JPH0252756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円筒外面を有する部材を囲む環状部を
封鎖する封鎖装置に関する。

多くの油井ガス井に生ずる圧力、温度、化学的
条件は、既知の封鎖リング装置によつて油井ガス
井の管、ケーシング又はマンドレルの外周を封鎖
する場合に多くの難点を生じた。現在まで、弾性
のシールは高温、高圧に曝された時に浸透、伸
び、破損が生じた。更に、多くの油井ガス井に含
まれる液及びガスには、封鎖装置の弾性材料を化
学的に侵食するものがある。

この種用途での金属対金属の封鎖装置は内側封
鎖面の外径に関して選択的に寸法を変える必要が
あつた。

現在の封鎖装置の大部分は弾性封鎖リングであ
つて、伸び出し防止装置を必要とする。しかし、
米国特許4219204号に記されたような伸び出し防
止装置は封鎖すべき間隙巾の範囲が広い時は適用
できない。この範囲は油井業界の管状部材の製造
の際の所定公害によつて定まる。更に、この封鎖
装置は内部で操作しなければ再び加圧することが
できない。

米国特許3797864号に示すケーシングハンガー
用の封鎖装置は金属封鎖リング付きの弾性リング
を有し、縁部のリツプが弾性リングに生ずる軸線
方向圧縮によつて動いて封鎖係合となる。しか
し、この構造は伸び出しを防ぐ十分なバツクアツ
プ装置を設ける必要があり、更に真の金属対金属
の封鎖ではない。

既知の弁座のシールとして米国特許2457493号
に記したものは、ゴムシートリングの上下外隅部
に金属の当てリングを有する。しかし、この弁の
構造によつて油井の封鎖問題が解決し得るか否か
は明かでない。

本発明は油井、ガス井の油井用ケーシング、
管、マンドレルを囲む新しい封鎖装置に関する。
本発明封鎖装置には封鎖リング組立体を有する。
封鎖リング組立体は弾性封鎖リングと、封鎖リン
グの両端面を覆い内面上にある寸法だけ延長した
金属封鎖リングとを有し、外面は凹面として外側
部材の凹みの外囲面と共働して環状スペースを形
成し、環状スペース内に塑性パツキンを圧入する
装置を有する。環状スペース内に塑性パツキンの
圧力が作用した時は金属封鎖リングは弾性リング
によつて加圧されてケーシング、管又はマンドレ
ルの外面に押圧されて封鎖すると共に取付けられ
た凹み内の両側面を封鎖する。封鎖リング組立体
の好適な例では、金属封鎖リングは弾性封鎖リン
グの端部を覆う中央部と、弾性封鎖リングの内外
面上のフランジとを有し、封鎖リング組立体を取
付けた凹み内面外面両側面に対して封鎖し、外方
リツプの封鎖は塑性パツキンが環状スペースから
漏洩するのを防ぐ手段となる。

本発明の目的は、油井ケーシング、管、マンド
レルを囲む封鎖装置を提供し、高温高圧化学作用
を受けても長寿命の装置とする。

本発明の他の目的は上述の封鎖装置を所要の都
度外部から加圧可能とする。

本発明によれば上述の用途の封鎖装置ははみ出
し、浸透又は破損しない。

本発明によれば上述の用途の封鎖装置は長寿命
で確実な金属対金属封鎖とし、外面の多少の凹
凸、外径の広範囲の変化があつても外側円筒面を
封鎖する。

本発明の目的と利点とを明らかにするための例
示とした実施例並びに図面について説明する。

第１図に示す本発明による封鎖装置１０は第１
の管状部材即ちケーシング１４の円筒外面１２と
第２の部材１６の後述する封鎖面との間を封鎖す
る。第２の部材１６は例えば厚いフランジ又はス
プールとし、又は図示の通りウエルヘツドフラン
ジ１８にボルト２０によつて連結した他の構造物
とする。シールリング２２は部材１６とフランジ
１８との間を封鎖する。

第２の部材１６に形成した貫通孔２４内にケー
シング１４の上端を係合させる。孔２４に第１の
凹み２６と、内ねじ３０を有する第２の凹み２８
とを設ける。第１の即ち上部封鎖リング組立体３
２は凹み２６の上端内に係合して管状部材１４を
囲み、リング３４と、貫通孔２４凹み２６間に形
成する肩部３６とに接触する。リングセグメント
３８を溝４０内に係合させてリング３６を所要位
置に保持する。リング４２を凹み２６内に係合さ
せ、リングセグメント３８から下方に延長する環
状延長部４４とセグメント３８の肩部４６に接触
させる。

第２の即ち下部封鎖リング組立体４８はリング
４２の下方でケーシング１４を囲む。環状ナツト
５０を凹み２８の内ねじ３０にねじこみ、ナツト
の肩部５２は凹み２６，２８間の肩部５４に接触
して封鎖リング組立体４８を所定位置に保持す
る。

通路５６，５８は第２の部材１６内を延長して
封鎖リング組立体３２，４８の夫々の外面に連通
する。各通路に形成した室内に塑性パツキンを充
填し、ラム６０等の手段によつて塑性パツキンを
内方に圧入し、封鎖リング組立体を囲む塑性パツ
キンを加圧する。逆止弁６２等の手段によつて塑
性パツキンが通路内に戻るのを防ぐ。この種の噴
射装置は例えば米国特許2491599号に記載されて
いる。

第２，３，４図は封鎖リング組立体３２の詳細
を示し、封鎖リング組立体４８も同形である。組
立体３２の弾性リング６４には内外面６６，６８
及び上下端７０，７２を有する。外面６８には凹
み７４を形成して塑性パツキンを受入れ、封鎖リ
ング組立体３２を後述する封鎖装置に加圧する。
所要に応じて外面６８をほゞ平面とし凹み２６に
溝を設けて塑性パツキンを流入させるスペースを
形成することもできる。

第３図の点線及び第４図に示す弾性リング６４
の無負荷位置では、リング６４の凹み７４の両側
に突出したリツプ７６を設けて凹み２６との初期
封鎖接触を行なわせ、漏洩を防ぐ手段となる。好
適な例では、リツプ７６の突出寸法は約0.010in
（約0.25mm）の締りばめとなるようにする。封鎖
リング組立体３２には上部金属封鎖リング７８と
下部金属封鎖リング８０とを有し、弾性リング６
４と共に成型又は接着する。

第２図に示す通り、弾性リング６４の上下端７
０，７２は外方に拡がり、リング７８，８０は比
較的薄い金属、例えば焼準した316ステンレス鋼
とし、端面７０，７２と同じ角度で外方に拡が
る。上部金属封鎖リング７８は中央部分８２と内
方フランジ８４と外方フランジ８６とを有する。
下部金属封鎖リング８０は中央部分８８と内方フ
ランジ９０と外方フランジ９２とを有する。中央
部分８２，８８は端部７０，７２に夫々接触す
る。フランジ８４，９０は内面６６に埋込まれ、
内面は弾性リング内面６６とほゞ平行とする。外
方フランジ８６，９２は中央部分に対する垂直線
から外方に拡がる。

油及びガス工業で通常使用される塑性パツキン
を円筒形固体として通路５６，５８内に挿入し、
ラム６０を通路内にねじこみ、塑性パツキンをシ
ールリング組立体３２，４８を囲む凹み即ちスペ
ース７４内に圧入する。ラム６０が内方に動けば
塑性パツキンは弾性リング６４を加圧する。弾性
リング６４は塑性パツキンの圧力を金属封鎖リン
グ７６，７８に伝達する材料とする。プラグ９２
を通路５６，５８の外方端にねじこんで定常作動
間通路を閉塞する。逆止弁６２は漏洩を防ぐ。

第１図に示す通り、２個の本発明により封鎖リ
ング組立体３２，４８によつて管状部材１４と外
側部材１６との間を封鎖する。図示の装置では、
封鎖リング組立体３２，４８に外側金属フランジ
８６，９２を設けて凹み２６の面に封鎖接触し加
圧塑性パツキンの漏洩を防ぐ。

第４図に示す封鎖リング組立体９４は組立体３
２，４８とほゞ同様である端部７０′，７２′は端
部７０，７２のように拡がらない。

他の実施例とした封鎖リング組立体９８を第５
図に示し、弾性リング１００は外面凹面とし、上
下金属封鎖リング１０２，１０４を有する。弾性
リング１００の外面は凹面とし、塑性パツキンを
受ける環状凹み１０６を形成する。リング１０
２，１０４には夫々中央部分１０８内方フランジ
１０７外方フランジ１１０を形成する。中央部分
１０８，には点線で示す溝状部１１２を形成す
る。これによつて封鎖リング組立体９８の強度が
増す。塑性パツキンの封鎖圧力を受けた時には金
属封鎖リング１０２，１０４は第５図の実線位置
に動く。

本発明による封鎖装置を使用すれば、公称５イ
ンチ直径のケーシングの直径約1/32in（約0.8mm）
に対しケーシング外周面の封鎖を行なう。本発明
の封鎖リング組立体を取付けるべき溝の深さは封
鎖リング組立体の無負荷時の深さ±0.005in（約±
0.13mm）とするのが好適である。更に弾性リング
を囲む環状凹みは十分に大として、塑性パツキン
が弾性リングに対してほゞ均等な圧力を作用する
ようにする。２個の圧入用通路を夫々の環状凹み
に連通させれば、弾性リングに対してほゞ均等な
塑性パツキン圧力を生ずる。

本発明の封鎖装置によつて温度最大250〓（約
120℃）、圧力最大22500psi（約1600Kg／cm²）まで
有効な封鎖を行なう。本発明装置は内側部材の直
径変化に適合し、内側部材が外側部材の孔に対し
てある程度偏心していても良好な封鎖を行なう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による環状油井部材外面の封鎖
装置の断面図、第２図は第１図の装置の封鎖リン
グ組立体の自由状態の拡大断面図、第３図は第２
図の組立体の取付状態の部分拡大断面図、第４図
は別の実施例の封鎖リング組立体の部分拡大断面
図、第５図は他の実施例の封鎖リング組立体の部
分拡大断面図である。 １４……ケーシング、１６……第２の部材、２
４……通り孔、２６，２８……凹み、３２，４
８，９４，９８……封鎖リング組立体、３８……
リングセグメント、５６，５８……通路、６０…
…ラム、６４，１００……弾性リング、７４，１
０６……凹み（スペース）、７６……リング、７
８，８０，１０２，１０４……金属封鎖リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管状部材を囲む環状部を封鎖する封鎖装置で
   あつて、内面に環状凹みを有する外側部材と、上
   記凹み内の封鎖リング組立体とを備え；上記封鎖
   リング組立体は内面外面と両端面とを有する弾性
   リングと、上記両端面を覆い上記内面に延長する
   フランジを有する２個の金属製封鎖リングとを含
   み；外側部材外方から上記凹み内に塑性パツキン
   を圧入する装置を備え、該圧入装置は上記凹み内
   の封鎖リング組立体を加圧して金属封鎖リングを
   管状部材に封鎖係合させることを特徴とする管状
   部材外面を囲む封鎖装置。 ２ 前記圧入装置が前記外側部材内に設けた通路
   を含む特許請求の範囲第１項記載の封鎖装置。 ３ 前記金属封鎖リングに弾性リングの外面に延
   長する封鎖フランジを設け、上記封鎖フランジが
   外側部材に係合して上記凹みからの圧力の漏洩を
   防ぐ手段となる特許請求の範囲第１項記載の封鎖
   装置。 ４ 前記外側部材の内面に第２の環状凹みを設
   け、該第２の凹み内の第２の封鎖リング組立体
   と、第２の凹み内に塑性パツキンを圧入する装置
   とを備え、該圧入装置は第２の封鎖リング組立体
   を加圧して第２の金属封鎖リングを管状部材に封
   鎖係合させる特許請求の範囲第１項記載の封鎖装
   置。 ５ 前記弾性リングの外面を凹面として環状凹み
   の内壁に対向させる特許請求の範囲第１項記載の
   封鎖装置。 ６ 前記圧入装置を外側部材外方から操作可能と
   する特許請求の範囲第１項記載の封鎖装置。 ７ 封鎖装置であつて、外側円筒面を有する第１
   の部材と、第１の部材を囲み、通り孔と大直径部
   と肩部とを有する第２の部材と、上記大直径部内
   に肩部に接触して取付け内外面と両端面とを有す
   る弾性リングと弾性リングの両端面を覆う２個の
   金属封鎖リングとを含む封鎖リング組立体と、封
   鎖リング組立体を肩部に接触させて保持する手段
   と、弾性リング外面と上記大直径部内面との間に
   形成した環状スペースと、上記環状スペース内に
   塑性パツキンを圧入する装置と、上記塑性パツキ
   ンの生ずる圧力が環状スペースから漏洩するのを
   防ぐ手段とを備え、上記圧入装置は環状スペース
   内の塑性パツキンを加圧して第１の部材と第２の
   部材間に金属封鎖リングを封鎖係合させることを
   特徴とする封鎖装置。 ８ 前記環状スペースに連通させて第２の部材に
   形成した通路を設ける特許請求の範囲第７項記載
   の封鎖装置。 ９ 前記金属封鎖リングは弾性リングの外面上の
   封鎖フランジを有し、上記封鎖フランジが第２の
   部材に係合して環状スペースからの圧力の漏洩を
   防ぐ手段となる特許請求の範囲第７項記載の封鎖
   装置。 １０ 前記通路の内方端に取付け塑性パツキンを
   環状スペース内に流入させ環状スペースからの圧
   力の漏洩を防ぐ手段となる逆止弁を備える特許請
   求の範囲第８項記載の封鎖装置。 １１ 前記大直径部内に第２の肩部を形成する手
   段と、前記大直径部内に第２の肩部に接触させて
   取付け内外面両端面を有する第２の弾性リングと
   上記第２の弾性リングの両端面を覆う２個の第２
   の金属封鎖リングとを有する第２の封鎖リング組
   立体と、該封鎖リング組立体を第２の肩部に接触
   させて保持する手段と、第２の弾性リングと上記
   大直径部との間に形成した第２の環状スペース
   と、第２の環状スペース内に塑性パツキンを圧入
   する装置と、塑性パツキンの生ずる圧力が第２の
   環状スペースから漏洩するのを防ぐ手段とを備
   え、上記圧入装置は第２の環状スペース内の塑性
   パツキンを加圧して第１第２の部材間に金属封鎖
   リングを封鎖係合させる特許請求の範囲第７項記
   載の封鎖装置。 １２ 前記弾性リングの外面を凹面として環状ス
   ペースの少なくとも一部を形成させる特許請求の
   範囲第７項記載の封鎖装置。 １３ 前記圧入装置が前記通路内にねじこんだラ
   ムを含み、該ラムを内方にねじこむことによつて
   塑性パツキンを環状スペース内に圧入して塑性パ
   ツキンを加圧する特許請求の範囲第８項記載の封
   鎖装置。 １４ 前記圧入装置を第２の部材の外方から操作
   可能とする特許請求の範囲第７項記載の封鎖装
   置。 １５ 前記第２の封鎖リングを前記通路の半径方
   向内方の位置とする特許請求の範囲第１１項記載
   の封鎖装置。 １６ 前記金属封鎖リングに弾性リングの端面上
   を覆う中央部分と、弾性リングの内面上の内方フ
   ランジと、弾性リングの外面上の外方フランジと
   を設ける特許請求の範囲第７項記載の封鎖装置。 １７ 前記内方フランジを弾性リング内面凹みに
   係合させる特許請求の範囲第１６項記載の封鎖装
   置。 １８ 前記金属封鎖リングの中央部に凹部を設け
   る特許請求の範囲第１６項記載の封鎖装置。 １９ 前記金属封鎖リングの中央部を外方に拡が
   らせ、前記内方フランジを互に離間した相対位置
   とする特許請求の範囲第１６項記載の封鎖装置。 ２０ 前記外方フランジが外方に狭くなる特許請
   求の範囲第１６項記載の封鎖装置。 ２１ 前記中央部分の面を第１の部材の軸線に
   ほゞ直角とし、内方フランジを第１の部材の外面
   にほゞ平行とする特許請求の範囲第１６項記載の
   封鎖装置。 ２２ 前記弾性リングに凹面の外面を設け、弾性
   リングの凹面の側であつて外方フランジ端部を超
   えた部分が半径方向外方に外方リツプの端部を超
   えて延長して環状スペースに対する初期封鎖を行
   なう特許請求の範囲第９項記載の封鎖装置。 ２３ 第１の部材の円筒外面と第２の部材の第１
   の部材を囲む面との間を封鎖する封鎖リング組立
   体であつて、内外面と両側面とを有する弾性リン
   グと、弾性リングの両端面上の２個の金属封鎖リ
   ングとを備え、弾性リングの外面を凹面として弾
   性リングと金属封鎖リングとの封鎖係合力を生ず
   る塑性パツキンを受けるようにすることを特徴と
   する前記封鎖リング組立体。 ２４ 前記金属封鎖リングに、弾性リングの端面
   上の位置とした中央部分と、弾性リングの内面上
   の内方フランジと、弾性リングの外面上の外方フ
   ランジとを備える特許請求の範囲第２３項記載の
   封鎖リング組立体。 ２５ 前記内方フランジは弾性リングの内面の凹
   み内に係合させる特許請求の範囲第２４項記載の
   封鎖リング組立体。 ２６ 前記金属封鎖リングの中央部分に凹面を設
   ける特許請求の範囲第２３項記載の封鎖リング組
   立体。 ２７ 前記金属封鎖リングの中央部分は外方に拡
   がり、内方フランジは互に離れた相対位置となる
   特許請求の範囲第２３項記載の封鎖リング組立
   体。 ２８ 前記外方フランジは外方に向けて縮小する
   特許請求の範囲第２４項記載の封鎖リング組立
   体。 ２９ 前記中央部分の面を第１の部材の軸線に
   ほゞ直角とし、前記内方フランジは第１の部材の
   外面にほゞ平行とする特許請求の範囲第２４項記
   載の封鎖リング組立体。