受压自紧径向密封件的利记博彩app

专利名称：受压自紧径向密封件的利记博彩app
技术领域：
本文所公开的实施例大体涉及在油气行业中使用的防喷
器。具体而言，所选择的实施例涉及具有新型密封组件以在高压区域 与低压区域之间进行密封的防喷器。
背景技术：
良好的控制是油气勘探的一个重要方面。例如，在钻井时， 必须将安全装置放置在适当位置上，以防止由与钻探活动相关的意外 事件所引起的对人员的伤害和对设备的破坏。钻井涉及穿透多种地下地质构造，或"地层"。有时候，井 眼将要穿过的地层具有比井眼中所保持的压力显著要高的地层压力。 当这种情况发生时，井就发生所谓的"井涌"。形成的流体(其可为液体、 气体，或它们的组合)流入井眼通常会造成压力增大并伴随有井涌。压 力较高的井涌趋于从井眼进入点沿井孔向上(从高压区域到低压区域) 传播。如果容许井涌传播到达地表面，则钻井流体、井具及其它钻探 结构就会被喷出井眼。这种"井喷"可导致对钻探设备(包括，例如，钻 机)的灾难性破坏，以及钻井人员的极大伤亡。由于有井喷的风险，因此，将通常称为防喷器("BOP")的装 置安装在地表面处的井口上方或在深水钻^^笨装置中安装在海底上，以 有效地将井眼密封，直到可采取有效措施来控制井涌。BOP可,皮触发， 以使得井涌得到足够的控制并使其从系统中"向外流动"。现有多种 BOP,最常用的是环形防喷器和闸板式防喷器。在这之后，将更为详 细地对闸板式防喷器进行描述。参看图1,示出了闸板式BOP 100的实例。闸板式BOP 100通常包括本体102,以及至少两个相对设置的罩盖104。罩盖104可 利用例如螺钉或/和铰链紧固到本体102上，以便可将罩盖104拆卸下 来进行维修。作为备选，如图l所示，可使用径向锁定机构106将罩 盖104紧固到本体102上，以便在需要维修时使罩盖104能够滑动和 旋转。活塞促动式闸板108接合在各罩盖104的内部。通常，闸 板108为管型闸板或变孔径闸板，其在受到触发时移动以接合并包绕 钻探管和/或井具来密封井眼；或剪切闸板，其在受到触发时移动以接 合并物理剪切任何在井眼中的钻探管和/或井具；或全封闸板，其在受 触发时移动以在没有钻探管时接合并封闭井眼。闸板108可沿轴线112 而彼此相对地进行设置，并且可在井眼110中心附近相互抵靠而密封。 在授予Berckenhoff的、转让给本发明的受让人的美国专利 6,554,247('247号专利)中，提供了闸板式防喷器和高压密封的更多论 述，该专利通过引用整体并入到本文中。如同任何用于油气井钻探的工具一样，必须将防喷器密封 和紧固，以避免对周围环境及人员的潜在危害。例如，闸板式BOP 可包括在BOP的罩盖与本体之间的高压密封件，以防止流体的渗漏。 在一些情况下，高压密封件为弹性体密封件，并且应当受到定期4企查， 以保证该弹性体构件未受到切割、没有发生永久性变形，或者，例如， 没有与井眼中的钻探流体发生化学反应而受到损坏。现参看图2(取自'247号专利)，闸板式BOP 200的实例包括 高压表面密封件载体202，用以在罩盖104与本体102之间进行密封。 表面密封件载体202设置在围绕轴线112而形成在罩盖104中的槽204 内。表面密封件载体202包括两个弹性体O型密封圏206,208，以及 偏压机构210。当偏压机构210从罩盖104朝向本体102偏压表面密 封件载体202时，O型密封圏206,208密封地接合本体102和罩盖104 的表面。这类密封件的一个需要注意的问题就是，在BOP中，该BOP 的罩盖及本体可能需要变得更大，以容纳表面密封件。例如，表面密封件载体202保持在罩盖104的工作面212内，以抵靠本体102进行 密封。这就需要罩盖104(及所对应的本体102)在径向上比可能为径向 密封件所需的更大，以保持表面密封组件104。此外，表面密封件对 密封完整性的损失可能更为^:感。例如，当密封中遇到密封表面有不 足和缺陷时(例如，刮痕、擦伤、磨损)，表面密封件对穿过密封件的 渗漏更为敏感。现参看图3A，示意性地示出了径向密封件302的实例。图 3A取自美国专利3，887,198(其授予给McClure等人，并且通过引用而 整体并入本文中)。如图所示，径向密封件302设置在轴304的槽306 中，并且在轴304与本体308之间进行密封。流体F穿过轴304与本 体308之间的空隙310而进入槽306。流体F在高压下进入，并且推 动径向密封件302，以4吏其与轴304与本体308之间的另一空隙312 密封地接合。同样而言，在图3B中所示的另一个示意性实例中，径 向密封件302还可包括环形件314,用以保证本体308与轴304之间 的径向密封件302的适当间距。图3B取自美国专利3，970，321(其授予 给Dechavanne,并且通过引用而整体并入本文中)。然而，这类密封 组件的一个需要注意的问题可能涉及在低压下不能密封。例如，在低 压下，径向密封件302可能没有足够的流体F来加压并推动径向密封 件302与空隙312进行密封接合。现参看图4，示出了包括径向密封件408的闸板式BOP400 的另 一个实例。径向密封件408设置在围绕轴线112而形成在罩盖404 中的槽406内。保持件407用于将径向密封件408保持在槽406内。 径向密封件408在罩盖404与本体402之间进行密封。如图所示，径 向密封件408包括可为径向密封件408提供结构性支承的多个环形件 410。有关径向密封件需要注意的问题是，在高压下，本体402可绕 轴线112扩张，而罩盖404在尺寸上保持相对稳定。在这种情况下， 径向密封件408就可能不能够在本体402与罩盖404之间有效地进行 密封。
因此，密封组件就存在需要在不牺牲低压下的密封能力的 情况下，在处于高压下的表面之间进行密封。

发明内容
—个方面，本文所公开的实施例涉及一种使高压区域与低 压区域隔离的装置。该装置包括沿轴线在孔内接合的罩盖；位于罩 盖和孔的其中一个内的径向密封槽，其中，该径向密封槽包括径向壁 和纵向壁；以及设置在径向槽中的密封組件。该密封组件包括径向密 封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表面，以及邻近纵向壁 并至少部分地结合到密封组件上的支承圈。孔口表面的至少一部分以 及径向密封表面在径向上被预载，而轴向预载表面的至少一部分以及 轴向密封表面在轴向上被预载。另一方面，本文所公开的实施例涉及一种设置在径向密封 槽内用以与孔内的罩盖进行密封接合的密封组件。该密封组件包括径 向密封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表面、邻接轴向密 封表面至少部分地结合的支承圈、以及容许在高压区域与孔口表面之 间连通的至少一个孔口。径向密封表面抵靠该孔进行密封接合，而轴 向密封表面抵靠径向密封槽的纵向壁进行密封接合。此外，当高压区 域的压力增大时，密封组件被推向纵向壁并远离径向密封槽的径向 壁。另 一个方面，本文所公开的实施例涉及一种设置在径向密 封槽内用以与孔内的罩盖进行密封接合的密封组件。该密封组件包括 密封件载体、径向密封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表 面、设置在径向密封表面上的密封元件、以及设置在轴向密封表面上 的密封元件。设置在径向密封表面上的密封元件抵靠孔密封地接合， 而设置在轴向密封表面上的密封元件抵靠径向密封槽的纵向壁密封 地接合。此外，当高压区域的压力增大时，该密封組件被推向纵向壁 并远离径向密封槽的径向壁。
本发明的其它方面和优点可从下列描述及所附权利要求中 清楚得出。


图1为现有技术的闸板式防喷器的透视图。图2为设置在闸板式防喷器的罩盖与BOP本体之间的、现
有技术的高压密封件载体的截面图。图3A为围绕轴而设置在槽中的、现有技术的高压密封件的 截面图。图3B为具有围绕轴进行密封的环形件的、现有技术的高压 密封件的截面图。图4为设置在闸板式防喷器的罩盖与BOP本体之间的、现 有技术的密封件的截面图。图5A为根据本发明所公开实施例的密封组件的截面图。图5B为根据本发明所公开实施例的密封组件的透视图。图6为根据本发明所公开的实施例的、设置在径向密封槽 内的密封組件的截面图。图7为根据本发明所公开的实施例的、^沒置在径向密封槽 内的密封组件的截面图。图8为根据本发明所公开的实施例的、设置在处于低压下 的径向密封槽中的密封组件的截面图。图9为根据本发明所公开的实施例的、设置在处于高压下 的径向密封槽中的密封组件的截面图。图IO为根据本发明所公开的实施例的、设置在径向密封槽 中的密封组件的截面图。图11为根据本发明所公开的实施例的密封组件的截面图。图12为根据本发明所公开的实施例的、设置在径向密封槽 中的密封组件的截面图。
图13为根据本发明所公开的实施例的、设置在径向密封槽
中的密封组件的截面图。图14为冲艮据本发明所公开的实施例的密封组件的截面图。
图15为根据本发明所公开的实施例的、设置在径向密封槽
中的密封组件的截面图。
具体实施例方式在一个方面，本文所7>开的实施例提供了 一种在高压区域 与低压区域之间进行密封的装置。在另一个方面，本文所公开的实施 例提供了一种在闸板式防喷器的罩盖与孔之间进行密封的装置。此 外，在另一个方面，本文所公开的实施例提供了一种既在高压下又在 低压下在闸板式防喷器的罩盖与孔之间进行密封的密封装置。现参看图5A和图5B,示出了一种根据本发明所公开实施 例的密封组件500。图5A示出了图5B中所示出的整个密封组件500 的截面。在图5B中，密封组件描述为具有椭圓形状，如可围绕闸板 式防喷器的罩盖使用的那样，但本领域普通技术人员将认识到，本发 明并不限于任何特定的形状。例如，在另一个实施例中，密封组件可 具有圆形。同样而言，密封组件500包括密封本体504,支承圏502 至少部分地结合在密封組件500上。在一个实施例中，仅支承圏502 的一部分可结合到密封组件500上。作为备选，在另一个实施例中， 整个支承圏502可结合到密封组件500上。不论如何，可通过本领域 中所公知的任何方式，包括但不限于通过粘附或硫化，将支承圏502 结合到密封组件500上。密封组件500还包括径向密封表面506、轴 向密封表面508、孔口表面510,以及轴向预载表面512。在一个实施 例中，孑L口表面510可包括孔口表面释放槽514。在另一个实施例中， 轴向预载表面512可包括轴向预载表面释》丈槽516。此外，密封组件 500可包括在本领域中所公知的任意粘弹性材料(例如，橡胶、弹性体)。此外，除在本领域中所公知的任意热塑性树脂或热固性树脂和增强材
料(例如，具有碳纤维或玻璃纤维的环氧树脂)外，支承圏502可包括
在本领域中所公知的任意金属材料(例如，钢、钛)。现参看图6，示出了根据本发明所公开实施例的、设置在孔 604与罩盖602之间的密封组件500的截面。如图所示，罩盖602围 绕轴线600与孔604接合，由此使得密封组件500密封地接合孔604， 以使高压区域605与低压区域606隔离。尽管本文是从对BOP装置的 适用性方面来描述本发明所公开的实施例的，但本领域中普通技术人 员将认识到，本发明可用于任何压力密封的应用场合。同样而言，用 语"罩盖"或"孔"是一般性地使用的，并且将不限于防喷器的应用场合。 因此，在凹凸密封应用场合中，用语"罩盖"可用来描述凸件，而用语 "孔"可用来描述凹件。如图所示，密封组件500设置在罩盖602的开槽式径向密 封槽608中。径向密封槽608包括纵向壁609和横向壁610。如本文 所用，用语"槽"大体用来限定任何可容许将密封组件设置到其中的沟 槽、凹口、台阶或壁阶。在一个实施例中，密封组件500可由密封保 持件607保持在径向密封槽608内。如图6所示，密封保持件607可 通过例如螺栓而可拆卸地紧固到罩盖602上。在另一个实施例中，高 压孔口 612可用于容许流体连通，且位于高压区域605与密封组件500 的孔口表面510之间。此外，高压孔口 612可将高压流体供给到密封 组件500的孔口表面释放槽514(如果存在的话)中。在另一个实施例 中，高压空隙614和低压空隙616可由密封组件500隔离。高压空隙 614可将高压流体从高压区域605供给到密封组件500的轴向预载表 面释放槽516(如果存在的话)中。如图6所示，密封组件500的轴向密 封表面508抵靠径向密封槽608的纵向壁609进行密封接合。同样而 言，密封组件500的径向密封表面506抵靠BOP孔604的表面进行密 封接合。现参看图7,示出了根据本发明所公开实施例的、设置在罩盖602与BOP孔604之间的密封组件500的截面图。如图所示，密封 组件500设置在罩盖602的径向密封槽608内。然而，本领域普通技 术人员将认识到，本发明的实施例并不限于设置在罩盖内的径向密封 槽。作为备选，密封组件可设置在BOP孔的径向密封槽内。不论如何， 如图7所示，替代密封保持件(例如，图6中的607)， BOP孔604的 凸出部702可用来将密封组件500保持在罩盖602与BOP孔604之间。 因此，本领域普通技术人员将认识到，本发明的实施例并不限于使用 密封保持件将密封组件保持在罩盖与BOP孔之间。如图所示，高压空隙614可容许来自于高压区域605的流 体与密封组件500的孔口表面释放槽514和轴向预载表面释放槽516 连通。具体而言，孔口表面510可包括高压孔口 612A，用以容许流 体从高压区域605穿过高压空隙614而与释》丈槽514连通，以及预载 表面512可包括高压孔口 612B,用以容许来自于高压区域605的流体 穿过高压空隙614而与释放槽514连通。因此，本领域普通技术人员 将认识到，本发明所公开的实施例可具有设置在罩盖(如图6中所示) 或BOP的孔内的高压孔口 ，或可具有设置在密封组件本身(如图7所 示)内的高压孔口。此外，本领域普通技术人员将认识到，正如结合图 7而指出的那冲羊，本发明并不限于多个压力孔口。现参看图8，示出了根据本发明所公开实施例在罩盖602 与BOP孔604之间处于预载状态的密封组件500的截面图。具体而言， 如图所示，密封组件500、罩盖602以及BOP孔604经受较低的工作 压力，由此使得高压空隙614和低压空隙616可为很小或完全封闭。 在较低的工作压力下，密封组件500能够在BOP本体未围绕轴线600 径向扩张的情况下容纳来自于高压区域605的流体。在这样低的工作 压力下，密封组件500在罩盖602与BOP孔604之间进行密封接合， 由此将高压区域605与低压区域606隔离。因此，密封组件500处于 预载状态，由此使得密封组件500在径向密封槽608内弹性变形。具 体而言，在处于预载状态进行弹性变形时，密封组件500具有作用于密封组件500的表面506,508,510和512的力S广S4。径向密封表面506 具有在孔口表面510的方向上由BOP孔604的表面所施加的预载力 S"轴向密封表面508具有在预载表面512方向上由纵向壁609所施 加的预载力S2。孔口表面510具有在径向密封表面506方向上由径向 密封槽608的径向壁610所施加的预载力S3。此外，轴向预载表面512 具有在轴向密封表面508方向上由密封保持件607所施加的预载力 S4。当在较低的工作压力下处于预载状态而弹性变形时，释放 槽514,516(如果存在的话)可为密封组件500提供释;改空间。由于密封 组件500在较低的工作压力下容纳在径向密封槽608内时而可能在体 积上受到限制，释放槽514,516可提供过量体积的区域，由此容许密 封组件500的材料在弹性变形时流动。此外，在一些实施例中，密封组件500的支承圈502可为 密封组件500提供结构性支承。例如，如图8所示，密封组件500在 限制于径向密封槽608内时，可在较低的工作压力下进行弹性变形。 为了防止密封组件500的材料移动到低压空隙616中，支承圏502可 定位成与纵向壁609邻近，以支^^密封组件500的本体。优选的是， 支承圈502可由弹性模量比BOP本体的孔604更低的材料构成。此外， 如图所示，支承圈502具有大约为2:1的长宽比，以最大限度地增大 刚性和结合面积，同时最大限度地减小尺寸。然而，本领域普通技术 人员将认识到，本发明的实施例并不限于支承圈的具体尺寸、形状， 或构造。例如，在另一个实施例中，支承圈可为分段式的，由此使得 密封组件沿密封组件的选定部分具有支承圈，以代替围绕整个密封组 件的连续的环形件。在这样的实施例中，支承圈的选定部分可与弹性 体的部分相间，以使支承圈能够根据需要而进行径向扩张和压缩。支 承圏的部分和弹性体的部分可彼此互锁或结合。这样可容许利用弹性 体来代替金属用于支承圏的选定部分，进而制造出更为经济的密封组 件。此外，在另一个实施例中，支承圏可为巻状弹簧，以使其可根据需要而径向地扩张或压缩。现参看图9,示出了根据本发明所公开实施例的设置在罩盖 602与BOP孔604之间的密封组件500的截面图。在图9中，密封组 件500、罩盖602，以及BOP本体的孔604经受较高的工作压力。由 于工作压力的提高，BOP本体在尺寸上围绕轴线600进行扩张或增大， 由此可增大孔604的尺寸。例如，在因美国石油组织所规定的压力测 试而经受超过20,000psi(139,900kPa)的压力、额定压力为 15，000psi(103,400kPa)的BOP本体中，观察到BOP孔和本体的径向扩 张超过0.080in(0.203cm)。由于BOP孔604在尺寸上的增大，所以高 压空隙614和低压空隙616的尺寸相比图8中所示的那些也可有所增 大。同样而言，径向密封槽608的有效体积尺寸相比图8中所示出的 尺寸也可有所增大。在图9中，来自于高压区域605的流体能够进入径向密封 槽608。具体而言，流体穿过高压空隙614而进入，以作用于轴向预 载表面512的释放槽516，并且穿过高压孔口 612而进入，以作用于 孔口表面510的释放槽514。流体作用于表面512,514的压力，导致 作用于密封组件500的压力合力P将密封组件500推向径向密封表面 506和轴向密封表面508。此外，由于BOP本体的孔604的尺寸增大， 所以密封組件500可不再处于预载状态。因此，密封组件500当处于 如图8所示的低工作压力构造中时，可通过径向密封槽、罩盖以及BOP 孔的体积限制而弹性地预载，以密封地隔离高压区域与低压区域。相 反，在较高的工作压力下，来自高压区域的流体作用于密封组件500， 以使其密封地接合罩盖和BOP孔。现参看图10，示出了根据本发明所公开实施例的密封组件 500。如图所示，密封组件500包括多个化合物。多个化合物可包括 低硬度化合物1002和高硬度化合物1004。低硬度化合物1002可包括 径向密封表面506和轴向密封表面508。此外，高硬度化合物1004可 包括孔口表面510、轴向预载表面512，以及释放槽514，516。因此，低硬度化合物1002可密封地接合BOP孔604的表面以及径向密封槽 608的纵向壁609，而高硬度化合物1004可密封地接合密封保持件607 的表面以及径向密封槽608的径向壁610。应当清楚的是，本领域普 通技术人员将认识到，本发明并不限于密封组件的多个化合物的特定 构造或数目。例如，在另一个实施例中，密封槽可包括三个或多个不 同化合物，其具有包括孔口表面和轴向预载表面的高硬度化合物，包 括径向密封表面的中硬度化合物，以及包括轴向密封表面的低硬度化 合物。此外，如图IO所示，两个压力孔口 612A,612B用于将流体从 高压区域605排到密封组件500,第一压力孔口 612A与释放槽514 连通，而第二压力孔口 612B与释方丈槽516连通。现参看图11 ，示出了根据本发明所公开实施例的密封组件 500的截面图。具体而言，密封组件500由单个多硬度化合物构成， 其中，密封组件500的硬度沿方向D而增大。因此，密封组件500的 硬度从径向密封表面506向孔口表面510以及从轴向密封表面508向 轴向预载表面512增大。然而，本领域普通技术人员将认识到，本发 明并不限于任何特定的多硬度化合物或任何特定的硬度梯度。现参看图12，示出了根据本发明所公开实施例的具有偏压 机构1202的密封组件500的截面图。如图所示，偏压机构1202设置 在孔口表面510和轴向预载表面512上。因此，偏压机构1202将密 封组件500推向纵向壁609且远离径向密封槽608的径向壁610。本 领域普通技术人员将认识到，偏压机构可为本领域所公知的任何偏压 机构(例如，弹簧或弹性体)。同样而言，可选择偏压机构1202的弹簧 常数或硬度，以产生用于密封组件500的优选预载量。现参看图13,示出了根据本发明所公开实施例的具有织物 加强件1302的密封组件500的截面图。如图所示，织物加强件1302 从径向密封表面506伸向密封组件500的轴向密封表面508。因此， 在该实施例中，支承圏502至少部分地结合到密封组件500的织物加 强件1302上。织物加强件在高压区域与低压区域之间进行密封时，可用来增强密封组件。织物加强件材料还可由本领域所公知的任意织物材料构成，例如KEVLAR ,其可从DuPont公司买到。此外，如 图13所示，密封组件500还可包括位于孔口表面510和轴向预载表 面512交汇处的偏压机构1202。与图12所示的实施例相似，偏压机 构1202将密封组件500推向纵向壁609且远离径向密封槽608的径 向壁610。本领域普通技术人员将认识到，本发明并不限于用于偏压 机构1202或织物加强件1302的任何特定构造。
现参看图14，示出了根据本发明所公开实施例的包括密封 件载体1404和多个密封元件1410A,1410B的密封组件1400。具体而 言，密封元件1410A设置在密封组件1400的径向密封表面槽1406中， 而密封元件1410B设置在密封组件1400的轴向密封表面槽1408中。 密封元件1410A,1410B可为本领域所公知的任意密封元件，例如O型 圏或才莫制橡月交。如图14所示，密封元件1410A为O型圈，而密封元 件1410B为模制橡胶。因而，密封件载体1404可由本领域中所公知 的任意材料构成。优选的是，密封件载体1404可由弹性模量比BOP 本体的罩盖或BOP孔更低的材料构成。例如，当BOP孔由钢构成时， 密封件载体1404可由钛构成。此外，密封组件1400可包括偏压机构 1202。
在一个实施例中，在较4氐的工作压力下，偏压4几构1202可 用于使密封件1410A,1410B密封地接合BOP孔604和罩盖602。在较 高的工作压力下，在其中BOP孔604径向地扩张，来自于高压区域的 流体可将密封组件500的密封件载体1404推向径向密封表面506和 轴向密封表面508。在这两种情形下，密封件载体1404的密封元件 1410A,1410B可用来密封地接合BOP孔604和罩盖602,以隔离高压 区域和4氐压区域。
如上文所述，本领域普通技术人员将认识到，在本发明所 公开的实施例中，径向密封槽可设置在BOP孔或罩盖中。例如，如图 15所示，具有纵向壁609和径向壁610的径向密封槽608 _没置在BOP孔604中。在较高的工作压力下，来自于高压区域605的流体通过高 压孔口 612而与密封组件500的释放槽514连通。此外，来自于高压 区域605的流体可通过高压空隙614而供给到轴向预载表面释放槽 516中。因此，利用作用在密封组件500上升高的压力，将密封组件 500推向纵向壁609且远离径向密封槽608的径向壁610。
本领域普通技术人员将认识到，本发明并不限于在油田行 业内使用，而是也可用于需要径向密封扩张表面的任何领域。此外， 尽管到目前为止，本发明所公开的实施例已经示出了密封组件为静密 封件，其中，罩盖相对于BOP孔保持大致静止，但是根据本发明所公 开实施例的密封组件也可用于动密封件的应用场合。例如，圓形的罩 盖可围绕轴线旋转，这与轴围绕轴线相对于孔进行旋转的情形相似。 作为备选，罩盖可沿轴线做往复运动，这与活塞沿轴线相对于孔做往 复运动相似。在该实施例中，根据本文所公开实施例的密封组件可用 来动态地密封接合罩盖与孔。然而，在这些应用中，优选的是，罩盖 以较低的角速度旋转，或以较低的频率相对于孔进行往复运动，以最 大限度地提高密封组件的寿命。
此外，本领域普通技术人员将认识到，本发明所公开的实 施例可用来在BOP本体与罩盖之间可重复地提供密封接合。由于密封 組件当限制在径向密封槽内时，只可弹性地变形，所以密封组件可避 免永久性变形。因此，密封组件可用来在低工作压力和高工作压力的 多个循环下可重复地提供密封接合，而不使密封组件的完整性受损。
此外，本领域普通技术人员将认识到，本发明所^^开的实 施例可与其它密封件结合使用。例如，本发明所公开的实施例可与表面密封件或其它径向密封件一起使用。同样而言，本发明并不限于使 用本文所公开的密封组件。
有利的是，本文所公开的实施例可提供一种在低工作压力 下在BOP本体与罩盖之间进行有效密封的密封组件。此外，本文所公 开的实施例可提供一种密封组件，其可在高工作压力下在BOP本体与罩盖之间进行有效密封，尤其是如果BOP本体在该压力下具有进行扩 张的趋势。此外，本文所公开的实施例可提供既在低工作压力下又在高工作压力下在BOP本体与罩盖之间进行有效密封的密封组件，其 中，BOP本体和罩盖中的一个相对于另一个旋转。
尽管已经关于有限数量的实施例描述了本发明，但受益于 本公开内容的本领域技术人员将认识到，还可设计出不脱离如文中所 公开的本发明范围的其它实施例。因此，本发明的范围应仅由所附权 利要求来限制。
权利要求
1.一种使高压区域与低压区域隔离的装置，所述装置包括沿轴线在孔内接合的罩盖；位于所述罩盖和所述孔的其中一个中的径向密封槽，其中，所述径向密封槽包括径向壁和纵向壁；以及设置在所述径向密封槽中的密封组件，所述密封组件包括径向密封表面、轴向密封表面、孔口表面、轴向预载表面，以及邻近所述纵向壁且至少部分地结合到所述密封组件上的支承圈；其中，所述孔口表面的至少一部分以及所述径向密封表面在径向上被预载；以及其中，所述轴向预载表面的至少一部分以及所述轴向密封表面在轴向上被预载。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括至 少一个高压孔口 ，用以容许流体在所述高压区域与所述密封组件的孔 口表面之间连通。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在高的工作压力下， 所述密封组件在所述径向密封槽中被推靠在所述纵向壁上并远离所 述径向壁。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封组件包括 至少一个偏压才几构。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一个偏压 机构选自由弹簧、弹性体和橡胶所组成的组。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括可 拆卸地紧固到所述罩盖和所述孔的其中 一个上的密封保持件。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罩盖绕所述轴 线相对于所述孔旋转。
8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罩盖沿所述轴线相对于所述孔往复运动。
9. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封组件包括 密封件载体和多个密封元件。
10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 括由弹性体、合成橡胶和天然橡胶所组成的组中的至少一种。
11. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 括多种化合物。
12. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述密封组件为多硬度化合物。
13. 根据权利要求IO所述的装置，其特征在于，所述密封组件还包括织物加强件。
14. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述孔口表面包 括释放槽。
15. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴向预载表 面包括释放槽。
16. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支承圏包括 连续的环形件、分段式环形件和巻状弹簧中的一种。
17. —种设置在径向密封槽内以密封地接合孔内的罩盖的密封组 件，所述密封组件包括径向密封表面； 轴向密封表面； 孔口表面； 轴向预载表面；邻近所述轴向密封表面至少部分地结合的支承圏；以及 用以容许在高压区域与所述孔口表面之间连通的至少 一个孔口 ； 其中，所述径向密封表面抵靠所述孔密封地接合，以及所述轴向 密封表面抵靠所述径向密封槽的纵向壁密封地接合；以及其中，当所述高压区域中的压力增大时，所述密封组件被推向所述纵向壁并远离所述径向密封槽的径向壁。
18. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 4舌偏压一几构。
19. 才艮据权利要求n所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 可拆卸地紧固到所述罩盖和所述孔的其中一个上用以将所述密封组 件保持在所述径向密封槽内的密封保持件。
20. 根据权利要求n所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 括密封件载体和多个密封元件。
21. 根据权利要求n所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 括由弹性体、合成橡胶和天然橡胶所组成的組中的至少 一种。
22. 根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述密封组件包括多种化合物。
23. 根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述密封组件为 多硬度化合物。
24. 根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述密封组件包 括织物加强件。
25. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述孔口表面包 括释放槽。
26. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述预载表面包 括释放槽。
27. 根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述支承圈包括 连续的环形件、分段式环形件和巻状弹簧中的一种。
28. —种设置在径向密封槽内用以密封地接合孔内的罩盖的密封 组件，所述密封组件包括密封件载体； 径向密封表面； 轴向密封表面； 孑L口表面；轴向预载表面；设置在所述径向密封表面上的密封元件；以及设置在所述轴向密封表面上的密封元件；其中，设置在所述径向密封表面上的密封元件抵靠所述孔密封地 接合，以及设置在所述轴向密封表面上的密封元件抵靠所述径向密封 槽的纵向壁密封地接合；以及其中，当高压区域中的压力增大时，所述密封组件被推向所述纵 向壁并远离所述径向密封槽的径向壁。
29. 根据权利要求28所述的密封组件，其特征在于，所述密封件 载体的材料的弹性模量低于所述孔的弹性模量。
30. 根据权利要求29所述的密封组件，其特征在于，所述密封件 载体由钛构成。
31. 根据权利要求28所述的密封组件，其特征在于，所述密封組 件还包括用以容许在所述高压区域与所述孔口表面之间连通的至少 一个孑L口 。
32. 根据权利要求28所述的密封组件，其特征在于，所述密封组 件还包括至少 一个偏压才几构。
33. 根据权利要求28所述的密封组件，其特征在于，所述密封元 件中的至少 一 个为模制橡胶。
全文摘要
一种设置在径向密封槽内用以密封地接合孔内的罩盖的密封组件。该密封组件包括径向密封表面、轴向密封表面、孔口表面，以及轴向预载表面。当高压区域的压力增大时，密封组件被推向纵向壁并远离径向密封槽的径向壁。
文档编号E21B33/00GK101517192SQ200780034659
公开日2009年8月26日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年7月20日
发明者M·W·伯肯霍夫 申请人:海德里尔美国制造业有限责任公司