JPS58131294A - 封鎖装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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って油井ガス井の管、ケーシ
ング又はマントシ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。

この糧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った。

現在の封鎖装置の大部分は弾性封鎖リングであって、伸
び出し防止装置を必要とする。しかし、米国特許４２１
９２０４号に記されたような伸び出し防止装置は封鎖す
べき間隙中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って定ま
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３，７９７，８６４号に示すケーシングノーン
ガー用の封鎖装置は金属端部リング付きの弾性リングを
有し、縁部のリップが弾性リングに生ずる軸線方向圧縮
によっ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ックアップ
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２，４５７，４９３
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、この弁の構造によっ
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って加圧さ
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７ランジとを有し、封鎖リング組立体を取
付けた凹みの内面外面両側面に対して封鎖し、外方リッ
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押し出し、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
の変化があっ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、又は図示の通シ
ウエルヘッドフランジ１８にボルト２０によって連結し
た他の構造物とする。シールリング２２は部材１６と７
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１
４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３２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ずる。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
段によっ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
段によっ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２，４９１，５９９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を後述する封鎖位置
に加圧する。

所要に応じて外面６８をはソ平面とし凹み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ッ
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、リップ７６の突
出寸法は約０．０１０’ｉｎ　（約０．２５１１６）の
締りばめどなるようにする。

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６４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７０’、　
７２は外方に拡がり、リング７８．８０は比較的薄い金
属、例えば規準した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７ランジ９２ゑを有する。中央部分８２．８
８は端部７０．７２に夫々接触する。

７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とはソ平行とする。外方７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個の本発明による封鎖リング組立
体３２．４８によって管状部材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３２．４８
とはソ同様であるが端部７σ、７２′は端部’１０．７
２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１０２゜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。

これによっ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１０
２，１０４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の変化的’４　ｉｎ（約０１８ｍ１
）に対してケーシング外局面の封鎖を行なう。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
組立体め無負荷時の深さ±０．００５　　（約±０．１
３１１１）とすルノカ好適テある。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
グに対してはソ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
ングに対してはソ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って温度最大２５０下（約１２０
℃）、圧力最大２２５００　ｐｓｉ　（約１６００　”
；’／、Ｉ　　）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
孔に対しである程度傷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、２４・
・・通り孔　２６．２８・・・凹み　３２　、４８　、
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　７４，１０６・・・凹み（ス
ペース）７６・・・リップ　７８，８０，１０２，１０
４・・・金属封鎖リング 特許出願人　カメロン・アイアン・ワークス・インコー
ボレーテツド

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って
   、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７ランジを設け、上記封鎖７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の封鎖リイグ組立体と。 第２の凹み内に塑性パラ−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、封鎖装置であって、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
   付は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７
   ランジを有し、上記封鎖７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は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の肩部な形成する手段と、
   前記大直径部内に第２の肩部に接触させて取付は内外面
   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〉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って塑性パツキン
   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１’６項記載の封鎖装置。 ２１、前記中央部分の面を第１の部材の軸線にはソ直角
   とし、内方フランジを第１の部材の外面にはソ平行とす
   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
   の凹面の側であって外方７ランジ端部を超えた部分が半
   径方向外方に外方リップの端部な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って、
   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１弾性リングの内面上の内方７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の部材の軸線にはソ直角
   とし、前記内方７ランジは第１の部材の外面にはソ平行
   とする特許請求の範囲第２４項記載の封鎖リング組立体
   。