專利名稱：環(huán)形封隔器的制作方法
石油的第一次開采或具有高粘性重油的初次開采的一般方法是采用蒸汽噴射方法。二次開采的普通方法中包括一對油井或多個油井，其中某些井是用來注入高壓高溫蒸汽，使用另一組井采油，通過蒸汽迫使油從巖層中出來。蒸汽不但提供作用到石油上的壓力，并使石油從注入井流向產(chǎn)油井，而且蒸汽給油加熱，降低油的粘性，使油更容易從巖層流到產(chǎn)油井中。
用于蒸汽噴射的另一種方法是使用一口單井。臨時采用噴入蒸汽來加熱地層中的流體，然后中斷噴射蒸汽，當生產(chǎn)石油時，由于壓力差的作用受熱的油開始流到該井中。單井也可以在一個高度使用蒸汽噴射，并在不同高度進行采油。這些井使用井底泵或桿式泵把油從井中抽出。
在蒸汽噴射過程中所發(fā)生的問題是巖層中的油被放空，蒸汽從巖層流入產(chǎn)油井。蒸汽從工業(yè)上所稱的減飽和區(qū)穿入產(chǎn)油井使產(chǎn)量減少。流入產(chǎn)油井的任何蒸汽將增加產(chǎn)油井中的壓力，從而減少了油的流出。另外，進入產(chǎn)油井套管中的蒸汽必須在地面上處理。蒸汽可以冷凝，水也可以重新用于蒸汽噴射。在這種情況下，這些損失的蒸汽代表著大量的能量消耗，并且為生產(chǎn)蒸汽而燃燒燃料所釋放的污染物增加了。另一種辦法是把達到地面的蒸汽排放掉，這不但耗損了能量，而且污染了環(huán)境。
所以需要把在減飽和區(qū)中的部分井隔離開，以阻止蒸汽進入井孔中。
在石油工業(yè)中，目前已研制出許多高級的封隔器，這些封隔器放到井管中以阻塞部分井管。它們具有復(fù)雜的機械和液壓裝置，以便在井里的油管中徑向向前滑動，并將其固定在適當位置。它們通常具有彈性材料密封件，使密封件膨脹靠在油管的內(nèi)壁，以便給油管提供密封。由于封隔器要求很高，因此它很貴。另外，由于在蒸汽噴射過程中遇到高溫，因此彈性材料封隔器在使用中很快就被損壞。有時噴射出的蒸汽高達250-425℃，這將導致密封件被損壞而密封失效。
因此，需要提供一種用于油井的“自行展開”的封隔器或密封，該封隔器能迅速地插入井中而不需要復(fù)雜的設(shè)備，它制造經(jīng)濟，并能在蒸汽噴射的高溫中使用。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的目前的最好的實施例，提供一種用于密封美國石油學會(API)給定直徑的油管的環(huán)形封隔器。該封隔器至少有一對剛性密封環(huán)，一個至少帶有一條環(huán)形槽的圓筒形心軸。一對密封環(huán)安裝在該環(huán)形槽中，而且這兩個環(huán)基本上占據(jù)了環(huán)形槽的全長。每個環(huán)的外徑大于美國石油學會給定尺寸的油管的內(nèi)徑。每個環(huán)上有一縱向切口，以便環(huán)收縮直徑配合插入油管中，并設(shè)有一裝置，使兩切口不處在一直線上，以避免形成泄漏通道。最好在環(huán)形封隔器中使用兩對或多對環(huán)，這些環(huán)放在隔開的環(huán)形槽中。
本發(fā)明提供一種唯一知道的自行展開式封隔器，當安裝在井中時不需要機械或液壓裝置將其展開。
本發(fā)明的上述及其他特點和優(yōu)點，通過下面結(jié)合附圖的詳細描述將變得更加清楚明白。其中

圖1為安裝在套管中的兩個環(huán)形封隔器的縱向剖視圖;
圖2為本發(fā)明的環(huán)形封隔器的一個實施例沿縱向半剖側(cè)視圖;
圖3為本發(fā)明環(huán)形封隔器的另一實施例的局部縱向半剖側(cè)視圖;
圖4為沿圖3中線4-4剖開的環(huán)形封隔器橫截面視圖。
一口油井有一地面套管10，該套管10是一個從地面向下延伸到開采區(qū)附近的鋼管。在開采區(qū)使用各種各樣的技術(shù)從采油井中采油或?qū)⒄羝⑷氲阶⑷刖?。圖1所示的技術(shù)使用了一鋼管11，它從地面套管的下面延伸到油井孔中的擴大的部分中。其中部分管子，通常稱作襯管上具有孔，以便于生產(chǎn)流體流入井口。通常將礫石填在油井襯管周圍，以便在襯管和圍巖或儲油層15之間形成一個高孔隙度區(qū)域，油是從該儲油層15采出。對于這種開采方法，該襯管壁上有一個約0.5～2.5毫米寬、5厘米長的井中流體可以流過的切槽。
油井中使用的油管和套管都是采用由美國石油協(xié)會(API)制定的標準管徑。這些標準管徑都標有內(nèi)徑，這樣油井司鉆或操作者能夠知道孔的直徑，通過該孔進行油的回收工作。實際上，本發(fā)明所提供的油井密封工具或環(huán)形封隔器是專門為API特定尺寸的油管而設(shè)計的，例如，為直徑為5 1/2 英寸(14厘米)、每英尺重17磅(25kg/m)的油管而設(shè)計的特殊的環(huán)形封隔器。該油管有特定的內(nèi)徑，而環(huán)形封隔器的外徑僅僅與這種尺寸的油管配合使用。
圖1和圖2所示的是用在油井的地面套管中的環(huán)形封隔器12。將這個上部環(huán)形封隔器通過套管下落到普通襯管懸掛器或?qū)蛎芊饨宇^13上，襯管懸掛器或?qū)蛎芊饨宇^處在地面套管和油管之間。環(huán)形封隔器上端有一母螺紋14，它與井中的回采油管的一端連接。也可以將環(huán)形封隔器焊接在回采油管上。該環(huán)形封隔器用回采油管送入井中。將主體或心軸16的底部制成錐形以克服進入阻力。在心軸的上下端部附近設(shè)有一對環(huán)形槽17。這些槽可以在靠近心軸主體上部處加工出來，或者槽的一端用一個單獨的軸套封住，該軸套可以與靠近心軸底部的剪切環(huán)18是一體的，剪切環(huán)18緊配合地固定在主體的外徑周圍。因此，在剪切環(huán)和主體之間即使有也只有少量的流體流過。
舉例來說，在上槽中有一對剛性密封環(huán)19、21，它們總的長度僅比槽的長度略小。例如在具體的實施例中，該槽長度為10cm，而每個環(huán)的標稱長度為5cm。環(huán)的兩端與槽的兩端之間的總的積累的間隙最大為0.25mm。換句話說，疊起的環(huán)的長度僅僅比槽的長度短四分之一毫米。由于這些密封環(huán)基本上完全裝入槽中，因而在環(huán)的端部具有良好的限流作用。
如果一對環(huán)的兩端與槽的兩端之間的總間隙超過0.25mm，那么就可能發(fā)生重大的泄漏，而為了達到所需要的密封級別，就需要增加密封環(huán)。如間隙沒有超過0.25mm，那么有兩對密封環(huán)就足夠了。兩組每組兩個密封環(huán)比一組四個密封環(huán)密封效果好。如需要可以使用多對密封環(huán)來提高其限流作用。
每個環(huán)的外徑比所選用的美國石油學會油管內(nèi)徑大1.25mm。每個環(huán)上都有一槽或裂縫22(在圖2中未示出，但在環(huán)形封隔器的另一實施例中，即在圖4的橫截面中表示出來)。在向井中插入過程中，當環(huán)被壓入通過油管時被壓成一個較小直徑的環(huán)。由于環(huán)的靜態(tài)直徑比油管的內(nèi)徑大，所以環(huán)被緊緊地固定在油管中，并且壓靠在油管上形成限流密封。將密封環(huán)端部稍稍做成斜角，當它們通過井時將有利于環(huán)的壓入。
下環(huán)21上有一長方形舌23，它固定在上環(huán)19上配合的槽口中。其目的是避免上環(huán)上的縫與下環(huán)上的縫對齊，因為對齊將形成一條供流體流過密封環(huán)的通道。具體是舌設(shè)在從密封環(huán)上的縫順時針轉(zhuǎn)動90°處，槽口設(shè)在沿逆時針轉(zhuǎn)動90°處。當把密封環(huán)裝配好時，其兩條縫相隔180°。
將每個環(huán)用鍵安在心軸上也能完成相同的功能，不過環(huán)相對心軸的轉(zhuǎn)動是不重要的，而且制造帶舌和槽口的環(huán)比在心軸上進行特殊的機械加工要更經(jīng)濟。
每個環(huán)上的槽口和固定在該槽口中的鍵銷可防止兩個環(huán)之間的相互轉(zhuǎn)動。但最好有一個與環(huán)形成一整體用來防止轉(zhuǎn)動的裝置，從而不存在活動部件。
在環(huán)形封隔器中使用兩對環(huán)，這是由于每個環(huán)上都有一條切口，當環(huán)裝入油管時能將其壓縮。如僅僅使用一個密封環(huán)，將存在一條通過該切口的泄漏通道。對于兩個或多個密封環(huán)，能將這些切口錯開，將經(jīng)過這些切口發(fā)生的泄漏減至最小程度。
每個環(huán)的內(nèi)徑和相對應(yīng)的槽17底部外徑這樣設(shè)計當環(huán)形封隔器被推入井中時，油管壓縮密封環(huán)的最大壓縮量不小于油管的通徑。通徑是由API規(guī)定的油管內(nèi)徑的最小尺寸，因此穿過該油管的其它油管或物品將配合良好。
具體地講，給定的通徑比所給定油管的內(nèi)徑要小1/8英寸(3.175mm)。因此當環(huán)處于完全脹開狀態(tài)時，其直徑比油管的標稱內(nèi)徑大1.25mm。當環(huán)完全壓在槽底時，其直徑方向被壓縮了約4.4mm。換句話說，環(huán)靜態(tài)下的內(nèi)徑比心軸上槽的外徑大4.4mm左右。
具體地講，槽的總深度大約與其中的環(huán)的壁厚相同。因此，環(huán)形封隔器主體外徑(或第一個實施例中隔套筒29的外徑)與其中所使用的油管的通徑大致相同。剪切環(huán)的外徑也接近油管的通徑。密封環(huán)的壁厚將足夠厚，以便在一個環(huán)被壓縮，而相鄰的環(huán)未壓縮的情況下，這兩個環(huán)將不會套疊在一起。
每個環(huán)的內(nèi)徑和槽的外徑是這樣的，當密封環(huán)完全被壓到槽的底部時，該密封環(huán)仍處在自身的彈性極限之內(nèi)，即不會發(fā)生塑性屈服。該塑性屈服限制環(huán)恢復(fù)到脹開的狀態(tài)靠在油管內(nèi)壁上。
每個環(huán)上的切口的寬度足以使環(huán)的直徑從其靜態(tài)狀態(tài)壓縮以便緊緊地壓在心軸上的槽的底面上。這樣，在一個典型的實施例中，環(huán)的外徑比油管內(nèi)徑大1.25mm，通徑比油管的標稱內(nèi)徑小1/8英寸(3.175mm)。該縫最小寬度約為14mm，并一般更寬些。這樣當縫被壓縮至通徑時仍存在一個約為2.5mm的間隙，以便在油管直徑實際上比通徑小的情況下獲得較大的公差。
由于保留了約為2.5mm間隙寬度，因而不存在由熱脹所帶來的問題。正如所述，要求環(huán)形封隔器在非常高的溫度下仍能保持密封。充裕的間隙使環(huán)被卡在井中的類似情況減至最少。
在靠近心軸底部的第二個槽17中設(shè)有第二對環(huán)26、27。這些環(huán)也有一舌和凹口結(jié)構(gòu)28和基本上與上一對環(huán)19、21相同的切口(圖中未示出)。通常心軸主體被加工成能將每組環(huán)分隔開來。在這個實施例中，套筒29將上下兩對環(huán)分隔開。該套筒最好非常緊地套在心軸的外徑周圍，并且它有與油管通徑大致相同的外徑，該油管與環(huán)形封隔器一起使用。實際上將同一外徑的心軸加工成具有兩條槽17的結(jié)構(gòu)。環(huán)和套筒的組件是通過剪切環(huán)18固定在心軸上，剪切環(huán)18通過旋在心軸主體上的剪切銷子31將其固定在心軸上。
當環(huán)形封隔器在井中使用時，也可能被侵蝕或在環(huán)形封隔器和周圍油管之間被砂堵住。這將可能引起密封環(huán)被卡在油管中，從而牽拉螺紋連接在心軸上的油管也不能迅速地將封隔器從井中取出。如果發(fā)生這樣的情況，所設(shè)計的剪切銷子會在連接封隔器和地面之間的油管的屈服強度的約3/4拉伸載荷作用下被剪斷。這樣環(huán)形封隔器主體能夠取出，而僅僅將密封環(huán)、套筒和剪切環(huán)留在井中被打撈上來或被碾碎。
如需要，在靠近環(huán)形封隔器下螺紋端設(shè)一管頸32。另一油管一般螺接到環(huán)形封隔器上，朝井里進一步延伸。管頸作為斷裂的薄弱處，如下面油管被卡住，將可以取出封隔器。而僅僅把油管留在井中打撈或碾碎。
當環(huán)形封隔器被固在井管里時，密封環(huán)緊緊地貼在油管的內(nèi)壁上，并有效地防止大量流體的流動。通過封隔器的任何流體都必須沿著心軸主體方向進入下環(huán)下方的迷宮通道，然后向內(nèi)進入一對環(huán)的端部和下槽端之間，沿著環(huán)內(nèi)側(cè)和帶槽的心軸主體之間的環(huán)形通道，從下面一對環(huán)的端部向外流出。然后沿著兩對環(huán)之間的心軸主體流動，再從一對上環(huán)向里、縱向和向外流動，最后沿心軸主體的上部流出。
這些密封環(huán)頭尾相連地緊貼在心軸主體上的槽中，這種布置實際上形成了一連串的限流的縫隙。環(huán)兩端和槽兩端之間的小間隙構(gòu)成一縫隙。在密封環(huán)內(nèi)徑和心軸上槽的外徑之間空間形成一縫隙，它串接在該對密封環(huán)兩端縫隙之間。還有一個有效地縫隙，它是心軸主體和油管內(nèi)壁之間的環(huán)形通道，該通道位于上、下兩組環(huán)及兩組環(huán)之間的旁邊。通過這一連串的縫隙的流動阻力可以計算機出來，但其效果幾乎沒有提高。
根據(jù)上述提出的尺寸，可以將6 5/8 英寸(17cm)外徑的環(huán)形封隔器計算出來。一對密封環(huán)的密封效率約為75-80%。換句話說，通過兩個密封環(huán)的流體相對于沒有密封環(huán)時減少75-80%。當采用圖2所示的兩組密封環(huán)時，環(huán)形封隔器的效率在95%以上。另外，堵在這些縫隙中的侵蝕或砂粒、廢料或其它類似物將進一步提高其密封效果。
圖1和3表示油井密封工具或環(huán)形封隔器36的第二個實施例，其橫截面如圖4所示。下環(huán)形封隔器的上端焊接在生產(chǎn)油管37上，該生產(chǎn)油管37從上環(huán)形封隔器12的下端穿過多孔襯管延伸到儲油層15。在這個實施例中，該封隔器主體比開口管38小，開口管38焊在生產(chǎn)油管里面。另外，環(huán)形封隔器管的端部可以螺接到生產(chǎn)油管中。該環(huán)形封隔器的下端為一斜刮泥筒。在有些例子中，生產(chǎn)油管將延伸到下封隔器以下。
在環(huán)形封隔器38主體外表面上車出一對槽39。一對剛性密封環(huán)41緊貼在上槽中，一對相類似的密封環(huán)42緊貼在下槽中。每對密封環(huán)都有一舌和凹口結(jié)構(gòu)，以防止兩個環(huán)相對轉(zhuǎn)動。正如上面所述這種結(jié)構(gòu)可避免每個環(huán)上的切口22都對齊，切口22對齊會增加由各環(huán)形成的中間孔的有效面積。
與第一實施例中的密封環(huán)一樣，每對密封環(huán)在槽中頭尾之間間隙很小，并貼在心軸主體上，而且處于井中油管里面。在本實施例中，將密封環(huán)從它的靜態(tài)直徑張開，沿著密封主體縱向滑動，直到密封環(huán)突然咬合在各自的槽中為止，密封環(huán)就通過這樣的方法安裝在槽中。密封環(huán)必須具有足夠的彈性，以便張開超過主體的外徑而不發(fā)生永久變形。這是因為這些密封環(huán)不能安裝在由象第一個實施例中所描述的隔套和剪切環(huán)形成的槽中。在具有高屈服強度的密封環(huán)中，約為5mm的壁厚就可以提供足夠的彈性變形。
一對密封環(huán)的長度至少足以在多孔襯管11上的槽46的整個長度上延伸。正如上所述，標準的縫尺寸約為0.5-2.5mm寬、5mm長，且長度沿襯管縱向延伸。這樣井液將從儲油層流入該油井中。如密封環(huán)的總長度小于這些槽的長度，這些槽將形成泄漏流過環(huán)形封隔器的密封環(huán)，每個環(huán)也要做得足夠長，以便它跨過管子接頭之間的小小的間距。密封環(huán)上的縫不在一直線上、相距180°，密封環(huán)在進入油管時被壓縮。這就意味著這些縫不能與襯管上的槽對齊，而且不允許泄漏物通過環(huán)形封隔器。
該環(huán)形封隔器沒有很復(fù)雜的運動部件，并且很容易加工。對于多數(shù)檢修站來說，能夠用便宜的冷軋鋼來制造心軸和密封環(huán)。在第二實施例中密封環(huán)彈性彎曲地貼在環(huán)形封隔器主體上，可以用熱處理合金鋼做密封環(huán)以便得到較高的彈性變形，該彈性變形在心軸的屈服強度以下。用玻璃纖維和高溫樹脂及全國電氣制造商協(xié)會G-7或青銅制作的密封環(huán)也是合適的。
實際上，可以將兩個環(huán)形封隔器安裝在圖1所示的井中。在這個實施例中，上環(huán)形封隔器12隔離了地面套管，并隔離了儲油層15中的減飽和地層47和井的環(huán)狀通道。下環(huán)形封隔器36布置在減飽和區(qū)48，該減飽和區(qū)48在圖中用斜影線來表示。這種布置被使用在與蒸汽噴射井隔開的生產(chǎn)井中。當這種環(huán)形封隔器單獨使用在噴射井中，就可以使用一個封隔器，或僅僅在噴射井的有限深度使用多個封隔器。
通過連接將這些環(huán)形封隔器布置在生產(chǎn)油管的適當位置，該生產(chǎn)油管插在用于回采石油的井中。將封隔器完全推入井孔中，正如上所說密封環(huán)被壓縮，從而沿井管的長度方向滑動。把這些環(huán)形封隔器完全推到所需的深度。由于這些密封環(huán)被彈性壓縮，因而與井管內(nèi)壁繼續(xù)處于幾乎完全密封狀態(tài)。流體僅能沿封隔器主體流過封隔器，進入槽的端部與一對密封環(huán)的端部之間，在該對密封環(huán)內(nèi)縱向流動，然后從另一槽的端部與另一對密封環(huán)的端部之間向外流出。密封環(huán)兩端之間的縫隙大大地阻礙了流動的流動。這種封隔器在不需要完全密封并允許一些泄漏的情況下使用。
通過反向拉生產(chǎn)油管可以將環(huán)形封隔管取出來。
當按圖所示布置時，石油能從儲油層流入砂礫充填帶，然后穿過多孔襯管上的縫口。石油是通過泵(圖中未示)從井孔中采出。來自減飽和區(qū)的蒸汽穿過多孔襯管上的槽進入井孔中。下封隔器大大地防止了蒸汽流入生產(chǎn)油管中，上封隔器大大地阻止蒸汽流入生產(chǎn)油管和地面套管之間的環(huán)形空間。
環(huán)形封隔器還有其它用途，如隔離砂堆集的井段。還可以在逐漸下沉的儲油層中使用這種環(huán)形封隔器來隔離減飽和區(qū)。
這種便宜的封隔裝置非常有效。它被用在每天產(chǎn)量約為60桶的生產(chǎn)油井中，其中約有30桶為石油(一桶等于159升)。在安裝這種封隔器之后，每天總產(chǎn)量將上升到約160至170桶，石油產(chǎn)量增加三倍，約為每天95桶。普通封隔器不適用的原因在于它的成本高和彈性材料密封的壽命有限。這里所棕的環(huán)形封隔器不需要彈性材料，而使用了剛性的密封環(huán)。
環(huán)形封隔器在蒸汽噴射中還節(jié)省了相當?shù)哪芰?。在使用幾個環(huán)形封隔器的情況下，生產(chǎn)井中的套管壓力從約2.8kg/cm降到約0.7kg/cm。由這個壓力差所表示的蒸汽不需要冷凝和再加熱，或排到大氣中去。因此，需要產(chǎn)生的蒸汽體積顯著減少了。由于產(chǎn)生的蒸汽少，燃燒的燃料少，并減少了燃燒物的釋放。在允許排出的地方，也減少了由排出的蒸汽攜帶的污染物。
但盡管在這里已描述和展示了本發(fā)明的環(huán)形封隔器的兩個具體實施例，對于普通專業(yè)技術(shù)人員來說，對本發(fā)明作出許多修改或變化將是顯而易見的。環(huán)形封隔器的下端可以用柳條來制作，以便插入泄漏導管密封接頭中。該環(huán)形封隔器的上端有普通的左旋連接工具螺紋。另外該封隔器下端可以車出螺紋，以便安裝在襯管上和替代導向密封接頭。
如果需要可以在環(huán)形封隔器主體上設(shè)三組密封環(huán)。但發(fā)現(xiàn)有兩組就足夠了。甚至在某些地方使用一對密封環(huán)就夠了。各種其它結(jié)構(gòu)形狀也是顯而易見的，而且也是容易理解的。在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，除有特殊描述之外，就可以實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形封隔器，它包括一管狀主體，其特征在于在主體的外表面上設(shè)有環(huán)形槽；在環(huán)形槽中設(shè)置一對剛性密封環(huán)，每個環(huán)上有一縱向延伸的切口，以便于環(huán)的彈性張開和壓縮；和防止兩環(huán)之間相互轉(zhuǎn)動的裝置，使相鄰兩環(huán)上的切口不處在一直線上。
2.一種用于封隔美國石油學會給定直徑的油管的環(huán)形封隔器，它包括一圓柱形心軸和在心軸上端用來將心軸連接到管子上的裝置，其特征在于在心軸上至少有一環(huán)形槽;在該槽中至少有兩個剛性密封環(huán);這兩個密封環(huán)基本上占據(jù)環(huán)形槽的整個全長，每個環(huán)的外徑都比美國石油學會給定的油管的內(nèi)徑要大;每個密封環(huán)上有一縱向切口，便于其直徑被壓縮到能配合插入所給定油管中;使相鄰兩環(huán)上的切口不和睛直線上的裝置。
3.一種用于封隔美國石油學會給定直徑的油管的環(huán)形封隔器，它包括一圓柱形鋼體，鋼體的上端有一連接管子的裝置，其特征在于在鋼體的外表面上有許多槽;每個槽中有一對剛性環(huán)，每個環(huán)的外徑大于給定油管的內(nèi)徑，環(huán)有一壁厚，環(huán)的壁厚與環(huán)形槽度部主體直徑之和大約等于所給定油管的通徑，每對環(huán)基本上占據(jù)各自的槽的全部長度，每個環(huán)上設(shè)有一縱向切口，它允許環(huán)收縮后其直徑小于給定油管的內(nèi)徑，和其中一個環(huán)上設(shè)有一舌，在另一環(huán)上設(shè)有一配合的凹口，以防止兩環(huán)相互轉(zhuǎn)動，當舌與凹口配合時，兩環(huán)上的切口彼此相隔大約180°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形封隔器，其特征在于它還包括一個與第一環(huán)形槽縱向間隔的第二環(huán)形槽，和在第二環(huán)形槽中的第二對密封環(huán)，每個密封環(huán)有一縱向延伸的切口，它允許密封環(huán)彈性漲開和收縮，和防止兩環(huán)相對轉(zhuǎn)動的裝置，使相鄰兩環(huán)上的切口不處在一直線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于它還包括一個與第一環(huán)形槽縱向間隔的第二環(huán)形槽，和在第二環(huán)形槽中的第二對密封環(huán)，第二對密封環(huán)基本占據(jù)了整個第二環(huán)形槽的鉆，每個環(huán)的外徑大于美國石油學會給定的油管的內(nèi)徑，每個環(huán)上有一縱向切口，它允許密封環(huán)收縮到一個直徑，從而配合插入所給定的油管中，和使相鄰兩環(huán)上的切口彼此不處在一直線上的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于主體有一相同的外徑，第一和第二環(huán)形槽是由兩對密封環(huán)之間的隔套所構(gòu)成，隔套的內(nèi)徑緊配合在兩對環(huán)之間的主體的外徑上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于還包括一剪切環(huán)，它連接在密封環(huán)下面，以便在該封隔器被卡在井中的情況下被拉斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于使兩密封環(huán)上的切口不處在一直線的裝置與兩環(huán)形成一整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于使兩環(huán)上切口不處在一直線上的裝置包括設(shè)在一個環(huán)上的舌和設(shè)在另一環(huán)上的相配合的凹口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于密封環(huán)兩端與環(huán)形槽兩端之間的間隙形成了一流體流動孔，當環(huán)安裝在井中時其孔面積小于環(huán)的內(nèi)徑與主體外徑之間的面積。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于環(huán)形槽的深度大約與密封環(huán)的壁厚相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于每個環(huán)的內(nèi)徑略大于環(huán)形槽底部主體的外徑，以防止當密封環(huán)緊收縮在環(huán)形槽底部時密封環(huán)的塑性屈服。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于環(huán)形槽底部直徑加上密封環(huán)的壁厚大約等于所給定油管的通徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形封隔器，其特征在于當兩密封環(huán)上的舌和凹口配合時，其上的切口彼此間隔約180°。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的環(huán)形封隔器，其特征在于一對密封環(huán)兩端和相應(yīng)環(huán)形槽兩端之間的最大間隙為0.25mm。
全文摘要
環(huán)形封隔器用來封隔美國石油學會給定油管內(nèi)徑。其圓筒形主體上有一對環(huán)形槽，在每個槽中設(shè)有一對剛性的密封環(huán)。兩個密封環(huán)基本上占據(jù)了環(huán)形槽的整個長度，只是在兩端有一小的間隙，以構(gòu)成一流體可以通過的小面積孔。每個環(huán)的外徑大于美國石油學會給定的油管內(nèi)徑。環(huán)上的切口在環(huán)被推入井中時，允許環(huán)收縮直徑與油管配合。舌和凹口的結(jié)構(gòu)使兩環(huán)彼此不能相對轉(zhuǎn)動，這樣切口就不處在一直線上。該環(huán)形封隔器不采用任何彈性密封材料。
文檔編號E21B33/12GK1087968SQ9310594
公開日1994年6月15日 申請日期1993年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月11日
發(fā)明者杰伊·C·杜赫恩, 雷克斯·E·杜赫恩, 肯尼斯·D·韋伯斯特, 阿倫·B·施皮爾斯 申請人:杜赫恩石油工具公司, 殼牌西部E&P公司