[发明专利]用于非弹性体O形圈、密封堆叠和垫片的可膨胀金属

说明书

可膨胀金属密封元件以及使用所述可膨胀金属密封元件在井筒中形成密封的方法。一种示例性方法包括提供选自由O形圈、垫片或密封堆叠组成的组的可膨胀金属密封元件；其中所述可膨胀金属密封元件设置在井下工具中或其周围，所述井下工具设置在井筒中。所述方法还包括将所述可膨胀金属密封元件暴露于卤水并允许或致使允许所述可膨胀金属密封元件膨胀。

技术领域

本公开涉及将可膨胀金属用作非弹性体O形圈、密封堆叠和垫片，并且更具体地，涉及将可膨胀金属用作井下工具中的非弹性体O形圈、密封堆叠和垫片以用于在暴露于卤水之后形成密封。

背景技术

除其他原因外，诸如O形圈、密封堆叠和垫片的密封元件可以用于在井下工具中和周围形成密封。这些密封元件可以限制密封界面处的流体和/或压力连通。在钻井、完井和生产的所有阶段，形成密封可以是井筒作业的重要部分。

O形圈、密封堆叠和垫片是密封元件的类型。垫片通常是填充两个或更多个配合表面之间的空间的机械密封件。垫片可以由许多类型的材料制成，但是通常由在被压缩时允许变形的材料(例如弹性体)生产。

O形圈是一种机械垫片，其形状为圆形并具有圆形横截面。通常，O形圈位于两个或更多个相邻部件之间的凹槽或切口中。当被压缩时，O形圈扩大到任何周围的空隙空间中，以在O形圈的界面处形成密封。

密封叠堆是成形为与密封叠堆中的相邻密封元件一起配对的叠堆或密封元件。密封叠堆可以用于形成动态密封或用于实现使用单个密封元件不可能实现的密封布置。密封叠堆内的个别密封元件可以用于激励密封叠堆内的相邻密封元件。

许多种密封元件包括弹性体材料以形成密封。弹性体材料(诸如橡胶)在高盐度和/或高温环境中可能降解。此外，弹性体密封元件可能会随着时间的流逝而失去弹性，从而导致故障或需要重复更换。用作密封元件的一些材料可能还需要精密加工，以确保优化密封元件的界面处的表面接触。因此，没有良好的表面光洁度(例如，具有切口、间隙等的粗糙或不规则表面)的材料可能无法被这些材料充分密封。

如果密封元件例如由于高盐度和/或高温环境引起的降级而失效，则可能必须停止井筒作业，从而导致生产时间损失，并且需要额外的支出来减轻损坏并校正失效的密封元件。

附图说明

下文参考附图详细地描述了本公开的说明性示例，附图以引用的方式并入本文中并且在附图中：

图1是根据本文中公开的示例的两个密封元件O形圈和挡圈的示例的等轴视图；

图2是根据本文中公开的示例的多种垫片密封元件的等轴视图；

图3是根据本文中公开的示例的设置在流入控制装置周围的垫片的横截面视图；

图4是根据本文中公开的示例的设置在两个相邻的井下工具之间的间隙中的密封堆叠的等轴视图；

图5示出了根据本文中公开的示例的包括密封堆叠并且设置在井下工具中的封闭机构的横截面视图；

图6是根据本文中公开的示例的包括粘合剂的密封元件的一部分的横截面视图，所述粘合剂具有分散在其中的可膨胀金属；

图7是示出根据本文中公开的示例的两个样品可膨胀金属棒和一根油管的俯视图的照片；

图8是示出根据本文中公开的示例的插入到该根油管中的图7的样品可膨胀金属棒的侧视图，并且还示出样品可膨胀金属棒与该根油管之间的挤压间隙的照片；

图9是示出根据本文中公开的示例的在将该根油管密封之后的图7和图8的膨胀的样品可膨胀金属棒的侧视图的照片；

图10是绘制根据本文中公开的示例的实验的部分的压力与时间的图表，在该实验中图9的油管内的压力升高到足以将膨胀的金属棒从油管中逐出的压力；