负载环的面朝下的锥形台肩(44)的负载环(42)，其中，所述负载环(42)由所述悬挂器(10)承载，用于在缩回位置与径向膨胀位置之间移动，在所述缩回位置，所述悬挂器(10)的面朝下的负载锥形台肩(44)径向间隔开，从而与所述罩的面朝上的负载锥形台肩(16)的一部分重叠并且相接触，在所述径向膨胀位置，所述悬挂器的面朝下的负载锥形台肩(40)在与所述罩的面朝上的锥形负载台肩(16)接合时具有比在位于在所述负载环(42)的弹性极限内膨胀的所述缩回位置时更大的表面积，其中，所述负载环(42)是实心钢质部件。

【技术特征摘要】
2011.06.08 US 13/1561561.一种海底井口组件，其特征在于：罩(12)，其具有孔眼(14)、纵向轴线并且包含至少一个罩的面朝上的锥形负载台肩(16)；下降到所述罩(12)内的悬挂器(10)，所述悬挂器(10)具有至少一个悬挂器的面朝下的锥形负载台肩(40)；具有负载环的面朝下的负载锥形台肩(44)的负载环(42)，其中，所述负载环(42)由所述悬挂器(10)承载，用于在缩回位置与径向膨胀位置之间移动，在所述缩回位置，所述负载环(42)的面朝下的负载锥形台肩(44)径向间隔开，从而与所述罩的面朝上的锥形负载台肩(16)的一部分重叠并且相接触，在所述径向膨胀位置，所述负载环的面朝下的负载锥形台肩(44)在与所述罩的面朝上的锥形负载台肩(16)接合时具有比在位于在所述负载环(42)的弹性极限内膨胀的所述缩回位置时更大的表面积，其中，所述负载环(42)不存在任何缺口且延伸完整的360度。2.根据权利要求1所述的组件，其特征还在于保持部件(26)，所述保持部件(26)在所述罩的面朝上的锥形负载台肩(16)之上位于所述罩(12)的孔眼(14)内并且具有面朝内的表面(32)，当所述负载环(42)膨胀时，所述负载环(42)的外径表面(48)接触所述面朝内的表面(32)。3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，当所述负载环(42)位于所述缩回位置时，在所述保持部件(26)与所述负载环(42)之间存在环形空隙。4.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述保持部件(26)的面朝内的表面(32)具有内径，所述内径选定成防止所述负载环(42)在移向所述径向膨胀位置的同时进行非弹性膨胀。5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述罩(12)的面朝上的锥形负载台肩(16)具有比所述悬挂器的面朝下的锥形负载台肩(40)更大的径向宽度。6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述悬挂器(10)的面朝下的锥形负载台肩(40)相对于所述轴线成第一角度倾斜；所述负载环的面朝下的负载锥形台肩(44)相对于所述轴线成大于所述第一角度的第二角度倾斜。7.根据权利要求1所述的组件，其特征还在...

【专利技术属性】
技术研发人员：S瓦赫斯，C亚特斯，
申请(专利权)人：韦特柯格雷公司，
类型：发明
国别省市：