ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
Настоящее изобретение относится к уплотнению для скважины, уплотнительному элементу для скважины, обсадной трубе, включающей уплотнение для скважины, скважине, включающей уплотнение, и способу уплотнения кольцевого пространства в скважине.The present invention relates to a well seal, a well seal member, a casing including a well seal, a well including a seal, and a method for sealing an annulus in a well.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
Устьевое оборудование используют при бурении нефтяных и газовых скважин для подвешивания обсадных труб, уплотнения кольцевого пространства между обсадными колоннами и обеспечения взаимодействия с защитным противовыбросовым оборудованием (ПВО). Кольцевое уплотнение - это устройство, которое уплотняет кольцевые пространства между соседними концентрическими обсадными и насосно-компрессорными трубами.Wellhead equipment is used in oil and gas drilling to suspend casing, seal the annulus between casing strings, and interface with blowout preventer (BOP) equipment. An annular seal is a device that seals the annular spaces between adjacent concentric casing and tubing.
На обычных устьях наземных или платформенных скважин применяют уплотнения кольцевого пространства, представляющие собой или эластомерные уплотнения, или уплотнения «металл-металл». Эластомерное уплотнение приводят в действие начальным сжатием эластомера. Уплотнение «металл-металл» приводят в действие несколькими средствами. Как правило, уплотнение «металл-металл» приводят в действие толканием уплотнительного элемента поверх конуса для расширения уплотнительного элемента до тех пор, пока он не соприкоснется с наружным диаметром устья скважины и/или подвески.Conventional surface or platform wellheads use annulus seals that are either elastomeric seals or metal-to-metal seals. The elastomeric seal is activated by initial compression of the elastomer. The metal-to-metal seal is activated by several means. Typically, a metal-to-metal seal is actuated by pushing the sealing element over a cone to expand the sealing element until it contacts the outside diameter of the wellhead and/or hanger.
Настоящее изобретение обеспечивает уплотнение, улучшенное за счет приведения в действие давлением с обеспечением высококачественного уплотнения «металл-металл», которое особенно применимо для высокого давления.The present invention provides a seal enhanced by pressure actuation to provide a high quality metal-to-metal seal that is particularly useful for high pressure applications.
Целью настоящего изобретения является преодоление по меньшей мере одной проблемы, связанной с предшествующим уровнем техники, так или иначе затронутой здесь.The purpose of the present invention is to overcome at least one problem associated with the prior art, one way or another raised here.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Согласно первому аспекту настоящего изобретения представлено уплотнительное устройство, содержащее внутреннюю обсадную трубу и уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в скважине, при этом кольцевое пространство образовано между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубой скважины, при этом внутренняя обсадная труба содержит: центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; и при этом в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.According to a first aspect of the present invention, there is provided a sealing device comprising an inner casing and a seal for sealing an annulus in a well, wherein the annulus is formed between an outer surface of the inner casing and an outer casing of the well, wherein the inner casing includes: a central longitudinal axis, extending along the longitudinal axis of the inner casing; and an outer clamping surface that is configured to be secured and clamped by the outer casing, the outer clamping surface being located at an initial radial distance from the central longitudinal axis of the inner casing; and the seal comprises a flexible metal sealing lip extending radially in an outer direction and in a direction from a central longitudinal axis of the inner casing, the metal sealing edge having a peripheral sealing surface for sealing against an inner surface of the outer casing; and during operation, the pressure in the annular space is distributed in such a way as to press the sealing surface against the inner surface of the outer casing.
Предпочтительно, перед использованием уплотнительная поверхность располагается на начальном радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.Preferably, before use, the sealing surface is positioned at an initial radial distance relative to the central longitudinal axis that is less than or equal to the initial radial distance of the outer clamping surface of the inner casing.
Предпочтительно, в процессе эксплуатации (в сжатом состоянии) уплотнительная поверхность располагается на радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое (в значительной степени) идентично и/или (в значительной степени) совпадает с радиальным положением внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы и/или внутренней прижимной поверхности внешней обсадной трубы.Preferably, during operation (in the compressed state), the sealing surface is located at a radial distance relative to the central longitudinal axis, which is (substantially) identical and/or (substantially) coincident with the radial position of the outer clamping surface of the inner casing and/or the inner pressure surface of the outer casing.
Предпочтительно, в процессе эксплуатации давление внутри кольцевого пространства создается таким образом, что прижимает и/или давит в направлении от оси уплотнительную кромку (во вне) к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.Preferably, during operation, pressure is generated within the annulus such that it presses and/or pushes axially the sealing lip (outward) against the inner surface of the outer casing.
Предпочтительно, в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве создается таким образом, что прижимает периферийную уплотняющую вершину уплотнительной кромки к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.Preferably, during operation, the pressure in the annulus is such that it forces the peripheral sealing tip of the sealing lip against the inner surface of the outer casing.
Предпочтительно, давление в кольцевом пространстве создается таким образом, что приводит в действие уплотнение.Preferably, the pressure in the annular space is created in such a way that the seal is activated.
Перед использованием уплотнительная кромка может выступать под углом из внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.Before use, the sealing lip may protrude at an angle from the outer clamping surface of the inner casing.
Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает под острым углом из внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы. Предпочтительно, уплотнительная кромка не перпендикулярна внешней зажимной поверхности.Preferably, the sealing lip projects at an acute angle from the outer clamping surface of the inner casing. Preferably, the sealing edge is not perpendicular to the outer clamping surface.
Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает в сторону уплотняемого кольцевого пространства. Предпочтительно, угол выступа уменьшается по мере того, как уплотнительная кромка изгибается внутрь под действием усилия зажима. Предпочтительно, угол выступа увеличивается в сторону большего угла выступа, по мере того, как уплотнительная кромка приводится в действие давлением в кольцевом пространстве.Preferably, the sealing lip projects towards the annular space to be sealed. Preferably, the protrusion angle decreases as the sealing lip bends inward under the clamping force. Preferably, the projection angle increases toward a larger projection angle as the sealing lip is actuated by pressure in the annulus.
Предпочтительно, уплотнительная кромка имеет находящуюся под давлением поверхность, которая обращена в сторону кольцевого пространства.Preferably, the sealing lip has a pressure surface that faces the annular space.
Предпочтительно, давление, действующее на находящуюся под давлением поверхность, распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную кромку к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.Preferably, the pressure acting on the pressurized surface is distributed so as to press the sealing lip against the inner surface of the outer casing.
Предпочтительно, давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы увеличивать уплотняющее усилие уплотнителя. Предпочтительно, уплотняющее усилие уплотнения увеличивается с нарастанием давления в кольцевом пространстве. Увеличение давления в кольцевом пространстве может быть направлено на увеличение уплотняющего усилия уплотнителя.Preferably, the pressure in the annular space is distributed in such a way as to increase the sealing force of the seal. Preferably, the sealing force of the seal increases with increasing pressure in the annular space. Increasing the pressure in the annular space can be aimed at increasing the sealing force of the seal.
Предпочтительно, (общее) давление уплотнения повышается с увеличением давления в кольцевом пространстве. Увеличение давления в кольцевом пространстве может быть направлено на увеличение давления уплотнения уплотнителя.Preferably, the (total) seal pressure increases with increasing annulus pressure. Increasing the annulus pressure can be used to increase the seal pressure.
Уплотнительная кромка может выступать из опорной поверхности внутренней обсадной трубы в случае, если опорная поверхность имеет меньший диаметр по отношению к диаметру прижимной поверхности внутренней обсадной трубы.The sealing lip may protrude from the support surface of the inner casing if the support surface has a smaller diameter in relation to the diameter of the pressure surface of the inner casing.
Опорная поверхность может находиться на внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы или быть смежной с ней.The support surface may be on or adjacent to the outer clamping surface of the inner casing.
Уплотнительная кромка может размещаться внутри канавки.The sealing lip may be located inside the groove.
Канавка может служить опорной поверхностью для уплотнительной кромки и первой боковой стенки и второй боковой стенки. Первая и вторая боковые стенки могут выступать в радиальном направлении в положение, по меньшей мере, равное радиальному выступу уплотнительной вершины уплотнительной кромки. Стенки могут быть прямосторонними. Стенки могут быть в значительной степени перпендикулярными относительно внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.The groove may serve as a support surface for the sealing edge and the first side wall and the second side wall. The first and second side walls may extend radially to a position at least equal to the radial projection of the sealing apex of the sealing edge. The walls can be straight-sided. The walls may be substantially perpendicular to the outer clamping surface of the inner casing.
Канавка может содержать радиальную канавку.The groove may include a radial groove.
Канавка может располагаться внутри внешней зажимной поверхности или смежно с внешней зажимной поверхностью внутренней обсадной трубы.The groove may be located within the outer clamping surface or adjacent to the outer clamping surface of the inner casing.
Канавка может быть первой канавкой с первой (осевой) стороны уплотнительной кромки и второй канавкой со второй (осевой) стороны уплотнительной кромки.The groove may be a first groove on a first (axial) side of the sealing edge and a second groove on a second (axial) side of the sealing edge.
Канавка может позволять уплотнительной кромке свободно прогибаться внутрь.The groove may allow the sealing lip to flex inwards freely.
Канавка может быть выполнена для защиты уплотнительной кромки. Предпочтительно, канавка предотвращает или препятствует прилеганию уплотнительной кромки к любым препятствиям во время осевого перемещения внутренней обсадной трубы (внутри скважины/внешней обсадной трубы).The groove may be provided to protect the sealing edge. Preferably, the groove prevents or prevents the sealing lip from contacting any obstructions during axial movement of the inner casing (inside the well/outer casing).
Предпочтительно, уплотнительная кромка расширяется наружу под давлением текучей среды в кольцевом пространстве.Preferably, the sealing lip expands outward under fluid pressure in the annular space.
Предпочтительно, уплотнительная кромка не выступает в радиальном направлении за зажимную поверхность внутренней обсадной трубы.Preferably, the sealing edge does not protrude radially beyond the clamping surface of the inner casing.
Более предпочтительно, периферийная уплотнительная поверхность не располагается на радиальном расстоянии, превышающем радиальное расстояние зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.More preferably, the peripheral sealing surface is not located at a radial distance greater than the radial distance of the clamping surface of the inner casing.
Предпочтительно, усилие зажима внешней обсадной трубы направлено на изгибание уплотнительной кромки с образованием уплотнения между внутренней обсадной трубой и внешней обсадной трубой. Предпочтительно, усилие зажима направлено на сжатие внутренней обсадной трубы в зоне зажима или зоне уплотнения. Предпочтительно, уплотнение расположено в зоне зажима или зоне уплотнения.Preferably, the clamping force of the outer casing is directed to bend the sealing lip to form a seal between the inner casing and the outer casing. Preferably, the clamping force is directed to compress the inner casing in the clamping zone or sealing zone. Preferably, the seal is located in the clamping area or sealing area.
Предпочтительно, внутренняя обсадная труба включает внутреннюю обсадную трубу устья скважины. Внешняя обсадная труба может содержать внешнюю обсадную трубу устья скважины. Внешняя обсадная труба устья скважины может быть расположена внутри внешней обсадной колонны. Внутренняя обсадная труба устья скважины может быть расположена внутри внутренней обсадной колонны. Предпочтительно, внутренняя обсадная колонна расположена внутри внешней обсадной колонны и/или концентрична с ней.Preferably, the inner casing includes an inner wellhead casing. The outer casing may comprise an outer wellhead casing. The outer wellhead casing may be located within the outer casing. The inner wellhead casing may be located within the inner casing. Preferably, the inner casing is located within and/or concentric with the outer casing.
Предпочтительно, внутренняя обсадная труба содержит трубчатый элемент. Внутренняя обсадная труба может содержать цилиндрический элемент. Внутренняя обсадная труба может содержать подвеску, которая в процессе эксплуатации может быть применена для подвешивания обсадной колонны. Предпочтительно, подвеска выполнена с возможностью зажима на устье скважины и подвешивания обсадной колонны под устьем скважины.Preferably, the inner casing includes a tubular element. The inner casing may include a cylindrical element. The inner casing may include a hanger that can be used to suspend the casing during operation. Preferably, the hanger is configured to clamp onto the wellhead and suspend the casing below the wellhead.
Предпочтительно внешняя обсадная труба содержит трубчатый элемент. Внешняя обсадная труба может содержать цилиндрический элемент. Внешняя обсадная труба может содержать корпус устья скважины.Preferably, the outer casing includes a tubular element. The outer casing may include a cylindrical element. The outer casing may comprise a wellhead casing.
Внешняя зажимная поверхность может включать захватывающую поверхность.The outer clamping surface may include a gripping surface.
Внешняя зажимная поверхность может иметь профилированную поверхность. Внешняя зажимная поверхность может содержать множество осевых канавок и/или выступающих осевых зубцов.The outer clamping surface may have a profiled surface. The outer clamping surface may include a plurality of axial grooves and/or projecting axial teeth.
Внешняя зажимная поверхность (внутренней обсадной трубы) может содержать поверхность уплотнения. Внешняя зажимная поверхность (внутренней обсадной трубы) может обеспечивать поверхность уплотнения «металл-металл».The outer clamping surface (of the inner casing) may comprise a sealing surface. The outer clamping surface (of the inner casing) may provide a metal-to-metal sealing surface.
Внутренняя зажимная поверхность внешней обсадной трубы может содержать поверхность уплотнения. Внутренняя зажимная поверхность внешней обсадной трубы может обеспечивать поверхность уплотнения «металл-металл».The inner clamping surface of the outer casing may include a sealing surface. The inner clamping surface of the outer casing may provide a metal-to-metal sealing surface.
Уплотнительная кромка и/или периферийная уплотнительная поверхность могут обеспечивать поверхность уплотнения. Уплотнительная кромка и/или периферийная уплотнительная поверхность могут обеспечивать уплотняющую поверхность «металл-металл».The sealing edge and/or the peripheral sealing surface may provide a sealing surface. The sealing lip and/or the peripheral sealing surface may provide a metal-to-metal sealing surface.
Уплотнительная кромка может быть выполнена так, чтобы обеспечивать вспомогательное уплотнение в дополнение к уплотнению, обеспечиваемому внешней зажимной поверхностью.The sealing lip may be configured to provide an auxiliary seal in addition to the seal provided by the outer clamping surface.
Внешняя зажимная поверхность может быть выполнена на (верхнем) конце внутренней обсадной трубы или смежно с ним.The outer clamping surface may be provided at or adjacent to the (upper) end of the inner casing.
Внешняя прижимная поверхность может содержать цилиндрический участок внутренней обсадной трубы.The outer pressure surface may include a cylindrical portion of the inner casing.
Внешняя зажимная поверхность может быть предусмотрена на подвеске внутренней обсадной трубы.An outer clamping surface may be provided on the hanger of the inner casing.
Внутренняя обсадная труба может содержать множество уплотнений.The inner casing may contain a plurality of seals.
Внутренняя обсадная труба может содержать первое уплотнение и второе уплотнение.The inner casing may include a first seal and a second seal.
Внутренняя обсадная труба может содержать верхнее уплотнение и нижнее уплотнение. Верхнее уплотнение может быть выполнено с возможностью уплотнения от давления (или объема), действующего выше верхнего уплотнителя, а нижнее уплотнение - с возможностью уплотнения от давления (или объема), действующего ниже нижнего уплотнителя. Верхнее уплотнение может быть выполнено с возможностью уплотнения и предотвращения расхода текучей среды, и/или нижнее уплотнение может быть выполнено с возможностью уплотнения и предотвращения расхода текучей среды.The inner casing may include an upper seal and a lower seal. The upper seal may be configured to seal against a pressure (or volume) acting above the upper seal, and the lower seal may be configured to seal against a pressure (or volume) acting below the lower seal. The upper seal may be configured to seal and prevent fluid flow, and/or the lower seal may be configured to seal and prevent fluid flow.
Предпочтительно, уплотнения расположены так, чтобы уплотнять кольцевое пространство с первого продольного направления и уплотнять кольцевое пространство со второго (противоположного по оси) продольного направления.Preferably, the seals are arranged to seal the annular space in a first longitudinal direction and seal the annular space in a second (axially opposite) longitudinal direction.
Предпочтительно, уплотнения располагают так, чтобы изолировать кольцевое пространство от давления, действующего над устьем скважины, и от давления, действующего ниже устья скважины.Preferably, the seals are positioned to isolate the annulus from pressures above the wellhead and from pressures below the wellhead.
Предпочтительно уплотнительная кромка содержит пластически деформируемый материал. Предпочтительно, уплотнительная кромка выполнена с возможностью изгиба внутрь под действием направленного внутрь усилия зажима, и уплотнительная кромка может быть выполнена с возможностью сохранения изогнутого внутрь положения (и/или формы) после снятия усилия зажима.Preferably, the sealing edge comprises a plastically deformable material. Preferably, the sealing edge is configured to bend inwardly under the action of an inwardly directed clamping force, and the sealing edge can be configured to maintain an inwardly curved position (and/or shape) after the clamping force is released.
Предпочтительно, усилие зажима, направленное внутрь, изгибает уплотнительную кромку таким образом, что уплотнительная кромка проявляет податливость.Preferably, the inward clamping force bends the sealing edge such that the sealing edge exhibits compliance.
Предпочтительно, уплотнительная кромка выполнена таким образом, чтобы формировать уплотнение металл-металл с внешней обсадной трубой.Preferably, the sealing lip is configured to form a metal-to-metal seal with the outer casing.
Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает радиально наружу от основания к уплотнительной вершине. Уплотняющая вершина может представлять собой периферическую уплотняющую вершину. Периферийная уплотняющая вершина может содержать уплотняющую поверхность.Preferably, the sealing lip projects radially outward from the base towards the sealing apex. The sealing tip may be a peripheral sealing tip. The peripheral sealing apex may include a sealing surface.
Уплотнительная кромка может быть выполнена с возможностью изгиба, когда внешняя обсадная труба зажимает внутреннюю обсадную трубу.The sealing lip may be configured to bend when the outer casing clamps against the inner casing.
Уплотнительная кромка может быть расположена так, чтобы примыкать к внутренней зажимной поверхности внешней обсадной трубы, а внешняя обсадная труба может быть расположена так, чтобы изгибать уплотнительную кромку внутрь.The sealing lip may be positioned to abut the inner clamping surface of the outer casing, and the outer casing may be positioned to bend the sealing lip inward.
Направленное внутрь усилие зажима может быть приложено для сжатия уплотнительной кромки внутрь. Зажимное устройство может быть выполнено с возможностью сжатия уплотнительной кромки внутрь.An inward clamping force may be applied to compress the sealing lip inward. The clamping device may be configured to compress the sealing edge inward.
Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает радиально на такую же протяженность/расстояние, как и внешняя зажимная поверхность внутренней обсадной трубы, и уплотнительная кромка может быть выполнена с возможностью перемещения внутрь, когда зажимная поверхность внутренней скважинной обсадной трубы перемещается внутрь при зажатии внутренней обсадной трубы в прижимном устройстве скважины.Preferably, the sealing edge extends radially to the same extent/distance as the outer clamping surface of the inner casing, and the sealing edge can be configured to move inwardly as the clamping surface of the inner well casing moves inward when clamping the inner casing in the clamping device wells.
Предпочтительно, уплотнительная кромка (в особенности, периферийная уплотняющая вершина) не выходит за пределы периметра (или окружности) зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.Preferably, the sealing edge (especially the peripheral sealing tip) does not extend beyond the perimeter (or circumference) of the clamping surface of the inner casing.
Предпочтительно, уплотнительная кромка (в особенности, периферийная уплотняющая вершина) не выходит за пределы периметра (или окружности) зажимной поверхности внешней обсадной трубы (при концентрическом выравнивании и осевом смещении).Preferably, the sealing edge (especially the peripheral sealing tip) does not extend beyond the perimeter (or circumference) of the clamping surface of the outer casing (in concentric alignment and axial displacement).
Предпочтительно, внутренняя обсадная труба может свободно проходить по зажимной поверхности внешней обсадной трубы, когда зажимное устройство неактивно (например, при отсутствии направленного внутрь усилия зажима, передаваемого от внешней обсадной трубы или прилагаемой к ней).Preferably, the inner casing can freely pass over the clamping surface of the outer casing when the clamping device is inactive (eg, in the absence of an inward clamping force transmitted from or applied to the outer casing).
Предпочтительно, (перед началом эксплуатации и при неактивном зажимном устройстве) уплотнительная кромка и, более предпочтительно, уплотняющая вершина выступает радиально в положение, которое является таким же или меньшим, чем радиальное расстояние зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.Preferably, (prior to operation and when the clamping device is inactive) the sealing edge and, more preferably, the sealing apex projects radially to a position that is the same as or less than the radial distance of the clamping surface of the inner casing.
Уплотнение может быть выполнено на уплотнительном элементе. Уплотнительный элемент может быть выполнен с возможностью крепления к внутренней обсадной трубе. Уплотнительный элемент может быть выполнен с возможностью съемного крепления к внутренней обсадной трубе.The seal may be provided on the sealing element. The sealing element may be configured to be attached to the inner casing. The sealing element can be configured to be removably attached to the inner casing.
Предпочтительно, уплотнительный элемент крепится на конце внутренней обсадной трубы или около него.Preferably, the sealing element is secured at or near the end of the inner casing.
Предпочтительно, уплотнительный элемент крепится смежно с внешней зажимной поверхностью внутренней обсадной трубы.Preferably, the sealing element is secured adjacent to the outer clamping surface of the inner casing.
Уплотняющий элемент может крепиться к внутренней обсадной трубе с помощью крепежных средств, которые могут включать средства уплотнения.The sealing element may be secured to the inner casing by means of fastening means, which may include sealing means.
Уплотняющий элемент может содержать первый уплотнитель и второй уплотнитель. Первый уплотнитель может быть выполнен с возможностью уплотнения кольцевого пространства сверху (первое продольное или осевое направление), второй уплотнитель может быть выполнен с возможностью уплотнения кольцевого пространства снизу (второе (встречное) продольное или осевое направление).The sealing element may comprise a first seal and a second seal. The first seal may be configured to seal the annular space from above (first longitudinal or axial direction), the second seal may be configured to seal the annular space from below (second (counter) longitudinal or axial direction).
Предпочтительно, внутренняя обсадная труба является зоной уплотнения. Зона уплотнения может включать внешнюю зажимную поверхность внутренней обсадной трубы, выполненной с возможностью создания уплотнения с внешней обсадной трубой.Preferably, the inner casing is the compaction zone. The sealing zone may include an outer clamping surface of the inner casing configured to form a seal with the outer casing.
Внутренняя обсадная труба может содержать резервное уплотнение. Резервное уплотнение может содержать эластомерный уплотнитель. Предпочтительно, эластомерное уплотнение выполнено с возможностью сжатия при сжатии внутренней обсадной трубы зажимным устройством.The inner casing may contain a backup seal. The backup seal may comprise an elastomeric seal. Preferably, the elastomeric seal is configured to compress when the inner casing is compressed by the clamping device.
Скважина может содержать нефтяную скважину.The well may contain an oil well.
Уплотнительное устройство может быть выполнено с возможностью уплотнения кольцевого пространства, расположенного внутри ствола скважины.The sealing device may be configured to seal an annular space located within the wellbore.
Уплотнительное устройство может быть выполнено с возможностью уплотнения кольцевого пространства, расположенного внутри устья скважины.The sealing device may be configured to seal an annular space located inside the wellhead.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения представлена скважина, содержащая внутреннюю обсадную трубу, внешнюю обсадную трубу, зажимное устройство и уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в скважине, причем кольцевое пространство образовано между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубой, при этом внутренняя обсадная труба содержит: центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; при этом в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.According to a second aspect of the present invention, there is provided a well including an inner casing, an outer casing, a clamping device and a seal for sealing an annulus in the well, wherein the annulus is formed between an outer surface of the inner casing and the outer casing, wherein the inner casing comprises: a central longitudinal axis extending along the longitudinal axis of the inner casing; and an outer clamping surface that is configured to be secured and clamped by the outer casing, the outer clamping surface being located at an initial radial distance from the central longitudinal axis of the inner casing; and the seal comprises a flexible metal sealing lip extending radially outwardly in a direction from a central longitudinal axis of the inner casing, the metal sealing edge having a peripheral sealing surface for sealing against an inner surface of the outer casing; Moreover, during operation, the pressure in the annular space is distributed in such a way as to press the sealing surface against the inner surface of the outer casing.
Предпочтительно, перед использованием уплотнительная поверхность располагается на начальном радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.Preferably, before use, the sealing surface is positioned at an initial radial distance relative to the central longitudinal axis that is less than or equal to the initial radial distance of the outer clamping surface of the inner casing.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения представлен способ уплотнения кольцевого пространства скважины, образованного между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубой, при этом внутренняя обсадная труба содержит: центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; при этом в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; а способ включает зажимание внутренней обсадной трубы во внешней обсадной трубе и сжатие внутренней обсадной трубы и изгиб уплотнительной кромки радиально внутрь.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for sealing a well annulus formed between an outer surface of an inner casing and an outer casing, the inner casing comprising: a central longitudinal axis extending along a longitudinal axis of the inner casing; and an outer clamping surface that is configured to be secured and clamped by the outer casing, the outer clamping surface being located at an initial radial distance from the central longitudinal axis of the inner casing; and the seal comprises a flexible metal sealing lip extending radially in an outer direction and in a direction from a central longitudinal axis of the inner casing, the metal sealing edge having a peripheral sealing surface for sealing against an inner surface of the outer casing; Moreover, during operation, the pressure in the annular space is distributed in such a way as to press the sealing surface against the inner surface of the outer casing; and the method includes clamping the inner casing in the outer casing and compressing the inner casing and bending the sealing lip radially inward.
Предпочтительно, перед использованием уплотнительную поверхность первоначально располагают на радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.Preferably, before use, the sealing surface is initially positioned at a radial distance relative to the central longitudinal axis that is less than or equal to the initial radial distance of the outer clamping surface of the inner casing.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения представлено уплотнение для уплотнения кольцевого пространства скважины, причем уплотнение определено в первом аспекте настоящего изобретения.According to a fourth aspect of the present invention, a seal is provided for sealing a well annulus, the seal being defined in the first aspect of the present invention.
Согласно пятому аспекту настоящего изобретения представлено уплотнительное устройство, включающее уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в устье скважины, причем уплотнение определено в первом аспекте настоящего изобретения.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sealing device including a seal for sealing an annulus at a wellhead, the seal being defined in the first aspect of the present invention.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения представлено уплотнительное устройство, содержащее внутреннюю обсадную трубу и уплотнение для уплотнения внешней поверхности внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубы, при этом внутренняя обсадная труба содержит центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; перед использованием уплотнительная кромка выступает под углом отступа от внешней поверхности внутренней обсадной трубы и проходит в сторону уплотняемого пространства, угол выступа выполнен с возможностью уменьшения по мере того, как уплотнительная кромка изгибается внутрь за счет усилия зажима, и угол выступа увеличивается в сторону большего угла выступа, когда уплотнительная кромка приводится в действие давлением текучей среды в уплотняемом пространстве.According to a further aspect of the present invention, there is provided a sealing device comprising an inner casing and a seal for sealing an outer surface of the inner casing and an outer casing, the inner casing comprising a central longitudinal axis extending along a longitudinal axis of the inner casing; and an outer clamping surface that is configured to be secured and clamped by the outer casing, the outer clamping surface being located at an initial radial distance from the central longitudinal axis of the inner casing; and the seal comprises a flexible metal sealing lip extending radially in an outer direction and in a direction from a central longitudinal axis of the inner casing, the metal sealing edge having a peripheral sealing surface for sealing against an inner surface of the outer casing; before use, the sealing edge projects at a setback angle from the outer surface of the inner casing and extends toward the space being sealed, the protrusion angle is configured to decrease as the sealing edge bends inward due to the clamping force, and the protrusion angle increases toward a larger protrusion angle when the sealing lip is actuated by fluid pressure in the space being sealed.
Предпочтительно, уплотнительная кромка содержит находящуюся под давлением поверхность, обращенную в сторону указанного пространства.Preferably, the sealing edge comprises a pressure surface facing towards said space.
Предпочтительно, давление, действующее на находящуюся под давлением поверхность, распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную кромку к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.Preferably, the pressure acting on the pressurized surface is distributed so as to press the sealing lip against the inner surface of the outer casing.
Предпочтительно, давление в пространстве формируется так, что увеличивает уплотняющее усилие уплотнения. Предпочтительно, уплотняющее усилие увеличивается с увеличением давления в указанном пространстве. Увеличение давления в указанном пространстве может быть направлено на увеличение уплотняющего усилия уплотнения.Preferably, the pressure in the space is generated so as to increase the sealing force of the seal. Preferably, the sealing force increases with increasing pressure in said space. Increasing the pressure in said space can be aimed at increasing the sealing force of the seal.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Далее настоящее изобретение будет описано исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:The present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings, in which:
На фиг. 1 представлено сечение предпочтительного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины, включающей уплотнение для уплотнения кольцевого пространства между обсадной трубой устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.In fig. 1 is a cross-sectional view of a preferred embodiment of a wellhead casing including a seal for sealing the annular space between the wellhead casing and an external member within the wellhead.
На фиг. 2 представлено детальное сечение предпочтительного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между обсадной трубой устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.In fig. 2 is a detailed cross-sectional view of a preferred embodiment of a wellhead casing and a seal for sealing the annular space between the wellhead casing and an external member within the wellhead.
На фиг. 3 представлено детальное сечение другого варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между обсадной трубой устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.In fig. 3 is a detailed cross-sectional view of another embodiment of a wellhead casing and a seal for sealing the annular space between the wellhead casing and an external member within the wellhead.
На фиг. 4 представлено детальное сечение дополнительного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между элементом обсадной трубы устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.In fig. 4 is a detailed cross-sectional view of an additional embodiment of a wellhead casing and a seal for sealing the annular space between a wellhead casing member and an external member within the wellhead.
На фиг. 5 представлено сечение еще одного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между устьевым элементом обсадной трубы и внешним элементом внутри устья скважины.In fig. 5 is a cross-sectional view of another embodiment of a wellhead casing and a seal for sealing the annular space between the wellhead casing member and an external member within the wellhead.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Далее описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения с использованием конкретных элементов скважины, тем не менее следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано в любом подходящем стволе скважины. Например, термин «обсадная труба» может относиться как в целом, так и к части трубы/трубопровода/колонны/кондуктора/райзера/трубчатого элемента/обсадной трубы устья скважины и т.п. Подобным же образом скважина может относиться к нефтяной скважине (или и к газовой), из которой добываются углеводороды, и/или к геотермальной скважине, и любой другой такой же скважине, включая ствол скважины.The following describes preferred embodiments of the present invention using specific well components, however, it should be understood that the present invention can be used in any suitable wellbore. For example, the term "casing" may refer to either the whole or a portion of a pipe/pipeline/column/conductor/riser/tubular member/wellhead casing, etc. Likewise, well may refer to an oil well (or gas well) from which hydrocarbons are produced, and/or a geothermal well, and any other such well, including a wellbore.
Как показано на фиг. 1, в настоящем изобретении представлено уплотнение 10 для устья 11 скважины (скважины) и, в частности, уплотнение 10 для кольцевого пространства между внутренним элементом 14 обсадной трубы устья скважины (внутренней обсадной трубой) и внешним элементом 16 обсадной трубы устья скважины (внешней обсадной трубой). Устье 11 скважины включает в себя зажимное устройство 22, посредством которого внешний элемент 16 выполнен с возможностью радиального отклонения внутрь, чтобы захватить и закрепить внутренний элемент 14 внутри просвета внешнего элемента 16. Такое зажимное устройство доступно от Plexus Ocean Systems Limited под товарным знаком POS-GRIP.As shown in FIG. 1, the present invention provides a seal 10 for a wellhead 11 and, in particular, a seal 10 for the annular space between an inner wellhead casing member 14 (inner casing) and an outer wellhead casing member 16 (outer casing). ). The wellhead 11 includes a clamping device 22 by which the outer member 16 is angled radially inward to engage and secure the inner member 14 within the lumen of the outer member 16. Such a clamping device is available from Plexus Ocean Systems Limited under the trade name POS-GRIP .
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, зажимное устройство содержит нажимное кольцо 18 или верхнее и нижнее кольцо. Нажимное кольцо 18 имеет внутренние конические поверхности, которые выполнены с возможностью взаимодействия с коническими поверхностями, предусмотренными на втулке 20. Нажимное кольцо 18 состоит из двух частей (верхнего кольца и нижнего кольца). Верхнее кольцо может перемещаться относительно нижнего кольца для создания направленного внутрь радиального усилия на втулку 20. Внешнюю окружность внешнего элемента 16 устья скважины окружает манжета. В частности, втулка 20 может быть предусмотрена внутри канавки 19, выполненной вокруг внешнего элемента 16.In the embodiment shown in FIG. 1, the clamping device includes a pressure ring 18 or an upper and lower ring. The pressure ring 18 has internal conical surfaces that are configured to cooperate with the conical surfaces provided on the sleeve 20. The pressure ring 18 consists of two parts (an upper ring and a lower ring). The upper ring can move relative to the lower ring to create an inward radial force on the sleeve 20. A collar surrounds the outer circumference of the outer wellhead member 16. In particular, the sleeve 20 may be provided within a groove 19 formed around the outer member 16.
Таким образом нажимное кольцо 18 оказывает усилие на стенку внешнего элемента 16 внутрь. Внешний элемент 16 устья скважины содержит внутреннюю зажимную поверхность 17, которая при сжатии выполнена с возможностью захвата и зажима соответствующей внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14. Усилие увеличивают до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое усилие зажима, и в этот момент внутренний элемент 14 надежно зажат внутри внешнего элемента 16. В этой конструкции внутренний элемент 14 может быть освобожден и при необходимости снова зажат.Thus, the pressure ring 18 exerts an inward force on the wall of the outer element 16. The outer wellhead member 16 includes an inner clamping surface 17 which, when compressed, is configured to grip and clamp a corresponding outer clamping surface 15 of the inner member 14. The force is increased until the required clamping force is achieved, at which point the inner member 14 securely clamped within the outer element 16. In this design, the inner element 14 can be released and clamped again if necessary.
Данное изобретение предлагает улучшенное уплотнение для использования в таком зажимном устройстве 22. В частности, уплотнение 10 включает уплотнительную кромку 12, которая расположена внутри канавки, предусмотренной на внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14. Уплотнение активируется и создается, когда внешний элемент 16 зажимается внутрь, поскольку это заставляет внешний элемент 16 сжимать внутренний элемент 14 и уменьшать диаметр внутреннего элемента 14. Это сжатие внутреннего элемента 14 заставляет уплотнительную кромку 12 входить в контакт с внешним элементом 16 и прижиматься к внешнему элементу 16. Таким образом, это автоматически создает уплотнение, когда внутренний элемент 14 зажимается внешним элементом 16.The present invention provides an improved seal for use in such a clamping device 22. In particular, the seal 10 includes a sealing lip 12 that is located within a groove provided on the outer clamping surface 15 of the inner member 14. The seal is activated and created when the outer member 16 is clamped inwardly, as this causes the outer element 16 to compress the inner element 14 and reduce the diameter of the inner element 14. This compression of the inner element 14 causes the sealing lip 12 to come into contact with the outer element 16 and press against the outer element 16. Thus, it automatically creates a seal when the inner element 14 is clamped by outer element 16.
В частности, настоящее изобретение обеспечивает уплотнительное устройство, содержащее обсадную трубу 14 устья скважины и уплотнение 10 для уплотнения кольцевого пространства в устье скважины, причем кольцевое пространство формируется между внешней поверхностью 15 обсадной трубы 14 устья скважины и внешним элементом 16 устья скважины. Обсадная труба 14 устья имеет центральную продольную ось 28, которая проходит вдоль продольной оси обсадной трубы 14 устья скважины. Внешняя зажимная поверхность 15 выполнена с возможностью фиксации и зажима внешним элементом 16. Внешняя зажимная поверхность 15 выполнена с возможностью фиксации и зажима внешним элементом 16. Внешняя зажимная поверхность 15 расположена на начальном радиальном расстоянии (т.е. перед зажимным усилием) от центральной продольной осью 28 обсадной трубы 14 устья скважины. Уплотнение 10 содержит гибкую (пластически деформируемую или податливую) металлическую уплотнительную кромку 12, которая выступает радиально наружу и от центральной продольной оси 28 обсадной трубы 14 устья скважины. Металлическая уплотнительная кромка 12 имеет дальнюю уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности 17 внешнего элемента 16. Перед использованием (т.е. перед приложением усилия зажима зажимным устройством) уплотнительная поверхность 26 располагается на начальном радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси 28, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию поверхности 15 внешнего зажима внутреннего элемента 14.In particular, the present invention provides a sealing device comprising a wellhead casing 14 and a seal 10 for sealing a wellhead annulus, the annulus being formed between an outer surface 15 of the wellhead casing 14 and an outer wellhead member 16. The wellhead casing 14 has a central longitudinal axis 28 that extends along the longitudinal axis of the wellhead casing 14. The outer clamping surface 15 is configured to be locked and clamped by the outer member 16. The outer clamping surface 15 is designed to be locked and clamped by the outer member 16. The outer clamping surface 15 is located at an initial radial distance (i.e., in front of the clamping force) from the central longitudinal axis 28 casing 14 wellhead. The seal 10 includes a flexible (plastically deformable or pliable) metal sealing lip 12 that projects radially outward and away from the central longitudinal axis 28 of the wellhead casing 14. The metal sealing edge 12 has a distal sealing surface for sealing against the inner surface 17 of the outer member 16. Before use (i.e., before applying clamping force by the clamping device), the sealing surface 26 is positioned at an initial radial distance relative to the central longitudinal axis 28 that is less than the initial radial distance or equal to the initial radial distance of the surface 15 of the outer clamp of the inner element 14.
В предпочтительном варианте металлическая уплотнительная кромка содержит сталь и/или низколегированную сталь и/или может содержать инконель.Preferably, the metal sealing lip comprises steel and/or low alloy steel and/or may contain Inconel.
Уплотнительная кромка 12 расположена в канавке, при этом уплотнительная кромка 12 эффективно действует как перегородка и образует две канавки 30, 32, расположенные на внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14. Соответственно, первая канавка 30 расположена ниже уплотнительной кромки 12, а вторая канавка 32 расположена выше уплотнительной кромки 12.The sealing edge 12 is located in the groove, wherein the sealing edge 12 effectively acts as a baffle and defines two grooves 30, 32 located on the outer clamping surface 15 of the internal element 14. Accordingly, the first groove 30 is located below the sealing edge 12, and the second groove 32 is located above the sealing edge 12.
В предпочтительном варианте осуществления, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, уплотнение 10, включая уплотнительную кромку 12, предусмотрено как неотъемлемая часть внутреннего элемента 14 устья скважины. Однако, как показано на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, уплотнение 10 может быть предусмотрено на уплотняющем элементе, который затем крепится к внутреннему элементу 14.In a preferred embodiment, as shown in FIG. 1 and fig. 2, a seal 10, including a sealing lip 12, is provided as an integral part of the internal wellhead member 14. However, as shown in FIG. 3, fig. 4 and fig. 5, a seal 10 may be provided on the sealing member, which is then secured to the inner member 14.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, уплотнительная кромка 12 включает круглую уплотнительную кромку 12, которая отступает по окружности внутреннего элемента 14. В частности, уплотнительная кромка 12 образует кольцевую уплотнительную кромку. Уплотнительная кромка 12 выступает от основания, предусмотренного между двумя канавками 30, 32, и доходит до уплотнительной вершины 26, которая, таким образом, находится на дальнем конце уплотнения 10. Уплотнительная кромка 12 выступает от основания наружу под углом (θ) выступа к внутреннему элементу 14. В частности, уплотнительная кромка 12 расположена под углом к кольцевой колонне или стволу, которые подлежат уплотнению. Этот угол подлежит уменьшению, когда уплотнительная кромка 12 изгибается внутрь под действием усилия зажима.As shown in FIG. 1 and fig. 2, the sealing lip 12 includes a circular sealing lip 12 that extends around the circumference of the inner member 14. Specifically, the sealing lip 12 defines an annular sealing lip. The sealing lip 12 projects from a base provided between two grooves 30, 32 and extends to a sealing apex 26, which is thus located at the distal end of the seal 10. The sealing lip 12 projects from the base outward at an angle (θ) of the lip to the inner member. 14. In particular, the sealing lip 12 is located at an angle to the annular column or shaft that is to be sealed. This angle is subject to reduction when the sealing lip 12 bends inward under the action of the clamping force.
На фиг. 1 показано устье 11 скважины, в котором внутренний элемент 14 имеет нижнее уплотнение 10 и верхнее уплотнение 10. В нижнем уплотнении 10, показанном на фиг. 1, уплотнительная кромка 12 наклонена вниз в направлении к кольцевому пространству или кольцевой колонне, которые должны быть уплотнены. В верхнем уплотнении уплотнительная кромка 12 расположена под углом вверх к пространству в просвете внешнего элемента 16, который будет таким образом герметично закрыт.In fig. 1 shows a wellhead 11 in which the internal member 14 has a lower seal 10 and an upper seal 10. In the lower seal 10 shown in FIG. 1, the sealing lip 12 slopes downward towards the annulus or annular column that is to be sealed. In the upper seal, the sealing lip 12 is angled upward towards the space in the lumen of the outer element 16, which will thus be hermetically sealed.
Уплотняющая вершина 26 уплотнительной кромки 12 имеет изогнутую или дугообразную внешнюю уплотнительную поверхность, которая расположена так, чтобы упираться во внутреннюю зажимную поверхность 17 внешнего элемента 16 и взаимодействовать с ней. В частности, периферийная уплотняющая вершина 26 уплотнительной кромки 12 может контактировать с внутренней поверхностью 17 внешнего элемента 16. Соответственно, когда зажимное устройство 22 приводится в действие, внутренняя зажимная поверхность 17 внешнего элемента 16 перемещается радиально внутрь и соприкасается с начальной уплотнительной поверхностью уплотнительной кромки 12 и упирается в нее. Дальнейшее радиальное перемещение внешнего элемента 16 внутрь приведет к изгибу и отклонению уплотнительной кромки 12 внутрь, так что уплотнительная кромка 12 будет оставаться в прямом контакте с внутренней зажимной поверхностью 17 внешнего элемента 16. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает улучшенное уплотнение, которое обеспечивает высококачественное уплотнение «металл-металл», что особенно применимо для работы с высоким давлением. Это уплотнение увеличивает возможности более ранних уплотнений, используемых в этой ситуации, которые обычно содержат эластомерное уплотнительное кольцо. Радиальное сжатие устья 11 скважины создает полное или частичное начальное уплотнение и блокирующую нагрузку, уплотнение активируется давлением, обеспечивая уплотнение при более высоких давлениях.The sealing apex 26 of the sealing lip 12 has a curved or arcuate outer sealing surface that is positioned to abut and engage the inner clamping surface 17 of the outer member 16. In particular, the peripheral sealing apex 26 of the sealing edge 12 may contact the inner surface 17 of the outer element 16. Accordingly, when the clamping device 22 is actuated, the inner clamping surface 17 of the outer element 16 moves radially inward and contacts the initial sealing surface of the sealing edge 12 and rests against her. Further inward radial movement of the outer member 16 will cause the sealing lip 12 to bend and deflect inward so that the sealing lip 12 remains in direct contact with the inner clamping surface 17 of the outer member 16. Accordingly, the present invention provides an improved seal that provides a high quality "metal" seal. -metal”, which is especially applicable for working with high pressure. This seal enhances the capabilities of earlier seals used in this situation, which typically contain an elastomeric O-ring. Radial compression of the wellhead 11 creates full or partial initial compaction and blocking load, the compaction is pressure activated, providing compaction at higher pressures.
Внутренний элемент 14 обеспечивает зону зажима, включающую контактную площадку или секцию, содержащую зубцы 60. Эти зубцы 60 содержат периферийные зубцы и способствуют зажиму между внешним элементом 16 и внутренним элементом 14. Однако эти зубцы 60 не закрывают кольцевое пространство. Соответственно, текучая среда под давлением будет течь из кольцевого пространства в находящуюся под давлением полость 31, расположенную внутри канавки 30. Эта находящаяся под давлением полость 31 образуется между находящейся под давлением стенкой 27 уплотнительной кромки 12 и опорной поверхностью 29 внутреннего элемента 14. Текучая среда под давлением в кольцевом пространстве распространяется в полость 31 и будет оказывать давление на находящуюся под давлением поверхность 27 уплотнительной кромки 12, и, следовательно, эта текучая среда под давлением будет заставлять уплотнительную кромку 12 расширяться и распространяться и, в частности, будет увеличивать угол (θ) выступа кромки уплотнения. Это будет прямо противодействовать усилию изгиба (создаваемом зажимным устройством 22 или внутренним сжатием внешнего элемента 16), и, таким образом, повысит и/или оптимизирует уплотняющее усилие уплотнения. Например, на уплотнение будет приводиться в действие давлением в кольцевом пространстве. В целом, настоящее изобретение обеспечивает приводимое в действие давлением уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в устье скважины.The inner member 14 provides a clamping area including a contact pad or section containing teeth 60. These teeth 60 contain peripheral teeth and facilitate clamping between the outer member 16 and the inner member 14. However, these teeth 60 do not cover the annular space. Accordingly, pressurized fluid will flow from the annular space into a pressurized cavity 31 located within the groove 30. This pressurized cavity 31 is formed between the pressurized wall 27 of the sealing lip 12 and the support surface 29 of the inner member 14. the pressure in the annular space will spread into the cavity 31 and will exert pressure on the pressurized surface 27 of the sealing lip 12, and therefore this pressurized fluid will cause the sealing lip 12 to expand and spread and, in particular, will increase the angle (θ) protrusion of the seal lip. This will directly counteract the bending force (created by the clamping device 22 or the internal compression of the outer member 16), and thus increase and/or optimize the sealing force of the seal. For example, the seal will be actuated by pressure in the annulus. In general, the present invention provides a pressure-actuated seal for sealing an annulus at a wellhead.
В одном примере усилие зажима зажимного устройства 22 может обеспечивать контактное напряжение 20 000 фунтов на квадратный дюйм (1406 кг/кв.см), а уплотнительное устройство может потребоваться для уплотнения в кольцевом пространстве до давления до 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Следовательно, в этом теоретическом примере простое уплотнение предшествующего уровня техники может быть ограниченным. На практике контактное напряжение 20 000 фунтов на квадратный дюйм может быть достигнуто для обеспечения уплотнения до 10 000 фунтов на квадратный дюйм. Добавление разницы в 10 000 фунтов на квадратный дюйм обеспечивает большой запас прочности. Однако в соответствии с настоящим изобретением уплотнение приводится в действие давлением, и, следовательно, прочность уплотнения будет больше, чем чистая прочность зажима. Давление текучей среды в пределах кольцевого пространства дополняет прочность зажима, обеспечивая уплотнение с повышенными характеристиками прочности. Более конкретно, прочность уплотнения будет больше, чем прочность зажима, поскольку уплотнение прижимается к внутренней поверхности внешнего элемента давлением в кольцевом пространстве.In one example, the clamping force of the clamping device 22 may provide a contact stress of 20,000 psi, and the sealing device may be required to seal the annulus to pressures of up to 20,000 psi. Therefore, in this theoretical example, simple prior art compaction may be limited. In practice, a contact stress of 20,000 psi can be achieved to provide compaction up to 10,000 psi. Adding a difference of 10,000 psi provides a large margin of safety. However, according to the present invention, the seal is pressure actuated and therefore the seal strength will be greater than the pure clamp strength. Fluid pressure within the annulus complements the clamp strength, providing a seal with enhanced strength characteristics. More specifically, the seal strength will be greater than the clamp strength because the seal is pressed against the inner surface of the outer element by the pressure in the annulus.
Эффект уплотнения под давлением, как правило, увеличивает прочность одиночного уплотнения (или уплотнительной кромки) в одном направлении, то есть снизу - на фиг 2. В этой конструкции уплотнение может быть способно уплотнять c давлением 17 000 фунтов на квадратный дюйм снизу и давлением 10 000 фунтов на квадратный дюйм сверху. Однако, если устройство устья скважины требует прочность уплотнения в 17 000 фунтов на квадратный дюйм сверху, а также снизу, то можно использовать устройство с двойным уплотнением, как показано на фиг. 1. В этом примере верхнее уплотнение приводится в действие давлением над устьем скважины, а нижнее уплотнение приводится в действие давлением снизу устья скважины.The pressure sealing effect typically increases the strength of a single seal (or sealing lip) in one direction, that is, from the bottom - in Figure 2. In this design, the seal may be capable of sealing with a pressure of 17,000 psi at the bottom and a pressure of 10,000 psi top. However, if the wellhead arrangement requires a seal strength of 17,000 psi at the top as well as the bottom, then a dual seal arrangement can be used as shown in FIG. 1. In this example, the upper seal is actuated by pressure above the wellhead, and the lower seal is actuated by pressure below the wellhead.
Уплотнительная кромка 12 выступает наружу от опорной поверхности 29 на внутреннем элементе 14. Уплотнительная кромка 12 расположена под острым углом (θ) выступа, так что угол (θ) выступа будет увеличиваться за счет давления в уплотняемом кольцевом пространстве. Соответственно, усилие зажима будет изгибать уплотнительную кромку 12 внутрь (и уменьшать угол (θ) выступа), тогда как давление внутри кольцевого пространства заставляет уплотнительную кромку 12 расширяться наружу (и увеличивать угол (θ) выступа). Это форсирующее усилие, стремящееся расширить уплотнительную кромку 12 наружу, тем самым увеличивает прочность уплотнения сверх прочности зажима (или контактного напряжения) фиксирующего/зажимного устройства.A sealing lip 12 projects outwardly from a support surface 29 on the inner member 14. The sealing lip 12 is positioned at an acute lip angle (θ) such that the lip angle (θ) will increase due to pressure in the annulus to be sealed. Accordingly, the clamping force will bend the sealing lip 12 inward (and decrease the projection angle (θ)), while the pressure within the annulus causes the sealing lip 12 to expand outward (and increase the projection angle (θ)). This forcing force tends to expand the sealing lip 12 outward, thereby increasing the seal strength beyond the clamping strength (or contact stress) of the locking/clamping device.
С зажимным устройством устья скважины, для которого используется это уплотнение 10, внутренний элемент 14 устья скважины и внешний элемент 16 устья скважины имеют такие размеры, что внешняя зажимная поверхность 15 внутреннего элемента 14 устья скважины расположена так, чтобы находиться в пределах внутренней зажимной поверхности 17 внешнего элемента 16 устья скважины. Уплотнительная кромка 12 расположена так, что она не выступает за периферию внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14 устья скважины. Соответственно, уплотнительная кромка 12 не мешает позиционированию и перемещению внутреннего элемента 14 устья скважины. Кроме того, уплотнительная кромка 12 защищена внутри канавки.With the wellhead clamping device for which this seal 10 is used, the inner wellhead member 14 and the outer wellhead member 16 are sized such that the outer clamping surface 15 of the inner wellhead member 14 is positioned to be within the inner clamping surface 17 of the outer wellhead member. element 16 of the wellhead. The sealing lip 12 is positioned such that it does not protrude beyond the periphery of the outer clamping surface 15 of the inner wellhead member 14. Accordingly, the sealing lip 12 does not interfere with the positioning and movement of the internal wellhead member 14. In addition, the sealing lip 12 is protected within the groove.
Зажимное устройство выполнено с возможностью сдавливать и сжимать внешнюю зажимную поверхность 15 внутреннего элемента 14 и тем самым оно обеспечивает активацию уплотнительной кромки 12, когда зажим начинает зажимать внутренний элемент 14. Дальнейшее сжатие внутреннего элемента 14, которое может потребоваться для достижения требуемого усилия зажима, также будет сохранять уплотнение для кольцевого пространства, поскольку уплотнительная кромка 12 изгибается внутрь.The clamping device is configured to compress and compress the outer clamping surface 15 of the internal element 14 and thereby causes the sealing edge 12 to be activated when the clamp begins to clamp the internal element 14. Further compression of the internal element 14 that may be required to achieve the required clamping force will also be maintain a seal for the annulus as the sealing lip 12 bends inward.
Далее будут описаны предпочтительные варианты выполнения уплотнения.Next, preferred embodiments of the seal will be described.
На фиг. 1 и 2 показано сечение уплотнения металл-металл с эластомерной опорой, приведенного в действие давлением с радиальной компрессией. На чертежах уплотнение задействовано. Это изобретение обеспечивает уплотнение, которое закрывает кольцевое пространство между внутренним элементом 14 и внешним элементом 16. В основном применении этого изобретения внутренний элемент 14 представляет собой подвеску обсадной трубы или подвеску для насосно-компрессорных труб, а внешний элемент 16 представляет собой корпус оборудования устья скважины (как показано на фиг. 1 и описано ниже).In fig. 1 and 2 show a cross-section of a metal-to-metal seal with an elastomeric support actuated by radial compression pressure. In the drawings the seal is included. This invention provides a seal that closes the annular space between the inner member 14 and the outer member 16. In a basic application of this invention, the inner member 14 is a casing hanger or tubing hanger, and the outer member 16 is a wellhead equipment housing ( as shown in Fig. 1 and described below).
Профиль уплотнения может быть либо интегрированной частью внешнего диаметра внутреннего элемента 14, либо отдельным компонентом (уплотнительный элемент 44), который устанавливают на внешний диаметр внутреннего элемента 14 (как показано на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.). Как в интегрированном уплотнении, так и в отдельном уплотнительном элементе профиль уплотнения параллелен гладкому сопрягающемуся профилю на внутреннем диаметре внешнего элемента 16. Профиль уплотнения состоит из гибкой металлической уплотнительной кромки 12, канавки 30, 32 по обе стороны от уплотнительной кромки 12, позволяющей уплотнительной кромке 12 деформироваться под давлением, и может включать в себя дублирующее эластомерное уплотнение 40.The seal profile may be either an integral part of the outer diameter of the inner member 14 or a separate component (sealing member 44) that is mounted on the outer diameter of the inner member 14 (as shown in FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5). In both an integrated seal and a separate sealing element, the seal profile is parallel to a smooth mating profile on the inside diameter of the outer element 16. The seal profile consists of a flexible metal sealing lip 12, a groove 30, 32 on either side of the sealing lip 12 allowing the sealing lip 12 deform under pressure, and may include a redundant elastomeric seal 40.
Ключевой особенностью изобретения является отсутствие начального взаимодействия между двумя элементами 14, 16. Когда все компоненты находятся в нужном положении, внешнее сжатие внешнего элемента 16 (которое может быть обеспечено системой сжатия POS-GRIP, как описано в предыдущем изобретении и показано на фиг. 1) приводит в контакт две поверхности 15, 17. Контактное давление вдоль этой границы раздела вынуждает детали взаимодействовать концентрически и активирует уплотнения «металл-металл» с упругими упорами (если они есть). Внешнее сжатие может создать герметично сжатое взаимодействие.A key feature of the invention is that there is no initial interaction between the two elements 14, 16. When all components are in position, the outer compression of the outer element 16 (which can be provided by the POS-GRIP compression system as described in the previous invention and shown in Fig. 1) brings two surfaces 15, 17 into contact. Contact pressure along this interface forces the parts to interact concentrically and activates metal-to-metal seals with elastic stops (if present). External compression can create a hermetically sealed interaction.
После активации уплотнение 10 имеет достаточную контактную нагрузку для уплотнения при низких давлениях. Уплотнительная кромка 12 ориентирована вертикально или под углом таким образом, что давление «внутри» уплотнения 10 (в канавке 30) действует на уплотнительную кромку 12, создавая радиальное усилие, которое дополнительно приводит в действие уплотнение 10, тем самым повышая способность уплотнения 10 к уплотнению с более высокими давлениями.Once activated, seal 10 has sufficient contact load to seal at low pressures. The sealing lip 12 is oriented vertically or at an angle such that the pressure "inside" the seal 10 (in the groove 30) acts on the sealing lip 12, creating a radial force that further actuates the seal 10, thereby increasing the ability of the seal 10 to seal with higher pressures.
Как показано на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, существует ряд возможных конфигураций для данного изобретения, в которых уплотнение «металл-металл» под действием давления с установкой радиального сжатия происходит в отдельном компоненте. Во всех этих конфигурациях металлическое уплотнение встроено в металлический уплотнительный элемент. Когда уплотнение 10 является отдельным уплотнительным элементом, уплотнение 10 имеет внешнее уплотнение 50, которое уплотняется против внешнего элемента 16 (как показано на фиг. 1 и фиг. 2), и внутреннее уплотнение 52, которое уплотняет внутренний элемент 14. Внутреннее уплотнение 52 может обеспечивать уплотнение любыми средствами, в том числе средствами, описанными в этом изобретении. Например, внутреннее уплотнение 52 может быть простым ударным уплотнением (как показано на фиг. 3 и фиг. 5), которое устанавливают на место через параллельное отверстие или конус. В качестве альтернативы внутреннее уплотнение 52 может быть манжетным уплотнением (как показано на фиг. 4), которое устанавливают путем расширения над «активирующей наковальней/наковальнями» 71, 72.As shown in FIG. 3, fig. 4 and fig. 5, there are a number of possible configurations for the present invention in which metal-to-metal pressure sealing with a radial compression arrangement occurs in a separate component. In all of these configurations, the metal seal is integrated into the metal sealing element. When the seal 10 is a separate sealing member, the seal 10 has an outer seal 50 that seals against the outer member 16 (as shown in FIG. 1 and FIG. 2), and an inner seal 52 that seals the inner member 14. The inner seal 52 may provide compaction by any means, including those described in this invention. For example, the inner seal 52 may be a simple impact seal (as shown in FIG. 3 and FIG. 5) that is pushed into place through a parallel hole or cone. Alternatively, the inner seal 52 may be a lip seal (as shown in FIG. 4) which is positioned by expansion over the "activating anvil(s)" 71, 72.
Отдельный уплотнительный элемент 44 прикреплен к внутреннему элементу 14 с помощью механизма крепления, который позволяет устанавливать и снимать уплотнительный элемент 44. Этот механизм крепления может иметь форму отдельной резьбовой «гайки» 62 (как показано на фиг. 3), разрезного фиксирующего кольца 64 (как показано на фиг. 4) или ряда радиально ориентированных «собачек» 66 (как показано на фиг. 5), который можно активировать и заблокировать любым способом. Отдельный уплотнительный элемент 44 может иметь одинарное однонаправленное уплотнение (как показано на фиг. 2 и фиг. 5) или два противоположно направленных уплотнения (как показано на фиг. 3 и фиг. 4) для уплотнения давления с обеих сторон уплотнения 10.The separate sealing member 44 is attached to the inner member 14 by a fastening mechanism that allows the sealing member 44 to be installed and removed. This fastening mechanism may take the form of a separate threaded "nut" 62 (as shown in FIG. 3), a split locking ring 64 (as shown in Fig. 4) or a series of radially oriented "pawls" 66 (as shown in Fig. 5), which can be activated and locked in any way. The individual sealing member 44 may have a single unidirectional seal (as shown in FIG. 2 and FIG. 5) or two opposing seals (as shown in FIG. 3 and FIG. 4) to seal pressure on both sides of the seal 10.
На фиг. 1 изображена одна возможная предпочтительная конфигурация системы устья скважины для этого изобретения. Основными компонентами этой системы являются система сжатия POS-GRIP «Тип 2», которая является частью корпуса устья скважины, и подвеска 14 обсадных труб или насосно-компрессорных труб с двумя наборами встроенных уплотнений 10, как описано выше. Система сжатия POS-GRIP обеспечивает энергию для сжатия корпуса устья скважины.In fig. 1 depicts one possible preferred wellhead system configuration for this invention. The main components of this system are the POS-GRIP "Type 2" compression system, which is part of the wellhead casing, and the casing or tubing hanger 14 with two sets of integral seals 10 as described above. The POS-GRIP compression system provides the energy to compress the wellhead casing.
В этой предпочтительной конфигурации верхний набор уплотнений 10 изолирует давление сверху, а нижний набор уплотнений 10 изолирует давление снизу. Либо устье скважины, либо обсадная труба, либо подвеска насосно-компрессорных труб могут быть сконфигурированы с тестовыми портами 70, чтобы обеспечить возможность внешнего тестирования между уплотнениями 10.In this preferred configuration, the upper set of seals 10 isolates pressure from above and the lower set of seals 10 isolates pressure from below. Either the wellhead, casing, or tubing hanger may be configured with test ports 70 to allow external testing between seals 10.
Данное изобретение можно также использовать в системе сжатия POS-GRIP «Тип 1» или соединителе POS-GRIP. Кроме того, настоящее изобретение может использоваться с системой POS-GRIP Типа 1, Типа 2 или Типа 3 и/или соединителем, поставляемым Plexus Ocean Systems Limited/Plexus Holdings plc.The present invention can also be used in a POS-GRIP "Type 1" compression system or a POS-GRIP connector. Additionally, the present invention may be used with a Type 1, Type 2 or Type 3 POS-GRIP system and/or connector available from Plexus Ocean Systems Limited/Plexus Holdings plc.
Один вариант зажимного устройства для настоящего изобретения обеспечивает зажим или соединитель, который работает за счет упругой деформации сжимающего адаптера на внутренней трубчатой части и, в частности, на внутренней обсадной трубе 14 устья скважины (например, на верхней уплотняющей оправке). Зажимное устройство или соединитель создает радиальное усилие, прилагаемое внутри нажимным кольцом 18.One embodiment of the clamping device of the present invention provides a clamp or connector that operates by elastically deforming a compression adapter on the inner tubular portion and, in particular, on the inner wellhead casing 14 (eg, on the top seal mandrel). The clamping device or connector produces a radial force applied internally by the pressure ring 18.
Настоящее изобретение обеспечивает зажимное устройство для уплотняющего прижимания внутреннего кожуха к внешнему кожуху. В частности, настоящее изобретение обеспечивает герметичное относительно текучей среды уплотнение между внутренним корпусом и внешним корпусом.The present invention provides a clamping device for sealing the inner casing against the outer casing. In particular, the present invention provides a fluid-tight seal between the inner housing and the outer housing.
В зажимном устройстве нажимная втулка 20 имеет конические обращенные вовне поверхности и, в частности, содержит поверхности, которые наклонены к центральной вершине. Зажимное устройство 10 включает нажимное кольцо 18, которое располагается вокруг внешних поверхностей нажимной втулки 20. Нажимное кольцо 18 имеет сужающиеся внутрь поверхности и, в частности, включает две внутренние поверхности, которые сужаются в противоположных направлениях относительно поверхностей втулки 20. Внутренние конические поверхности нажимного кольца 18 выполнены с возможностью совмещения и взаимодействия с коническими поверхностями, предусмотренными на нажимной втулке 20.In the clamping device, the pressure sleeve 20 has conical outward facing surfaces and, in particular, includes surfaces that are inclined towards the central apex. The clamping device 10 includes a pressure ring 18 that is located around the outer surfaces of the pressure sleeve 20. The pressure ring 18 has inwardly tapering surfaces and, in particular, includes two internal surfaces that taper in opposite directions relative to the surfaces of the sleeve 20. The internal tapered surfaces of the pressure ring 18 made with the possibility of alignment and interaction with conical surfaces provided on the pressure sleeve 20.
Зажимное устройство включает средства перемещения или средства приведения в действие в виде множества болтов 56 для приведения в действие, которые расположены вместе со нажимным кольцом 18. Болты 56 для приведения в действие установлены в сжимающем кольце 18 и могут быть затянуты, чтобы усилить и подтолкнуть два компонента нажимного кольца друг к другу. Таким образом, конические поверхности нажимного кольца 18 скользят по конической поверхности втулки 20 и толкают втулку 20 и стенку внешнего элемента 16 радиально внутрь. Взаимодействие конических поверхностей вызывает переход усилия, генерируемого внутри болтов, в радиальное усилие, толкающее внутреннюю поверхность нажимной втулки 20 внутрь, что таким образом заставляет стенку внешнего элемента 16 двигаться внутрь. Перемещение стенки внешнего элемента внутрь заставляет внутреннюю зажимную поверхность 17 внешнего элемента 16 захватить и упереться во внешнюю зажимную поверхность 15 внутреннего элемента 14 устья скважины. В частности, усилия достаточно для того, чтобы внутренний элемент 14 устья скважины прочно захватил внешний элемент 16.The clamping device includes moving means or actuation means in the form of a plurality of actuation bolts 56 that are disposed together with the pressure ring 18. The actuation bolts 56 are mounted in the compression ring 18 and can be tightened to strengthen and push the two components pressure ring to each other. Thus, the conical surfaces of the pressure ring 18 slide over the conical surface of the sleeve 20 and push the sleeve 20 and the wall of the outer element 16 radially inward. The interaction of the conical surfaces causes the force generated inside the bolts to transform into a radial force, pushing the inner surface of the pressure sleeve 20 inward, thereby causing the wall of the outer member 16 to move inward. Moving the wall of the outer element inward causes the inner clamping surface 17 of the outer element 16 to grip and abut the outer clamping surface 15 of the inner wellhead element 14. In particular, the force is sufficient to ensure that the inner wellhead member 14 firmly grips the outer member 16.
Нажимное кольцо 18 и нажимная втулка 20 имеют противоположно направленные в осевом направлении конические кольцевые поверхности, так что относительное осевое перемещение между нажимной втулкой 20 и компонентами сжимающего кольца приводит к уменьшению внутреннего диаметра устройства (в частности, внутреннего диаметра нажимной втулки 20), чтобы деформировать стенку внешнего элемента 16 внутрь, чтобы захватить диаметр внутреннего элемента 14 устья скважины. Противоположно сужающиеся кольцевые поверхности расположены под углом для обеспечения необходимого движения внутрь (сжатие/деформация), в то же время позволяя средствам перемещения производить относительное перемещение между нажимным кольцом 18 и нажимной втулки 20.The pressure ring 18 and the pressure sleeve 20 have axially opposite conical annular surfaces such that the relative axial movement between the pressure sleeve 20 and the compression ring components causes the internal diameter of the device (specifically, the internal diameter of the pressure sleeve 20) to deform the wall the outer member 16 inward to capture the diameter of the inner wellhead member 14. The opposing tapered annular surfaces are angled to provide the necessary inward movement (compression/deformation) while allowing the movement means to produce relative movement between the pressure ring 18 and the pressure sleeve 20.
Понятно, что величина перемещения нажимного кольца 18 в активированное/заблокированное положение вместе с углами конусов будет определять величину отклонения внутрь, вызываемого зажимным устройством 10, и, следовательно, усилие зажима.It will be understood that the amount of movement of the pressure ring 18 into the activated/locked position, together with the angles of the cones, will determine the amount of inward deflection caused by the clamping device 10, and therefore the clamping force.
В других вариантах зажимного устройства и нажимное кольцо 18, и нажимная втулка 20 имеют по одной конической кольцевой поверхности. В собранном блоке при использовании нажимная втулка 20 имеет внешний диаметр с первым диаметром на верхнем конце и внешний диаметр со вторым, большим диаметром на нижнем конце. Точно так же в собранном блоке нажимное кольцо 18 имеет внутренний диаметр с первым диаметром на верхнем конце и внутренний диаметр со вторым, большим диаметром на нижнем конце. Зажимное устройство выполнено с возможностью отклонения внутренней поверхности внешнего элемента 16 таким образом, что внутренняя поверхность внешнего элемента 16 захватывает внешнюю поверхность 15 внутреннего элемента 14 устья скважины.In other embodiments of the clamping device, both the pressure ring 18 and the pressure sleeve 20 each have one conical annular surface. When assembled, the push sleeve 20 has an outer diameter with a first diameter at the upper end and an outer diameter with a second, larger diameter at the lower end. Similarly, in the assembled block, the pressure ring 18 has an inside diameter with a first diameter at the upper end and an inside diameter with a second, larger diameter at the lower end. The clamping device is configured to deflect the inner surface of the outer element 16 so that the inner surface of the outer element 16 engages the outer surface 15 of the inner wellhead element 14.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает улучшенное уплотнение, которое увеличивает номинальное давление уплотнения. В настоящем изобретении предлагается приводимая в действие давлением уплотнительная кромка 12, которая может приводиться в положение бесконтактным способом, причем уплотнение приводится в действие с помощью зажимного устройства POS-GRIP.Thus, the present invention provides an improved seal that increases the seal pressure rating. The present invention provides a pressure-actuated sealing lip 12 that can be positioned in a non-contact manner, the seal being actuated by a POS-GRIP clamping device.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1815929.3 | 2018-09-28 |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021107676A RU2021107676A (en) | 2022-10-28 |
| RU2807055C2 RU2807055C2 (en) | 2023-11-09 |
| RU2807055C9true RU2807055C9 (en) | 2023-12-22 |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3588130A (en)* | 1969-07-25 | 1971-06-28 | Rockwell Mfg Co | Seal |
| US4771828A (en)* | 1987-04-30 | 1988-09-20 | Cameron Iron Works, Usa, Inc. | Wellhead seals |
| US5026074A (en)* | 1989-06-30 | 1991-06-25 | Cooper Industries, Inc. | Annular metal-to-metal seal |
| US5110144A (en)* | 1990-08-24 | 1992-05-05 | Cooper Industries, Inc. | Casing hanger seal assembly |
| RU2171358C2 (en)* | 1999-10-04 | 2001-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Tubing hanger of wellhead equipment with metal- to-metal seal |
| RU2215121C2 (en)* | 2001-06-28 | 2003-10-27 | ООО "Газобезопасность" | Detachable wedging casing head |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3588130A (en)* | 1969-07-25 | 1971-06-28 | Rockwell Mfg Co | Seal |
| US4771828A (en)* | 1987-04-30 | 1988-09-20 | Cameron Iron Works, Usa, Inc. | Wellhead seals |
| US5026074A (en)* | 1989-06-30 | 1991-06-25 | Cooper Industries, Inc. | Annular metal-to-metal seal |
| US5110144A (en)* | 1990-08-24 | 1992-05-05 | Cooper Industries, Inc. | Casing hanger seal assembly |
| RU2171358C2 (en)* | 1999-10-04 | 2001-07-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский механический завод" | Tubing hanger of wellhead equipment with metal- to-metal seal |
| RU2215121C2 (en)* | 2001-06-28 | 2003-10-27 | ООО "Газобезопасность" | Detachable wedging casing head |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113167107B (en) | Improved seals for wells | |
| US10287838B2 (en) | Running tool | |
| US4660863A (en) | Casing patch seal | |
| US8205890B2 (en) | Resilient high pressure metal-to-metal seal and method | |
| CA2700574C (en) | Externally activated seal system for wellhead | |
| US8720586B2 (en) | Hybrid seal | |
| US10138698B2 (en) | External locking mechanism for seal energizing ring | |
| US5114158A (en) | Packing assembly for oilfield equipment and method | |
| US9145752B2 (en) | Clamping arrangement | |
| US4178992A (en) | Metal seal tubing plug | |
| US7467663B2 (en) | High pressure wellhead assembly interface | |
| CN114901918B (en) | Top blanking plug fixing system | |
| RU2807055C9 (en) | Improved well sealing | |
| RU2807055C2 (en) | Improved well sealing | |
| US4229027A (en) | Remote automatic make-up stab-in sealing system | |
| RU2719798C1 (en) | Annular seal with metal-to-metal seal | |
| NO20150572A1 (en) | Stinger with metal c-ring seal | |
| RU2830057C1 (en) | Method and system for securing plug of bit and wellhead containing such system | |
| BR112021005867B1 (en) | IMPROVED WELL SEAL | |
| JPS5858518B2 (en) | riser coupling device |