本發(fā)明涉及井下作業(yè)領(lǐng)域，特別是涉及一種密封座。本發(fā)明還涉及與這種密封座相應(yīng)的密封球。

背景技術(shù)：

一些石油井下工具在使用時需要通過憋壓的方式實現(xiàn)工具的相應(yīng)功能和動作。例如對于液壓尾管懸掛器來說，用鉆具將懸掛器及套管送至預(yù)定的深度后，通常向其中下入密封球，并將密封球泵送至尾管內(nèi)的密封座處，使此處密封而進(jìn)行憋壓。此時，懸掛器內(nèi)外壓差使其能成功坐掛在井壁上。

然而，在實際的使用過程中，在密封座內(nèi)容易沉淀雜質(zhì)，從而在密封球進(jìn)入到密封座內(nèi)后，密封球與密封座之間的雜質(zhì)使密封球與密封座無法直接接觸，令此處無法實現(xiàn)有效密封，進(jìn)而導(dǎo)致憋壓失敗或憋壓效果不明顯，極大地影響了井下作業(yè)的順利進(jìn)行。尤其是對于上述懸掛器而言，這會導(dǎo)致懸掛器無法固定在井壁上，進(jìn)而妨礙了固井作業(yè)的進(jìn)一步進(jìn)行，并對井內(nèi)勘探和開采作業(yè)均造成了嚴(yán)重的影響。

因此，需要一種能與密封球有效接觸的密封座。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種密封座，使用這種密封座能與密封球有效接觸。本發(fā)明還提出了一種密封球，這種密封球能與上述密封座相配合。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提出了一種密封座，其包括殼體，和套接于殼體內(nèi)的承載件，在所述承載件上構(gòu)造有朝向上游的承載面，所述承載面沿軸向傾斜并具有從上游到下游逐漸減小的直徑，其中，所述承載面能與密封球的表面密封式接觸。

使用本發(fā)明的密封座，其承載件上的密封球為傾斜的，從而雜質(zhì)在此處能滑離承載面而不會在承載面處沉淀。在密封球下入到密封座內(nèi)時，密封球的表面能 直接與密封座的承載面有效接觸，從而能有效保證密封球與密封座之間密封，進(jìn)而使得壓力能在密封座的上游增大，實現(xiàn)有效憋壓。

在一個實施例中，承載面的的直徑從上游向下游均勻減小，或承載面的直徑從上游向下游的減小率逐漸增大。這樣能進(jìn)一步防止井內(nèi)雜質(zhì)在此處沉積，從而進(jìn)一步保證了密封座的承載面能與密封球有效接觸，實現(xiàn)密封。

在一個實施例中，承載件通過剪釘與殼體相連，剪釘剪斷后，承載件能脫離殼體向下游移動。這使得設(shè)置密封座的位置不會在憋壓完成后繼續(xù)保持流體無法通過的狀態(tài)。當(dāng)井內(nèi)壓力達(dá)到一定值以后，剪釘剪斷，承載件能與密封球一起向下游移動，以保證流體能順利在此處流通，并且保證了憋壓完成后，井內(nèi)壓力能方便地回到正常的范圍內(nèi)。

在一個實施例中，承載件為陶瓷承載件。陶瓷的承載件耐腐蝕和耐沖蝕的能力較好，從而有效保證了承載件的完整性，進(jìn)而在密封球下入到此處時，密封球能與承載件的承載面有效接觸，并進(jìn)行密封。

在一個實施例中，殼體包括外殼體和套接在所述外殼體內(nèi)的內(nèi)殼體，所述承載件容納于內(nèi)殼體內(nèi)并與所述內(nèi)殼體相連。其中，所述內(nèi)殼體的上游端面低于所述外殼體的上游端面。這種結(jié)構(gòu)能起到引導(dǎo)密封球的作用，從而使密封球能順利與承載面相接觸。

在一個實施例中，內(nèi)殼體為陶瓷內(nèi)殼體。內(nèi)殼體也為陶瓷的，從而使得內(nèi)殼體具有耐腐蝕、耐沖蝕的特性，進(jìn)而保證了內(nèi)殼體的完整性，使得沒課題與承載件能有效連接，保證了在憋壓完成之前，內(nèi)殼體與承載件連接的可靠性。

在一個實施例中，外殼體為金屬外殼體。金屬外殼體能與套管方便地連接。另外，金屬外殼體降低了密封座的成本。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提出了一種密封球，其能進(jìn)入到上述密封座內(nèi)，并與承載件在承載面處密封式接觸。使用這種密封球能有效與承載面接觸，以進(jìn)行密封，從而保證了憋壓順利而有效地進(jìn)行。

在一個實施例中，密封球包括硬質(zhì)內(nèi)芯和覆蓋在所述硬質(zhì)內(nèi)芯之外的保護層。硬質(zhì)的內(nèi)芯保證了密封球的強度，防止了密封球發(fā)生非預(yù)期的變形。另外，保護層能防止密封球在受到井壁等結(jié)構(gòu)的磕碰時發(fā)生非預(yù)期的變形，另外，還防止了密封球被腐蝕、沖蝕，從而進(jìn)一步保證了密封球的完整性，保證了密封球能如預(yù)期的那樣與密封座接觸。

在一個實施例中，密封球的保護層的厚度為1mm。這種厚度的保護層對密封球的保護效果最好。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)雜質(zhì)在此處能滑離承載面而不會在承載面處沉淀。在密封球下入到密封座內(nèi)時，密封球的表面能直接與密封座的承載面有效接觸。(2)能有效保證密封球與密封座之間密封，進(jìn)而使得壓力能在密封座的上游增大，實現(xiàn)有效憋壓。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1顯示了本發(fā)明的密封座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示了本發(fā)明的密封球的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

這里應(yīng)注意地是，用語“上游”指的是下放套管的方向，而“下游”與其相對，指的是井下的方向。用語“流體”可以為液體、氣體或其混合物，或者是液體或氣體與固體的混合物，或者是氣體、液體和固體三者的混合物。

圖1示意性地顯示了本發(fā)明的密封座100的大體結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，本發(fā)明的密封座100包括殼體。殼體能與上下游的套管相連，或者套接在套管內(nèi)并固定。

本發(fā)明的密封座100還包括套接在殼體內(nèi)的承載件13，承載件13從殼體處徑向向內(nèi)延伸以形成承載面131。當(dāng)密封球200下入到密封座100內(nèi)后，能與承載面131相接觸，并密封式接觸，已進(jìn)行憋壓。

如圖1所示，承載面131為傾斜的環(huán)形面，并且承載面的直徑沿從上游到下游的方向逐漸減小。這樣，井內(nèi)的雜質(zhì)在此處會沿著承載面131滑落而不易在承載面131上沉積，從而這種設(shè)置能保證承載面131表面的清潔。當(dāng)密封球200進(jìn)入到密封座100內(nèi)時，密封球200的外表面能有效與承載面131直接接觸，而不會在其中夾雜雜質(zhì)，從而使得密封球200與密封座100能按預(yù)期的那樣密封式接觸。這會令套筒內(nèi)在此處封隔，而使得上游的壓力會隨著進(jìn)一步泵入流體(例如 泥漿)而增大，進(jìn)行憋壓。例如在將本發(fā)明的密封座100設(shè)置在尾管內(nèi)時，憋壓會導(dǎo)致尾管內(nèi)及其上的懸掛器內(nèi)的壓力大于環(huán)空內(nèi)的壓力，從而使懸掛器在壓差作用下順利掛坐在井壁上。

優(yōu)選地，可如圖1所示的那樣，令承載面131的斜率恒定不變，即是說，承載面的直徑均勻減小。這樣進(jìn)一步防止了雜質(zhì)在承載面131處沉積。

還可優(yōu)選地令承載面131的從上游到下游的傾斜的斜率逐漸增大，即是說，從上游到下游的承載面的直徑的縮小率逐漸增大，以使得此處承載面形成凸出的弧面形狀。這樣也能進(jìn)一步防止雜質(zhì)在承載面131處沉積。

這里應(yīng)理解地是，承載件13應(yīng)如圖1所示的那樣為中空的，以降低密封球200下入時的阻力，保證密封球200能順利下入。另外，還應(yīng)保證密封球200的外徑大于承載件13的最小內(nèi)徑，以保證密封球200能被密封座100承接住，而不會直接漏到下游的套管內(nèi)。

優(yōu)選地，承載件13通過剪釘14與外殼相連。當(dāng)憋壓到達(dá)一定程度時，可令剪釘14剪斷，承載件13與密封球200一起向下游移動并脫出密封座100。這樣能防止井內(nèi)在此處堵死，保證了此處的流體循環(huán)順暢。這里應(yīng)理解地是，這里的憋壓到達(dá)一定程度應(yīng)保證憋壓預(yù)期要達(dá)到的效果已經(jīng)完成，例如已經(jīng)令懸掛器掛坐在井壁上之后，再加壓到剪釘14剪斷的程度。即是說，這里的剪釘14的強度，應(yīng)保證其剪斷所需的壓力要大于懸掛器掛坐所需的壓力。

優(yōu)選地，殼體包括相互套接的外殼體11與內(nèi)殼體12。外殼體11與其他套管相連，而內(nèi)殼體12通過剪釘14與承載件13相連，以方便加工和裝配。剪釘沿從內(nèi)殼體到承載件的方向插入，方便裝配，并且如圖1所示，此時剪釘能受到保護。

承載件13優(yōu)選為陶瓷承載件13，和/或內(nèi)殼體12優(yōu)選為陶瓷內(nèi)殼體12。這樣在井下的內(nèi)殼體12和承載件13不易受到泥漿的腐蝕或沖蝕，有效保證了內(nèi)殼體12和承載件13的完整性，從而有效保證了內(nèi)殼體12與承載件13之間的穩(wěn)定連接。另外，內(nèi)殼體12與承載件13之間為密封式連接，并在兩者之間設(shè)置o形密封圈，以保證憋壓的順利進(jìn)行。陶瓷的內(nèi)殼體12與承載件13由于不易受到腐蝕和沖蝕，因此密封效果更好，進(jìn)而進(jìn)一步提高了憋壓作業(yè)的有效性。此外，陶瓷的承載件13能在與密封球200接觸前保持其完整性，由此也保證了密封球200與承載面131之間能如預(yù)期的那樣密封接觸，進(jìn)而進(jìn)一步保證了憋壓的順利進(jìn)行。

外殼體由鋼材制成，能保證其在井內(nèi)的穩(wěn)定性。內(nèi)殼體由陶瓷材料制成還保證了其能有效被鉆頭鉆穿，從而保證了井內(nèi)作業(yè)能順利進(jìn)行。

這里的內(nèi)殼體為膠塞碰壓座，膠塞碰壓座的作用為在固井施工過程中，(固井施工就是將水泥通過套管注入到井眼中，起到封固地層的作用)定量注入水泥漿，投入膠塞，再注入泥漿，膠塞的作用就是隔離水泥漿和泥漿的，當(dāng)膠塞到達(dá)膠塞碰壓座的位置時，套管內(nèi)將憋起高壓，使得膠塞將無法繼續(xù)下移，確保泥漿不能混入到井眼內(nèi)，影響井眼的封固質(zhì)量。

除此之外，外殼體11也可為陶瓷的，以防腐蝕或沖蝕。此時，外殼體11與內(nèi)殼體12可為一體的，也可分別制造再通過卡簧15連接，以保證有效定位。優(yōu)選地，外殼體11為金屬外殼體11，以方便與其他套管相連。另外，這種外殼體11成本較低，從而降低了密封座100整體的制造成本。此時，也可通過卡簧15連接外殼體11與內(nèi)殼體12，以保證內(nèi)殼體12的有效定位。如圖1所示，在外殼體的內(nèi)表面與內(nèi)殼體的外表面上分別設(shè)置有相應(yīng)的卡槽。在其中設(shè)置卡簧可使外殼體與內(nèi)殼體連接的穩(wěn)定性。

如圖1所示，在內(nèi)殼體12與外殼體11之間也設(shè)置有o形密封圈，以使得內(nèi)殼體12與外殼體11密封連接。這樣能進(jìn)一步防止壓力泄漏，保證憋壓作業(yè)的順利進(jìn)行。

圖2示意性地顯示了本發(fā)明的密封球200的大體結(jié)構(gòu)。密封球200與密封座100相應(yīng)，密封球200可以順利進(jìn)入到殼體內(nèi)并與承載件13的承載面131密封式相接觸。此時在密封座100和密封球200的上游可進(jìn)行憋壓作業(yè)。

密封球200包括硬質(zhì)內(nèi)芯21，硬質(zhì)內(nèi)芯21優(yōu)選為銅球。這種硬質(zhì)內(nèi)芯21強度高，不易變形。另外，這種硬質(zhì)內(nèi)芯21密度大，能方便地沉入到井下，并進(jìn)入到密封座100內(nèi)。

密封球200還包括包裹在硬質(zhì)內(nèi)芯21之外的保護層22。保護層22應(yīng)具有一定的強度，以防止密封球200變形或磨損，以保證密封球200能與密封座100密封式接觸。保護層22還應(yīng)具有耐腐蝕、耐沖蝕的特性，以保證密封球200的完整性，進(jìn)一步保證了密封球200與密封座100的密封式接觸。由此，密封球200的保護層22優(yōu)選為硫化在銅質(zhì)內(nèi)芯21上的橡膠。硫化橡膠的保護層22能有效實現(xiàn)上述優(yōu)點。

在一個優(yōu)選的實施例中，保護層22的厚度為1mm，優(yōu)選地不受硬質(zhì)內(nèi)芯直徑變化而變化。保護層22與密封球200的這一比例能有效保證密封球200的完整性，并能保證密封球200順利下入到密封座100內(nèi)，進(jìn)行憋壓。

上述密封球200和密封座100可有效接觸以密封，從而能使得井下的憋壓作業(yè)有效進(jìn)行，為井下工具(例如尾管懸掛器)的使用提供了基礎(chǔ)和保障。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。