NO20101320A1

NO20101320A1 - Rorkobling

Info

Publication number: NO20101320A1
Application number: NO20101320A
Authority: NO
Inventors: Ole Gjerstad; Bo Anders Wiktorsson; Kristina Ulrika Johansson
Original assignee: Vetco Gray Scandinavia As
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-03-23
Also published as: SG189022A1; AU2011306630A1; EP2619496A4; BR112013005597B1; SG10201507811WA; EP2619496B1; WO2012038799A1; US9488302B2; BR112013005597B8; BR112013005597A2; US20130285369A1; AU2011306630B2; NO332742B1; EP2619496A1

Abstract

En rørkopling som omfatter: - første og andre rørdeler (10, 20); - en metallisk tetningsring (40) plassert mellom rørdelene og utstyrt med tetningsflater (41, 42) konstruert til å passe sammen med tilsvarende tetningsflater på rørdelene for å danne en primær tetning (2); - en ekstra tetning (3) plassert mellom rørdelene radielt utenfor den primære tetningen; - en fluidkanal (8) som har en utløpsåpning (9a) i en endeflate av den første rørdelen radielt utenfor nevnte primærtetning og radielt innenfor nevnte ekstra tetning; og - ringformede tetningselementer (7a, 7b) plassert mellom tetningsringen og rørdelene radielt utenfor den primære tetningen og radielt innenfor nevnte utløpsåpning, og konstruert til å tillate fluidstrømning forbi tetningselementene i radiell retning innover og til å forhindre fluidstrømning forbi tetningselementene i radiell retning utover.

Description

Rørkopling

Oppfinnelsens område og kjent teknikk

Foreliggende oppfinnelse gjelder en rørkopling i henhold til innled-ningen av krav 1.

I denne beskrivelse og de etterfølgende patentkravene vil termen "fluid" representere et strømmende stoff i gassform eller flytende form. Følgelig vil uttrykket "fluidtett tetning" bety en tetning som er både væsketett og gasstett.

Utviklingen innenfor utvinning av olje og gass offshore har i de senere årene vært rettet mot undersjøiske installasjoner for prosessering og transport av olje og gass. Disse undersjøiske installasjonene erstatter de tradisjonelle plattformene der olje og gass ble transportert opp til plattformen for viderebehandling og transport. Denne utviklingen av systemer for undersjøisk produksjon, prosessering og transport har ført til et økende behov for rør-koplinger som passer til undersjøisk bruk, f.eks. for å sammenføye fluidledninger som tilhører sammenkoblebare prosesseringsmoduler eller rørseksjoner på en fluid-tett måte. Det har vist seg at tetninger basert på korrosjonsfaste metalliske materialer er bedre egnet enn konvensjonelle elastomertetninger for bruk i undersjøiske sammenhenger. En kjent type rørkopling er forsynt med en metallisk tetningsring plassert mellom skråstilte innvendige tetningsflater på to tilstøtende rørdeler, for å tette mellom disse. Et slikt tetningsarrangement er svært effektivt når det gjelder tetning mot internt fluidtrykk i rørelementene.

I undersjøiske applikasjoner er det ofte et ønske å teste effektiviteten av tetningen metall-mot-metall mellom tetningsringen og rørdelene under utvendig fluidtrykk. Slik testing blir ofte kalt bakside-tetningstest (back seal testing). Dette kan gjøres ved å sørge for en ekstra elastomertetning mellom rørdelene, radielt ut fra den primære metall-mot-metall-tetningen mellom tetningsringen og rørdelene, og så innføre et testfluid under trykk inn i volumet mellom primærtetningen og den ekstra tetningen gjennom en fluidkanal som har en utløpsåpning i en endeflate av én av rørdelene på et sted som ligger radielt utenfor nevnte primærtetning og radielt innenfor nevnte ekstra tetning.

I de senere årene har det vært en økende tendens til å kreve doble barrieretetninger for ekstra pålitelighet hos en rørkopling, både i miljøsammenheng og for å forbedre produksjonsstabiliteten. Dette kan en oppnå ved å stenge den ovenfor nevnte fluidkanalen og utnytte nevnte ekstra tetning som en sekundær tetning. En mangel ved denne løsningen er at den ekstra tetningen tetter ved en større diameter enn den primære metall-mot-metall-tetningen. Den radielle flaten mellom den primære metall-mot-metall-tetningen og den ekstra tetningen vil medføre et økt trykkareal for det interne fluidtrykket og derved en økt separasjonskraft mellom rørdelene i tilfelle det oppstår en fluidlekkasje over primærtetningen. En annen mangel er risikoen for hydrosperring under åpning av rørkoplingen, noe som kunne gjøre det vanskelig eller til og med umulig å skille rørdelene fra hverandre. Slik hydrosperring ville kunne oppstå når det foreligger et undertrykk i forhold til det hydrostatiske trykket fra det omgivende sjøvannet, i rommet mellom den primære metall-mot-metall-tetningen og den ekstra tetningen.

Sammendrag av oppfinnelsen

Målet med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en løsning på det ovenfor nevnte problemet.

I følge oppfinnelsen blir dette målet oppnådd ved en rørkopling som har de trekkene som er definert i patentkrav 1.

Rørkoplingen i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter følgende: - en første rørdel som har en skråstilt indre tetningsflate i sin ytre ende; - en andre rørdel som har en skråstilt indre tetningsflate i sin ytre ende; - klemanordning for å spenne rørdelene mot hverandre, idet den skråstilte indre tetningsflaten på den første rørdelen går mot den skråstilte indre tetningsflaten på den andre rørdelen; - en metallisk tetningsring plassert mellom rørdelene, idet tetningsringen har en første ytre tetningsflate konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten på den første rørdelen og en andre ytre tetningsflate som er konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten på den andre rørdelen, slik at det dannes en primær tetning når rørdelene blir spent mot hverandre; - en ekstra tetning frembrakt mellom rørdelene radielt utenfor den primære tetningen; - en fluidkanal som går gjennom den første rørdelen og som har en utløpsåpning i en endeflate av denne rørdelen på et sted som ligger radielt utenfor nevnte primære tetning og radielt innenfor nevnte ekstra tetning, for å tillate innføring av fluid mellom den primære tetningen og den ekstra tetningen gjennom denne fluidkanalen med det formål å teste effektiviteten av den primære tetningen mot eksternt fluidtrykk; - et første ringformet tetningselement plassert mellom tetningsringen og den første rørdelen, radielt utenfor den primære tetningen og radielt innenfor nevnte utløpsåpning; og - et andre ringformet tetningselement plassert mellom tetningsringen og den andre rørdelen, radielt utenfor den primære tetningen og radielt innenfor nevnte utløpsåpning.

Hvert av de nevnte første og andre ringformede tetningselementene er konstruert til å tillate fluidstrømning forbi tetningselementet i radiell retning innover og til å forhindre fluidstrømning forbi tetningselementet i radiell retning utover. Derved vil de første og andre ringformede tetningselementene sørge for en sekundær tetning for det interne fluidtrykket idet rørdelene blir spent mot hverandre, samtidig som de tillater at tetningseffektiviteten av den primære metall-mot-metall-tetningen mot eksternt fluidtrykk lar seg teste uten å innføre noen åpning (port) for testfluid under trykk mellom den primære tetningen og denne sekundære tetningen, slik at en unngår å innføre noen ekstra, unødvendig lekkasjevei. Nevnte ringformede tetningselementer kan følgelig være plassert meget nær primærtetningen samtidig som en minimaliserer den radielle flaten mellom den primære tetningen og den sekundære tetningen som utgjøres av de ringformede tetningselementene og derved får en minimal økning av trykkflaten for det interne fluidtrykket i tilfelle det oppstår en fluidlekkasje over primærtetningen. En ytterligere fordel er at det ikke foreligger noen mulighet for hydrosperring mellom den primære metall-mot-metall-tetningen og den sekundære tetningen under åpning av rørkoplingen.

Ytterligere fordeler så vel som fordelaktige trekk ved rørkoplingen i henhold til foreliggende oppfinnelse vil fremgå av de avhengige patentkravene og den følgende beskrivelsen.

Kort beskrivelse av tegningsfiguren

Med henvisning til den vedlagte tegningsfiguren følger det nedenfor en spesifikk beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen, gjengitt som eksempler. På tegningsfiguren er: Figur 1 en skjematisk illustrasjon av en utførelse av en rørkop-ling i henhold til oppfinnelsen, vist som et lengdesnitt.

Detaljert beskrivelse av utførelser av oppfinnelsen

Én mulig utførelse av en rørkopling 1 i henhold til foreliggende oppfinnelse er illustrert på figur 1. Rørkoplingen 1 omfatter en første rørdel 10 og en andre rørdel 20, og disse er koblet til hverandre. Rørdelene 10, 20 består av metallisk materiale. Hver rørdel 10, 20 har en skråstilt indre tetningsflate 11, 21 på ytterenden, og et internt gjennomgående hull 12, 22 som løper aksielt gjennom rørdelen. Den skråstilte indre tetningsflaten 11, 21 i de respektive rørdelene har en konisk form. Den første rørdelen 10 kan være sveiset til en endedel på en første fluidledning, og den andre rørdelen 20 kan være sveiset til en endedel av en andre fluidledning. Alternativt kan en av rørdelene 10, 20 ha et blindt eller lukket hull i stedet for et gjennomgående hull.

Videre omfatter rørkoplingen 1 klemanordning av hvilken som helst passende type for å spenne den første rørdelen 10 mot den andre rørdelen 20 slik at den skråstilte indre tetningsflaten 11 på den første rørdelen går mot den skråstilte indre tetningsflaten 21 på den andre rørdelen og slik at det gjennomgående hullet 12 i den første rørdelen blir aksielt rettet inn mot og i fluidkommunikasjon med det gjennomgående hullet 22 i den andre rørdelen. I det illustrerte eksempelet omfatter klemanordningen 30 to klemelementer 31, 32, som hvert er utstyrt med en første skråstilt indre ledeflate 33 for inngrep med en tilsvarende skråstilt ytre ledeflate 13 plassert på en radielt fremspringende flens 14 på ytterenden av den første rørdelen 10, og en andre skråstilt indre ledeflate 34 for inngrep med en tilsvarende skråstilt ytre ledeflate 23 plassert på en radielt fremspringende flens 24 på ytterenden av den andre rørdelen 20. Klemelementene 31, 32 er plassert på motstående sider av rørdelene 10, 20 og presset mot hverandre i radiell retning slik at de tvinger rørdelene 10, 20 mot hverandre i aksiell retning under påvirkning av de skråstilte ledeflatene 33, 34, 13, 23.

Rørkoplingen 1 omfatter også en metallisk tetningsring 40 som er plassert mellom rørdelene 10, 20. Tetningsringen 40 har en første ytre tetningsflate 41 konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten 11 på den første rørdelen, og en andre ytre tetningsflate 42 konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten 21 på den andre rørdelen. Når rørdelene 10, 20 er spent mot hverandre, blir den indre tetningsflaten 11 på den første rørdelen presset mot den første ytre tetningsflaten 41 på tetningsringen, og den indre tetningsflaten 21 på den andre rørdelen blir presset mot den andre ytre tetningsflaten 42 på tetningsringen, slik at det blir dannet en fluidtett metall-mot-metall-tetning mellom tetningsringen 40 og rørdelene 10, 20. Denne metall-mot-metall-tetningen utgjør en primær tetning 2 for det interne fluidtrykket i rørkoplingen 1.

I utførelsen som er illustrert på figur 1 er den første ytre tetningsflaten 41 på tetningsringen 40 litt skråstilt og har en avrundet kant som er konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten 11 på den første rørdelen, og den andre ytre tetningsflaten 42 på tetningsringen er litt skråstilt og har en avrundet kant som er konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten 21 på den andre rørdelen.

På det illustrerte eksempelet er tetningsringen 40 utstyrt med et ringformet fremspring 43 på utsiden mellom den første ytre tetningsflaten 41 og den andre ytre tetningsflaten 42. Dette ringformede fremspringet 43 passer inn i et volum mellom en endeflate 15 på den første rørdelen og en motstående endeflate 25 på den andre rørdelen. De ovenfor nevnte første og andre tetningsflåtene 41, 42 på tetningsringen er plassert på motsatte sider av det ringformede fremspringet 43.

En ekstra fluidtett tetning 3 er plassert mellom rørdelene 10, 20 radielt utenfor den ovenfor nevnte primærtetningen 2.

I utførelsen som er illustrert på figur 1, omfatter nevnte ekstra tetning 3 et ringformet tetningselement 4 av elastomerisk materiale, som er lagt inn mellom en endeflate 16 på den første rørdelen og en motstående endeflate 26 på den andre rørdelen og som er montert i en ringformet utsparing 17 plassert i endeflaten 16 på den første rør-delen. Tetningselementet 4 kan alternativt være montert i en ringformet utsparing plassert i endeflaten 26 på den andre rørdelen.

Alternativt kan nevnte ekstra tetning 3 omfatte et ringformet tetningselement av elastomerisk materiale som er lagt inn mellom den ringformede projeksjonen 43 av tetningsringen 40 og endeflaten 15 på den første rørdelen 10, og som er montert i en ringformet utsparing plassert i den ringformede projeksjonen 43 av tetningsringen.

Tetningselementet 4 kan med fordel være en O-ring.

En sekundær tetning 6 for det interne fluidtrykket i rørkoplingen 1 er plassert radielt utenfor den primære tetningen 2 og radielt innenfor nevnte ekstra tetning 3. Denne sekundære tetningen 6 er dannet av et første ringformet tetningselement 7a plassert mellom tetningsringen 40 og den første rørdelen 10, og et andre ringformet tetningselement 7b plassert mellom tetningsringen 40 og den andre rørdelen 20. Hver av nevnte første og andre ringformede tetningselement 7a, 7b er konstruert til å tillate fluidstrømning forbi tetningselementet i radiell retning innover og til å forhindre fluidstrømning forbi tetningselementet i radiell retning utover når rørdelene 10, 20 er spent mot hverandre. Dette kan oppnås på en måte som i og for seg er kjent, ved å gi det respektive tetningselementet 7a, 7b en profil som gjør det selvaktivert (self-energized) for å tette mot fluidtrykk fra innsiden og som tillater fluidtrykk fra utsiden å passere med minimal motstand. Vedkommende tetningselement 7a, 7b kan være av elastomerisk materiale, men kan alternativt være polymerisk eller metallisk eller av hvilket som helst annet passende materiale, eller av en kombinasjon av passende materialer.

I det viste eksempelet er det første ringformede tetningselementet 7a på sekundærtetningen 6 montert i en første ringformet utsparing 45a plassert i tetningsringen 40 på en første side av den ringformede projeksjonen 43, og det andre ringformede tetningselementet 7b på sekundærtetningen 6 montert i en andre ringformet utsparing 45b plassert i tetningsringen på motsatt side av den ringformede projeksjonen 43. Det første ringformede tetningselementet 7a kan alternativt være montert i en ringformet utsparing plassert i den første rørdelen 10, og det andre ringformede tetningselementet 7b kan alternativt være montert i en ringformet utsparing plassert i den andre rørdelen 20. I utførelsen som er vist på figur 1 er nevnte første ringformede utsparing 45a plassert på enden av den skråstilte første ytre tetningsflaten 41 på den delen av tetningsringen 40 der denne tetningsflaten 41 møter den ringformede projeksjonen 43, og nevnte andre ringformede utsparing 45b er plassert på enden av den skråstilte andre ytre tetningsflaten 42 på den delen av tetningsringen 40 der denne tetningsflaten 42 møter den ringformede projeksjonen 43.

En fluidkanal 8 går gjennom den første rørdelen 10 og har en utløps-åpning 9a i en endeflate 15 på denne rørdelen i en posisjon radielt utenfor nevnte primære og sekundære tetning 2, 6 og radielt innenfor nevnte ekstra tetning 3. Takket være det faktum at de ringform-ede tetningselementene 7a, 7b på den sekundære tetningen 6 tillater fluidstrømning forbi tetningselementene i radiell retning innover, er det mulig å teste tetningsevnen (sealing efficiency) av den primære tetningen 2 mot eksternt fluidtrykk ved hjelp av et trykksatt testfluid som blir innført mellom den primære tetningen 2 og den ekstra tetningen 3 gjennom fluidkanalen 8, til tross for det faktum at tetningselementene 7a, 7b på den sekundære tetningen 6 er plassert mellom den primære tetningen 2 og utløpsåpningen 9a i fluidkanalen 8.

Det første ringformede tetningselementet 7a kan være montert i

hvilken som helst radiell posisjon mellom den primære tetningen 2 og utløpsåpningen 9a, og det andre ringformede tetningselementet 7b kan være montert i hvilken som helst radiell posisjon mellom den primære tetningen 2 og utløpsåpningen 9a.

Når tetningsevnen i den primære tetningen 2 skal testes for å bestemme hvorvidt de ytre tetningsflåtene 41, 42 på tetningsringen 40 og de tilsvarende indre tetningsflåtene 11, 21 på rørdelene 10, 20 utgjør en lekkasjefri tetning, vil en koble en trykkgenererende innretning (ikke vist) til inntaksåpningen 9b på fluidkanalen 8. Den trykkgenererende innretningen kan være en pumpe som pumper et testfluid i gassform eller flytende form inn i fluidkanalen 8 gjennom inntaksåpningen 9b. Når tetningsevnen av den primære tetningen 2 er blitt testet, blir inntaksåpningen 9b i fluidkanalen 8 stilt åpen eller stengt ved hjelp av en trykkutlignende holdeplugg for å unngå hydrosperring av volumet mellom den primære tetningen 2 og den ekstra tetningen 3.

Oppfinnelsen er selvsagt ikke på noen måte begrenset til de ut-førelsene som er beskrevet ovenfor. Tvert imot vil mange mulige modifikasjoner være åpenbare for en person med vanlig kjennskap til teknikken, uten at de avviker fra grunnideen for oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte patentkravene.

Claims

1. Rørkopling som omfatter: - en første rørdel (10) som har en skråstilt indre tetningsflate (11) på den ytre enden; - en andre rørdel (20) som har en skråstilt indre tetningsflate (21) på den ytre enden; - klemanordning (30) for å spenne rørdelene (10, 20) mot hverandre med den skråstilte indre tetningsflaten (11) på den første rørdelen rettet mot den skråstilte indre tetningsflaten (21) på den andre rørdelen; - en metallisk tetningsring (40) plassert mellom rørdelene (10, 20) og forsynt med en første ytre tetningsflate (41) konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten (11) på den første rørdelen, og en andre ytre tetningsflate (42) konstruert til å passe sammen med den skråstilte indre tetningsflaten (21) på den andre rørdelen slik at det dannes en primær tetning (2) når rør-delene (10, 20) spennes mot hverandre; - en ekstra tetning (3) plassert mellom rørdelene (10, 20) radielt utenfor den primære tetningen (2); og - en fluidkanal (8) som går gjennom den første rørdelen (10) og har en utløpsåpning (9a) i en endeflate (15) på denne rørdelen, plassert radielt utenfor nevnte primære tetning (2) og radielt innenfor nevnte ekstra tetning (3) slik at det er mulig å innføre fluid mellom den primære tetningen (2) og den ekstra tetningen (3) gjennom denne fluidkanalen for å teste tetningsevnen av den primære tetningen (2) under påvirkning av eksternt fluidtrykk,karakterisertved: - at et første ringformet tetningselement (7a) er plassert mellom tetningsringen (40) og den første rørdelen (10) radielt utenfor den primære tetningen (2) og radielt innenfor nevnte utløpsåpning (9a); - at et andre ringformet tetningselement (7b) er plassert mellom tetningsringen (40) og den andre rørdelen (20) radielt utenfor den primære tetningen (2) og radielt innenfor nevnte utløpsåpning (9a); og - at hver av nevnte første og andre ringformede tetningselementer (7a, 7b) er konstruert til å tillate fluidstrømning forbi tetningselementet i radiell retning innover og til å forhindre fluidstrømning forbi tetningselementet i radiell retning utover.

2. Rørkopling i henhold krav 1,karakterisert vedat det første og det andre ringformede tetningselementet (7a, 7b) består av elastomerisk, polymerisk og/eller metallisk materiale.

3. Rørkopling i henhold krav 1 eller 2,karakterisert vedat: - det første ringformede tetningselementet (7a) er montert i en første ringformet utsparing (45a) plassert i tetningsringen (40) eller i den første rørdelen (10); og - det andre ringformede tetningselementet (7b) er montert i en andre ringformet utsparing (45b) plassert i tetningsringen (40) eller i den andre rørdelen (20).