可膨脹的回接密封組件的制作方法
【專利說明】可膨脹的回接密封組件
[0001]相關(guān)申請的交叉參照
[0002]無
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及地下井中所用的設(shè)備和方法，具體來說，本發(fā)明涉及可膨脹的回接密封件。
【背景技術(shù)】
[0004]通常通過鉆探并在此后用稱之為套管的鋼管對鉆孔加上內(nèi)襯，由此形成井筒。套管對井筒提供支承，并便于隔離鄰近于蘊(yùn)藏碳?xì)浠衔锏牡貙拥木驳哪承﹨^(qū)域。套管通常沿著井筒從井的地面向下延伸，套管外面和地層中的鉆孔之間的環(huán)形區(qū)域用水泥填充，以便永久地將套管固定在井筒內(nèi)。
[0005]當(dāng)井筒鉆探到新的深度時，附加的管柱延伸到井中到達(dá)該深度，由此，管柱或內(nèi)襯的上部交迭套管的下部。內(nèi)襯管柱然后固定或懸掛在井筒內(nèi)，通常用行內(nèi)熟知的某些機(jī)械滑動裝置來實(shí)施。
[0006]在某些情形中，完成的井具有遠(yuǎn)處打孔的內(nèi)襯以便提供流體路徑，讓碳?xì)浠衔镞M(jìn)入該井筒，那里，碳?xì)浠衔锪魅肓硪惠^小的管子或生產(chǎn)管道的加有篩網(wǎng)的部分內(nèi)。在這些情形中，管道周圍的井筒用封隔器來隔離，以關(guān)閉環(huán)形區(qū)域，并將碳?xì)浠衔锿迫肷a(chǎn)管道內(nèi)。在其它的完工井中，延伸入井筒內(nèi)的最后內(nèi)襯管柱自身預(yù)先開槽或打孔，以接納和在井筒內(nèi)向上運(yùn)載碳?xì)浠衔铩Ｔ谶@些情形中，生產(chǎn)管道通常連接到內(nèi)襯頂部，以用作為通向井地面的導(dǎo)管。這樣，內(nèi)襯“回接到”井的地面。
[0007]為了完成這些類型的井，以密封的關(guān)系將生產(chǎn)管道插入到內(nèi)襯頂部，通常利用內(nèi)襯頂部的拋光的鉆孔容器來實(shí)現(xiàn)。拋光的鉆孔容器具有光滑的圓柱形內(nèi)部鉆孔，其設(shè)計成接納和密封管件，管件在其下端上具有密封組件。拋光的鉆孔容器和密封組件的組合，允許生產(chǎn)管道以密封的關(guān)系“刺”入到內(nèi)襯中，并有選擇地從其中移去。如文中所使用的，術(shù)語“拋光的鉆孔容器”是指用來在第二管件內(nèi)定位和密封第一管件的裝置。
[0008]眾所周知的技術(shù)允許井筒管形構(gòu)件就地膨脹。除了簡單地放大管件，該技術(shù)通過從內(nèi)部用徑向力來增大較小管件的外直徑，允許將較小的管件物理地附連到較大的管件。該膨脹可通過心軸或錐形構(gòu)件推動通過管件進(jìn)行膨脹來實(shí)現(xiàn)，或通過膨脹器工具在管柱上前行來實(shí)現(xiàn)。對于膨脹器工具的實(shí)例可參見:發(fā)表于2010年8月24日的授予Watson的美國專利N0.7，779，910，其題為“用于可膨脹的內(nèi)襯懸掛器的膨脹錐體(Expans1n Cone ForExpandable Liner Hanger) ”，本文以參見方式引入該專利以用于各種目的。另外，術(shù)語“膨脹器工具”這里是用來指用來膨脹管件的任何構(gòu)件，諸如是滾柱膨脹器工具、錐體構(gòu)件、液壓或在油氣工業(yè)中使用的任何其它類型的膨脹構(gòu)件。
[0009]回接密封件通常在密封接口處納入彈性體。向下鉆進(jìn)中遇到的腐蝕性流體、高溫和高壓常常促成彈性體密封件的變劣。不管是留在原處還是更換，變劣的密封件可形成對運(yùn)行造成高成本的泄漏。當(dāng)留在原處時，生產(chǎn)流體流遭受質(zhì)量問題。當(dāng)進(jìn)行更換時，在更換停工時間過程中，將會積累設(shè)備和勞動力成本以及減產(chǎn)的成本。因此，在本行業(yè)內(nèi)存在著一種需求，需要提供可靠密封的不帶彈性體的高耐用的回接密封件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的實(shí)施例總的涉及用來完成井的方法和裝置。尤其是，本發(fā)明涉及通過管件膨脹來完成井筒的系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明的實(shí)施例涉及回接密封系統(tǒng)，其中，第一管件含有拋光的鉆孔容器，其構(gòu)造成與第二管件相密封，由此，在兩者之間提供密封的連接。
[0011]這里披露的是回接密封系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管形構(gòu)件容器，用來形成其中的回接密封組件。該回接密封組件包括兩個帶有交迭的滑動配合部分的伸縮管件，其中的至少一個由塑性變形的金屬材料制成。內(nèi)部管件具有在其上徑向延伸的環(huán)形突出部，當(dāng)管件塑性變形而形成回接密封件時，突出部嚙合外管件的內(nèi)部，以改進(jìn)密封系統(tǒng)的密封性和耐用性。
[0012]文中還披露的是將回接密封到管件上的方法。該方法包括:將回接的金屬可變形管形構(gòu)件定位到外管形構(gòu)件內(nèi)；沿徑向方向膨脹可變形的構(gòu)件以接觸外管件。膨脹步驟致使突出部嚙合形成環(huán)形接觸區(qū)域的外管件，該步驟包括塑性變形外管形構(gòu)件的內(nèi)壁。
[0013]文中還披露的是回接系統(tǒng)和方法，其中，內(nèi)部管形構(gòu)件外表面上的軸向間距開的突出部具有大致三角形的橫截面。
【附圖說明】
[0014]將附圖納入到說明書內(nèi)并形成說明書的一部分，以說明本發(fā)明的至少一個實(shí)施例和實(shí)例。附圖連同書面的描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。附圖僅是用來說明本發(fā)明至少一個實(shí)施例的至少一個優(yōu)選的實(shí)例，并不被認(rèn)為將本發(fā)明只限制到所示和所描述的實(shí)例?？疾旄綀D，將會明白本發(fā)明的各種實(shí)施例的各種優(yōu)點(diǎn)和特征，附圖中:
[0015]圖1是本發(fā)明回接密封系統(tǒng)的構(gòu)造，顯示為膨脹前的縱向剖視圖；
[0016]圖1A是圖1放大的剖視圖；
[0017]圖2是本發(fā)明回接密封系統(tǒng)的構(gòu)造，顯示為膨脹后的縱向剖視圖；以及
[0018]圖2A是圖2放大的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的實(shí)施例總的涉及完成井的方法和裝置。尤其是，本發(fā)明涉及通過膨脹一個或多個管形構(gòu)件來完成井筒的系統(tǒng)。具體來說，本發(fā)明的實(shí)施例涉及第一和第二管件的同時膨脹，其中，第一管件包含拋光的鉆孔容器，用來形成回接密封件，該密封件構(gòu)造成密封地接納第二管件的一部分，由此，提供兩者之間密封的連接。
[0020]特別地參照附圖，其中，遍及各個附圖中使用的相同的附圖標(biāo)記是表示相同或?qū)?yīng)的零件，附圖中顯示了本發(fā)明的回接密封系統(tǒng)的一個實(shí)施例。
[0021]首先轉(zhuǎn)到圖1和1A，金屬對金屬的回接密封構(gòu)造的一個實(shí)施例用來在井管5和井管6之間形成密封。井管6已經(jīng)進(jìn)入(安裝)到井筒(未示出)的加套管部分內(nèi)，并懸掛安裝在井筒內(nèi)。該安裝未予顯示，但懸掛井管6的方法是行業(yè)內(nèi)眾所周知的。井管5已經(jīng)下降到井筒內(nèi)，下端沿著向下鉆進(jìn)方向DH插入到井管6的上端內(nèi)。
[0022]在該實(shí)施例中，井管5的可伸縮或交迭的部分包括回接密封心軸2。井管6的可伸縮或交迭的部分包括回接密封容器I。該容器可呈拋光的鉆孔容器形式。為了便于描述，膨脹器工具的錐體3圖示在圖1中，其處于移動通過回接密封組件的位置中，以將密封心軸2變形到與回接密封容器I密封地嚙合。
[0023]回接密封心軸2包括由可變形的金屬材料制成的管形管件。心軸2具有比井管5的外直徑和壁厚小和薄的外直徑和壁厚?；亟用芊馊萜鱅的壁厚小于井管6的壁厚。
[0024]根據(jù)特殊的特征，本發(fā)明使用多個徑向延伸的金屬突出部或突脊4，它們最好一體地形成在密封心軸2的外表面的減小的直徑上。這些突出部例如可通過澆鑄和/或機(jī)加工方法一體地形成在管形構(gòu)件上。諸突脊4沿軸向間距開一定距離D。突脊4呈環(huán)形，它們圍繞密封心軸2外表面的圓周連續(xù)地延伸。換句話說，與端部呈螺紋連接的螺旋型式相對照，每個突出部是環(huán)狀的或環(huán)形的。如圖1A中詳細(xì)所示，這些突出部4具有錐形的橫截面，在本實(shí)施例中，該橫截面大致為三角形橫截面形狀，兩個相對側(cè)邊7朝向彼此傾斜成角度A，該角度范圍在大約30°至約60°。每個突脊4的外部頂點(diǎn)弄平而形成環(huán)形的外壁8。在優(yōu)選的實(shí)施例中，壁8具有圓柱形形狀以形成圓柱形的接觸區(qū)域。然而，可以構(gòu)思這樣的壁8，當(dāng)在如圖1A所示的橫截面中觀看時，壁8可具有顯示為凹入或凸出的表面。
[0025]圖2和2A圖示地示出了由膨脹器工具3的錐體組成之后的金屬對金屬的回接密封構(gòu)造。如圖