具有激活的密封件的井工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总的涉及用于密封流体压力的密封系统，在下面描述的一个实例中，更具体地，本发明提供具有激活的密封件的井工具。
【背景技术】
[0002]井工具中的密封件通常必须承受相对高的温度下的相当大的压差。即使特定的密封件密封住的压差不被认为是“高”压差，如果密封件已经暴露在相对高的温度前，那么，密封件也可呈“固化”(例如，变得变形和失去其弹性)，并变得不能密封住相对低的压差。
[0003]因此，将会容易地认识到，在构造密封件的行业中，一直需要有各种改进。
【附图说明】
[0004]图1是系统和可实施本发明原理的相关方法的代表性的局部剖视图。
[0005]图2是可用于图1的系统和方法中且可实施本发明原理的井工具的代表性剖视图。
[0006]图3是可用于图2的井工具中且可实施本发明原理的密封系统的代表性剖视图。
【具体实施方式】
[0007]图1中代表性地示出了可实施本发明原理的系统10和相关方法。然而，应该清楚地理解到，系统10和方法只是本发明原理在实践中的一种应用实例，各种各样其他的实例都是可能的。因此，本发明范围决不局限于这里所描述的和/或附图中图示的系统10和方法的细节。
[0008]在图1的实例中，井工具12连接在井筒16中所安装的管形钻柱14内。井工具12可以是任何类型的井工具，例如，封隔器、生产阀或激励阀、扼流器、泵等。在其他的实例中，井工具12可以是钻探工具、钢丝绳工具、激励工具、碎石压实工具，或任何其他类型的井工具。本发明的范围不局限于用于任何特殊类型的井工具。
[0009]井筒16衬有套筒18和水泥筒20。在其他的实例中，井筒16可不加套筒或可以是裸眼井，和/或是倾斜的或偏转的。本发明范围不局限于用于任何特殊类型的井筒。
[0010]在其他的实例中，井工具12不一定连接到管形钻柱内。因此，应该清楚地理解到，本发明的范围不局限于附图中图示的或这里所描述的系统10和方法的任何细节。
[0011]井工具12包括一个或多个密封件，它们在暴露于相对高的向下钻进温度(例如，超过300° F，149°C )之后最好连续地密封。即使在密封件由于升高的向下钻进温度而呈现“固化”现象之后，密封件也可继续密封。
[0012]现另外参照图2，图中代表性地示出了一部分井工具12的放大比例的剖视图。在该视图中，可以看到两个密封系统22用来密封住外部外壳24和内部心轴26之间的环形空间。
[0013]在该实例中，密封系统22外部地安装在心轴26上，并被接纳在密封钻孔或外部外壳24中的表面28内。然而，在其他的实例中，密封系统22可以内部地承载在外部外壳24内，以与心轴26上的外部密封表面30相啮合。因此，本发明范围不局限于这里所描述的和/或附图中图示的井工具12的任何特殊细节。
[0014]现另外参照图3，图中代表性地示出了密封系统22之一的放大比例的剖视图。在该视图中，可以看到密封系统22包括弹簧32，该弹簧向多个环形密封件34施加纵向的压缩力，环形密封件34被径向地压缩在密封表面28、30之间。
[0015]抗挤压的背衬环36用来防止密封件34由于横贯密封件的压差引起的挤压。应注意到，根据需要，可使用任何数量的弹簧32、密封件34和抗挤压环36。
[0016]为了纵向地压缩弹簧32，可将螺旋环38旋入到心轴26上。在密封件安装在心轴26和外部外壳24之间之前或之后，可增加弹簧32纵向地施加到密封件34上的压缩力。
[0017]在一个安装方法中，密封件34、抗挤压环36和弹簧32可定位在心轴26上，然后，可将螺旋环38旋入到心轴上，以在螺旋环和抗挤压环的一端之间纵向地压缩弹簧。密封系统22然后安装在外部外壳24内，使得密封件34密封地啮合密封表面28。
[0018]替代地，密封件34、抗挤压环36和弹簧32可定位在心轴26上，然后，可将心轴(带有密封件和其上的抗挤压环)安装在外部外壳24内，使得密封件密封地啮合密封表面28。然后，螺旋环38可旋入到心轴26上，以在螺旋环和抗挤压环36的一端之间纵向地压缩弹簧32。
[0019]较佳地，密封件34 (在最初安装时)的尺寸可这样来确定:不管弹簧32是否将纵向压缩力作用在密封件上，密封件总可径向地被压缩在密封表面28、30之间。例如，密封件34的径向厚度可大于密封表面28、30之间的径向分开距离。因此，即使弹簧32不纵向地压缩密封件，密封件34也可密封抵靠住表面28、30。
[0020]然而，如果密封件34失去其弹性(例如，由于暴露于井中升高的温度下)，那么，密封件可在变形的构造中变得“固化”，其中，它们的松弛的径向厚度不大于密封表面28、30之间的径向距离。在该情形中，弹簧32作用在密封件34上的纵向压缩力将起作用，而将密封件径向地延伸到与表面28、30密封地啮合。
[0021]在一个实例中，密封件34可用弹性的弹性体材料(诸如，腈、氟化弹性体、EPDM等)制造。遗憾的是，如此材料的弹性可因暴露于提高的温度前而降低。实际上，系统22通过纵向地压缩密封件34来补偿该降低的弹性，于是，密封件将径向地向内和向外地延伸到与表面28、30密封接触。
[0022]尽管弹簧32在附图中显示为单一盘簧，但在其他的实例中，弹簧可用波形弹簧、贝尔维尔垫圈或任何其他类型的偏置装置来代替。本发明范围不局限于使用任何特殊类型的弹費。
[0023]以上披露的发明对本行业提供了一种密封方法。在一个实例中，该种方法可包括将至少一个密封件34安装在井工具12内，由于安装的缘故该密封件34被径向地压缩；以及密封件34外面的至少一个弹簧32将压缩力作用在密封件34上。
[0024]密封件34可包括弹性材料。弹簧32可在材料弹性降低之后将压缩力作用在密封件34上。
[0025]弹簧32可将压缩力纵向地施加到密封件34上。
[0026]密封件34可包括弹性体材料。
[0027]该方法可包括在将井工具12定位在井中之前来压缩弹簧32。
[0028]安装步骤可包括将抗挤压环36定位在密封件34和弹簧32之间。
[0029]弹簧32可包括盘簧。
[0030]以上还描述了井工具12。在一个实例中，井工具