NO160942B - Anordning omfattende en holde- og tetningsenhet for anbringelse i et broennhode. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår undervanns-brønnhodesystemer, og

mer bestemt en anordning for å avtette og holde nede foringsrør-hengere i et undervanns-brønnhode. Øket aktivitet ved offshore-boring og -produksjon har brakt en øking i arbeidstrykk slik at man regner med at nye brønner vil ha et arbeidstrykk på opptil 15 000 psi (1050 kp/cm<2>). For å klare de spesielle problemer som er forbundet med undervannsboring og produksjon ved slike økete arbeidstrykk, kreves nye undervanns-brønnhodesystemer. Brønner med arbeidstrykk opptil 15 000 psi (1050 kp/cm<2>) bores for tiden utenfor kysten av Canada og i Nordsjøen på dyp større enn 300 fot (91,5 m)• Disse boreoperasjoner omfatter vanligvis et flytende fartøy med en bølgekompensator for et stige- og borerør som strekker seg til sikringsventilen og brønnhodet beliggende på havbunn-nivå. Sikringsventilstabelen er vanligvis montert på 20 tommer (508 mm) rør idet stigerøret strekker seg til overflaten. En hurtig-frakopling er ofte beliggende på toppen av sikringsventilstabelen. En leddforbindelse anvendes for å ta hensyn til fartøyets bevegelse. Et hovedproblem som oppstår ved undervanns-brønnhodesystemer som arbeider ved 15 000 psi under slike forhold, er trykkbelastningen.

Tetningsinnretningen må være istand til å tåle og oppta 15 000 psi (1050 kp/cm<2>) arbeidstrykk. Tilgjengelige energikilder for aktivisering av tetningsinnretningen innbefatter tyngde, hydraulisk trykk, samt dreiemoment. Hver tetningsinnretning krever ulike mengder energi for posisjonering og aktivering. Tyngde er minst ønskelig, fordi håndteringen av vektrør som gir tyngden er vanskelig og tidkrevende på rigg-gulvet. Dersom hydraulisk trykk anvendes gjennom borerøret, er der behov for vaier-utstyr for nedføring og opphenting av "darts" fra "hydraulisk-til-påvirket"-tetningsaktiviserings-systemet. Dersom "darts" ikke anvendes, blir håndteringen av "våte strenger" av borerør meget sølete og upopulær blant boremannskapet. Dersom tetningsaktiviseringsinnretningen anvender enkelttripp-rørhenger-teknikken, kan sementeringsfluidet bevirke problemer i hydrau-likksystemet som anvendes for aktivisering av tetningen. Vedlikehold er også et problem. Selv om dreiemoment er den mest ønskelige metode for aktivisering av en tetning, er der begrensninger på størrelsen av det dreiemoment som kan overføres fra overflaten som følge av friksjonstap til stigerøret, sikringsventilstabelen, stedsawik, forskjellige gjenger, og selve borerøret.

Ovennevnte problem er i alt vesentlig løst ved en anordning som angitt i det etterfølgende, selvstendige krav 1. Fordelaktige utføringsformer av anordningen er angitt i de etterfølgende uselvstendige krav.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse overvinner således ulempene ved den kjente teknikk og omfatter mange andre fordelaktige trekk. Systemet har enkelttripp-mulighet, men kan likevel anvende flertripp-metoder. Tetningselementene kan byttes om hverandre og er fullt aktiviserbare til et trykk i overkant av det antatte brønnhulltrykk. Støttetetninger er tilgjengelige. Tetningene er ikke trykk-avaktiviserbare, og tetningselementene vil tette selv om rørhengerne lander høyt.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse vil pålitelig avtette et ringformet område på ca. 18 1/2 tommer (470 mm) utvendig diameter og 17 tommer (432 mm) innvendig diameter og giir et gummitrykk høyere enn 15 000 psi (1050 kp/cm<2>) (20 000

v

psi [1400 kp/cm*2] nominelt) når anordningen aktiviseres og anordningen erfarer et trykk fra over eller under 15 000 psi. Trykket høyere enn 15 000 psi opprettholdes i anordningen etter at nedføringsverktøyet er fjernet. Anordningen er dessuten seiv-aktivisert for å opprettholde fullt trykk dersom full belastningskraft ikke var anvendt eller dersom full belastnings-kråft ikke var opprettholdt. Anordningen vil ikke bli trykk-avåktivisert. Anordningen gir et forholdsvis langt tetningsareal som dekker over defekter i huset og/eller forurensninger. Anordningen omfatter videre metalliske primærtetninger og anvender metalliske tetninger som mothold for å hindre høytrykks-ekstrudering av elastomere sekundær-tetninger. Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse tilbaketrekker positivt de metalliske tetninger fra veggene før anordningen trekkes opp.

De elastomere tetninger i anordningen tillates å avlastes under opptrekking av pakningsenheten og er fullstendig gjenvinnbare. Foreliggende anordning danner et i det vesentlige metallisk

ledd mellom toppen og bunnen av pakningsområdet for å sikre at den nedre ring kan gjenvinnes. Konstruksjonen muliggjør

enkelttripp-operasjoner. Der er ingen mellomliggende metalldeler i tetningsområdet som kan gi uregelmessige gummitrykk. Anordningen gir et minimum antall parallelle tetningsområder

for minst mulig lekkasjebaner. Anordningen er fast festet til pakningselementet slik at den ikke kan spyles løs av strømning under nedføringsoperasjonene. Konstruksjonen muliggjør også flertripps-operasjoner og muliggjør innbyrdes utskifting av alle foringsrørhengere innenfor en nominell størrelse.

Den foretrukne utføringsform av oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et skjematisk riss av omgivelsene ved foreliggende oppfinnelse; Fig. 2A, 2B og 2C viser utsnitt av brønnhodet, rørhenger-bæreringen, rørhenger-nedføringsverktøyet, pakningen og nedholderenheten, og et skjematisk riss av et parti av sikringsventilen for undervannsbrønnen på fig. 1; Fig. 3 er et riss med deler skilt fra hverandre, som viser setet og en del av brønnhodet på fig. 2; Fig. 3A er et oppriss i større målestokk av kilen vist i fig. 3; Fig. 4 er et snitt av tetningselementet i nedføringsposisjon og fig. 4A er et snitt av tetningselementet i tetningsposisjon; og

Fig. 5A, 5B og 5C er snitt av brønnhodet med rørhengerene

i 16 tommer (406 mm), 13 3/8 tommer (340 mm), 9 5/8 tommer (241,5 mm) og 7 tommer (178 mm) rørhengerstrenger anbrakt i nedholdingsposisjonen og i tetningsposisjonen.

Den foretrukne utføringsform av oppfinnelsen beskrives i det følgende.

Foreliggende oppfinnelse er beregnet for bruk i et undervanns-brønnhodesystem for nedføring, understøttelse, avtetting, fastholding og testing av en foringsrørhenger i et brønnhode i en olje- eller gassbrønn. Selv om foreliggende oppfinnelse kan anvendes i forskjellige omgivelser, gir fig. 1 en skjematisk illustrasjon av en typisk installasjon av en foringsrørhenger og en foringsrørstreng ifølge foreliggende oppfinnelse i et brønnhode beliggende på havbunnen ved en offshore-brønn.

' Fig. 1 viser et brønnhull 10 som er boret i havbunnen 12 under en vannmasse 14 fra et borefartøy 16 som flyter på vannoverflaten 18. En fundamentkonstruksjon eller et styrefun-dament 20, et lederør 22, et brønnhode 24, en boresikringsven-tilstabel 26 med trykk-kontrollutstyr, og et stigerør 28 nedsenkes fra det flytende borefartøy 16 og monteres på havbunnen 12. Lederøret 22 kan drives eller spyles inn i havbunnen 12 inntil brønnhodet 24 hviler nær havbunnen 12 eller, som vist i fig. 1, et borehull 30 kan bores for innføring av lederøret 22. Styrefundamentet 20 er festet rundt øvre ende av lederøret 22 på havbunnen 12, og lederøret 22 er forankret i borehullet 30 ved hjelp av én søyle 32 av sement rundt en

betydelig del av sin lengde. Sikringsventilstabelen 26 er ved hjelp av en passende kopling forbundet med brønnhodet 24 som er anordnet på styrefundamentet 20 som er montert på havbunnen 12 og innbefatter én eller flere boresikringsventiler såsom sikringsventilen 40. Slike boresikringsventiler omfatter et antall tettende røravstengere, såsom røravstengerne 34 på sikringsventilen 40, innrettet til å beveges ut og inn fra sikringsventilhuset til og fra tetningsinngrep med et rørelement, såsom borerør, som strekker seg gjennom sikringsventilen 40,

i

slik det er velkjent. Stigerøret 28 strekker seg fra toppen av sikriin<g>sventilstabele<n> 26 til det flytende fartøy 16.

i Sikringsventilstabelen 26 omfatter "strupe- og drepe"-ledninger henholdsvis 36, 38, som strekker seg til overflaten 18. Strupe- og drepeledninger brukes bl.a. for å teste

sikringsventilens 40 røravstengere 34. Ved testing av avstengerne 34 nedføres en testplugg i brønnen gjennom stigerøret 28 for avtetting av brønnen ved brønnhodet 24. Avstengerne 34 aktiviseres og stenges, og drepeledningen 38 settes så under trykk med en ventil på strupeledningen 36 stengt for å teste røravstengerne 34.

Boreutstyr, innbefattende borerør med en standard 17 1/2"

(444i,5 mm) borkrone, nedsenkes gjennom stigerøret 28 og lederøret 22 for å bore et dypere borehull 42 i havbunnen for overflate-foringsrøret 44. En overflate-foringsrørhenger 50, vist i fig. 2C hvor det bærer overflate-foringsrøret 44, nedsenkes gjennom lederøret 22 inntil overflateforingsrørhengeren 50 lander på og forbindes med brønnhodet 24 som beskrevet i det følgende. Deretter blir andre innvendige foringsrør- og produksjonsrørstrenger anbrakt og opphengt i brønnhodet 24 som beskrevet i det følgende i forbindelse med fig. 5A, 5B og 5C.

Som vist i fig. 2C omfatter brønnhodet 24 et hus 46 som

har en nedre ende 48 med avtrappet eller innsnevret diameter som danner en nedadvendt, innad avsmalnende konisk skulder eller ansats 52. Den avtrappete nedre ende 48 har ved sin avslutning et avtrappet eller innsnevret rørparti 54 som danner en annen, mindre nedadvendt, innad avsmalnende skulder eller ansats 56. Lederørets 22 ytterdiameter er 20 tommer (508 mm)

og røret er sveiset til det innsnevrete rørparti 54 på bunnen av brønnhodet 24. Lederøret 22 har en tykkelse på 1/2 tomme (12,7 mm) og en innvendig boring 62 med 19 tommer (482,6 mm) diameter for innledningsvis å oppta borestrengen og borkronen for å bore borehullet 42 og deretter for å oppta overflate-foringsrørstrengen 44 som vist i fig. 1. Brønnhodehuset 46 omfatter en boring 60 med en diameter på ca. 18 11/16 tommer (475 mm), noe mindre enn den innvendige boring 62 i lederøret 22.

På brønnhodeboringens 60 innside er anordnet et antall kilespor 64, tannsegmenter 66, og fire ringformete spor (vist i fig. 5B) såsom spor 68, anordnet med innbyrdes avstand langs boringen 60 over tannsegmentene 66. Tannsegmentene 66 har en innvendig diameter på ca. 17 9/16 tommer (446 mm) for å tillate gjennomføring av standard 17 1/2 tommer (444,5 mm) borkronen for boring av borehullet 42.

Brønnhodet 24 omfatter et løsbart rørhenger-bæreelement eller hus-sete 70 som er innrettet for nedsenking i boringen 60 og tilkopling til tannsegmentene 66. Hus-setet 70 omfatter en massiv, rørformet ring 72 med en glatt innvendig boring 74, utvendige tannsegmenter 76 innrettet for inngrep med brønnhodets 46 innvendige tannsegmenter 66, et oppadvendt, nedad avsmalnende konisk sete eller bæreskulder 80 for anlegg mot overflate-foringsrørhengeren 50, og en kileinnretning 78 for låsing av hus-setet 70 i brønnhodehuset 46.

Boringen 74 i den solide ring 72 har en innvendig diameter på 408 mm hvilket gir den koniske bæreskulder 80 en effektiv horisontal tykkelse på ca. 33 mm for opplagring av foringsrørhen-gerén 50. Hus-setet 70 har en veggtykkelse som er tilstrekkelig til å hindre at hus-setet 70 knekker sammen under en vertikal trykkspenning på 90 000 psi (63 00 kp/cm<2>). Dette er av betydning ettersom brønnhodet 24, på grunn av sin størrelse, tyngde og tykkelse, er et stivt element sammenliknet med hus-setet 70 som er et forholdsvis bøyelig element.

Som vist i fig. 3, omfatter hus-setet 70 et antall grupper 82 av tannsegmenter 76 med slisser eller mellomrom 86 for opptak av tilsvarende grupper 88 av tannsegmenter 66 i brønnhodet

i

46 vist i fig. 2C. Tannsegmentene 66, 76 kan eventuelt ha tenner med gjengestigning, men har fortrinnsvis stignings-frie tenner. Tennene 66, 76 er konstruert for inngrep ved omdreining av setet 70 for tilkopling til brønnhodet 24. Brønnhodetennene 66 avsmalner innad og nedad for å lette gjennomføring av borkronen. Dersom tennenes 66 tverrsnitt var av firkant-formet eller sagtann-formet type, kunne de ha grepet fast i borkronen når den ble nedsenket gjennom brønnhodet 24 for boring av borehullet 24 for overflate-foringsrøret 44. Setetennene 76 er tilsvarende avsmalnet for inngrep med brønnhodetennene 66.

Hver av gruppene 82, 88 omfatter seks rader av tannsegmenter som,er tilnærmet en halv tomme (12,7 mm) høye fra bunn til topp. Gjengeflaten på de seks rader av tannsegmenter 66, 76 er større enn bæreskulderens 80 anleggsflate. En kontinuerlig øvre, ringformet flens 85 som er anordnet på setet 70 over tennene 76, avgrenser innføringen av tanngrupper 82 i mellomrom-mené 87. Flensen 85 hindrer setet 70 i å passere gjennom brønnhodet 24. Det nederste tannsegment 84 er overdimensjonert for å hindre for tidlig omdreining av setet 70 i brønnhodet 24 inntil setet 70 har landet på ringflensen 85.

De seks rader eller grupper 82, 88 av tannsegmenter 66, 76 danner et like antall rader for jevn opplagring og fordeling av belastningen. En slik konstruksjon utjevner de spenninger som virker på tannsegmentene 66, 76. Ved å ha seks grupper tenner kan tannsegmentene 66, 76 tilkoples ved å dreie hus-setet 70 30°, dvs. 180° delt på antall grupper. Dersom tannsegmentene 66, 76 hadde vært lengre, ville det vært nødvendig med en større grad av omdreining av hus-setet 70 for tilkopling. Det foretrekkes at tannsegmentene 66, 76 har samme lengde, slik at der oppnås maksimal kontakt til å bære belastningene.

Tannsegmentene 66, 76 kan bare være sirkulære spor med slisser eller mellomrom 86 for tilkopling. Tannsegmentene 66, 76 har null stigningsvinkel og avsmalner for å øke gjengearealet slik at gjengene 66, 76 kan tåle en større skjærspenning. Tannsegmentenes 66, 76 avsmalning er større enn 30" og fortrinnsvis ca. 55°, hvorved gjengearealet er vesentlig øket for skjær. Denne tannprofil søker å utligne spenningene over alle tanseg-mentene 66, 76 slik at tennene 66, 76 ikke gir etter én om gangen.

Tennene 66, 76 kan være av sagtanntypen. Dersom tennene 66, 76 hadde hatt rektangulær profil, ville de fanget opp borerester og annet rusk som strømmer gjennom brønnen. En ytterligere fordel ved forbindelsen mellom brønnhodet 24 og hus-setet 70 er at tannsegmentet 76 renser tannsegmentet 66 når hus-setet 70 dreies i brønnhodet 24. Tennene 76 slår forurensningene bort fra tennene 66 slik at forurensningene faller ned i slissene eller mellomrommene 86, 87.

Kontinuerlige gjenger har flere ulemper. Gjenger krever flere omdreininger for tilkopling og må støttes opp inntil de faller en brøkdel av en tomme før gjengeinnføringenes innledende inngrep. Gjenger glir dessuten på et punkt når de dreies for sammenkopling. Forbindelsen mellom hus-setet 70 og brønnhodet 24 unngår disse ulemper. Når hus-setet 70 nedsenkes i brønnhodet

24 på et passende nedføringsverktøy, vil det nederste tannsegment 84 på setet 70 danne inngrep med det øverste tannsegment i tannsegmentene 66 på brønnhodehuset 24. Setet 70 blir så dreid mindre enn 30" slik at gruppen 82 på setet 70 kan opptas i slissen 87 mellom gruppene 88 på brønnhodet 24. Denne fallbeve-gelse er betydelig, opptil 12 tommer (305 mm), og kan lett registreres ved overflaten som en forsikring om at hus-setet 70 er kommet i inngrep med brønnhodet 24 og kan dreies til inngrep med sluttstykket. Bruk av forbindelsen ifølge foreliggende oppfinnelse gir en klar indikasjon på når hus-setet 70 er i fullt inngrep med brønnhodet 24. Forbindelsen ifølge foreliggende oppfinnelse har den ytterligere fordel at den tillater hus-setet 70 å innstikkes i brønnhodet 24 og fastgjøres ved en 30" omdreining av hus-setet 70 for oppnåelse av fullt inngrep mellom hus-setet 70 og brønnhodet 24.

Som vist i fig. 2C, 3 og 3A, omfatter kileinnretningen 78 et antall utad forspente knaster 92 som hver er forskyvbart opptatt i et utadvendt hulrom 94 i hvert annet nederste tannsegment 84 i den solide ringen 72. Knastene 92 har plane sicier 90, øvre og nedre avsmalnende sider 91, og en utboring 96 på innsiden for å oppta den ene ende av en fjær 98. Skiver 93 er ved hjelp av skruer 95 montert i hulrommet 94 på hver side av: knasten 92 slik at der dannes en slisse for knasten 92. Fjærenes 98 andre ende ligger an mot bunnen av hulrommet 94 for å trykke knasten 92 utad. Kilespor 64 er beliggende under alle seks grupper 88 slik at knastene 92 er posisjonert på den solide ring 72 hvorved knasten 92 vil befinne seg inntil et kilespor 64 i brønnhodehuset 46 ved fullt inngrep mellom inner-og yttertennene 66, 76 til brønnhodet 24 og hus-setet 70. Knasten 92 vil bli trykket inn i sporet 64 ved omdreining av ringen 72 i gjengene 66, for derved å stoppe omdreiningen av ringen 72. En åpning 102 er utformet gjennom ringen 72 og inn i hulrommet 94, hvorved knasten 92 kan frigjøres.

Ifølge teknikkens stilling var bæreskulderen for overflate-foringsrørhengeren utformet i ett stykke med brønnhodehuset og var tilstrekkelig stor til å bære foringsrøret og trykkbelastningen. Ved denne kjente teknikk innsnevret imidlertid bæreskulderen boringen eller strømningsløpet i brønnhodehuset, slik at der ikke var full åpning eller adgang til foringsrøret under brønnhodehuset for boring. Ved bruk av en tilstrekkelig stor bæreskulder av kjent type for 15 000 psi (1050 kp/cm<2>) arbeidstrykk, ville boringen gjennom skulderen ikke tillate gjennomføring av en standard 17 1/2 tommer (444,5 mm) borkrone. Slike undervanns-brønnhodesystemer nødvendiggjorde "underrøm-ming".

Ifølge foreliggende oppfinnelse er hus-setet 70 en monterbar bæreskulder eller -ansats som ikke trenger å monteres i brønnhodehuset 46 før større arbeidstrykk blir påtruffet. Hus-setet 70 monteres ikke før boreoperasjonen for overflate-foringsrøret 44 er komplett, hvilket gir adgang gjennom fullt åpen boring. Ettersom bare nominelle arbeidstrykk opptrer

i

under boring for overflate-foringsrøret 44 er det ikke nødvendig med større bæreskulder. Etter at boringen for overflate-foringsrøret 44 er fullført, monteres hus-setet 70 for håndtering av foringsrør og trykkbelastninger opptil 15 000 psi (1050 kp/cm<2>). Der er således tilstrekkelig klaring før montering av hus-setet 70, til at en 171/2 tommer (444,5 mm) borkrone kan passere.

For montering av hus-setet 70 forbindes hus-setet 70 med

et nedføringsverktøy (ikke vist) ved hjelp av bruddpinner, hvorav én er vist delvis ved 104. Nedføringsverktøyet på en borestreng fører så hus-setet 70 ned i utboringen 60 i brønnhodet 24 inntil det nederste tannsegment 84 lander på det øverste tannsegment av tannsegmentene 66. Setet 70 dreies så inntil tanngruppene 88 på brønnhodet 24 faller inn i slissene 86 og tanngruppene 82 på ringen 72 opptas i tilsvarende slisser 87 på bronnhodetennene 66. Den kontinuerlige ringflens 85 lander på det øverste tannsegment av tannsegmentene 66 i brønnhodet 24. Hus-setet 70 dreies så ved hjelp av borestrengen og nedførings-verktøyet inntil kilene 78 griper inn i kilesporene 64 og derved stopper dreiebevegelsen. En trykktest kan utføres for å sikre at hus-setet 70 er nede. Da vil bruddpinnene som fastholder hus-setet 70 på nedføringsverktøyet briste ved 104 slik at nedføringsverktøyet kan frigjøres og fjernes.

Fig. 2C viser hvorledes overflate-foringsrørhenger 50 anbringes (lander) på hus-setet 70 i brønnhodet 24. Rørhengeren 50 har en stort sett rørformet hoveddel 110 som innbefatter et nedre innvendig gjengeparti 112 i gjengeinngrep med den øverste lengde av foringsrørstrengen 44 for opphenging av strengen 44 i borehullet 42, en utvidet toppseksjon 114 med en radialt utadragende ringformet ansats 116 og et antall ringspor 120 (vist i fig. 2B) i hoveddelens 110 innvendige omkrets, som er innrettet for forbindelse med et nedføringsverktøy 200 som skal beskrives i det følgende.

Som vist på fig. 2A og 2B er rørdelens 110 utside forsynt med gjenger 118 fra toppen og nedover en betydelig del av sin lengde, for inngrep med holde- og tetningsenheten 180, som skal beskrives i det følgende.

. Sementeringsoperasjonen for sementering av overflate-foringsrørstrengen 44 i borehullet 42 nødvendiggjør en kanal fra det nedre ringrom 130, mellom overflate-foringsrørstrengen 44 og lederøret 22, til det øvre ringrom 134, mellom brønnhodet 24 og borestrengen 236, for tilbakeføring av spillmateriale til overflaten. Et antall øvre og nedre riller eller sirkule-ringsporter 122, 124 er utformet gjennom den øvre seksjon 114 for å tillate fluidstrømning, f.eks. for sementeringsoperasjonen rundt rørhengeren 50. De nedre riller 122 danner fluidkanaler gjennom den radielt ringformete skulder 116 og de øvre renner 124 danner fluidkanaler gjennom den øvre gjengete ende av rørdelen 110 for gjennomføring av fluider rundt holde- og tetningsenheten 180.

Gjenger 126 er utformet på den øvre seksjonens 114 utvendige omkrets under ringskulderen 116 for inngrep med gjengeskulderringen 128 rundt rørhengeren 50. Skulderringen 12 8 har en nedadvendt, nedad avsmalnende, konisk flate 132 som hviler i anlegg mot en oppadvendt, nedad avsmalnende, konisk bæreskulder 80 på hus-setet 70. Rørhengeren 50 lander således på hus-setet 70 ved inngrep mellom rørhenger-skulderringens 128 konusflate 132 og hus-setets bæreskulder 80, hvorved hus-setet 70 må overta den resulterende foringsrør- og trykkbelastning.

Brønner som har et arbeidstrykk i området 15 000 psi

skaper unike belastninger på brønnhodebæreflåtene. Ikke bare må brønnhodet bærer tyngden av foringsrørhengerne med deres opplagrete foringsrør og ett eller flere produksjonsrørhengere med; deres opplagrete produksjonsrør, men brønnhodet må også

tåle å oppta arbeidstrykket på 15 000 psi. Brønnhodet må således bære både tyngden av foringsrøret og produksjonsrøret samt trykkbelastningen. Et brønnhode beregnet på 15 000 psi arbeidstrykk må ha tilstrekkelig understøttelse og bæreflate eller opplagerareal over hele brønnhode-konstruksjonen, slik at belastningen ikke i vesentlig grad overstiger flytegrensen under vertikal trykkbelastning av materialet i brønnhodebære-flåtene. Selv om der ved lavere arbeidstrykk benyttes materialer med en flytegrense på minimum 70 000 psi (4900 kp/cm<2>), brukes normalt et materiale med en høyere flytegrense på minimum

i

85 000 psi (5950 kp/cm<2>) for 15 000 psi brønnhoder. Regner man forsiktig med en vertikal trykkspenning på 90 000 psi (6300 kp/cm<2>) på brønnhodet, vil brønnhodet ifølge foreliggende oppfinnelse bære en belastning på over 6 000 000 Ibs (2 721 600 kg), ettersom opplagerarealet er i området 65 til 70 kvadrat-tomme (419 til 452 cm<2>). Et slikt opplagerareal må være gjennomført over hele konstruksjonen slik at belastningen ikke overskrider 25 % av materialets flytegrense under vertikal trykkbelastning. Opplagerarealet mellom den nederste rørhenger 50 og hus-setet 70, samt mellom hus-setet 70 og bære-tannsegmentene 66 på brønnhodet 24 må være tilstrekkelig til å bære slike belastninger uten i vesentlig grad å overskride deres material-flytegrense under vertikal trykkbelastning, dvs. over 25 % av flytegrensen. En slik konstruksjon er blitt oppnådd ved brønnhodesystemet ifølge foreliggende oppfinnelse.

For å sikre tilstrekkelige opplagerareal mellom rørhenger 50 og setet 70, er rørhenger-skulderringen 128 fastskrudd til den radielle ringformete skulder 116 som rager ut fra rørhenger-delens 110 øvre seksjon 114. Skulderringen 128 danner en 360° konisk flate 132 for anlegg mot hus-setets 70 bæreskulder 80, slik at der oppnås en fullstendig kontakt mellom skulderen 80 og konusflaten 132. Uten skulderringen 128 hindrer rillene eller sirkuleringsportene 122 gjennom skulderen 116 et 360° opplagerareal mellom hengeren 50 og hus-setet 70. Anlegget mellom bæreskulderen 80 og konusflaten 132 danner et rikelig opplagerareal som bestemmes av brønnhodets innvendige diameter på 17 9/16 tommer (446 mm) og hus-setets 70 innvendige diameter på 16,06 tommer (408 mm). Opplagerarealet mellom skulderen 80 og flaten 132 er følgelig ca. 70 kvadrat tommer (452 cm<2>) slik at opplagerarealet kan bære mer enn 6 000 000 Ibs belastning.

Brønnhodets 24 og hus-setets 70 innvendige og utvendige tannsegmenter 66, 76 er også konstruert for å gi tilstrekkelig opplagerareal til å bære den forventete, ovenfor beskrevne belastning. Som tidligere nevnt, omfatter tannsegmentene 66,

76 seks tanngrupper 82, 88 som er utformet på brønnhodet 24 og hus-setet 70. Hver gruppe 82, 88 omfatter seks tenner 66, 76 som opptar belastningen. Tannsegmentenes 66, 76 opplagerareal er større enn opplagerarealet mellom skulderen 80 og konusflaten 132. Antall tenner bestemmes av tapet av opplagerareal som følge av de seks mellomrom 86, 87 som opptar de motsvarende grupper 82, 88 under sammenstilling.

Som vist på fig. 2C har den radielle ringformete skulder eller ansats 116 som rager ut fra rørhengerdelens 110 øvre seksjon 114 en oppadvendt, nedad og utad hellende konisk kamflate 136 med et ringformet spor 138 som strekker seg oppad ved bunnen. Et ringformet kammer 142 strekker seg fra øvre side av sporet 138 til en ringformet vertikal tetningsflate 140|, som strekker seg fra sporet 138 til gjengenes 118 nedre ende. Skulderen 116 er beliggende under det ringformete låséspor 68 i brønnhodehuset 46 etter at hengeren 50 er anbrakt i brønnhodet 24. Kamflatens 136 nedre ringformete kant avsluttes like over sporets 68 nedre ende.

Foringsrørhengeren 50 omfatter en låsering 144 som er anordnet på den radielle ringformete skulder 116. Låseringen 144, kan være en delt ring som er innrettet til å ekspanderes i brønnhodesporet 68 for inngrep med brønnhodehuset 46 for å holde nede og låse rørhengeren 50 i brønnhodet 24. Brønnhode-sporet 68 har en vertikal bunnvegg 146 med en oppad avsmalnende vegg og en nedad avsmalnende vegg. Låseringen 144 har en vertikal ytterflate 148 med en oppad avsmalnende flate med samme utstrekning som sporets 68 oppad avsmalnende vegg og en nedad avsmalnende flate som er parallell med sporets 68 nedad avsmalnende vegg, hvorved-ringens 144 vertikale flate 148, ved utvidelse av låseringen 144, danner inngrep med sporets 68 vertikale vegg 146. Videre omfatter låseringen 144 en nedadvendt , innad og oppad avsmalnende nedre kamflate 152 i anlegg mot den radielle ringskulders 116 oppadvendte kamflate 136, en innadragende ringformet flens 154 som er opptatt i ringsporet 138 i inntrukket stilling, og et oppad- og innadvendt kamhode 156j som er innrettet for anlegg mot holde- og tetningsenheten 180 som skal beskrives i det følgende. Mellom kamhodet 156 og forhøyningen 154 strekker seg en avsmalnende flate 158 parallelt med veggen i kammeret 142.

Den innadragende ringformete flens 154 er opptatt i sporet 138 i foringsrørhengeren 50 for å hindre låseringen 144 fra å trekkes ut av sporet 138 når rørhengeren 50 nedføres i brønnen. Under nedsenking av rørhengeren 50 må låseringen 144 passere flere trange diametere såsom i sikringsventilen 40. Sikringsventilen 40 omfatter ofte en smultringformet gummitetning som ikke kan trekkes helt tilbake slik at rørhengeren 50 må presses gjennom denne gummitetning. Dersom den ringformete forhøyning 154 ikke var opptatt i sporet 138, kunne låseringen 144 henge seg opp i en slik trang diameter og slepe langs den utvendige overflate. Dette ville kunne trekke låseringen 144 ut av sporet 138 og tillate den å gli oppad rundt rørhengeren 50 inntil låseringen 144 kommer i kontakt med tetningsringen 110. Dette ville ikke bare hindre aktivisering av nedholder-aktuatorinnretningen 212, men vil også hindre aktivisering av tetningsinnretningen 210. Det ringformete kammer 142 gir en klaring slik at sporet 138 kan oppta ringforhøyningen 154. Denne profil danner også en avsats som holder låseringen 144 fri for en slik oppadrettet bevegelse når belastningen plasseres på låseringen 144.

Holde- og tetningsenheten 180 er vist i fig. 2B og 2C, i inngrep med nedføringsverktøy 200 og aktivisert i nedholdingsposisjon. Holde- og tetningsenheten 180 omfatter et stasjonært element 184 som er dreibart montert på et dreieelement eller en pakningsmutter 182 ved hjelp av en holderinnretning 186. Pakningsmutteren 182 har en ringformet del med en nedre tapp 188 og en riflet øvre ende 198 med oppadragende ansatser 202. Mutterens 182 innvendige diameterflate omfatter gjenger 204 i inngrep med rørhengerdelens 110 utvendige gjenger 118.

Det stasjonære element 184 har en ringformet del 216 og innbefatter en tetningsinnretning 210 for tetning mellom brønnhodets 24 innvendige boringsvegg 61 og rørhengerens 50 utvendige tetningsflate 140, og en nedholder-aktuatorinnretning 212 for manøvrering av låseringen 144 i nedholdingsinngrep med sporet 68 i brønnhodet 24. Ringdelen 216 er et helt og sammenhengende metallelement og innbefatter et øvre drivparti 218, et mellomliggende Z-parti 220 og et nedre kamparti 222.

Det øvre drivparti 218 omfatter en øvre forsenkning 190 som dreibart opptar pakningsmutterens 182 nedre tapp 188. Holderinnretningen 186 omfatter inner- og ytterbaner i forsenkningen 190 som opptar koniske holderruller eller -kuler 196. Holderinnretningen 186 bærer ingen belastning og brukes ikke for ioverføring av dreiemoment eller trykkraft fra pakningsmutteren 182 til det stasjonære element 184. En lagerinnretning 205 er anordnet over tetningsinnretningen 210 og innbefatter lagerringer 206, 208 som er anordnet mellom bunnen av forsenkningen 190 og den nedre ende av tappen 188. Lagerringene 206, 208 har en lav friksjonskoeffisient som tillater forskyvbart inngrep mellom disse ved aktivisering av nedholder-aktuatorinnretningen 212 og tetningsinnretningen 210. Lagerinnretningen 205' anvendes således til å overføre trykkbelastning fra pakningsmutteren 182 til det stasjonære element 184. Holder-kulene 196 virker bare til dreibart å fastholde det stasjonære element 184 på pakningsmutteren 182.

Nedholder-aktuatorinnretningen 212 omfatter det nedre kamparti 222 som har en nedad- og utadvendt kamflate 224 (vist i fig. 2C) som er innrettet til å ligge an mot låseringens 144 kamhode 156, og det øvre drivparti 218 og mellomliggende Z-parti 220 for overføring av trykkbelastning fra pakningsmutteren 182 til det nedre kamparti 222.

Tetningsinnretningen 210 omfatter et Z-parti 220 og elastomere støttetetninger 330, 332 som skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med fig. 4, og øvre drivparti 218 og nedre kamparti 222 for sammentrykking av mellomliggende Z-parti 220. Tetningsinnretningen 210 er en kombinert metallisk primaertetning og elastomer sekundærtetning. Fordelen med å ha en metallisk tetning (dvs. en tetning basert på metall mot metall) som primærtetning er at den ikke vil ha noen tendens til å nedbrytes slik som en elastomer tetning.

Holde- og tetningsenheten 180 nedsenkes i brønnen på rørhengeren 50 ved hjelp av et nedføringsverktøy 200. Nedfø-ringsverktøyet 200 innbefatter en dor 230 som utgjør verktøyets 200 hoveddel, en kopingsdel eller hylse 240, et skjørt eller en ytterhylse 250, og en monteringsmutter 260. Doren 230 innbefatter, en øvre tapp-ende 232 med innvendige gjenger 234 for tilkopling til den nederste rørseksjon i et borerør 236 som strekker seg til overflaten 18 og en nedre muffeende 238 som også har innvendige gjenger. Over muffeenden 238 er et ringformet sporparti 242 med innsnevret diameter. Et annet parti 248 med innsnevret diameter er beliggende over sporpartiet 242 og danner en ringformet forhøyning 252. Under den øvre tapp-ende 232 og over det innsnevrete diameterparti 248 er et tredje parti 254 med innsnevret diameter (vist i fig. 2A) som har en mindre diameter enn partienes 242 og 248 diameter.

Koplingsdelen eller hylsen 240 omfatter en boring 246 som er dimensjonert til å opptas teleskopisk over den ringformete forhøyning 252 og muffeende 238. Koplingsdelen 240 er teleskopisk opptatt i ringrommet som dannes av doren 230 og skjørtet 250. Forhøyningen 252 omfatter ringformete tetningsspor 258, 262 som opptar O-ringer henholdsvis 264, 266, for tetningsinngrep med boringens 246 innvendige diameterflate. Koplingsdelens 240 toppende omfatter en innadvendt, radiell ringformet flens 268 som danner en glidepasning med det reduserte diameter-partiet 248. Den nedre ende av koplingsdelen 240 har et innsnevret diameterparti 270 som forskyvbart opptas i rørhenge-rens 50 boring 272. Det innsnevrete diameterparti 270 danner en nedadvendt ringformet skulder eller ansats 274 som ligger an mot rørhengerens 50 øvre ende 276 ved anbringelse av nedførings-verktøyet 200, holde- og tetningsenheten 180 på rørhengeren 50

i brønnhodet 24. Det innsnevrete diameterparti 270 har et antall omkretsmessig fordelte slisser eller vinduer 278 som forskyvbart opptar segmenter eller knaster 280 som har et antall tenner 282 innrettet til å opptas i sporene 120 i rørhengeren 50 for tilkopling av nedføringsverktøyet 200 i rørhengeren 50. Knastene 280 har et øvre utspring 284 som er opptatt i et ringformet spor 286 rundt vinduenes 278 øvre innvendige omkrets. Over vinduene 278 er et antall tetningsspor 288, 290 som opptar 0-ringer 292, 294 for tettende anlegg mot tetnings-boringen 272 i rørhengeren 50. Nær den øvre ende av koplingsdelen 240 er et låseringspor 296 som opptar en låsering 298 som anvendes ved montering av nedføringsverktøy 200 som forklart i det følgende. Knastene 280 faller tilbake i sporpartiet 242 etter at den nedre muffeende 238 er beveget til nedre stilling, som vist, ved anvendelse av dreiemoment på verktøyet 200 for ansetting av holde- og tetningsenheten 180.

Skjørtet eller ytterhylsen 250 omfatter en stort sett rørformet del med et øvre innadvendt radielt parti 300, et midtparti 302, et overgangsparti 304 og et nedre aktuatorparti 306. Partiene 300, 302, 304 og 306 er sammenhengende og dimensjonert for teleskopisk å oppta den øvre ende 276 av rørhengeren 50, koplingsdelen 240 og doren 230. Det nedre aktuatorparti 306 har en riflet nedre ende 308 i inngrep med den øvre riflete ende 198 på pakningsmutteren 182, hvorved dreiemoment kan overføres fra nedføringsverktøyet 200 til holde- og tetningsenheten 180. Aktuatorpartiets 306 innvendige diameter er tilstrekkelig stor til å gi klaring til den utvendige diameter av rørhengerens 50 gjenger 118.

Midtpartiet 302 opptar forskyvbart koplingsdelen 240. Partiet 302 innbefatter et innvendig ringformet spor 310 som er innrettet til å oppta låseringen 298 som er montert på koplingsdelen 240 ved frakoping av nedføringsverktøyet 200 fra holde-og tetningsenheten 180 og rørhengeren 50 som beskrevet i det følgende. Partiet 302 har et antall gjengeboringer 312 som strekker seg fra dets ytre omkrets til sporet 310 hvorved bolter (ikke vist) kan innskrus i sporet 310 for å hindre låseringen 298 fra inngrep med sporet 310 under omstilling av nedføringsverktøyet 200 på en annen rørhenger. Låseringen 298 har en øvre kamflate 316 for inngrep med boltenes ender. Såsnart koplingsdelen 240 er opptatt i det øvre parti av det ringformete areal som dannes av ytterhylsen 250 og doren 230, hvorved låseringen 298 er over ringsporet 310, kan koplingsdelen 240 ikke fjernes uten at låseringen 298 kryper inn i sporet 310. For å fjerne koplingsdelen 240 ved omstilling av nedfø-ringsverktøyet 200, blir således boltene innskrudd i boringene 310 for å stenge sporet 310 og hindre sporene 310 fra å oppta og gripe låseringen 298. Derved kan koplingsdelen 240 beveges nedad på doren 230 inntil skulderen 269 ligger an mot utspringet 252 for tilkopling av en annen rørhenger.

Overgangspartiet 304 går over i aktuatorpartiet 306 og midtpartiet 302 for å kompensere for diameterendringen. Strømningsåpninger 318 er utformet i overgangspartiet 304 slik at sement kan;strømme tilbake gjennom ytterhylsen 250 og inn i ringrommet 134.

Det øvre radielle partiets 300 ringformete innside er riflet for å danne en riflekopling 320 med doren 230 for overføring av dreiemoment.

Som vist på fig. 2A og 2B har monteringsmutteren 260 innvendige gjenger 234 for skrueforbindelse ved 322 med gjengene 235 på dorens 230 innsnevrete diameterparti 354. Den nedre endeflate på monteringsmutteren 260 hviler mot øvre ende av ytterhylsen 250 for å holde ytterhylsen 250 på doren 230.

Ved drift er pakningsmutteren 182 bare delvis innskrudd på gjengene 118 ved toppen av rørhengeren 50 slik at doren 230 er montert i nedføringsposisjon på rørhengeren 50. I nedførings-posisjonen liggger den ringformete forhøyning 252 an mot skulderen 269 som dannes av koplingsdelens 240 radielle vinkelflens 268. Den utvendige rørformete overflate på muffeenden 238 ligger inntil og i inngrep med knastenes 280 innside, hvorved tennene 282 trykkes inn i sporene 120 i rørhengeren 50 for derved å hindre at nedføringsverktøyet 200 løsner fra rørhengeren 50 når de nedsenkes i brønnen på borerøret 236. Nedføringsverktøyets 200 nedføringsposisjon er ikke vist i figurene.

Når flaten 132 på rørhengerens 50 skulderring 128 er landet på hus-setets 70 bæreskuldre 80 i brønnhodet 24, sementeres overflate-foringsrøret 44 på plass i borehullet 42. Etter at sementeringsoperasjonen er fullført, dreies nedførings-verktøyet 200 og dreiemoment overføres til holde- og tetningsenheten 180 for å bringe holde- og tetningsenheten 180 i nedholdingsposisjonen vist i fig. 2B og 2C. Omdreining av borerøret 236 ved overflaten 18 bringer doren 230 til å dreie, hvilket dreier ytterhylsen 250 ved hjelp av riflekoplingen 320. Dreiemomentet fra ytterhylsen 250 blir så overført til pakningsmutteren 182 ved rifleforbindelsen til ansatsene 202 på mutteren 182 og nedre ende 308 av hylsen 250. Pakningsmutteren 182 plasserer en aksiell belastning på holde- og tetningsenheten 180, som bringer nedholder-aktuatorinnretningens 212 kamparti 222 i anlegg mot kamhodet 156 på låseringen 144. Kamvirkningen ekspanderer låseringen 144 inn i brønnhodesporet 68 for inngrep med brønnhodehuset 4 6 for å holde og låse rørhengeren 50 i brønnhodet 24 som vist i fig. 2. Tetningsinnretningen 210 er ennå ikke aktivisert for tetning mellom øvre ringrom 134 og nedre ringrom 130. Låseringen 144 krever bare en forutbestemt kantbelastning for aktivisering og har derfor

en forutbestemt kontraksjonsspenning. Tetningsinnretningens 210 tverrsnitt er konstruert for å sikre at tetningsinnretningen 210 ikke skal sammentrykkes for tidlig når låseringen 144 aktiviseres ved påtrykk av nedholder-aktuatorinnretningen 212. Den

nødvendige belastning for sammentrykning av tetningsinnretningen 210 er vesentlig større enn den som er nødvendig for å ekspandere og aktivisere låseringen 144. Doren 230 beveges nedad sammen med<1>skjørtet 250 ved aktiviseringen av holde- og tetningsenheten 180. Denne nedadbevegelse av doren 230 frigjør knastene 280.

, For beskrivelse av tetningsinnretningen 210 henvises til fig. 4 og 4A som viser tetningsinnretningen 210 i henholdsvis nedførings- og nedholdingsposisjonen og tetningsposisjonen. Tetningsinnretningen 210 omfatter et Z-parti 220 av metall,

øvre og nedre elastomerelementer henholdsvis 330 og 332, og øvre drivparti 218 og nedre kamparti 222 for sammentrykning av Z-partiet 220 og elastomerelementene 330, 332. Det ringformete Z-pårti 220 av metall innbefatter et antall ringformete ledd 334 i 336, 338 som er sammenkoplet ved hjelp av metallkoplings-ringer 340, 342 og forbundet med et øvre drivparti 218 ved hjelp av en øvre metallkoplingsring 344 og med det nedre kamparti 222 ved hjelp av en nedre metallkoplingsring 346.

Leddene 334, 336, 338 danner sammen med koplingsringene 340, 342, 344 og 246, et positivt forbindelsesledd fra bunn til topp mellom det nedre kamparti 222 og øvre drivparti 218.

Dette positive forbindelsesledd beveger leddene 334, 336 og 338 til en mer skråstilt frakoplet stilling i forhold til brønnhodet 24 og rørhengeren 50 ved tilbaketrekking og fråkopling av tetningsinnretningen 210 og aktuatorinnretningen 212 fra brønnhodet 24. Videre danner dette positive forbindelsesledd en metallforbindelse som strekker seg fra drivpartiet 218 til det nedre kamparti 222 for å tillate anvendelse av en positiv oppadrettet belastning på det nedre kamparti 222 ved fråkopling. Var det ikke for fordelen ved denne tilbaketrekking, ville koplingsringene 340, 342, 344 og 346 kanskje ikke vært nødven-dige.

Koplingsringene 344, 346 nær henholdsvis drivpartiet 218 og kampartiet 322 må ha en minimum lengde for å sikre tetningsinngrep for ringleddene 334 og 338. Dersom koplingsringene 344, 346 er for korte, vil man få utilstrekkelig bøyning til at leddene 334 og 338 kan kontakte overflatene henholdsvis 61,

140. Fordi drivpartiet 318 og kantpartiet 222 er kraftigere og større enn koplingsringene 344, 346 vil de forholdsvis kraftige partier 218, 222 ikke bøyes så meget at leddene 334, 338 kommer i tetningsinngrep. Det er følgelig vesentlig at koplingsringene 340, 346 tillater slik bøyning. Koplingsringene 340, 342, 344 og 346 danner et lokalt anleggspunkt med høy spenning gjennom Z-metallpartiet 220.

Z-metallpaartiet 220 er laget av meget bløtt duktilt stål, som f.eks. syrefast. Et slikt metall vil ha en flytegrense på ca. 40 000 psi (2800 kp/cm<2>). Denne flytegrense er mindre enn halvparten av flytegrensen på ca. 85 000 (5900 kp/cm<2>) til materialet i brønnhodet 24 og rørhengeren 50. Ved Z-metallpar-tiets 220 tetningsinngrep deformeres Z-partiet 220 plastisk mens brønnhodets 24 overflate 61 og rørhengerens 50 overflate 140 deformeres elastisk. Ved eventuelle uregelmessigheter i overflatene 61, 140, vil duktiliteten i det ringformete Z-partiets 222 materiale tillate materialet i deformeres eller flyte inn i forhøyningene og fordypningene i overflatenes 61, 140 uregelmessigheter for å oppnå en sterkt sammenpresset metalltetning. Z-metallpartiet 220 er således innrettet for å innpreges til tetningsanlegg med veggene 61, 140 i henholdsvis brønnhodet 24 og rørhengeren 50, ved aktivisering.

Det øvre, mellomliggende, og nedre ringledd 334, 336, 338 har alle rombeformet tverrsnitt. Ettersom leddene 334, 336, 338 har stort sett samme tverrsnitt, vil en beskrivelse av leddet 336 tjene som beskrivelse for leddene 334, 338. Ringleddet 336 omfatter stort sett parallelle, ringformete over- og undersider henholdsvis 348, 350, med oversiden 348 generelt oppadvendt og undersiden 350 generelt nedadvendt, stort sett parallelle, ringformete inn- og utsider henholdsvis 352, 254, med utsiden 352 radielt utadvendt og innsiden 354 radielt innadvendt, og parallelle, indre og ytre ringformete tetningskontakt-kantflater henholdsvis 356, 358. Ringleddene 334, 338 har tilsvarende over- og undersider, inn- og utsider og indre og ytre tetningskontakt-kantflater.

I nedholdingsposisjonen er tetningskontakt-kantflåtene på leddene 334, 336, 338 deformert stort sett parallelt med boringsveggen 61 i brønnhodehuset 46 og ytterveggen 140 på rørhengeren 50. Den øvre koplingsring 344 strekker seg fra det øvre drivpartiets 218 nedre ende 364 til det øvre leddets 334 overside 335 for å danne en ringkanal 366. Metallkoplingsringen 340 strekker seg fra det øvre leddets 334 underside 337 til mellomleddets 336 overside 348 for å danne ringkanal 368 og metallkoplingsringen 342 strekker seg fra mellomleddets 336 underside 350 til det nedre leddets 338 overside 339 for å

danne ringkanalen 370. Den nedre koplingsring 346 strekker seg fra det nedre leddets 338 underside 341 til det nedre kampartiets 222 øvre ende 372 for å danne ringkanalen 374. Ringkanalene 336, 338, 370 og 372 mellom tilstøtende forhøyninger bidrar til å bøye Z-partiet 220 ved forutbestemte steder, nemlig ved koplingsringene 340, 342, 344 og 346. Drivpartiets 218 nedre ende 364 er stort sett parallell med det øvre leddets 334 overside 335 og kampartiets 222 øvre ende 372 er stort sett parallelt med det nedre leddets 338 underside 341. I nedførings-og nedholdingsposisjonene har de ytre og indre tetningskontakt-kantflater samme diameter som ytter- og innerdiameteren til henholdsvis det øvre drivpartiet 218 og nedre kamparti 222.

De øvre og nedre elastomerelementer 330, 332 har en form som tilsvarer formen til de ringformete spor 376, 378 som dannes av leddene 334, 336, 338 og er forbundet med leddene 334, 336, 338. De øvre og nedre elastomerelementer 330, 332 har ytre og indre ringformete vertikale tetningsflater henholdsvis 380, 382, som er innrettet, for tettende inngrep med boringsveggen 61 og ytterveggen 140 i tetningsposisjon. De øvre og nedre forhøyninger som dannes av tetningsflåtene 380, 382 er avfaset for:å tillate deformasjon av elementene 330, 332 til tetningsposisjon under sammentrykking. Elastomerelementene 330, 332 er også avfaset for å tillate en forutbestemt deformasjon av elementene 330, 332 mellom leddene 334, 336, 338. Selv om elastomerelementenes 330, 332 tverrsnitt er stort sett det samme, kan det indre elastomerelement 332 være avfaset eller trimmet mer enn det ytre elastomerelement 330 for å unngå eventuelt for tidlig utpressing eller ekstrudering av elementene 330, 332 før leddene 334, 336, 338 oppretter en utpressingshindrende tetning mot boringsveggen 61 i brønnhodet 24 og rørhenge-rens 50 tetningsflate 140.

Tetningsinnretningen 210 omfatter fortrinnsvis minst tre ledd. Dette antall foretrekkes fordi det gir et utpressingshindrende ledd for hver side av elastomerelementene 330, 332. Dessuten oppnår man med de tre ledd 334, 336, 338 en symmetrisk konstruksjon. Tetningsinnretningen 210 kan imidlertid omfatte ett eller flere ledd, og kan gjerne omfatte en rekke ledd som slutter om et flertall av elastomerelementer. Flatene 364 og 372 på henholdsvis drivpartiet 218 og det nedre kamparti 222 er fortrinnsvis avsmalnende i samme retning som de tilstøtende ledd, såsom leddene 334 og 338 vist i den foretrukne konstruksjon.

Leddenes 334, 336, 338 rombeformete tverrsnitt gjør at midtpartiene 334, 336, 338 kan være meget stive. Med et tykt midtparti vil de tynnere arealer ved leddenes 334, 336, 338 endepartier bli det areal som vil gi etter eller bøyes, såsom arealet nær koplingsringene 340, 342, 344, 346. Det er ikke ønskelig at leddene 334, 336, 338 bøyes eller gir etter ved sitt midtparti. Imidlertid fremkommer det viste, spesielle rombeformete tverrsnitt bare fordi det er enklere å fremstille en slik form. Leddene 334, 336 og 338 kunne være kontinuerlig konveks eller elipsoide-formet. Denne form kunne betegnes stumpsfærisk. Dette gir et utstikkende midtparti. Dersom leddenes 334, 336, 338 tverrsnitt var av samme tykkelse, kunne leddene 334, 336, 338 få en tendens til å bøyes eller bues ved sitt midtparti. Selv om leddene 334, 336, 338 fortrinnsvis har et utvidet midtparti for kontroll av bøyepunktet ved kantflatene for en forutbestemt plastisk deformasjon samt for å sikre at der ikke oppstår forvridning ved midten av leddene 334, 336, 338, kan leddene 334, 336, 338 være stumpkjegeleformete metallringer med et tverrsnitt av konstant tykkelse istedenfor stumpsfæriske ringer.

Ser man på fig. 4 og 4A viser fig. 4A tetningsinnretningen 210 i tetningsposisjonen. Tetningsinnretningen 210 sammentrykkes når nedholder-aktuatorinnretningen 212 når grensen for sin bevegelse mot låseringen 144 og pakningsmutteren 182 fortsetter sin nedadbevegelse på rørhengerens 50 gjenger 118 som vist i fig. 2B og 2C.

Den metalliske tetningsinnretning 210 blir serie-aktivisert fra bunn til topp. Med andre ord blir det laveste ringledd 338 bøyet og deformert først ved sammentrykking av tetningsinnretningen 210 og dette ledd er det første som innleder tetningskontakt med flaten 61 og flaten 140. Denne serieaktivisering foretrekkes for å begrense slepingen av de øvre ringleddene 334, 336 nedover flatene 61, 140 ved aktivisering dersom de øvre ledd 334, 336 skulle komme i tetningsanlegg før det nedre ledd 338. Fortrinnsvis virker en balansert kraft på det øvre ringledd 334.

Elastomerelementene 330, 332 danner den innledende tetning. Elastomertetningene 330, 332 ligger an mot flatene 61, 140 før kantflåtene på leddene 334, 336, 338 kommer i anlegg mot flatene 61, 140. Elastomertetningene 330, 332 vil ikke bli presset ut forbi kantflatene ved en innledende trykkansetting på noen få tusen psi, dvs. 3000 psi (210 kp/cm<2>) av tetningsinnretningen 210. Leddene 334, 336, 338 danner en støtte for elementene 330 og 332, en utpressingshindrende innretning for slike elementer og virker som en holder for slike elementer. Derfor er det ønskelig at kantflatene på leddene 334, 336, 338 kommer til anlegg mot flatene 61, 140 før elastomerelementene 330 og 332 presses ut forbi de tilstøtende kantflater. Det er ikke ønskelig at slik utpressing forbi kantflatene finner sted før kantflatene kommer i tetningsanlegg, ettersom eventuelt elastomermateriale mellom kantflatene og flatene 60, 140 kan virke ugunstig inn på leddenes 334, 336, 338 tetningsinngrep. Som vist og beskrevet er derfor volumet av élastomermaterialet i elementene 330 og 332 beregnet og forutbestemt, slik at kantflatene kontakter flatene 60, 141 før eventuell utpressing av elementene 330, 332.

Leddene 334, 336, 338 er konstruert tilstrekkelig tynne til at de deformeres til tetningsinngrep med en trykkansetting på noen få hundre kp/cm<2>. Koplingsringene 340, 342, 346 danner spenningspunkter eller svekkete områder rundt det ringformete Z-parti 220 slik at bøyningen av Z-partiet 220 lokaliseres til forutbestemte punkter for å bringe Z-partiets 220 indre og ytre kantflater til korrekt tetningsinngrep mot boringsveggen 61 og ytterveggen 140. Ved aktivisering preges kantflatene mot boringsveggen 61 og ytterveggen 140 for å danne en metallisk tetning mellom brønnhodet 24 og rørhengeren 50, hvorved det øvre ringrom 134 avtettes fra det nedre ringrom 130 i brønnen. Tetningsinnretningen 210 er konstruert for å sikre at der ikke er noen fluidkanal eller lekkasjebane mellom flatene 61 og 140.

I tetningsposisjonen bøyer det nedre ledd 338 ved koplingsringen 346 hvorved det nedre leddets 338 utside 343 beveges nedad til inngrep med øvre ende 372 av nedre kamparti 222. Avsmalningen av det nedre kampartiets 222 overflate 372 danner en innledende deformasjonsvinkel for det nedre ringledd 338. Flaten 372 sikrer også at leddet 338 ikke vil bli horisontalt-liggende slik at leddet 338 hindres i å løsgjøres ved fjerning av tetningsinnretningen 210. Når drivpartiets 218 nedre ende 364 beveges nedad, bøyes det øvre ledd 334 ved koplingsringen 344 slik at det øvre leddets 334 innside 333 kommer til inngrep med nedre ende 364 når nedre ende 364 komprimerer Z-partiet 220. Mellomleddet 336 beveges fra sin skråstilling til en mer horisontal stilling. Elastomerelementene 330, 332 komprimeres mellom leddene 334, 336, 338 og danner tettende inngrep med boringsveggen 61 og ytterveggen 140. Leddenes 334, 336, 338 kantflater danner rundtløpende tetningskontakt med rørhengerens 50 yttervegg 140 ved 380, 382 og 384 og leddenes 334, 336, 338 ytterkanter danner rundtløpende tetningskontakt med brønnhodets 24 boringsvegg 61 ved 386, 388 og 390. Tetningsinnretningen 210 danner således en seks-punkt rundtløpende metallisk tetningskontakt. De indre og ytre kantflåters tetningskontakt gjør at leddene 334, 336, 338 virker som utpressingshindrende ringer for elastomerelementene 330, 332. Elastomerelementene 330, 332 virker som støtte- eller hjelpetetninger for metalltet-ningene.

Når leddene 334, 336, 338 beveges fra deres skråstilling til en mer horisontal stilling ved aktivisering, beveges hver ende eller hver indre og ytre kantflate på leddene 334, 336, 338 til inngrep med boringsvéggene 61 og 140. Det er ikke meningen at leddene 334, 336, 338 skal bli horisontale. Det er vesentlig at leddenes 334, 336 og 338 indre og ytre kantflater blir spent mellom brønnhodets 24 boringsvegg 61 og rørhengerens 50 yttervegg 140. Den indre og ytre kantflate på hvert ledd reagerer på hverandres lagerbelastning. Når f.eks. leddets 336 indre kantflate 356 hviler mot rørhengerveggen 140 vil dette anlegg forårsake en reaksjonskraft på den ytre kantflate 358, som bevirker at den ytre kantflate 358 beveges mot boringsveggen 61. Hvis hvert ledd ikke hadde en motstående kantflate, ville leddet fortsette å bevege seg nedad inntil dets sideflate støtte mot et tilliggende ledd istedenfor å bevege seg til tetningsinngrep mot enten veggen 61 eller 140. Denne kontakt mot enten den ytre eller indre kantflate gjør det nødvendig å hindre utbuling eller bøyning i leddets midtparti. Det rombeformete tverrsnitt krever derfor at leddets midtparti skal være stivt, slik at det ikke kan bøye seg eller gi etter. Dersom man lot leddene 334, 336, 338 komme i horisontal stilling, ville dessuten toleransen mellom brønnhodets 24 innvendige diameter og rørhengerens 50 utvendige diameter bli kritiske. Når leddene 334, 336, 338 ikke er horisontale, men skråstilt, blir det også lettere å frigjøre Z-partiet 220 ved uttrekking av tetningsinnretningen 210. Drivpartiets 218 flate 364 og flaten 372 på det nedre kantparti 222 er avsmalnende for å hindre henholdsvis leddet 334 og 338 fra å innta horisontal stilling.

Det skal forstås at elastomertetningene 330, 332 ikke vil være nødvendige dersom leddenes 334, 336, 338 kantflater ligger tilstrekkelig an mot flaten 61 på brønnhodet 24 og flaten 140 på rørhengeren 50 til at hydraulikktrykk kan oppstå i ringrommet 134. Elementene 330 og 332 kan således sløyfes ved visse anvendelser der det vil være et tomrom mellom leddene 334, 336 og 338. Videre skal det forstås at elementene 330 og 332 kan erstattes av et avstandselement som tillater en forutbestemt grad av sammentrykking eller deformasjon av leddene 334, 336, 338. Som vist i foreliggende utføringsform, blir elastomerelementene 330 og 332 et slikt avstandselement. Dessuten er foreliggende oppfinnelse ikke begrenset til et elastomermateriale. Elementene 330 og 332 kan være laget av andre fjærende materialer såsom Grafoil, et rent grafittpakningsmateriale fremstilt av DuPont. Grafoil kan spesielt anvendes der ildfasthet er ønskelig. "Grafoil" er beskrevet i publikasjonene: "Grafoil - Ribbon-Pack, Universal Flexible Graphite Packing for Pumps and Valves" av F.W. Russel (Precision Products) Ltd., Great Runmow, Essex, England og "Grafoil Brand Packing" av

Crane Packing Company, Morton Grove, Illinois. Det henvises herved til disse publikasjoner.

Det skal også forståes at dersom en metallisk tetning ikke er ønskelig kan kanalene 366, 368, 370 og 374 anvendes for å føre elastomermateriale til flatene 61 og 140 for å danne en primær elastomertetning istedenfor en primær metalltetning som beskrevet i forbindelse med den foretrukne utføringsform.

Dersom elastomertetningene 330, 332 er primærtetningene, blir ringleddene 334, 336, 338 primærstøtten for elastomertetningene 330, 332. Disse ledd blir aktiviserte støtteringer for elementene 330, 332. I et slikt tilfelle vil støttetetningene ikke bli trukket ned i stilling.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er konstruert for 15 000 psi (1050 kp/cm<2>) arbeidstrykk og det er derfor et formål med oppfinnelsen å oppnå en kompresjon på 20 000 psi (1400 kp/cm<2>) kompresjon på tetningsinnretningen 210, hvorved tetningsinnretningen 210 for-aktiviseres høyere enn det forventete arbeidstrykk.

For å oppnå en kompresjon på 20 000 psi på tetningsinnretningen 210, blir den aktivisert ved en kombinasjon av dreiemoment og hydraulisk trykk. Innledningsvis påføres borerøret 236 et dreiemoment på ca. 10 000 ft.-lbs (1383 kgm) ved overflaten 18. Tenger benyttes for å dreie borerøret 236 for å overføre dreiemomentet til nedføringsverktøyet 200 og deretter trykk-kraft til tetningsinnretningen 210. Borerøret 236 dreier doren 230 som i sin tur dreier ytterhylsen 250 ved hjelp av riflekoplingen 320. Ytterhylsen 250 driver pakningsmutteren 182 ved hjelp av riflekoplingen til knastene 198, 308. Pakningsmutteren 182 hviler mot drivpartiet 218 ved overføring av trykk-kraft gjennom lagerinnretningen 205. Ettersom nedholder-aktuatorinnretningen 212 tidligere har nådd grensen for sin nedadbevegelse mot låseringen 144 under bevegelse til nedholdingsposisjon, blir tetningsinnretningen 210 og særlig Z-partiet 220 sammen-trykket mellom drivpartiet 218 og det nedre kamparti 222.

Dette dreiemoment forårsaker en aksialkraft på ca. 150 000 Ibs (68 100 kp).

Når Z-partiet 220 sammentrykkes mellom drivpartiet 218 og det nedre kamparti 222, blir elastomerelementene 330, 332 komprimert mellom leddene 334, 336, 338 idet leddene 334, 336, 338 beveges til en mer horisontal stilling. Når denne kompri-mering opptrer, begynner elastomerelementene 330, 332 å fullstendig fylle sporene som dannes mellom leddene 334, 336, 338 som opptar elastomerelementene 330, 332. Mengden av elastomermateriale i elastomerelementene 330, 332 er forutbestemt, slik at når leddene 334, 336, 338 beveges til en mer horisontal stilling, oppnår leddene 334, 336, 338 tilstrekkelig kontakt med boringsveggen 61 i brønnhodet 24 og den ytre boringsvegg 140 i rørhengeren 50 til å virke som en utpressingshindrende metallinnretning som hindrer utpressing av elastomertetningene 330, 332. Særlig vil de innvendige ringformete kontaktflater 382, 384 hindre utpressing av innvendig elastomerelement 332 og de ringformete kontaktflater 386, 388 hindrer utpressing av utvendig elastomerelement 330. Følgelig oppnås en ,innledende utpressingshindrende tetning ved hjelp av leddene 334, 336, 338 før elastomerelementene 330, 332 kan presses ut forbi sine tilgrensende ringformete tetningskontaktflater. Det er vesentlig at elastomerelementene 330, 332 har de riktige volum av elastomermateriale og den riktige form, slik at ved sammentrykking av tetningsinnretningen 210 oppnås utpressingshindrende metallkontakt før utpressing av elastomerelementene 330i, 332 forbi kontaktflatene 382, 384, 386 og 388.

Den spesielle hensikt med det innledende dreiemoment er å ansette elastomer-støttetetningene 330, 332, og det er ikke å opprette en metallisk tetning mellom flatene 61, 140 på henholdsvis brønnhodet 24 og rørhengeren 50. Det innledende dreiemoment kan ikke fullstendig aktivisere den metalliske tetningsinnretning 210 på grunn av friksjonstap i stigerøret, sikringsventilstabelen, selve borerøret, og mer bestemt, på grunn av forskjellige gjengebelastninger såsom ved gjengene 118. Slike friksjonstap begrenser kompresjonsbelastningen som kan påføres tetningsinnretningen 210 ved hjelp av borerøret 23 6.

For å oppnå den ønskete kompresjonsansetting av tetningsinnretningen 210, kombineres hydraulisk trykk med dreiemomentet for å ansette de metalliske tetninger i tetningsinnretningen 210. I fig. 2A og 2B er utblåsnings-sikringsventilen 40 skjematisk vist og omfatter avstengere 34 med drepeledning 38 i kommunikasjon med ringrommet 134 under sikringsventilavstengerne 34. Konvensjonelt ligger drepeledningen 38 under den nederste avstenger. Skulle strupeledningen 36 av én eller annen grunn være den nederste ledning i sikringsventilen 40, blir hydraulisk trykk tilført gjennom strupeledningen 36.

Ved anvendelse av trykk gjennom drepeledningen 38 og inn i ringrommet 134 er det nødvendig å avtette ringrommet 134. Bemerk i fig. 2A at drepeledningen 38 er vist i fase med avstengerne 34, men i virkeligheten er fremstilt 90° ute av fase. Derved lukker røravstengerne 34 for avtetting rundt borerøret 236, O-ringtetningene 264, 266 tetter mellom doren 230 og hylsen 240, O-ringtetningene 292, 294 mellom hylsen 240 og innerflaten 272 i rørhengeren 50, og som ovenfor omtalt, danner tetningsinnretningen 210 den innledende tetning tvers over ringrommet 134. Hydraulisk trykk kan således tilføres gjennom drepeledningen 38 og inn i ringrommet 134.

På grunn av korketrekker-virkningen som skyldes anvendelsen av dreiemoment på en borestreng, såsom borestrengen 236, anses et dreiemoment på 10 000 ft-lbs (1383 kgm) generelt å være det høyeste dreiemoment som kan overføres gjennom en borerørstreng i en undervannssituasjon. Ved foreliggende oppfinnelse vil et dreiemoment på 10 000 ft-lbs på borerøret 236 opprette en tetning over ringrommet 134 som kan motstå et hydraulikktrykk på noen få tusen psi. Denne tetning for et forholdsvis lavt trykk vil så tillate at ringrommet 134 settes under trykk for ytterligere sammentrykking av tetningsinnretningen 210 som i sin tur øker tetningsinngrepet i ringrommet 134 for å motstå ytterligere hydraulisk trykk. Det ringformete Z-metallparti 220 med ringleddene 334, 336, 338 er slik konstruert at ringene 334, 336, 338 er tilstrekkelig tynne til å opprette en metallisk tetning i samvirke med elastomertetningene 330, 332 for å tåle et hydraulisk trykk på noen få tusen psi ved anvendelse av et dreiemoment på 10 000 ft-lb.

Ved anvendelse av trykk på tetningsinnretningen 210 er de effektive trykkarealer diameteren til nedføringsverktøy-tétningen 264 minus diameteren til borerøret 236 og i tillehgg til dette det ringformete tetningsareal til tetningsinnretningen 2lO. Ettersom det ringformete tetningsareal er fastlagt for et brønnhode og en rørhenger av bestemt størrelse, er den hoved-variable ved bestemmelse av trykkansettings-kraften forskjellen i trykkareal mellom nedføringsverktøytetningen 2 64 og borerøret 236. Denne forskjell kan således varieres for å tillate en forutbestemt trykkansettingskraft på tetningsinnretningen 210. Forskjellen i diameter kan variere, f.eks. fra mellom 5 tommer (127 mm) og 10 tommer (254 mm).

Det hydrauliske trykkets spesielle oppgave er å tilveie-bringe en aksialkraft som er i stand til å indusere 20 000 psi (1400 kp/cm<2>) i tetningsinnretningen 210 uten å overskride de trykkgrenser som apparatet i brønnhodesystemet er konstruert for. Oppgaven til dreiemomentet på mutteren 18 2 etter at hydraulikktrykk er påført, er å få mutteren 182 til å følge tetningsinnretningens 210 bevegelse når den beveges nedad under kraftpåvirkningen og hindre at den gir etter når hydraulikk-kraften avlastes. Det er vesentlig at et høyt dreiemoment, fJeks. 10 000 ft. Ibs (1383 kgm) opprettholdes i borerøret 236 slik at pakningsmutteren 182 følger tetningsinnretningen 210 da mutteren 182 ellers kunne hindre tetningsinnretningens 210 nedadbevegelse. Denne fremgangsmåte gjentas med gradvis og kontinuerlig å øke det hydrauliske trykk inntil pakningsmutteren 182 er dreiet et tilstrekkelig antall omdreininger til å sikre at en trykkansetting på 20 000 psi (1400 kp/cm<2>) er oppnådd ved tetningsinnretningen 210.

Nedføringsverktøyet 200 er et kombinasjonsverktøy for ansetting av dreiemoment på holde- og tetningsenheten 180 samt for å medvirke til å påføre hydraulisk trykk på holde- og tetningsenheten 180. Omdreiningen av borerøret 236 for overføring av dreiemoment via nedføringsverktøyet 200 til holde- og tetningsenheten 180 tillater et innledende tetningsinngrep av tetningsinnretningen 210 i ringrommet 134 mellom

brønnhodet 24 og rørhengeren 50 hvorved hydraulikktrykket så

kan påføres ringrommet 134 for ytterligere ansetting av tettingsinnretningen 210. Når hydraulisk trykk gradvis og kontinuerlig øker i ringrommet 134 gjennom drepeledningen 38, sammenpresses tetningsinnretningen 210 til sterkere tetningsinngrep mot flaten 61 i brønnhodet 24 og flaten 140 i rørhengeren 50. Når dette tetningsinngrep øker, vil tetningsinnretningen 210 tette mot et enda større ringromtrykk. Trykket gjennom drepeledningen 38 kan således gradvis økes inntil tetningsinnretningen 210 har en trykkansetting på ca. 20 000 psi (1400 kp/cm<2>). Det hydrauliske trykk som virker gjennom drepeledningen 38 og ringrommet 134 overskrider ikke systemets konstruksjons-grenser. Alle systemer har et standard arbeidstrykk som en operatør ikke må overskride. Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse er konstruert for arbeidstrykk på 15 000 psi (1050 kp/cm<2>) og derfor kan hydraulikktrykket i ringrommet 134 for full aktivisering av tetningsinnretningen 210 ikke overskride 15 000 psi selv om en trykkansetting på 20 000 psi er ønskelig. En trykkansetting av tetningsinnretningen 210 på 20 000 psi oppnås uten å anvende et hydraulikktrykk som overskrider 15 000 psi.

Når hydraulikktrykket gradvis økes i ringrommet 134 for å oppnå en kompresjon- eller trykkansetting på tetningsinnretningen 210 på 20 000 psi, vil pakningsmutteren 182, som følge av den kontinuerlige påvirkning av dreiemomentet på 10 000 ft-lb (1383 kgm) på borerøret 236, som overføres til skjørtet 250, følge tetningsinnretningen 210 nedad i ringrommet 134 på gjengene 204. Ved avlasting av hydraulikktrykket gjennom drepeledningen 38 og ringrommet 134, hindrer pakningsmutteren 182 avslapning av 20 000 psi-trykkansettingen på tetningsinnretningen 210 som følge av gjengenes 204 inngrep med rørhengeren 50.

Det er vesentlig at elastomertetningene 330, 332 aktiviseres til tetningsinngrep etter ansetting av det innledende dreiemoment ved hjelp av borerøret 236. Hvis elastomerelementene 330, 332 ikke er i inngrep, vil det hydrauliske trykk som tilføres gjennom drepeledningen 38 tapes gjennom tetningsinnretningen 210 til det nedre ringrom 130. Imidlertid trenger tetningen ved hjelp av elastomerelementene 330, 332.bare være tilstrekkelig til å tette mot en liten tilvekst i hydraulikktrykk gjennom drepeledningen 38 såsom 500 psi (35 kp/cm<2>). Etter at den innledende tetning er oppnådd vil øking av hydraulisk trykk ytterligere sammentrykke Z-partiet 220 og elastomerelementene 330, 332 for øking av den metalliske og elastomere tetningskontakt mot veggen 61, 140. Slik øket tetningskontakt vil tillate kontinuerlig øking i hydraulikktrykk gjennom drepeledningen 38 for ytterligere aktivisering av tetningsinnretningen 210.

Den ovenfor beskrevne tetnings-aktuatorinnretning er en forenkling av tidligere kjente aktuatoranordninger. Tidligere kjente aktuatorer leder trykk gjennom borerøret for å aktivisere et innvendig åpnende stempelsystem. En pil (dart) avtetter enden av borerørboringen for tilføring av trykk gjennom stempelsystemet som i sin tur setter tetningen under trykk.

Selv om et slikt tidligere aktuatorsystem kunne tilpasses foreliggende oppfinnelse, har arrangementet ifølge foreliggende oppfinnelse vesentlige fordeler i forhold til den kjente teknikk.

Det kan være nødvendig å øke det innledende dreiemoment

som borestrengen 236 utsettes for etter at sikringsventilavstengerne 34 er lukket. Selv om avstengernes 34 gummikontakt mot borerøret 236 ikke skaper det friskjonstap som en metallisk kontakt ville skape, vil et visst ytterligere friksjonstap opptre. Følgelig kan om mulig ytterligere dreiemoment påføres borestrengen 236 over det opprinnelige dreiemoment for å overvinne slikt friksjonstap. Imidlertid vil borerøret 236 dreie med avstengerne 34 i stengt stilling. Ringrommet mellom stigerøret og borerøret 236 inneholder brønnfluider som vil bevirke at brønnfluider er beliggende mellom røravstengerne 34 og borerøret 236 ved stenging av sikringsventilen 40. Det antas således at dreiemomentet på 10 000 ft-lb ikke vil bli vesentlig forminsket. Dersom friksjonen mellom røravstengerne 34 og borerøret 236, som følge av den spesielle anvendelse, må reduseres, kan en spesiell rørseksjon, ikke vist, seriekoples i borerøret 236 hvorved røravstengerne 34 danner inngrep med et stasjonært rørelement gjennom hvilket et rotasjonselement passerer for å overføre dreiemoment forbi avstengerne 34. En slik spesiell rørseksjon vil innbefatte dreietetninger mellom

det stasjonære element og det roterende innerelement for å hindre gjennomstrømning av fluid.

I fig. 5A. 5B og 5C er vist den fullstendige sammensetning av brønnhodet 24 med 16 tommer (406 mm) rørhenger 24, 13 3/8 tommer (340 mm) rørhenger 50, 9 5/8 tommer (245 mm) rørhenger 400, og 7 tommer (178 mm) rørhenger 410. Rørhengeren 50 er vist i fig. 5B i nedholdings- og tetningsposisjon beskrevet i fig. 1-4 med nedholder- og tetningsenheten 180 aktivisert i nedholdings- og tetningsposisjonen. 9 5/8 tommer rørhengeren er vist understøttet ved 402 ved toppen av rørhengeren 50. Rørhengeren 400 innbefatter også en nedholder- og tetningsenhet 404 som kan sammenliknes med enheten 180 i rørhengeren 50. 7 tommer rørhengeren 410 er vist understøttet ved 412 på toppen av 9 5/8 tommer rørhengeren 400. Rørhengeren 410 omfatter en nedholder- og tetningsenhet 414 som kan sammenliknes med enheten 180. Fig. 5A og 5B viser nedholderspor i brønnhodet 24, nemlig nedholderspor 68 for rørhenger 50, nedholderspor 406 for rørhenger 400, og nedholderspor 416 for rørhenger 410.

Rørhengerne 400 og 410 krever ikke en skulderring såsom skulderringen 128 for rørhengeren 50. Ettersom rørhengerne 400, 410 bærer en liten belastning, er størrelsen på det kontaktbæreareal som kreves for rørhengeren 50 ikke nødvendig for rørhengerne 400, 410. Rørhengeren 50 krever et hundre prosent kontaktareal som ikke er nødvendig for rørhengerne 400, 410. Videre er skuldrene på rørhengerne 400, 410 firkantet og utjevnes på toppen av bærehengeren.

Fig. 5C viser en alternativ utføringsform av den løsbare rørhenger-bæreseteinnretning eller bunnstykke-hus-setet 70, vist i fig. 2C. I fig. 5C er vist et modifisert bunnstykke-hus-sete 420 for nedsenking i boringen 60 og tilkopling til tannsegmentene 66 i brønnhodet 24.

I visse områder er der formasjoner under 20 tommer (508 mm) foringsrøret som ikke kan ta trykket av tyngden av det slam som benyttes for å holde bunnhulltrykket. For å hindre brudd i denne formasjon på grunn av tyngden av slammet, blir det nødvendig å nedføre en 16 tommer (406 mm) foringsrørstreng gjennom denne formasjon før boring av hullet for 13 3/8 tommer foringsrøret. Det modifiserte hus-setet 420 bærer 16 tommer foringsrøret. Hus-setet 420 virker således både som en bæreskulder for rørhengeren 50 og som en rørhenger for 16

tommer foringsrøret 422.

Hus-setet 420 omfatter en solid rørformet ring 424 og en pakningsring 426. Den solide rørformete ring 424 omfatter ytre ta<i>nnsegmenter 428 som er stort sett lik tannsegmentene 76 som ble beskrevet i forbindelse med hus-setet 70. Ringen 424 har også et oppadvendt og avmalnende konisk sete eller bæreskulder 430 som er innrettet for inngrep med pakningsringen 426.

Ringen 424 omfatter også et antall kiler 432, stort sett lik kilene 92 vist i fig. 2C, for låsing av hus-setet 24 i brønnhode-huset 46. Ringen 424 er anordnet med en muffeende 434 for gjlengeinngrep med den øvre rørseksjon i 16 tommer foringsrør-strengen 422.

Den øvre del av ringen 424 omfatter en forsenkning 438 for

å oppta pakningsringens 426 tappende 440. Pakningsringen 426 omfatter utvendige gjenger for gjengeinngrep med de innvendige gjenger i forsenkningen 438 i ringen 424 for gjengeforbindelse ved 442. Pakningsringen 426 omfatter en oppadvendt bæreskulder 450 for inngrep med den nedadvendte skulder 132 på rørhengeren 50. O-ringtetninger 444 og 446 er opptatt i 0-ringspor rundt øvre ende av pakningsringen 426 for tetningsinngrep med boringsveggen 61 i brønnhodet 24. Pakningsringen 426 omfatter også 0-ringer 452, 454 opptatt i O-ringspor over gjengen 442 på tappen 440 for tetningsinngrep med veggen i forsenkningen 438 i ringen 424. En teståpning 456 er utformet mellom O-ringene 452,, 454 for testing av pakningsringen 426.

Ettersom 16 tommer foringsrørstrengen 422 må sementeres, har hus-setet 424 riller eller kanaler 435 vist med brutte linjer på fig. 5C. Kanalene 435 omfatter de vanlige slisser, såsom slisser 86, 87 i hus-setet 70 og brønnhodet 24 vist i fig. 3, og en rekke rundt omkretsen fordelte slisser gjennom den kontinuerlige ringflens 85 som er rettet inn over slissene 86, 87. Slissene i flensen 85 er trangere enn slissene 86, 87 for å hindre at setet 420 passerer gjennom brønnhodet 24. Pakningsringen 426 er anordnet for etter sementeringen å

avtette ringrommet 134. For å teste pakningsringen 426 stenges sik<i>ringsventilens avstengere og nedføringsverktøyet avtettes

under teståpningen 456 og ringrommet 134 settes under trykk. Dersom der er en lekkasje mellom brønnhodehuset 46 og pakningsringen 426 eller mellom pakningsringen og forsenkningen 438,

vil det bli mulig å sette ringrommet 134 under trykk. Dessuten vil der være et øket hydraulisk strømningsvolum inn i ringrommet 134 fra drepeledningen 38. Det er ikke nødvendig at pakningsringen 426 oppretter en høytrykkstetning, ettersom de fleste trykk på dette stadium av brønnens komplettering vil være i området mindre enn 5000 psi (350 kp/cm<2>).

Det skal forstås at en forskjellig utføringsform vil innbefatte utførelse av hus-setet 70 og rørhengeren 50 i ett stykke, hvorved setet 70 og rørhengeren 50 kan nedsenkes og anordnes i brønnhodet 24 ved en enkelt tur ned i brønnen. Rørhengeren 50 kan f.eks. innbefatte tannsegmenter for direkte inngrep med brønnhode-tannsegmentene 66.

En annen forskjellig utføringsform kunne gå ut på at hus-setets 24 rørring 424 var forlenget, hvorved tetningsinnretningen 210 og/eller aktuator-nedholderinnretningen 212 kunne plasseres direkte på hus-setet 420 og mellom setet 24 og brønnhodet 24

for avtetting og/eller nedholdingsinngrep med brønnhodet 24. I dette tilfelle ville pakningsringen 426 ikke lenger være nødvendig.

Claims (7)

1. Anordning omfattende en holde- og tetningsenhet (180) for anbringelse i et brønnhode (24) for en brønn, mellom et brønnhode-hus (46) og en rørhenger (50, 400, 410) som bæres på et bæreelement (70) eller en foringsrørhenger (420) i brønnhode-huset, hvilken holde- og tetningsenhet har et øvre drivparti (218), et midtre tetningsparti (220), og et nedre kamparti (222), hvilket øvre drivparti er montert på rørhengeren (50, 400, 410) og innrettet for aksiell bevegelse i forhold til denne, hvilket nedre kamparti samvirker med et låseelement (144)) som er anordnet på en skulder (116) på rørhengeren, idet der også er anordnet et aktiviseringsorgan (182, 250) for påføring av en aksiell kraft på det øvre drivparti (218) og sammentrykking av det midtre tetningsparti (220) mellom det øvre drivparti og nedre kamparti, karakterisert ved at det midtre tetningsparti (220) omfatter et antall stumpkjegleformete metallringer (334, 336, 338) som har indre og ytre kantflater og er innbyrdes forbundet for å danne en enhetlig stabel av slike ringer, hvilken enhetlig ringstabel har en øvre kant som er enhetlig forbundet med en nedre omkretskant (364) på det øvre drivparti (218) og en nedre kant som er enhetlig forbundet med en øvre omkretskant (372) på det nedre kamparti (222), idet det midtre tetningspartis metallringer, ved aktivisering av holde- og tetningsenheten (180) deformeres til eh større kjeglevinkel slik at deres indre og ytre kanter beveges til metallisk tetningsinngrep med rørhengeren (50, 400, 410) og brønnhode-husets boringsvegg (61).

2; Anordning ifølge krav 1, karakterisert v & d at den stumpkjegleformete avsmalning av hver metallring (334, 336, 338) forløper i en retning motsatt den stumpkjegleformete avsmalning av nabo-metallringene, idet metallringene, det øvre drivparti (218) og nedre kamparti (222) alle har en utvendig dimensjon som er mindre enn diameteren til boringen (61) i brønnhode-huset, og idet metallringene har sentrale partier som yter motstand mot bøyning ved sammentrykning av det midtre tetningsparti (220).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det midtre tetningsparti (220) omfatter ringformete ledd (340, 342) som forbinder nabo-metallringer (334, 336, 338).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at andre ringformete ledd (344, 346) forbinder ende-metallringene (334, 338) i ringstabelen med det tilstøtende øvre drivparti (218) og nedre kamparti (222) hvorved alle nevnte ledd danner en positiv forbindelse mellom det øvre drivparti og nedre kamparti.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at de ringformete ledd (340, 342, 344, 346) har en bredde som tillater leddene å bøyes og tillater kantflatene på metallringene (334, 336, 338) å ligge an mot rørhengerens (50, 400, 410) vegg og brønnhode-husets boringsvegg (61).

6. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at hvert av de ringformete ledd (340, 342) og tilstø-tende metallringer (334, 336, 338) danner et middel for å oppta et ringformet fjærende element (330, 332) for å opprette en elastomer tetning mellom rørhengeren (50, 400, 410) og boringsveggen (61) i brønnhode-huset.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det øvre drivparti (218) og nedre kamparti (222) begge har en stumpkjegleformet overflate (364, 372) som vender mot tilstøtende metallringer (334, 338) på ringstabelens ender, og at ende-metallringene (334, 338) har stumpkjegleformete avsmalninger som avsmalner i samme retning som, men med mindre kjeglevinkler enn, hver stumpkjegleformete overflate (364, 372) på det øvre drivparti og nedre kamparti.