用于井口組件中的金屬對金屬封隔件的制作方法
【專利摘要】一種井口組件，其具有可插入外管的內(nèi)管。在內(nèi)管的外表面提供一種封隔件用于內(nèi)外管之間密封。封隔件包括激勵(lì)環(huán)，U型密封構(gòu)件和保持密封構(gòu)件抵靠激勵(lì)環(huán)的螺母。密封構(gòu)件包括通過與激勵(lì)環(huán)相互作用而隔開的腿部。外管具有孔壁，其成型成使得當(dāng)內(nèi)管插入外管時(shí)，密封構(gòu)件的外腿部與孔壁徑向向外隔開，直到內(nèi)管坐落在外管中。當(dāng)內(nèi)管構(gòu)件坐落時(shí)，鄰近外腿部的孔壁的一部分沿徑向向內(nèi)漸縮成與密封構(gòu)件的外腿部密封接觸。
【專利說明】用于井口組件中的金屬對金屬封隔件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及井口組件且更具體地涉及井口組件中管之間密封的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在從地下層中提取烴類的生產(chǎn)中使用的井口通常包括連接在井眼上端的井口組件，該井眼形成到烴類生產(chǎn)層。井口組件通常提供支撐懸掛件來將生產(chǎn)管和外殼懸掛到井眼中。外殼位于井眼從而使井眼和周圍層隔離。管通常同軸地位于外殼內(nèi)，且在其中提供管道以生產(chǎn)層內(nèi)夾帶的烴類。
[0003]井口組件通常還包括鄰近外殼和管進(jìn)入井眼位置的井口罩和位于井口罩之上的生產(chǎn)樹。生產(chǎn)樹通常用于控制和分配從井眼中生產(chǎn)的流體，并且選擇性地提供與管、外殼以及/或者管和外殼之間的環(huán)帶的流體交換或接觸。閥門組件通常設(shè)置于井口生產(chǎn)樹內(nèi)以控制通過井口的流體流量，例如來自孔的生產(chǎn)流或是從井口流進(jìn)流出的循環(huán)流體流。
[0004]密封件用于內(nèi)外井口管構(gòu)件之間以包括內(nèi)井壓力。內(nèi)井口構(gòu)件可以是管懸掛器，其支撐延伸到井中的一系列管針對生產(chǎn)流體的流。管懸掛器坐落在外井口構(gòu)件上，其可以是井口罩、生產(chǎn)樹或管頭。封隔件或密封件使管懸掛器和外井口構(gòu)件之間密封。備選地，內(nèi)井口構(gòu)件可以是緊固到生產(chǎn)樹的隔離套筒。封隔件或密封件使隔離套筒和位于井口罩內(nèi)部的外殼懸掛器之間密封。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在此提供了井口組件的示例，包括:外管，其具有限定了孔壁的孔；內(nèi)管，其能夠插入孔中且選擇性地設(shè)置在孔中的坐落位置；內(nèi)管上的封隔件；錐形部，其策略性地定位在孔中。在內(nèi)管插入孔中時(shí)，當(dāng)內(nèi)管鄰近坐落位置時(shí)封隔件與孔壁密封接觸，并且當(dāng)內(nèi)管在鄰近坐落位置的位置之上時(shí)封隔件從孔壁徑向向內(nèi)設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，封隔件包括帶凸起的激勵(lì)環(huán)；密封元件，其具有終止于凸起的相對側(cè)的隔開的腿部；以及鎖緊螺母，其旋入內(nèi)管并且在密封元件的遠(yuǎn)離激勵(lì)環(huán)的一側(cè)。此例中，密封元件通常是環(huán)形構(gòu)件。當(dāng)內(nèi)管在鄰近坐落位置的位置之上時(shí)，腿部中的一個(gè)可與突起沿徑向向外隔開。另外，當(dāng)內(nèi)管鄰近坐落位置時(shí)，腿部中的一個(gè)可楔入錐形部和凸起之間。在一個(gè)示例實(shí)施例中，腿部中的一個(gè)沿徑向向外突出以限定在外管和密封元件之間的密封件，并且另外一個(gè)腿部沿徑向向內(nèi)突出以限定在內(nèi)管和密封元件之間的密封件?？蛇x地，內(nèi)管是管懸掛器，且外管是管頭。備選地，孔壁在錐形部下方的軸向位置沿徑向向內(nèi)突出，以形成內(nèi)管所坐落的肩部。
[0006]在此提供的另一個(gè)井口組件的示例包括:具有軸向孔的外管；錐形部，形成在孔中，在該孔中，孔的表面沿徑向向內(nèi)突出；肩部，在孔中的錐形部下方形成；內(nèi)管，坐落在肩部上；以及封隔件。在該示例中，封隔件具有與錐形部密封接觸的外半徑，且從錐形部和孔的上端之間的孔的一部分沿徑向向內(nèi)設(shè)置。封隔件的內(nèi)半徑與內(nèi)管密封接觸。在一個(gè)示例中，封隔件包括:激勵(lì)環(huán)；密封元件，其具有被激勵(lì)環(huán)隔開的腿部；以及鎖緊螺母，用于迫使密封元件抵靠激勵(lì)環(huán)；以及腿部上的球珠，其形成針對內(nèi)管和外管的密封。可選地，密封元件可為金屬。激勵(lì)環(huán)還可包括凸起，腿部支撐在該凸起上。在一個(gè)示例中，內(nèi)管為管懸掛器，且外管為管頭。
[0007]在此進(jìn)一步公開的是一種在井口組件中的管之間密封的方法。該方法的一個(gè)實(shí)施例包括:提供內(nèi)管，其具有限制內(nèi)管的一部分的封隔件；提供外管，其具有帶錐形部的孔，使得錐形部上方的孔的一部分具有比封隔件的半徑更大的半徑，且錐形部下方的孔的一部分具有比封隔件更小的半徑；通過將內(nèi)管插入外管至少達(dá)到封隔件接觸具有小于封隔件的半徑的孔的一部分的深度，從而密封封隔件和孔之間。該方法可進(jìn)一步包括使內(nèi)管坐落于外管。在該示例中，封隔件包括:帶凸起的激勵(lì)環(huán)；密封元件，其具有終止于凸起的相對側(cè)的隔開的腿部；密封元件上的軟金屬涂層；以及鎖緊螺母，其旋入內(nèi)管并且在密封元件的遠(yuǎn)離激勵(lì)環(huán)的一側(cè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]本發(fā)明的一些特征和優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被描述，另外一些特征和優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖描述的進(jìn)行變得明顯，在附圖中:
附圖1是根據(jù)本發(fā)明具有封隔件的管懸掛器的一部分的示例的側(cè)視截面圖。
[0009]附圖2是根據(jù)本發(fā)明位于管頭上的附圖1中管懸掛器的側(cè)視截面圖。
[0010]附圖3是根據(jù)本發(fā)明位于附圖2中管頭上的管懸掛器的側(cè)視截面圖。
[0011]附圖4是根據(jù)本發(fā)明設(shè)置于井口組件中附圖1的管懸掛器的示例性實(shí)施例的側(cè)視局部截面圖。
[0012]本發(fā)明結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，這會(huì)被理解并非意在將本發(fā)明限制于此實(shí)施例。相反的，它的目的是包括所有備選、修改和等同物，也可能包括在由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明的方法和系統(tǒng)將會(huì)在下文中通過結(jié)合附圖中顯示的實(shí)施例進(jìn)行全面的描述。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可能存在許多不同的形式，而不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的說明的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明將是徹底和完整的，并且充分傳達(dá)其范圍給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。相同的數(shù)字始終指代相同的元件。
[0014]應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的范圍不限于所顯示和描述的構(gòu)造、操作、具體材料或是實(shí)施例具體細(xì)節(jié)，修改和等同物對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見。在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了示例性實(shí)施例，并且盡管采用了特定術(shù)語，但它們僅用于一般性和描述性的意義，而不是為了限制的目的。因此，本文中描述的改進(jìn)僅由所附的權(quán)利要求書的范圍限定。
[0015]側(cè)視截面圖1顯示的是管懸掛器10的一個(gè)實(shí)施例，其中管懸掛器10包括封隔組件12。在附圖1中的示例中，封隔組件12由通常是環(huán)形構(gòu)件且具有大體矩形橫截面的基部16的的激勵(lì)環(huán)14組成。依靠基部16向下是下構(gòu)件18，在圖1的示例中，具有比基部16的寬度更小的寬度，并隨著遠(yuǎn)離基部16而沿軸向向內(nèi)漸縮。下構(gòu)件18限定了延伸到設(shè)置在管懸掛器10的外表面的密封元件20的凸起，并在激勵(lì)環(huán)14的緊下方。密封元件20通常是一個(gè)U型的構(gòu)件，具有橫截面大體是矩形的基部22和一對腿部24，其向上突出且在下構(gòu)件18的相對橫向側(cè)上?？蛇x地，示出腿部24從管懸掛器10的軸線Ax面向外側(cè)與激勵(lì)環(huán)14隔開，以限定腿部24和激勵(lì)環(huán)14之間的間隙25。另外隔開的腿部24限定空間26。在腿部24相對的外表面是球珠28，其是在密封元件20的內(nèi)外半徑向表面上的凸起部分，在后面還會(huì)有更詳細(xì)的描述，增強(qiáng)密封元件20和另外一個(gè)固體構(gòu)件之間密封表面的形成。群組30位于管懸掛器10的外周，其中設(shè)置有激勵(lì)環(huán)14和密封元件20。下槽32也位于管懸掛器10的外表面，從上槽30的下端向下延伸，并且如圖1具有比上槽30減小的半徑。螺紋34沿下槽32的面延伸，并提供管懸掛器10和示出為擰成位于下槽32內(nèi)的鎖緊螺母36之間的連接。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，鎖緊螺母36提供密封元件20的軸向支撐。
[0016]附圖2以側(cè)視截面圖示出管懸掛器10被插入管頭40內(nèi)用于組裝井口組件的一個(gè)示例(附圖4)。在此示例中，管懸掛器10的外徑向表面示為滑動(dòng)進(jìn)入在管頭40上形成的碗狀部42中。肩部44被限定在碗狀部42的下端，其中碗狀部42的內(nèi)表面46沿徑向向內(nèi)朝向軸線Ax延伸。肩部44上方是錐形部48，其在內(nèi)表面46徑向向內(nèi)取決于軸向距離的位置限定。如圖所示，因?yàn)楣軕覓炱?0被插入管頭40中，外腿部24上的球珠28被設(shè)置成從內(nèi)表面46徑向向內(nèi)，只要球珠28處于錐形部48上方的位置。
[0017]如附圖3所示，管懸掛器10已坐落在管頭40內(nèi)，且螺母36的下橫向邊緣被支撐在肩部44。進(jìn)一步，錐形部48和脊28各自的位置被策略性地設(shè)置，使得管懸掛器10在附圖3的坐落位置時(shí)，脊28的所在深度，在該處內(nèi)表面46被設(shè)置徑向向內(nèi)，使得球珠28和內(nèi)表面46壓力接觸。因此密封表面在密封元件20和內(nèi)表面46之間形成，密封表面抵靠管頭40，與球珠28和槽30之間的密封表面結(jié)合，限定了管懸掛器10和管頭40之間的密封屏障。另外，因?yàn)橥炔?4抵靠下構(gòu)件18徑向向內(nèi)移動(dòng)，間隙25 (附圖1)已經(jīng)消失。在這種情況下，下構(gòu)件18為腿部24提供支撐。
[0018]具有封隔組件12的井口組件50的示例的側(cè)視局部截面圖顯示在附圖4中。在此示例中，井口組件由設(shè)置于管頭40和孔54之上的產(chǎn)油樹50組成。在附圖4的示例中，孔54延伸穿過地下層56。進(jìn)一步包括在井口組件50中的是一系列管58，其示為安裝在管懸掛器10的下端并突出到孔54中。
[0019]可選地，軟金屬，如銀，可以設(shè)置在密封元件20上提供在管懸掛器10坐落于管頭40內(nèi)時(shí)的潤滑涂層。操作的一個(gè)示例，封隔組件12(附圖1)形成在管懸掛器10上，首先使激勵(lì)環(huán)14滑動(dòng)進(jìn)入上槽30，接著將環(huán)形密封元件20添加到上槽30中，因此下構(gòu)件18在腿部24之間延伸以提供對腿部24的支撐。在一個(gè)示例中，密封元件的外腿部24的尺寸定制成具有剛好小于內(nèi)表面46的半徑的內(nèi)周的外周，因此在坐落過程中，直至密封元件20接觸錐形部48,密封兀件20與內(nèi)表面46徑向向內(nèi)隔開。減少密封兀件20和內(nèi)表面46之間的滑動(dòng)接觸量，減少了在管懸掛器10坐落在管頭40內(nèi)之前受損的機(jī)會(huì)。在安裝密封元件20后，鎖緊螺母36被擰入就位從而將封隔組件12鎖定到管懸掛器10。再次，由于管懸掛器10坐落在管頭40內(nèi)，錐形部48的策略位置然后接合密封元件20以創(chuàng)造管懸掛器10和管頭40之間的密封。盡管激勵(lì)環(huán)14可在密封元件20與內(nèi)表面46的接合中稍稍提升，激勵(lì)環(huán)14為腿部22提供了后備力并且防止腿部24毀壞。可選地，密封元件20的外直徑被可選地改變以適應(yīng)碗狀部42的特定尺寸。此外，在一個(gè)示例中，密封元件20包括柔性材料，如金屬，因此當(dāng)在坐落于具有不對稱碗狀部的管頭時(shí)，密封元件20的彈性和柔性可圍繞在管懸掛器10和管頭40之間的界面的整個(gè)圓周形成完全密封。在彈性體上使用由金屬材料制的密封元件24的示例是在配置較低深度但較高溫度井的能力。
[0020]因此，在此描述的本發(fā)明很好地適用于執(zhí)行目的，并且獲得所提到的和其他固有的結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。雖然本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例為了公開的目的已經(jīng)被給出，但大量變化存在于為實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果的過程的細(xì)節(jié)中。這些和其他類似的修改將很容易地使它們自身被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所想到，并且旨在包括在本發(fā)明公開的精神和所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種井口組件，包括: 外管，其具有限定了孔壁的孔； 內(nèi)管，其能夠插入所述孔中且選擇性地設(shè)置在所述孔中的坐落位置； 所述內(nèi)管上的封隔件； 錐形部，其策略性地定位在所述孔中，使得在所述內(nèi)管插入所述孔中時(shí)，當(dāng)所述內(nèi)管鄰近所述坐落位置時(shí)所述封隔件與所述孔壁密封接觸，并且當(dāng)所述內(nèi)管在鄰近所述坐落位置的位置之上時(shí)所述封隔件從所述孔壁徑向向內(nèi)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述封隔件包括:帶凸起的激勵(lì)環(huán)；密封元件，其具有終止于凸起的相對側(cè)的隔開的腿部；以及鎖緊螺母，其旋入內(nèi)管并且在密封元件的遠(yuǎn)離激勵(lì)環(huán)的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井口組件，其特征在于，密封元件是大致環(huán)形構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井口組件，其特征在于，當(dāng)內(nèi)管在鄰近坐落位置的位置之上時(shí)，腿部中的一個(gè)與突起沿徑向向外隔開，當(dāng)內(nèi)管鄰近坐落位置時(shí)，腿部中的一個(gè)楔入錐形部和凸起之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井口組件，其特征在于，腿部中的一個(gè)沿徑向向外突出以限定在外管和密封元件之間的密封件，并且另外一個(gè)腿部沿徑向向內(nèi)突出以限定在內(nèi)管和密封元件之間的密封件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口組件，其特征在于，內(nèi)管是管懸掛器，并且外管是管頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口組件，其特征在于，孔壁在錐形部下方的軸向位置沿徑向向內(nèi)突出，以形成內(nèi)管所坐落的肩部。
8.一種井口組件，包括: 具有軸向孔的外管； 錐形部，形成在孔中，在該孔中，孔的表面沿徑向向內(nèi)突出； 肩部，在孔中的錐形部下方形成； 內(nèi)管，坐落在肩部上；以及 封隔件，具有與錐形部密封接觸的外半徑，且從錐形部和孔的上端之間的孔的一部分沿徑向向內(nèi)設(shè)置，并具有與內(nèi)管密封接觸內(nèi)半徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井口組件，其特征在于，封隔件包括:激勵(lì)環(huán)；密封元件，其具有被激勵(lì)環(huán)隔開的腿部；以及鎖緊螺母，用于迫使密封元件抵靠激勵(lì)環(huán)；以及腿部上的球珠，其形成針對內(nèi)管和外管的密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的井口組件，其特征在于，密封元件包含金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的井口組件，其特征在于，激勵(lì)環(huán)包括凸起，腿部支撐在該凸起上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井口組件，其特征在于，內(nèi)管包括管懸掛器，且外管包括管頭。
13.一種在井口組件中的管之間密封的方法，包括: 提供內(nèi)管，其具有限制內(nèi)管的一部分的封隔件； 提供外管，其具有帶錐形部的孔，使得錐形部上方的孔的一部分具有比封隔件的半徑更大的半徑，且錐形部下方的孔的一部分具有比封隔件更小的半徑； 通過將內(nèi)管插入外管至少達(dá)到封隔件接觸具有小于封隔件的半徑的孔的一部分的深度，從而密封封隔件和孔之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使內(nèi)管坐落于外管。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，封隔件包括:帶凸起的激勵(lì)環(huán)；密封元件，其具有終止于凸起的相對側(cè)的隔開的腿部；密封元件上的軟金屬涂層；以及鎖緊螺母，其旋入內(nèi)管并且在密封元件的遠(yuǎn)離激勵(lì)環(huán)的一側(cè)。
【文檔編號(hào)】E21B33/04GK104379867SQ201380032888
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】W.T.希根斯, J.E.內(nèi)爾森, C.霍安格 申請人:韋特柯格雷公司