JP2511486B2 - ウエルヘッドシ―ル - Google Patents

ウエルヘッドシ―ル

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JP2511486B2
JP2511486B2 JP63023644A JP2364488A JP2511486B2 JP 2511486 B2 JP2511486 B2 JP 2511486B2 JP 63023644 A JP63023644 A JP 63023644A JP 2364488 A JP2364488 A JP 2364488A JP 2511486 B2 JP2511486 B2 JP 2511486B2
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/04—Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地中掘さく、例えば石油井戸におけるウエル
ヘッドハウジングと該ハウジング内に支持されたハンガ
ーとの間の環状部を封止する環状のシール組立体に関す
る。
〔従来の技術〕
ウエルヘッドシールはハンガーと該ハンガーを支持す
るウエルヘッドハウジングとの間を封止するために従来
から使用されている。従来のウエルヘッドシールの一例
が米国特許第3,797,864号に示され、エラストマーのリ
ングが該エラストマーのリングの内側および外側端部上
に延長する腕を有する金属製端部片間に配置され、該シ
ールを軸方向に圧縮して与えてシールを半径方向に拡張
せしめて内側および外側シール表面に封止係合させる手
段が設けられる。
別の形式の環状ウエルヘッドシールが米国特許第4,59
5,063号に示され、スリーブの内側および外側表面上に
内側および外側シールリングが配置され、Ｕ字形アクチ
ュエータがシールリングの両端部と係合してアクチュエ
ータとスリーブとの相対運動によってシールリングを圧
縮する。
米国特許第4,471,965号明細書はまるめられたシール
端部を具えた腕を有するＨ字形部材が環状部を封止する
ために使用される。
米国特許第4,178,020号明細書はＨ字形シール部材を
示し、滑り接手内に使用して両部品を互いに錠止めし非
可逆的な金属対金属封止を与えるための対向する楔リン
グが設けられる。
環状部の内側および外側壁に楔作用によって内方およ
び該方に封止係合せしめられるＵ字形シール部材が米国
特許第4,595,053号明細書に示されている。
楔によって作動せしめられる上方および下方脚部を有
する弾性のパッキングリングが、米国特許第1,905,122
号明細書に示されている。
米国特許第4,131,287号明細書は別の環状ウエルヘッ
ドシール組立体を示す。これは各２つの上方および下方
腕を具えたシールリングを含み、上方および下方楔によ
って封止位置をとる。楔を貫通してシールリングに延長
するボルトによって連結されて組立体が構成される。
本発明は新規なウエルヘッドシールを提供し、従来技
術における課題を解決することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による新規な環状のシールはウエルヘッド内、
例えばウエルヘッドハウジングと該ハウジング内に支持
されたハンガーとの間の環状部に取付けられる。環状部
の金属封止を与えるシール組立体は、上方外側リムと上
方内側リムと下方外側リムと下方内側リムとを具えた中
央本体を含むシールリングを有し、各リムは中央本体か
ら延長し、上方付勢リングと、下方付勢リングと、該シ
ールリングと上方付勢リングと下方付勢リングとを貫通
延長してこれらリングを組立状態に保持する手段と、該
組立てられたリングをハンガーに解放可能に固定してウ
エルヘッドハウジング内に這入りこませる手段とが設け
られ、各リムが外側封止リップを含み、該外側封止リッ
プの自由直径は下方付勢リングの直径より小であり、封
止リップはウエルヘッドハウジング内へのハンガーの運
動時に保護され、該付勢リングを封止リング内に運動せ
しめて封止リップをハウジングの内側封止表面と封止係
合せしめる手段が設けられる。
〔作用〕
本発明によればウエルヘッド環状部のための新規な環
状の金属シールが与えられ、運転時に保護され、かつ容
易に付勢されて封止係合する。
本発明によるウエルヘッド環状シールは付勢されたと
きその封止リップが圧力付勢されたシールとなるように
位置せしめられる。
さらに、本発明によるウエルヘッド環状金属製シール
は容易にセット位置から解除してウエルヘッド環状部内
の封止位置から回収される。
さらに、本発明による環状金属製シールはセットされ
付勢される直前に予応力を与えることができる。
〔実施例〕
上述本発明の目的、作用および効果は図面を参照する
以下の説明により明らかとなされる。
本発明の環状シール組立体10はウエルヘッド内に設け
られ、ウエルヘッドハウジング12の内側の管状のハンガ
ー14との間の環状部を封止する。ハンガー14の外側肩16
がハウジング12の内側シート18に着座する。シート18の
上方のハウジング12の内側には、ラッチ溝20、溝22、溝
20および溝22間の封止表面25、溝22の上方のテーパする
突起部24、突起部24の内面の封止表面26、突起部24の上
方に限定されて溝22と同一直径の内側表面28が設けられ
ている。封止表面25、26は同一直径となされている。
肩16の上方のハンガー14の外面には、ラッチ手段例え
ば割りラッチリング34が支持される肩32を与える凹所30
と、ラッチリング34の上方部分の高さに肩38を与える第
２の凹所36とが設けられる。ハンガー14の上端部にはね
じ40が設けられる。
シール組立体10は環状のシール42と、下方楔リング44
と、上方楔リング46と、作動リング48と、シール組立体
10を組立状態に保持する手段50とを含む。手段50は楔リ
ング44、46を貫通してシール42の中央部分の孔52a、53a
にねじこまれるキャップねじ52、53を含む。ねじ孔52
a、53aは互いに連通しないものとする。場合により孔52
a、53aを半径方向に食い違うものとすることが、図示整
合するものより望ましい。
シール組立体10は組立てられてハンガー14の外側に第
１図、第２図に示す位置に取付けられ、下方楔リング44
を貫通延長するシヤーピン54がハンガー14に対する下方
楔リング44の不時の下方運動を防止する。ハンガー14の
外面のねじ部40に作動リング48がねじ係合する。下方楔
リング44と一体のスリーブ56が下方に延長し、その下方
の下方および内方にテーパするテーパ表面58が割りラッ
チリング34の上方テーパ表面60と係合する。
環状のシール42は、それから延長する上方内側および
外側リム64、66と、下方内側および外側リム68、70とを
含む。各リム64、66、68、70の端部には弧状のリップ72
が形成されている。外側リム66、70のリップ72は曲がっ
た凸面を形成し、後述するようにハウジング12の内面の
シール表面25、26と封止係合する。内側リム64、68のリ
ップ72は曲がった凸面を形成し、シヤーピン54の上方の
ハンガー14の外面のシール表面73と封止係合する。
作動リング48と上方楔リング46との相互係合による環
状のシール10の持ち上げは、複数のセットねじ76によっ
て上方楔リング46の上方内側に固定されたリテーナリン
グ74によって行われる。リテーナリング74の下面78は作
動リング48の外側肩80の上方に位置している。作動リン
グ48の上方リム82には適当な工具（図示しない）と係合
して作動リング48のハンガー14に相対的な回転を行わせ
る溝孔84が設けられている。作動リング48の下方表面
と、上方楔リング46の上方内面を形成する肩83との間に
軸受リング81が介在する。
上方楔リング46はキャップねじ53を収容する複数の貫
通孔86と、キャップねじ53の頭を収容するために充分に
大きい端ぐり孔88とを含む。下方楔リング44はキャップ
ねじ52を収容する複数の貫通孔90と、キャップねじ52の
頭を収容するために第２図に示すように充分に大きい端
ぐり孔92とを含む。制御ライン94がハンガー14を貫通し
て図示しない水面下の安全制御弁に延びている。
第１図、第２図に示す運転位置において、外側リップ
72の直径は楔リング44、46の外径より小である。内側リ
ップ72はシール表面73と封止係合する。楔リング44、46
の外側表面は端部においてその直径が減少しており、外
側リム66、70のリップ72の内面と係合する。この構造に
おいて楔リング44、46は運転時にリム66、70を支持し、
かつこれらが楔作用によって所望の自由位置から外方に
移動することを防止する。
ハンガー14の肩16がシート18に着座した後に、図示い
ない適当な工具（例えば、運転工具とする）を作動リン
グ48の上方リム82の溝孔84に係合せしめ、作動リング48
を回転してそのねじをハンガー14のねじ40上で下方にね
じこむ。この下方運動により楔リング44、46は環状のシ
ール42内に内方に運動し第３図の位置を取る。この位置
でリム66、70のリップ72は楔作用によって外方に運動せ
しめられているが、上方表面28と溝22に隣接する高さ位
置にある。これにより、リム66、70はセットされる前に
効果的に予荷重を受ける。楔リング44、46のリム間の空
間への運動により内側リム64、68は楔作用によって封止
表面73と緊密に係合する。作動リング48がさらに運動す
ると、シヤーピン54が剪断する。これによって環状のシ
ール10の更に下方への運動が可能となり、スリーブ56を
ラッチリング34の背面に運動せしめ、リングは溝20内に
入ってハンガー14を第４図に示す着座位置に固定する。
更に、リム66、70のリップ72は表面26、25にそれぞれ緊
密封止係合する位置に運動し、環状のシール10のハウジ
ング12の内面とハンガー14との間の環状の空間に対する
緊密な金属対金属封止係合が完成される。
第５図に示すシールの変形例は前述のものと実質的に
同様であり、対応する部品は同一参照数字に100を加算
して示す。シール組立体110はハンガー114に支持され、
ハンガー114の外側ねじ140にねじこまれた作動リング14
8とシヤーピン154とが下方楔リング144をハンガー114に
解放可能に固定する。キャップねじ153が上方楔部材146
を貫通して延長し、環状のシール142にねじこまれて、
シール組立体110の各部品を一緒に保持する。環状のシ
ール142は上方内側および外側リム164、166を含むが、
前述実施例において示した下方リムは設けられていな
い。環状のシール142は下方リムの省略によって下方楔
リングの必要もなくなるので、スリーブ156を含む。こ
のシール組立体110の作動はシール組立体10と同様であ
るが、下方リムが省略されている点で異なる。上方リム
164、166の予応力と作動リング148の付加的な運動とに
よってシヤーピン154が剪断しスリーブ156はラッチリン
グ134内を下方に運動し、リング134は外方に運動してハ
ウジング112の内側のラッチ溝120とラッチ係合する。こ
れによってハンガー114は、ハウジング112内の着座位置
に効果的にラッチ（錠止め）される。リム166の外径は
シール142の中央リング162の直径および上方楔リング14
6の直径よりも小であり、リムがハウジングのシート118
に着座する以前に、該リムが孔の内部を運動するときに
内面に食い付くおそれがない。この変形例の別の相違点
はハウジング112の内面形状にあり、単一のシール表面1
26に対してリム166のリップ172が封止係合する。この変
形例のセット時には、始めにリム164、166のリップ172
を外方に楔作用によって拡げ、これらが最外方位置をと
ると、シヤーピン154に作用する力が増加してシヤーピ
ンが剪断して、組立体は下方に運動し、割りラッチリン
グ134は溝120内に位置決めされる。この最後の下方運動
によってリップ172はシール表面126とシール表面173と
にそれぞれ封止係合して、ハウジング112の内面とハン
ガー114の外面との間の環状部に対する金属対金属封止
を完成する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による金属環状シールがハンガー上でウ
エルヘッドハウジング内に配置された断面図、第２図は
ハンガーをウエルヘッドハウジング内の所定位置として
示す本発明によるシールの詳細断面図、第３図は予荷重
を受けた部分的セット位置として示す本発明のシールの
別の詳細断面図、第４図は本発明のシールをセット位置
として示す別の詳細断面図、第５図は本発明のシールの
別の実施例を着座位置として示す部分詳細断面図であ
る。 10:シール組立体、14:ハンガー 12:ウエルヘッドハウジング、16:外側肩 18:内側シート、20:ラッチ溝 25、26:シール表面、34:ラッチリング 44、46:楔リング、48:作動リング 50:保持手段、54:シヤーピン 64、66、68、70:リム 72:リップ、73:シール表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4131287（ＵＳ，Ａ) 米国特許4178020（ＵＳ，Ａ) 米国特許2180016（ＵＳ，Ａ)

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウエルヘッドハウジングと該ハウジング内
    に位置するハンガーとの間の環状の空間をシールする環
    状のシールにおいて、 上方の内側および外側リムと下方の内側および外側リム
    とを具えた中央リングを有し、該上方の内側および外側
    リムは互いに間隔をおかれ、該下方の内側および外側リ
    ムは互いに間隔をおかれている環状のシールリングと、 その一部が上方リム間の空間に突出する上方の楔リング
    であって、その幅が該空間より大であって充分に該リム
    間の空間に運動せしめられると楔作用によってリムを外
    方に押付けて内側および外側表面と封止係合せしめる上
    方楔リングと、 その一部が下方リム間の空間に突出する下方の楔リング
    であって、その幅が該空間より大であって充分に該リム
    間の空間に運動せしめられると楔作用によってリムを外
    方に押付けて内側および外側表面と封止係合せしめる下
    方楔リングと、 前記リムのシール部分の外径は楔リングの外径より小で
    あり、 前記シールリングと楔リングと共働してこれらリングを
    組立状態に保持する手段と、 上方楔リングと相互係合し、前記楔リングと前記シール
    リングとの間の相対的運動を与えかつ前記楔リングと前
    記シールリングとのその最終シール位置への運動を与え
    るために運動可能の作動リングと、を含むことを特徴と
    するウエルヘッドシール。
  2. 【請求項２】内側着座肩と、該着座肩の上方の第１のシ
    ール表面と、該第１のシール表面の上方の溝と、該溝の
    上方の第２のシール表面と、該第２のシール表面にあっ
    てその直径が第２のシール表面の直径より大である上方
    表面とを有するウエルヘッドハウジングと、 前記ウエルヘッドハウジングの内側着座肩と着座係合す
    る外側下方着座肩と、該着座肩の上方の上方に面する外
    部肩と、当該ハンガーの上方外部の外側ねじと、前記外
    部肩と外側ねじとの間のシール表面と、を含むハンガー
    と、 上方内側および外側リムと下方内側および外側リムとを
    含み、各内側および外側リムに対の間の環状空間を具え
    たシールリングと、 その端部が前記上方リムの上端の間に位置する環状の垂
    下素子を有する上方楔リングと、 その端部が前記下方リムの下端の間に位置する環状の直
    立素子を有する下方楔リングと、 前記シールリングと上方楔リングと下方楔リングとを該
    楔リングのシールリングに向う運動を制限すること無く
    互いに連結して一つの組立体とする手段と、 前記ハンガーにねじ連結されて上方楔リングの上方部分
    と係合する作動リングであって、その回転に応答して前
    記ハンガーのねじ上で当該作動リングを軸方向に運動せ
    しめる回転手段によって係合せしめられる手段を有する
    前記作動リングと、 前記下方楔リングを前記ハンガーに充分な強度をもって
    解放可能に固定する固定手段であって、前記作動リング
    の運動に応答する前記楔リングのシールリング内へのセ
    ット運動の完了を該固定手段を解放することなく可能と
    する、前記固定手段とを含み、 前記楔リングのシールリング内へのセット運動の完了後
    の前記作動リングの引続く運動に応答して前記固定手段
    が解放されることを特徴とするウエルヘッド。
  3. 【請求項３】前記解放可能な固定手段が、前記楔リング
    を貫通してハンガー内に延長するシヤーピンを含む特許
    請求の範囲第２項記載のウエルヘッド。
  4. 【請求項４】前記外側リムの外側封止端部の自由外径が
    前記上方および下方楔リングの外径より小である特許請
    求の範囲第２項記載のウエルヘッド。
  5. 【請求項５】前記保持手段が、 前記上方および下方楔リングを貫通延長してシールリン
    グ内にねじこまれ、これらリングを互いに保持するが楔
    リングのシールリング内へのセット運動を妨げない複数
    のキャップねじを含む特許請求の範囲第２項記載のウエ
    ルヘッド。
  6. 【請求項６】ウエルヘッドハウジング内の着座、封止装
    置において、 ウエルヘッドハウジング内のシートに着座する下方外側
    着座肩を有するハンガーと、 上方および下方の内側および外側リムを具え該リムの端
    部にシールリップが設けられているＨ字形シールリング
    を含むシール組立体と、 上方リムのリップ間に突出する上方楔リングと、 下方リムのリップ間に突出する下方楔リングと、 シール組立体を前記ハンガーに解放可能に固定する固定
    手段であって、シール組立体の完全なセット運動を解放
    されずに可能とする充分な強度を有する前記固定手段と
    を含み、 外側リムの自由外径は楔リングの外径より小であり、 前記シール組立体をセット位置にに運動せしめ、その運
    動を継続せしめてシール組立体をハンガーと該ハンガー
    が着座せしめられるハウジング内部との間の環状の空間
    を封止係合せしめる手段が設けられている、前記着座、
    封止装置。
  7. 【請求項７】ウエルヘッドハウジングと該ハウジング内
    のハンガーとの間の環状の空間を封止する環状のシール
    において、 軸方向に延長し半径方向に間隔をおかれた一対のリムを
    備えた中央リングを有する環状のシールリングと、 前記シールリングのリム間の空間に突出するリムを有す
    る楔リングと、を含み 前記外側リムの外径は楔リングの外径よりも小であり、 前記楔リングを前記環状のシールリングに相対的に運動
    せしめて前記突出するリムを充分に前記リム間に運動せ
    しめ、楔作用によりリムが離れて前記ハンガーとウエル
    ヘッドハウジングとの壁に緊密な金属対金属封止係合す
    るようにする作動リングが設けられている、前記環状の
    シール。
  8. 【請求項８】前記一対（第１の対）のリムと反対方向に
    前記シールリングから延長する第２の対のリムと、 第２の対のリム間の空間に突出するリムを有する第２の
    楔リングと、を含み 前記作動リングの運動により前記第２の楔リングのリム
    が前記第２の対のリム間に充分に運動せしめられ、楔作
    用によりリムが離れて前記ハンガーとウエルヘッドハウ
    ジングとの壁に緊密な金属対金属封止係合するようにな
    されている特許請求の範囲第７項記載の環状のシール。
  9. 【請求項９】前記楔リングと前記シールリングとを一緒
    に保持する手段を含む、特許請求の範囲第８項記載の環
    状のシール。
  10. 【請求項１０】前記環状のシールをハンガーに前記リム
    がそれらの封止位置を取るように固定し、次に解放して
    前記ハンガー上の環状のシールの運動を可能としリムを
    前記ハンガーとウエルヘッドハウジングとのそれぞれの
    シール表面に対して位置決めする解放可能な固定手段を
    含む、特許請求の範囲第９項記載の環状のシール。
  11. 【請求項１１】前記解放可能な固定手段が楔リングの一
    方を前記ハンガーに連結するシヤーピンを含む特許請求
    の範囲第10項記載の環状のシール。
JP63023644A 1987-05-07 1988-02-03 ウエルヘッドシ―ル Expired - Lifetime JP2511486B2 (ja)

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AU (1) AU605536B2 (ja)
BR (1) BR8802216A (ja)
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