專(zhuān)利名稱(chēng)：用錐形鎖定環(huán)鎖定的套管懸掛器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及井口套管懸掛器，并且具體而言，涉及將軸向負(fù)載轉(zhuǎn)化成徑向負(fù)載的套管懸掛器鎖定滑環(huán)。
背景技術(shù)：
在內(nèi)、外井口管狀部件之間使用密封件以容納內(nèi)部井壓。內(nèi)井口部件可以是支撐延伸入井中用于生產(chǎn)流體流動(dòng)的油管柱的油管懸掛器。油管懸掛器就位于外井口部件中，該外井口部件可為井口罩、采油樹(shù)或油管頭。密封件或封隔器密封油管懸掛器與外井口部件之間。備選地，內(nèi)井口部件可以是位于井口罩中且固定至延伸入井中的套管柱的套管懸掛器。密封件或封隔器密封套管懸掛器與井口罩之間。在現(xiàn)有技術(shù)中已采用這種性質(zhì)的各種密封件。現(xiàn)有技術(shù)密封件包括彈性體環(huán)以及部分金屬和彈性體環(huán)。還采用用于形成金屬對(duì)金屬密封件的完全由金屬制成的現(xiàn)有技術(shù)密封環(huán)。密封件可由送入工具設(shè)定，或者它們可響應(yīng)于套管柱或油管柱的重量而設(shè)定。一種現(xiàn)有技術(shù)金屬對(duì)金屬密封件具有由錐形槽分開(kāi)的內(nèi)壁和外壁。賦能環(huán)被推入該槽中以使內(nèi)壁和外壁變形分開(kāi)成與內(nèi)、外井口部件密封接合。賦能環(huán)是實(shí)心楔形部件。內(nèi)壁和外壁的變形超過(guò)密封環(huán)的材料的屈服強(qiáng)度，使得變形是永久的。在套管或油管與井口之間可能發(fā)生熱生長(zhǎng)，特別是在井口位于水面而非海底的情況下。向上流經(jīng)油管的井流體加熱油管柱，并以較小程度加熱周?chē)奶坠?。溫度增加可?dǎo)致油管懸掛器和/或套管懸掛器相對(duì)于外井口部件或彼此軸向移動(dòng)微量。在加熱瞬變期間，油管懸掛器和/或套管懸掛器也可由于構(gòu)件之間的溫差和構(gòu)成構(gòu)件的材料的不同熱膨脹率而徑向移動(dòng)。如果密封件已作為賦能環(huán)的軸向位移引發(fā)密封件靠在其配合面上徑向移動(dòng)的楔進(jìn)作用的結(jié)果而被設(shè)定，那么若在軸向上由于壓力或熱效應(yīng)而有移動(dòng)則密封力可減小。賦能環(huán)上軸向力的減小引起密封環(huán)的內(nèi)壁和外壁上的徑向向內(nèi)和向外的力的減小，這可導(dǎo)致密封件泄漏。密封件與其配合面之間的徑向加載歸因于熱瞬變的損失也可導(dǎo)致密封件泄漏。試圖克服由套管懸掛器或油管懸掛器的軸向移動(dòng)導(dǎo)致的問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備包括鎖定密封件。鎖定密封件要求在制造過(guò)程期間在聯(lián)頂接頭(landing sub)或井口中形成凹槽。在井口和聯(lián)頂接頭定位于井眼內(nèi)后，鎖定密封件被送入到聯(lián)頂接頭的位置，在此，鎖定密封件的環(huán)分別擴(kuò)張或收縮到形成于井口或聯(lián)頂接頭中的凹槽中。遺憾的是，凹槽常常在鎖定密封件的進(jìn)入之前由碎屑填充。碎屑妨礙了環(huán)的接合并因此無(wú)法提供鎖定密封結(jié)果的鎖定益處。鎖定密封件要求生產(chǎn)成本的顯著增加。這部分歸因于用以將基本井口或聯(lián)頂接頭修改成包括鎖環(huán)凹槽的增加的成本。此外，這些裝置的使用使得必須使用專(zhuān)用工具和其它構(gòu)件來(lái)恰當(dāng)?shù)鼐臀缓徒雍湘i定環(huán)。而且，現(xiàn)有技術(shù)鎖定密封件在聯(lián)頂接頭與鎖定密封件的鎖定設(shè)備之間要求一些空隙。該空隙允許鎖定密封件相對(duì)于井口和聯(lián)頂接頭就位于適當(dāng)位置，同時(shí)還提供密封件的鎖定部分接合井口或聯(lián)頂接頭所需的空間?？障哆€允許聯(lián)頂接頭在鎖定裝置恰當(dāng)?shù)亟雍喜⒆璧K聯(lián)頂接頭的移動(dòng)之前移位。在此類(lèi)例子中，聯(lián)頂接頭可軸向移位并導(dǎo)致密封件失效。因此，需要一種克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題的鎖定密封件。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)提供套管懸掛器鎖定滑環(huán)及其使用方法的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，大體解決或規(guī)避了這些和其它問(wèn)題，并且大體實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，公開(kāi)了一種井口組件。該井口組件包括井口部件，其限定具有臺(tái)肩的孔，該孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓。該井口組件還包括懸掛器，其就位在井口部件的孔內(nèi)的臺(tái)肩上并在井口與懸掛器之間限定環(huán)形空間。懸掛器密封環(huán)設(shè)置在環(huán)形空間內(nèi)，與井口的內(nèi)表面接合，并與套管懸掛器的外表面接合，使得密封環(huán)防止通過(guò)環(huán)形空間的流。鼻環(huán)被固定至密封環(huán)的下端并具有接合井口部件的孔中的錐形輪廓的錐形表面。鼻環(huán)還接合套管懸掛器的外徑表面部分，以限制套管懸掛器的向上軸向移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，公開(kāi)了一種用于密封內(nèi)、外管狀部件之間的環(huán)形空間的密封件，其中內(nèi)管狀部件就位于外管狀部件的孔中。該密封件包括密封環(huán)，其適于就位在環(huán)形空間中，并且適于在被賦能時(shí)徑向擴(kuò)張而接合外管狀部件的內(nèi)徑表面和內(nèi)管狀部件的外徑表面。鎖定組件被固定至密封環(huán)的下端并具有接合外管狀部件的孔中的錐形輪廓的錐形表面。鎖定組件還接合套管懸掛器的外徑表面部分，以限制套管懸掛器的向上軸向移動(dòng)。該鎖定組件在鎖定組件的上端上具有頸部，該頸部在頸部的外徑上具有凹槽。該密封環(huán)在密封環(huán)的下端上具有下支腿，該下支腿在下支腿的內(nèi)徑上具有凹部。開(kāi)口環(huán)部分地在凹槽內(nèi)且部分地在凹部?jī)?nèi)，從而將鎖定滑環(huán)固定至密封環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，公開(kāi)了一種用于將懸掛器密封至井口部件的方法。該方法向井口部件提供孔，該孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓。該方法將懸掛器就位在井口部件中并在懸掛器與井口部件之間限定環(huán)形空間，懸掛器在環(huán)形空間的下端具有外部臺(tái)肩。該方法將鼻環(huán)固定至懸掛器密封件的下端，鼻環(huán)具有錐形表面。該方法將懸掛器密封件和鼻環(huán)就位在環(huán)形空間中，并在懸掛器密封件上施加向下的軸向力以及將鼻環(huán)推靠在懸掛器的臺(tái)肩上。該方法使鼻環(huán)的錐形表面與井口部件的孔中的錐形輪廓接合并且使鼻環(huán)的與錐形表面相對(duì)的表面與懸掛器的外徑表面部分接合。該方法然后對(duì)密封件賦能以密封該環(huán)形空間。所公開(kāi)實(shí)施例的一優(yōu)點(diǎn)在于，它們提供了鎖定密封件，其將套管懸掛器密封至井口而不要求額外行程來(lái)送入密封件的鎖定部分。此外，所公開(kāi)的實(shí)施例不要求在套管懸掛器與密封件的鎖定部分之間有空隙以便接合。因此，所公開(kāi)的實(shí)施例可提供防止高壓和熱膨脹所導(dǎo)致的套管懸掛器的軸向運(yùn)動(dòng)的鎖定能力。再者，所公開(kāi)的實(shí)施例提供了在密封件無(wú)法就位在適當(dāng)位置或否則碎屑妨礙鎖定的情況下仍可接合鎖定功能的鎖定密封件。


為了獲得并可更詳細(xì)地理解使本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)和目的以及其它將變得顯而易見(jiàn)的方式，可參考在附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)對(duì)以上簡(jiǎn)要概括的發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，附圖形成該說(shuō)明書(shū)的一部分。然而，應(yīng)注意到，附圖僅僅示出本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例且因此不應(yīng)認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它等效的實(shí)施例。
圖1是設(shè)置在井口與套管懸掛器之間的根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的套管懸掛器鎖定密封環(huán)的豎直截面圖。圖2是與井口和套管懸掛器分開(kāi)示出的圖1的套管懸掛器鎖定密封環(huán)的放大豎直截面圖。圖3是如圖2中所示但在井口與套管懸掛器之間的環(huán)形空間內(nèi)被賦能的鎖定密封環(huán)的豎直截面圖。圖4是就位在套管懸掛器上但尚未賦能的如圖3中所示的密封環(huán)的鎖定滑環(huán)的一部分的放大豎直截面圖。圖5是如圖4中所示但被賦能的鎖定滑環(huán)的部分的放大豎直截面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文中參考示出本發(fā)明的實(shí)施例的附圖更充分地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以不同形式實(shí)施且不應(yīng)解釋為限于文中闡述的所示實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例使得該公開(kāi)將是詳盡和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。同樣的標(biāo)號(hào)始終表示同樣的元件，且主標(biāo)記(若使用)表示備選實(shí)施例中的類(lèi)似元件。在以下論述中，闡述了眾多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的詳盡理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯然的是，可在沒(méi)有此類(lèi)特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。另外，在大多數(shù)情況下，已省略與鉆井、送入操作等有關(guān)的細(xì)節(jié)，因?yàn)榇祟?lèi)細(xì)節(jié)不被認(rèn)為是獲得本發(fā)明的完整理解所必需的且被認(rèn)為在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的技能內(nèi)。參考圖1，顯示了設(shè)置在海底井口 13內(nèi)的具有軸線14的套管懸掛器11。通常，套管懸掛器11會(huì)就位在形成于井口 13中的臺(tái)肩12上，以在套管懸掛器11與井口 13之間形成環(huán)形空間15。在所示實(shí)施例中，套管懸掛器11的外表面的一部分在臺(tái)肩12處接觸井口13的內(nèi)表面的一部分。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，套管懸掛器11和井口 13可以是任何內(nèi)、外管狀部件，使得內(nèi)管狀部件可配合在外管狀部件的孔內(nèi)。套管懸掛器密封環(huán)17介于套管懸掛器11與井口 13之間。套管懸掛器密封環(huán)17基本上充滿套管懸掛器11與井口 13之間的環(huán)形空間15，從而密封環(huán)形空間15并將套管懸掛器11設(shè)定至井口 13。套管懸掛器密封環(huán)17具有賦能和未賦能位置。在處于賦能位置時(shí)，如關(guān)于圖3和圖5更詳細(xì)描述的，套管懸掛器密封環(huán)17將通過(guò)接合井口 13的內(nèi)徑表面和套管懸掛器11的外徑表面兩者來(lái)密封環(huán)形空間。在處于未賦能位置時(shí)，如圖1、圖2和圖4中所示，套管懸掛器密封環(huán)17可被送入井眼中而就位于套管懸掛器11與井口 13之間的環(huán)形空間15中，或者從套管懸掛器11與井口 13之間的環(huán)形空間15被拉引。在所示實(shí)施例中，套管懸掛器密封環(huán)17包括賦能環(huán)19、密封環(huán)21、鎖定滑環(huán)23和鎖緊環(huán)25。如圖2中所示，鎖定滑環(huán)23可包括兩個(gè)環(huán)形環(huán)，聯(lián)接環(huán)27和滑環(huán)29。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，任何合適的鼻環(huán)(nose ring)可如文中所述固定至密封環(huán)21，并且可包括或不包括聯(lián)接環(huán)27和滑環(huán)29兩者。備選鼻環(huán)通常將如下文更詳細(xì)所述接合井口 13。在所示實(shí)施例中，聯(lián)接環(huán)27在上端具有突起31，其在突起31的外徑表面中限定限位凹槽或槽33。凹槽33可為環(huán)形凹槽，或者備選地，凹槽33可僅僅部分地圍繞突起31的外周延伸。聯(lián)接環(huán)27還限定環(huán)形的面朝上臺(tái)肩35。面朝上臺(tái)肩35從聯(lián)接環(huán)27的外徑延伸到突起31的基部。在所示實(shí)施例中，面朝上臺(tái)肩35具有約為聯(lián)接環(huán)27的截面寬度的一半的寬度。
聯(lián)接環(huán)27的下端具有大致三角形的截面，該截面具有形成聯(lián)接環(huán)27的內(nèi)徑的基本豎直表面。基本圓柱形表面從下端延伸到突起31的頂部。聯(lián)接環(huán)27的下端具有錐形滑面37，其從聯(lián)接環(huán)27的下端延伸到位于面朝上臺(tái)肩35的軸向下方的面朝下臺(tái)肩39。錐形滑面37的直徑沿向上方向增大。聯(lián)接環(huán)27的內(nèi)徑表面的下端可包括搭接件(wicker)73，其適于如圖3和圖5中所示接合套管懸掛器11的圓柱形外徑表面。搭接件73可包括夾持齒等。面朝下臺(tái)肩39從聯(lián)接環(huán)27的外徑延伸到錐形滑面27的基部或上端?；h(huán)限制器41可從錐形滑面37的一部分突出，以分別限定上、下聯(lián)接環(huán)通槽43、45。在所示實(shí)施例中，滑環(huán)限制器41是定位在聯(lián)接環(huán)27的下端與面朝下臺(tái)肩39之間的大致中途處的帶。如圖4所示，滑環(huán)29在軸向截面中包括基本梯形物體，其具有錐形外表面46。錐形表面46直徑沿向上方向減小?；h(huán)29的內(nèi)徑包括適于與聯(lián)接環(huán)27的錐形滑面37配合的錐形滑面47。錐形表面46的下端可包括適于接合井口 13的孔中的配合錐形輪廓48的搭接件71。如圖4和圖5中所示，井口輪廓48直徑沿向上方向減小。搭接件71可包括夾持齒等?；h(huán)凹部49形成于錐形滑面47中并從錐形滑面47延伸到滑環(huán)29中?；h(huán)凹部49是適于接納滑環(huán)限制器41的環(huán)形凹部。如圖所示，滑環(huán)29可經(jīng)滑環(huán)凹部49相對(duì)于聯(lián)接環(huán)27軸向滑動(dòng)?；瑒?dòng)限制器41將通過(guò)與滑環(huán)凹部49的面朝上臺(tái)肩51和滑環(huán)凹部49的面朝下臺(tái)肩53接觸而限制滑環(huán)29的軸向移動(dòng)?；h(huán)29可用諸如剪切限位銷(xiāo)55的剪切元件固定至聯(lián)接環(huán)27。剪切限位銷(xiāo)55將防止滑環(huán)29在套管懸掛器17的送入期間相對(duì)于聯(lián)接環(huán)27的軸向移動(dòng)。仍參考圖2，密封環(huán)21包括具有大致U形截面57的環(huán)形部件，其帶有密封環(huán)支腿59、61和下支腿63。下支腿63從U形截面57向下延伸。在該實(shí)施例中，下支腿63具有與外支腿61相同的內(nèi)徑和外徑。下支腿63接近聯(lián)接環(huán)27的面朝上臺(tái)肩35延伸經(jīng)過(guò)聯(lián)接環(huán)29的突起31。在所示實(shí)施例中，下支腿63的內(nèi)徑接近并面向凹槽33限定限位凹部65。卡環(huán)67可介于密封環(huán)21的下支腿63與聯(lián)接環(huán)27的突起31之間，使得卡環(huán)67基本上充滿凹槽33?？ōh(huán)67的一部分將延伸到限位凹部65中，從而導(dǎo)致聯(lián)接環(huán)27響應(yīng)于密封環(huán)21的軸向移動(dòng)而軸向移動(dòng)。當(dāng)這樣定位時(shí)，密封環(huán)21的下支腿63和聯(lián)接環(huán)27的結(jié)合的突起31的寬度大致等于密封環(huán)21的跨過(guò)U形截面57的基部的寬度?？ōh(huán)67可以是任何合適的環(huán)，例如開(kāi)口環(huán)等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在設(shè)定套管懸掛器密封件17之前，可能存在聯(lián)接環(huán)27相對(duì)于密封環(huán)21的一些軸向移動(dòng)。然而，在套管懸掛器密封件17的設(shè)定期間和之后，聯(lián)接環(huán)27和密封環(huán)21將作為一體起作用。賦能環(huán)19包括具有比限定在密封環(huán)21的密封環(huán)支腿59、61之間的槽略大的軸向下端的環(huán)。賦能環(huán)19具有適于可釋放地聯(lián)接到送入工具的上端，使得送入工具可將套管懸掛器密封件17送入到圖1所示的位置，且然后操作賦能環(huán)19而對(duì)套管懸掛器密封件17賦倉(cāng)泛。如下文更詳細(xì)描述的，送入工具將向賦能環(huán)19施加軸向力，從而迫使賦能環(huán)19軸向進(jìn)入密封環(huán)21中，提供將把密封環(huán)21的密封環(huán)支腿61、59壓入相鄰搭接件67和69中的干涉配合(圖1和圖3)。這將在密封環(huán)21處密封套管懸掛器11與井口 13之間的環(huán)形空間15。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，賦能環(huán)19可由送入工具等賦能。現(xiàn)在參考圖3，套管懸掛器密封件17在典型的送入操作中被送入而如圖3中所示就位和設(shè)定。在送入環(huán)形空間15中時(shí)，套管懸掛器密封件17的元件如圖2中所示。然后例如用送入工具向賦能環(huán)19施加軸向力。賦能環(huán)19進(jìn)行響應(yīng)而軸向向下移動(dòng)，使得賦能環(huán)19的一端向密封環(huán)支腿59、61的上表面施加對(duì)應(yīng)的向下軸向力。向賦能環(huán)19繼續(xù)施加向下軸向力推動(dòng)滑環(huán)29的下端與套管懸掛器11的面朝上臺(tái)肩16接觸。鎖定滑環(huán)23然后在密封環(huán)21與面朝上臺(tái)肩16之間由賦能環(huán)19軸向壓緊，從而導(dǎo)致剪切銷(xiāo)55剪切。聯(lián)接環(huán)27然后將經(jīng)滑動(dòng)凹部49軸向向下移動(dòng)。最終，滑動(dòng)限位器41的下表面可抵靠滑環(huán)29的面朝上臺(tái)肩51就位。如圖5中所示，聯(lián)接環(huán)27經(jīng)滑動(dòng)凹部49的向下移動(dòng)導(dǎo)致滑環(huán)29進(jìn)行響應(yīng)而徑向移動(dòng)成與井口 13接合。當(dāng)滑環(huán)29徑向移動(dòng)到井口 13中時(shí)，錐形表面46將配合在形成于井口 13的內(nèi)徑中的匹配錐形輪廓48中。搭接件71將夾持井口 13的表面，從而保持滑環(huán)29與井口 13接合。類(lèi)似地，搭接件73將接合套管懸掛器11的外徑表面，從而保持聯(lián)接環(huán)27與套管懸掛器11接合。套管懸掛器11的被聯(lián)接環(huán)27接合的外徑表面優(yōu)選為圓柱形。井口 13的錐形輪廓48可具有與搭接件71配合的搭接件。聯(lián)接環(huán)27的與套管懸掛器11的外徑接合的表面和滑環(huán)29的錐形表面46可具有不同的摩擦系數(shù)，使得聯(lián)接環(huán)27的表面比錐形表面46相對(duì)于井口輪廓48更有可能相對(duì)于套管懸掛器11滑動(dòng)。這可以以任何合適方式實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)在表面上采用不同類(lèi)型的搭接件71、73，通過(guò)使用各種摩擦夾持涂層，等等。此外，因?yàn)榫谳喞?8和滑環(huán)輪廓46是錐形的，所以與搭接件的圓柱形接合相比更不可能滑動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，聯(lián)接環(huán)27的表面和錐形表面46均可包括摩擦涂層、搭接件等。在其它實(shí)施例中，套管懸掛器11的外表面可具有接近聯(lián)接環(huán)27和搭接件73形成的配合搭接件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，錐形表面46和錐形輪廓48可以以匹配的角度形成。這允許錐形表面46和錐形輪廓48之間沿著配合面46、48的任何部分的配合接觸。例如，套管懸掛器11和套管懸掛器密封件17可能未適當(dāng)?shù)鼐臀?，使得在被賦能時(shí)，滑環(huán)29的錐形表面46的下部可能僅接合井口 13的錐形輪廓48的上部。在另一示例中，錐形表面46與錐形輪廓48之間的配合接觸在碎屑積存或部分積存于錐形輪廓48內(nèi)的情況下仍可發(fā)生?；h(huán)29可軸向移動(dòng)足夠量而使錐形表面46與錐形輪廓48的一部分接合。在采用備選鼻環(huán)代替鎖定滑環(huán)23的實(shí)施例中，仍將如文中所述采用錐形輪廓48和錐形表面46。鼻環(huán)可以以任何合適方式被賦能，使得形成于鼻環(huán)的一部分上的錐形表面46如上所述接合井口 13的錐形輪廓48。在滑環(huán)29和聯(lián)接環(huán)27被設(shè)定后，賦能環(huán)19的進(jìn)一步向下軸向移動(dòng)導(dǎo)致賦能環(huán)19的一端插入由密封環(huán)支腿59、61形成的槽中。當(dāng)賦能環(huán)19的端部插入槽中時(shí)，密封環(huán)支腿59、61將徑向變形成如圖3中所示分別與搭接件67、69接合。密封環(huán)支腿59的內(nèi)徑表面然后將通過(guò)套管懸掛器11的搭接件67變形，并且密封環(huán)支腿61的外徑表面將通過(guò)井口 13的搭接件69變形，從而形成環(huán)形空間15的密封。在井口 13的海底操作期間，從套管懸掛器11懸掛的套管的熱膨脹或套管懸掛器密封件17下方的環(huán)形空間15內(nèi)的流體壓力可在套管懸掛器11上施加向上的軸向負(fù)載。當(dāng)套管懸掛器11響應(yīng)于這種負(fù)載而試圖相對(duì)于井口罩13軸向向上移動(dòng)時(shí)，套管懸掛器密封件17將以下述方式抵消該移動(dòng)。當(dāng)套管懸掛器密封件11試圖向上移動(dòng)時(shí)，它將經(jīng)面朝上臺(tái)肩16把向上的軸向負(fù)載傳遞至滑環(huán)29。該向上的軸向負(fù)載將相對(duì)于聯(lián)接環(huán)27沿配合的錐形滑面47、37驅(qū)使滑環(huán)29，從而徑向傳遞向上的軸向負(fù)載而將滑環(huán)29壓成與井口 13的錐形輪廓48更緊密地徑向接合。因此，向上的軸向加載將導(dǎo)致滑環(huán)29經(jīng)套管懸掛器密封件17更緊密地把套管懸掛器11徑向夾持至井口 13，從而防止套管懸掛器11的向上移動(dòng)。當(dāng)滑環(huán)29的面朝上臺(tái)肩51鄰接滑動(dòng)限制器41時(shí)，滑環(huán)29的繼續(xù)向上移動(dòng)被防止，由此防止套管懸掛器11的進(jìn)一步向上軸向移動(dòng)并增加環(huán)形空間15內(nèi)的密封強(qiáng)度。此外，滑環(huán)29的錐形表面46將更緊密地配合在井口 13的匹配錐形輪廓48內(nèi)。這種接合將鎖定滑環(huán)23預(yù)加載?；h(huán)23徑向擴(kuò)張并接合在井口 13中，從而在套管懸掛器密封件17被賦能時(shí)限制套管懸掛器11的任何向上軸向移動(dòng)。因此，通過(guò)套管懸掛器11的臺(tái)肩16施加至滑環(huán)29的向上軸向力將驅(qū)使滑環(huán)29經(jīng)錐形表面46和錐形輪廓48與井口 13更緊密地接合，從而提供將防止套管懸掛器11的向上軸向移動(dòng)的額外鎖定能力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，其它實(shí)施例的套管懸掛器密封件17可包括以與鎖定滑環(huán)23類(lèi)似的方式固定至密封環(huán)21的鼻環(huán)。在這些實(shí)施例中，錐形輪廓48仍將形成于井口13的孔中。鼻環(huán)將包括與錐形表面46類(lèi)似的匹配錐形部分，當(dāng)套管懸掛器密封件17在套管懸掛器11與井口 13之間的環(huán)形空間15內(nèi)被設(shè)定或賦能時(shí)，該錐形部分將接合錐形輪廓48。鼻環(huán)可以是允許套管懸掛器密封件17在環(huán)形空間15中設(shè)定在套管懸掛器11與井口13之間以及鼻環(huán)的錐形表面與井口 13的錐形輪廓48接合的任何合適的鼻環(huán)。因此，所公開(kāi)的實(shí)施例提供了一種金屬對(duì)金屬密封件，該密封件可以在適應(yīng)輪廓內(nèi)的一些錯(cuò)位或碎屑的輪廓內(nèi)就位并密封套管懸掛器與井口之間的環(huán)形空間，而不需要用以送入單獨(dú)的鎖定環(huán)的額外行程。因此，不擔(dān)心碎屑可能已就位在臺(tái)肩上或已填充將妨礙密封件鎖定的犬齒狀凹部。此外，所公開(kāi)的實(shí)施例提供了一種金屬對(duì)金屬密封件，其具有當(dāng)在密封件下方的環(huán)形空間內(nèi)加載的壓力增大時(shí)增大鎖定強(qiáng)度的鎖定能力。此外，文中公開(kāi)的金屬密封件消除了對(duì)于在密封之前容忍一些軸向移位的密封件的需要；作為替代，密封件抵靠井口的錐形輪廓預(yù)加載并防止在一些循環(huán)加載中發(fā)現(xiàn)的套管懸掛器的位移，從而允許密封件操作多于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)中的循環(huán)。應(yīng)理解，本發(fā)明可采取許多形式和實(shí)施例。因此，可在前文中做出若干變型而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。在已參考本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例這樣描述本發(fā)明的情況下，應(yīng)當(dāng)指出，所公開(kāi)的實(shí)施例在性質(zhì)上是說(shuō)明性的而非限制性的，并且可在前面的公開(kāi)中設(shè)想廣泛的變型、修改、變更和替代，并且在一些情況下，可在沒(méi)有其它特征的相應(yīng)使用的情況下采用本發(fā)明的一些特征?；趯?duì)優(yōu)選實(shí)施例的前述描述的回顧，本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)為許多此類(lèi)變型和修改是顯然的和理想的。因此，寬泛地并以與本發(fā)明的范圍一致的方式來(lái)解釋所附權(quán)利要求是適當(dāng)?shù)摹?br> 權(quán)利要求
1.一種井口組件，包括: 井口部件(13)，其限定具有臺(tái)肩的孔，所述孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓(48)； 懸掛器(11)，其就位在所述井口部件(13)的孔內(nèi)的臺(tái)肩上且在所述井口部件(13)與所述懸掛器(11)之間限定環(huán)形空間(15)； 懸掛器密封環(huán)(21)，其設(shè)置在所述環(huán)形空間(15)內(nèi)，與所述井口部件(13)的內(nèi)表面接合，并且與所述懸掛器(11)的外表面接合，使得所述懸掛器密封環(huán)(21)防止通過(guò)所述環(huán)形空間(15)的流； 鼻環(huán)(23)，其被固定至所述密封環(huán)(21)的下端并具有錐形表面(46)，所述錐形表面(46)接合所述井口部件(13)的孔中的錐形輪廓(48);并且 其中，所述鼻環(huán)(23)還接合所述懸掛器(11)的外徑表面部分，以限制所述懸掛器(11)的向上軸向移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述鼻環(huán)(23)的錐形表面(46)僅接合所述井口部件(13)的錐形輪廓(48)的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述鼻環(huán)(23)由卡環(huán)￠7)固定至所述密封環(huán)(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井口組件，其特征在于，還包括: 在所述鼻環(huán)(23)的上端上的頸部(31)，所述頸部(31)在所述頸部(31)的外徑上具有凹槽(33)； 在所述密封環(huán)(21)的下端上的下支腿(63)，所述下支腿￠3)在所述下支腿￠3)的內(nèi)徑上具有凹部(65);并且 其中，所述卡環(huán)(67)包括開(kāi)口環(huán)，所述開(kāi)口環(huán)介于所述鼻環(huán)(23)的頸部(31)與所述密封環(huán)(21)的下支腿￠3)之間，使得所述卡環(huán)￠7)部分地在所述凹槽(33)內(nèi)且部分地在所述凹部￠5)內(nèi)，從而將所述鼻環(huán)(23)固定至所述密封環(huán)(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井口組件，其特征在于，所述鼻環(huán)(23)包括鎖定滑環(huán)(23)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井口組件，其特征在于，所述鎖定滑環(huán)(23)包括: 聯(lián)接環(huán)(27)，其固定至所述密封環(huán)(21)的下端，所述聯(lián)接環(huán)(27)具有錐形滑面(37)； 滑環(huán)(29)，其具有鄰接所述聯(lián)接環(huán)(27)的錐形滑面(37)的錐形滑面(47)； 其中，所述錐形表面(46)與所述錐形滑面(47)相對(duì)地位于所述滑環(huán)(29)上；并且其中，所述滑環(huán)(29)相對(duì)于所述聯(lián)接環(huán)(27)的軸向移動(dòng)將導(dǎo)致所述滑環(huán)(29)沿所述聯(lián)接環(huán)(27)的錐形滑面(37)滑動(dòng)，從而增加所述鎖定滑環(huán)(23)的徑向?qū)挾取?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井口組件，其特征在于，所述滑環(huán)(29)由剪切元件(55)相對(duì)于所述聯(lián)接環(huán)(27)保持在第一位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井口組件，其特征在于，所述聯(lián)接環(huán)(27)的錐形滑面(37)面向所述井口部件(13)的內(nèi)徑表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井口組件，其特征在于: 所述聯(lián)接環(huán)(27)的錐形滑面(37)面朝下且朝外； 所述滑環(huán)(29)的錐形滑面(47)面朝上且朝內(nèi)；并且 所述滑環(huán)(29)的錐形表面(46)面朝上且朝外。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井口組件，其特征在于: 所述聯(lián)接環(huán)(27)還在與所述錐形滑面(37)相對(duì)的平行于所述聯(lián)接環(huán)(27)的軸線的表面上包括搭接件(73)，使得所述搭接件(73)接合所述懸掛器(11)的外表面；并且 所述滑環(huán)(29)還在與所述聯(lián)接環(huán)(29)的錐形滑面(47)相對(duì)的所述滑環(huán)(29)的錐形表面(46)上包括搭接件(71)，使得所述搭接件(71)接合所述井口部件(13)的孔的錐形輪廓(48)。
11.一種用于將懸掛器(11)密封至井口部件(13)的方法，包括: (a)向所述井口部件(13)提供孔，所述孔具有直徑沿向上方向減小的錐形輪廓(48)； (b)將所述懸掛器(11)就位在所述井口部件(13)中，在所述懸掛器(11)與所述井口部件(13)之間限定環(huán)形空間(15)，所述懸掛器(11)在所述環(huán)形空間(15)的下端具有外部臺(tái)肩(16)； (c)將鼻環(huán)(23)固定至懸掛器密封件(21)的下端，所述鼻環(huán)(23)具有錐形表面(46)； (d)將所述懸掛器密封件(21)和鼻環(huán)(23)就位在所述環(huán)形空間(15)中； (e)在所述懸掛器密封件(21)上施加向下的軸向力并將所述鼻環(huán)(23)推靠在所述懸掛器(11)的臺(tái)肩(16)上； (f)使所述鼻環(huán)(23)的錐形表面(46)與所述井口部件(13)的孔中的錐形輪廓(48)接合，并且使所述鼻環(huán)(23)的與所述錐形表面(46)相對(duì)的表面與所述懸掛器(11)的外徑表面部分接合；以及 (g)對(duì)所述懸掛器密封件(21)賦能以密封所述環(huán)形空間(15)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在所述鼻環(huán)(23)的內(nèi)徑和外徑上的搭接件(73、71)，其中，在所述懸掛器(11)軸向向上移動(dòng)的情況下，步驟(d)包括將所述懸掛器密封件(21)的鼻環(huán)(23)徑向移動(dòng)成通過(guò)使所述鼻環(huán)(23)的內(nèi)徑表面和外徑表面上的搭接件(73、71)與所述懸掛器(11)和井口部件(13)接合而與形成于所述井口部件(13)的內(nèi)徑表面中的所述錐形輪廓(48)更緊密地接合。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述鼻環(huán)(23)包括能夠在收縮位置與伸展位置之間軸向移動(dòng)的聯(lián)接環(huán)(27)和滑環(huán)(29): 其中，步驟(c)包括用剪切元件(55)將所述聯(lián)接環(huán)(27)和所述滑環(huán)(29)固定在所述伸展位置；并且 其中，步驟(f)包括剪切所述剪切元件(55)并導(dǎo)致所述聯(lián)接環(huán)(27)和所述滑環(huán)(29)朝所述收縮位置移動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，步驟(e)引起所述鼻環(huán)(23)徑向?qū)挾仍黾印?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述鼻環(huán)(23)和井口部件(13)的摩擦接合大于所述鼻環(huán)(23)和所述懸掛器(11)的摩擦接合。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述懸掛器(11)相對(duì)于所述井口部件(13)的伸長(zhǎng)導(dǎo)致所述懸掛器(11)的臺(tái)肩(16)在所述鼻環(huán)(23)上向上推動(dòng)，這被所述井口部件(13)的孔中的錐形輪廓(48)阻止。
全文摘要
本發(fā)明涉及用錐形鎖定環(huán)鎖定的套管懸掛器，密封件(17)在海底組件中密封在井口(13)與就位在井口(13)的孔內(nèi)的臺(tái)肩上的套管懸掛器(11)之間的環(huán)形空間(15)。密封件(17)包括設(shè)置在環(huán)形空間(15)內(nèi)的套管懸掛器密封環(huán)(21)。密封環(huán)(21)與井口(13)的內(nèi)徑表面接合，并與套管懸掛器(11)的外徑表面接合，使得密封環(huán)(21)防止通過(guò)環(huán)形空間(15)的流。鼻環(huán)(23)被固定至密封環(huán)(21)的下端，使得當(dāng)密封環(huán)(21)被賦能時(shí)，鼻環(huán)(23)的錐形表面(46)接合形成于井口(13)的內(nèi)徑表面部分中的配合錐形輪廓(48)，并且鼻環(huán)(23)使與錐形表面(46)相對(duì)的表面與套管懸掛器(11)的外徑表面部分接合，以限制套管懸掛器(11)的向上軸向移動(dòng)。
文檔編號(hào)E21B23/01GK103147709SQ20121052102
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者C.E.亞特斯, D.L.福德, D.C.本森 申請(qǐng)人:韋特柯格雷公司