NO164120B - Utbl sningssikring av avstengertypen. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en utblåsingssikring som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. Utblåsingssikringer anvendes for å holde brenner under kontroll mens boringen pågår. Utblåsingssikringer av avstengertypen anvendes til å lukke eller stenge rundt bore- eller rørstrengen for å holde trykk i brønnen. Enkelte ganger er det nødvendig å bevege strengen opp eller ned gjennom avstengerne når disse er i stengestilling. Slik bevegelse kan føre til alvorlig slitasje eller oppriving av tetningsflåtene på den fjærende pakningsenhet. En annen grunn til at pakningene i utblåsingssikringer av avstengertypen utsettes for slitasje, er at de for å danne en tetning må beveges til faste inngrep med den uregelmessige overflate på strengen i stengt tilstand, og derved vil pakningene bli utsatt for utpressing. Konstruksjonen av avstenger-pakningsenheter er således et kompromiss mellom behovet for matebevegelse eller tilgjengelig bevegelse av materialet og maksimal slite- og utpressingsfasthet.

Som eksempel på en utblåsingssikring av ovennevnte art kan nevnes US patentskrift nr. 2 194 259. Ytterligere eksempler på teknikkens stand på området fremgår av US patenter nr. 2 883 141 og 3 692 316 som også viser bruk av øvre og nedre pakningsplater som er konstruert for å gi minst mulig utpres-singsskade. Strikket trådduk eller flettet tråd i pakningen umiddelbart inntil sliteplatenes overflate er blitt anvendt i et forsøk på å begrense utpressing av pakningen. US patent nr. 4 219 204 foreslår bruk av slik strikket tråd i en tetning for motvirkning av utpressing. Det er også kjent å innstøpe et lerretstoff i tetninger, f.eks. i slampumpe-stempel-tetningsrin-ger, for oppnåelse av høyere levetid for pakningen.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret utblåsingssikring som har lenger levetid når den anvendes under forhold som innledningsvis angitt.

Et annet formål er å tilveiebringe en forbedret utblåsingssikring som opprettholder tetningseffekten i lukket tilstand, selv etter mange lukke-sykluser og under forhold med sterk slitasje og utpressing.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en frontpaknings-enhet for en utblåsingssikring som kan tåle forhold med sterk slitasje i lang tid og samtidig opprettholde tetningen i stengt stilling.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en utblåsingssikring av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etter-følgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de de øvrige, uselvstendige krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere i tilknytning til tegningen, hvor: Figur 1 er et oppriss av den forbedrete utblåsingssikring ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor en side av denne er vist i snitt, slik at den forbedrete pakningsenhet blir synlig. Figur 2 er et grunnriss av den forbedrete pakningsenhet ifølge foreliggende oppfinnelse, og viser med brutte linjer forsterkningsmaterialet i pakningsenheten. Figur 3 viser et snitt gjennom pakningsenheten langs linjen 3-3 i figur 2. Figur 4 er et grunnriss av en modifisert avstengerutførelse innbefattende en forbedret pakningsenhet ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 5 viser et snitt gjennom den modifiserte avstenger langs linjen 5-5 i figur 4. Figur 6 er et frontriss av pakningsenheten i den modifiserte avstenger vist i figur 4 og 5. Figur 7 viser et snitt gjennom avstengeren ifølge foreliggende oppfinnelse som vist i figur 1, men i større målestokk.

Den forbedrete utblåsingssikring 10 vist i fig. 1, 2, 3 og 7 er av avstengertypen og innbefatter et hus 12 med en gjennomgående vertikal boring 14 og på linje innrettete avstengerførin-ger 16 som strekker seg ut gjennom huset 12 fra motsatte sider av boringen 14. En avstenger 18 er plassert i hver føring 16 og hver avstenger 18 omfatter organer 20, såsom et stempel (ikke vist), som er forbundet med avstengeren 18 ved hjelp av aktuator-forbindelsesstang 2 2 for å bevege avstengerne 18 inn og ut i føringene 16 for å stenge eller åpne boringen 14. Selv om bare én føring 16 og én avstenger 18 er vist, skal det forstås at der er to motstående føringer 16 og en avstenger i hver føring. En avstenger-topptetning 24 strekker seg tvers over toppen av hver avstenger 18 i spor 26 for å danne en tetning mellom avstengeren 18 og føringens 16 indre og samvirker med avstenger-pakningsenheten 28 for å opprettholde brønntrykk under avstengerne 18 når avstengerne 18 er lukket.

Som vist i figur 2 og 3 omfatter den forbedrete avstenger-pakningsenhet 28 en øvre plate 30, en nedre plate 32 med en mellomliggende, fjærende pakning 34. Platene 30 og 32 er langstrakte med ytterpartier 36 og 38 og midtparti 40. Ytterpartiene 36 og 38 har rektangulær form og midtpartiet 40 omfatter forside-utspring 42 og bakside-utspring 44. Pinner 46 strekker seg gjennom pakningen 34 og danner forbindelse mellom platene 30 og 32 med låseknaster 48 som strekker seg på pakningsenhetens 28 bakside og anvendes til å sikre pakningsenheten 28 i utsparingen på avstengernes 18 forside. Et lag ikke-metallisk forsterkningsmateriale 50 er innstøpt i den fjærende pakning 34 umiddelbart under den øvre plate 30. Materiallaget 50 strekker seg fortrinnsvis fra pakningens 34 forside til dens bakside og helt over midtpartiet 40 og inn i sidepartiene 36 og 38 som vist i figur 2 og 3.

Materialet 50 er fortrinnsvis et vevet stoff av aramidfibre (eller filamenter) som f.eks. de materialer som markedsføres av E.I. du Pont de Nemours, Inc. under varemerkene "Kevlar" og "Nomex". I den foretrukne utforming av den forbedrete pakningsenhet 28 er flere lag stoff innstøpt i området umiddelbart under platen 30. Stofflagene er først impregnert med uherdet gummiemne av en sammensetning med de ønskete egenskaper. Stofflagene blir så stablet på hverandre for å oppnå den ønskete tykkelse, som fortrinnsvis er slik at stoffets tykkelse "F" er ca. 28 % av den samlete tykkelse "T" av stoffet og elastomer. Den uherdete gummi som impregneres i stoffet har tilstrekkelig klebeevne til at stoffet fastholdes mot platen 30 med en svak kaldpressing. Platen 30, med tilklebende stoffmate-riale 50, pinnene 46 og platen 32 blir alle plassert i en passende form hvoretter den uherdete gummi injiseres i formen og deretter vulkaniseres.

Alternativt kan stoffmaterialet 50 være av vevet glassfiber, polyester, nylon, eller karbonfibre, avhengig av den påtenkte anvendelse.

Selv om den foretrukne form av den forbedrete pakningsenhet ifølge foreliggende oppfinnelse er vist og beskrevet med forsterkningsmaterialet 50 nær platen 30, antas det at en meget betydelig forbedring av pakningsenhetens effektive levetid vil kunne oppnås også dersom forsterkningsmaterialet anvendes nær begge platene 30 og 32.

De forbedrete pakningsenheter ifølge foreliggende oppfinnelse har vært prøvet ved stengning med en borestreng ført gjennom utsparingene og simulert brønntrykk under avstengerne og frem- og tibake-bevegelse av borestrengen gjennom de avstengte avstengere i et stort antall sykluser. Slike prøver var beregnet på å simulere virkelig feltanvendelse av den forbedrete pakningsenhet og utblåsingssikring ifølge foreliggende oppfinnelse, og det viste en fullstendig uventet forbedring av pakningsenhetens levetid som varte så lenge som ti ganger levetiden for en typisk pakningsenhet av kjent type. Etter å ha gjennomgått en prøve på 5000 sykluser hadde pakningsenheten fortsatt tetningsevne, og når den ble fjernet fant en at dens fjærende pakningsmateriale var slitt helt gjennom til pakningsenhetens bakside i området ved bakside-utspringet 44. Åpningen var slik at en stor mynt lett kunne føres gjennom.

En annen utføringsform av den forbedrete avstenger ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i figur 4 og 5, der avstengeren 52 omfatter en hoveddel 54 med en slisse 56 i sin bakside for forbindelse med en aktuator-forbindelsesstang (ikke vist), en fjærende pakningsenhet 58 og en pakningsholder 60 som er plassert i utsparingen 62 på avstenger-hoveddelens 54 forside og er bevegelig en kort strekning i forhold til hoveddelen 54 for å aktivisere avstenger-topptetningen 68 og avstenger-bunntetningen 70.

Den fjærende pakningsenhet 58 omfatter et frontparti 64 beliggende i forside-utsparingen 66 i pakningsholderens 60 forside og øvre og nedre tetningsstrimler 68 og 7 0 utformet i ett med frontpartiet 64 og beliggende i mellomrommene mellom hoveddelen 54 og pakningsholderen 60 for å danne en fullstendig tetning rundt avstengeren 52 og tvers over dens forside. Pakningsenhetens 58 frontparti 64 omfatter en fjærende material-strimmel 72, med innstøpt øvre plate 74 og nedre plate 76. Videre er stoff 78 i flere lag innstøpt i strimmelen 72 inntil både undersiden av den øvre plate 74 og oversiden av den nedre plate 76 som vist i figur 5 og 6. Stoffet 78 er det samme stoff som ovenfor beskrevet i forbindelse med stoffmaterialet 50 i den foretrukne utførelsesform.

Claims (5)

1. Utblåsingssikring av avstengertypen omfattende et hus (12) som har en boring (14) med på linje innrettete avstengerføringer (16) som strekker seg gjennom huset (12) fra motsatte sider av boringen (14), en avstenger (18) som er anordnet i hver av føringene (16) og har en forside som vender mot boringen (14), midler for å bevege avstengerne (18) innad og utad i føringene (16), og en front-pakningsenhet (28, 58) plassert i fronten av hver avstenger (18), hvilken front-pakningsenhet (28, 58) omfatter en pakning (34, 72) av fjærende materiale som har en øvre overflate og en nedre overflate, og en øvre plate (30, 74) på pakningens (34, 72) øvre overflate som har frontparti, karakterisert ved en forsterkningsinnretning (50, 78) bestående av et antall lag av ikke-metallisk forsterkningsdukmateriale innstøpt i pakningen (34, 72), hvilke lag er begrenset til et område i pakningen beliggende umiddelbart under den øvre plates (30, 74) frontparti og i betydelig avstand over den nedre plate (76).

2. Utblåsingssikring ifølge krav 1, hvor hver front-pakningsenhet (28, 58) omfatter en nedre plate (32, 76) på pakningens (34, 72) nedre overflate med et frontparti, karakterisert ved en andre forsterkningsinnretning (50, 78) bestående av et andre antall lag ikke-metallisk forsterkningsdukmateriale innstøpt i pakningen, hvilke andre lag er begrenset til et område i pakningen beliggende umiddelbart over den nedre plates (32, 76) frontparti og i betydelig avstand under duklagene under den øvre plate (30, 74).

3. Utblåsingssikring ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hver av pakningsenhetene har en forside-utsparing (42, 66) for inngrep med en streng som strekker seg gjennom boringen (14) i huset (12).

4. Utblåsingssikring ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det ikke-metalliske forsterkningsdukmateriale (50, 78) er en duk som er vevet av fibre valgt fra gruppen bestående av aramidfibre, glassfibre, polyesterfibre, nylonfibre og karbonfibre.

5. Utblåsingssikring ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at forsterkningsmaterialets tykkelse er ca. 28 % av den totale tykkelse av pakningen og materialet.