NO20111726A1 - Metall-til-metall ringromstetningsarrangement - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Området for oppfinnelsen

[0001]Den foreliggende oppfinnelse angår generelt en fremgangsmåte og apparat for å tette mellom brønnboringsdeler, og spesielt en metalltetning benyttet mellom to deler til et justerbart brønnboringsforingsrør.

2. Kryssreferanse til relaterte søknader

[0002]Denne søknad krever prioritet fra provisorisk søknad 61/221915, innlevert

30. juni 2009 og innlemmet heri med referanse.

3. Kort beskrivelse av relatert teknikk

[0003] En justerbar foringsrørovergang ("ACS") kan benyttes når en boreplattform forbindes til et eksisterende brønnhode. For eksempel kan en "jack-up" (oppjekk-bar plattform) eller fast olje- og gass-plattform gjenforbindes til et tidligere installert undervannsbrønnhode eller havbunnssystem. ACS er del av en stigerørsammen-stilling som sørger for en justerbar lengde. ACS kan innbefatte to konsentrisk lokaliserte rørdeler. Rørdelene kan beveges aksialt i forhold til hverandre, og så forsegles sammen når de er ved den ønskede lengde.

[0004]Rørdelene kan ha et husringrom, eller tetningslomme, hvori en ringformet åpning er lokalisert mellom den ytre diameter av den indre rørformede del og den indre diameter av den ytre rørformede del. En tetning kan plasseres i husringrommet. Eksisterende ACS-utforminger benytter et elastomer-ringformet tetningsarrangement, som kan ha iboende begrensninger når benyttet i en høytrykks- eller høytemperatur-anvendelse.

[0005]Det er mange ACS-systemer på lager, og således er det ikke praktisk å redesigne selve husringrommet for å benytte en tetning som er mer kompatibel med høytrykks- og høytemperatur-miljøer. Derfor er det ønskelig å ha en metalltetning som kan fungere innen eksisterende husringromsutforminger og forme en tetning mellom metallrørdelene.

4. Sammenfatning av oppfinnelsen

[0006]I én utførelse kan tetningssammenstillingen innbefatte to par av tetningselementer montert i motstående retninger for å tilveiebringe en tetning mot trykk innen et husringrom, fra begge retninger. Tetningselementene kan ha kuleformede innvendig profiler som passer sammen med en identisk kuleoverflate på tetnings-aktiveringsringen, det utvendige profil er maskinert for å forme en vinklet overflate som har en rekke av radiale spor som inneholder en smørende plateklebing eller innlegg av bløtere materialer for å sikre tetningssikkerhet etter aksial bevegelse av tetningen som oppstår når tetningen er satt. Tetningselementene kan være dimensjonert slik at under kjøre- og tetteoperasjoner, er det ikke kontakt med deres tilhørende tetningsoverflater.

[0007]Et setteverktøy kan aksialt bevege en bevegelig hylse som er del av ACS-tetningssammenstillingen. I én utførelse kan setteverktøy et rotere og den radiale bevegelse kan overføres til aksial, eller langsgående, bevegelse av bevegelseshylsen. Tetningene kan aktiveres av den vertikale belastning påført ved juste-ringen av bevegelseshylsen. Den vertikale belastning kan drive de individuelle tetningselementer over den kuleformede overflate på aktiveringsringen og sette tetningselementet slik at det vinkelformede utvendige profil får kontakt med de tilhørende overflater på ACS'en. Denne kontakt kan generere lagret energi som kan resultere i økt kontaktspenning på både innvendige og utvendige flater av tetningselementene tilstrekkelig til å danne en metall-til-metall tetning. Forhånds-belastningen kan genereres, og opprettholdes, ved hjelp av justering av bevegelseshylsen posisjonert over tetningssammenstillingen.

[0008]I en annen utførelse innbefatter tetningssammenstillingen to par av tetningslepper montert i motsatte retninger. Hvert par av tetningslepper kan forme et U-formet tetningsarrangement for å tilveiebringe tetning for trykk, innen ringrommet, fra begge retninger. Tetningsleppens utvendige profil kan maskineres for å danne en ringformet overflate som har en rekke av radiale spor som inneholder smørende platedekning eller innlegg av bløte materialer for å sikre tetningssikkerhet etter aksial bevegelse av tetningen som oppstår under setting. Tetningselementene kan være dimensjonert slik at det er et vinkelformet radialt inngrep med den tilhørende tetningsoverflate. Aktiveringsringer kan ha et konet profil som er drevet mellom de U-formede tetningsdeler under setting. Langsgående bevegelse av tetningselementet, i forhold til aktiveringsringene, kan bevirke ringformet nedbøyning av tetningsleppene, og således bevirke at tetningsleppene opptar de indre og ytre rørformede deler av ACS'en. Den vinkelformede ned-bøyning kan radialt sammentrykke tetningsleppene og generere lagret energi som resulterer i økt kontaktspenning tilstrekkelig til å skape en metall-til-metall tetning.

[0009] Etter at ACS'en er kjørt og satt på plass, kan ytterligere forhåndsbelastning genereres og opprettholdes ved hjelp av justering av en bevegelseshylse posisjonert over tetningssammenstillingen. Langsgående bevegelse av hylsen kan generere last ved hjelp av vridningsmoment påført gjennom et ACS-kjøre- og setteverktøy. Den vertikale last kan komprimere de øvre og nedre tetningsaktive-ringsringer inntil kontakt er gjort mellom de konede overflater på det innvendige profil til hver tetningsleppe og en tilhørende koning på aktiveringsringene. Kontakten kan generere ytterligere lagret energi som kan resultere i ytterligere kontaktspenning på både innvendige og utvendige flater av tetningselementene tilstrekkelig for å opprettholde en metall-til-metall tetning under produksjons-operasjoner.

[0010]I én utførelse kan tetningssammenstillingen innbefatte et par av

tetningslepper som danner et U-tetningsarrangement for å tilveiebringe tetning for trykk, innen ringrommet, fra begge retninger. Tetningsleppens utvendige profil kan maskineres for å forme en parallell overflate som kan ha en rekke av radiale spor som inneholder en smørende platekledning eller bløtt innlegg av bløtere materiale for å sikre tetningssikkerhet etter aksial bevegelse av tetningen, i forhold til rør-delene, under setting av tetningen. Det innvendige profil av tetningsleppene kan ha et "selvholdende" konet profil som svarer til et lignende profil på aktiveringsringen. Som med de andre utførelser, kan tetningselementene være dimensjonert slik at under kjøring- og settingsoperasjoner av ACS'en, er det ikke kontakt med de tilhørende tetningsoverflater til de rørformede deler. Et kjøreverktøy kan generere rotasjon eller langsgående kraft, som kan overføres til langsgående kraft forbundet med en bevegelig hylse forbundet til tetningssammenstillingen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0011]Slik at måten som egenskapene, fordelene og gjenstanden for oppfinnelsen, så vel som andre vil fremkomme, er oppnådd og kan forstås i mer detalj, vil mer nøyaktig beskrivelse av oppfinnelsen kort summert ovenfor gjøres med referanse til utførelsen derav som er illustrert i de vedføyde tegninger, hvilke tegninger danner en del av denne beskrivelse. Det skal imidlertid bemerkes at tegningene kun illustrerer en foretrukket utførelse av oppfinnelsen og er derfor ikke ansett å være begrensende for dens omfang, da oppfinnelsen kan gi adgang til andre like effektive utførelser.

[0012]Figur 1 er et sideriss av en offshore-rigg med en foringsrørstreng som strekker seg til sjøbunnen, foringsrørstrengen har en justerbar foringsrørovergang.

[0013]Figur 2 er et sideriss av et havbunnsopphengssystem med en foringsrør-streng som strekker seg til et undervannsbrønnhode, foringsrørstrengen har en justerbar foringsrørovergang.

[0014]Figur 3 er et sideavskåret riss av en utførelse av en justerbar foringsrør-overgang.

[0015]Figur 4 er et snittriss av en eksemplifiserende utførelse av en metall-til-metall tetning i den justerbare foringsrørovergang i fig. 3, vist før setting.

[0016]Figur 5 er et forstørret detaljsnittriss av metall-til-metall tetningen i fig. 4, vist før setting.

[0017]Figur 6 er et detaljriss av tetningsoverflaten til metall-til-metall tetningen i fig. 5.

[0018]Figur 7 er et snittriss av metall-til-metall tetningen i fig. 4, vist i en aktivert posisjon.

[0019]Figur 8 er et snittriss av en annen eksemplifiserende utførelse av en metall-til-metall tetning i den justerbare foringsrørovergang i fig. 3.

[0020] Figur 9 er et detaljriss av tetningsoverflaten til metall-til-metall tetningen i fig. 8.

[0021]Figur 10 er et snittriss av enda en annen eksemplifiserende utførelse av en metall-til-metall tetning i den justerbare foringsrørovergang i fig. 3.

[0022]Figur 11 er et detaljriss av tetningsoverflaten til metall-til-metall tetningen i fig. 10.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSE

[0023]Den foreliggende oppfinnelse vil nå beskrives mer fullstendig heretter med referanse til de vedføyde tegninger som illustrerer utførelser av oppfinnelsen. Denne oppfinnelse kan imidlertid være legemliggjort på mange forskjellige former og skal ikke betraktes som begrensende til de illustrerte utførelser som fremlagt heri. Isteden er disse utførelser fremskaffet slik at denne beskrivelse vil være gjennomgående og komplett, og vil fullstendig overføre området av oppfinnelsen til de som er faglært på området. Like numre refererer gjennomgående til like elementer, og merket-angivelsen, hvis benyttet, indikerer lignende elementer i alternative utførelser.

[0024]Med referanse til fig. 1 er en offshore-rigg 102 vist i et sideriss. Offshore-riggen 102 omfatter en plattform 104 lokalisert over nivået av havet 106 med en boretårn-konstruksjon 108 festet til toppen av plattformen 104. Støtteben 110 strekker seg fra bunnen av plattformen og er festet på sjøbunnen 112. Et under-vannsbrønnhode 114 er formet over en brønnboring 116. En tilkoblingsforings-rørstreng 118 strekker seg oppover fra undervannsbrønnhodet og er koblet med et overflatebrønnhode 120 som er innen plattformen 104 til offshore-riggen 102.1 linje med foringsrørstrengen 118 er en justerbar foringsrørovergang 122. Som kjent kan innføring av den justerbare foringsrørovergang 122 justere lengden av foringsrørstrengen 118 til en forhåndsbestemt lengde og kan også stramme opp foringsrørstrengen 118.

[0025]Med referanse til fig. 2 har brønnboring 123 et brønnhode 125 og én eller flere foringsrørhengere 126, hver opplagrer en streng av foringsrør 127, fortrinns-vis sementert i brønnboring 123. Havbunnsomstillingssystem 124 kan benyttes for å omforme en tidligere kappet undervannsbrønnboring 123. Havbunnsomstillings-systemet 124 kan innbefatte justerbare foringsrøroverganger 122 og foringsrør-streng 118. Foringsrørstreng 118 kan ha tilkobling 119 lokalisert ved én ende, som kan benyttes for å tilkobles foringsrørhenger 126. Foringsrørstreng 118 er senket inn i brønnhodet 125 og sperret eller tilkoblet gjennom et havbunnsopphengssystem til den innerste foringsrørstrengen 127. I linje med foringsrørstreng 118 er justerbar foringsrørovergang 122. Som kjent for en som er faglært på området, kan den justerbare foringsrørovergang 122 benyttes for å justere lengden av foringsrørstreng 118 til en forhåndsbestemt lengde og også stramme opp forings-rørstreng 118.

[0026]Med referanse til fig. 3 omfatter justerbar foringsrørovergang 122 et generelt ringformet indre huslegeme 128 som delvis koaksialt strekker seg inn i en ytre hylse 129. Den ytre hylse 129 har en indre diameter grovt sett lik med den ytre diameter av det indre huslegemet 128. Disse respektive dimensjoner tillater innføring og teleskopisk koaksial bevegelse av det indre huslegemet 128 innen den ytre hylse 129. Den aksiale lengde av foringsrørstreng 118 kan måtte justeres på grunn av oppstrammingskrav eller variasjoner under installasjon av foringsrør-streng 118. Indre huslegeme 128 er i stand til å gli innen ytre hylse 129. Således er den endelige lengde av foringsrørstreng 118 variabel innen et forhåndsbestemt område. Et kjøreverktøy (ikke vist) kan benyttes for å trekke strekk og innstille den endelige lengde av foringsrørstreng 118 ved å gjøre justeringer av posisjonen til indre huslegeme 128 med hensyn til posisjonen av ytre hylse 129.

[0027]De respektive indre og ytre diametre av det indre huslegemet 128 i den ytre hylse 129 dannet et husringrom 130 mellom disse to deler. Ringrommet 130 er et ringformet hulrom med en tetningssammenstilling 132 anbrakt deri. Tetningssammenstillingen 132 danner en tetning mot både indre huslegeme 128 og ytre hylse 129.

[0028]Med referanse til fig. 4 er en firkanttetningssammenstilling 136 lokalisert i husringrom 130. Firkanttetningssammenstilling 136 omfatter indre tetningsring 138, ytre tetningsring 142, bi-retnings aktiveringsring ("BER") 146, øvre ring 148 og nedre ring 150. Indre tetningsring 138 og ytre tetningsring 142 er ringformede tetninger konsentrisk omkring en akse. Det er to indre tetningsringer 138 og to ytre tetningsringer 142. Tetningsringene 138,142 er laget av metall, slik som for eksempel lavkarbon-stål. Andre typer av metall kan benyttes.

[0029]Med referanse til fig. 5 er hver ytre tetningsring 142 en ringformet del med en indre overflate 152 og en ytre tetningsoverflate 154, den ytre tetningsoverflate 154 er atskilt utover fra den indre diameter. Før setting kan den ytre overflate 154 av ytre tetningsring 142 være parallell til aksen av boringen til ytre tetningsring 142, eller ytre overflate 154 kan være ved en helning i forhold til boringen (som vist). I noen utførelser, i dens ikke-påkjente tilstand, har en første ende 156 til en ytre overflate den minste diameter, og diameteren øker gradvis langs den aksiale lengde av den ytre overflate til andre ende 158. Den største ytre diameter til ytre tetningsring 142 er initielt noe mindre enn den indre diameter til ytre hylse 129. Således, før den aktiveres, er ytre tetningsring 142 i stand til å passere gjennom ytre hylse 129 uten å oppta ytre hylse 129.

[0030]Med referanse til fig. 5 og 6, kan hver ytre tetningsring 142 ha et flertall av rygger 160 på ytre overflate 154. Rygger 160 er parallelle, periferiske ribber formet med legemet av ytre overflate. Rygger 160 er atskilt ved spor 162, hvert spor 162 danner en dal (kile) mellom ryggene. I noen utførelser er spor 162 fylt, eller delvis fylt, av en bløt metallsmørende platekledning eller innlegg 164. Innlegg 164 har en lavere hardhet enn ytre tetningsring 142 og vil således sannsynlig deformere seg og flyte når ytre tetningsring 142 er presset mot en tilstøtende overflate. Innlegg 164 kan være laget av et bløtt materiale slik som for eksempel bly og tinn.

[0031]Indre overflate 152 til ytre tetningsring 142 er generelt glatt. Indre overflate 152 kan ha en noe avrundet eller konkav form, eller kan være flat. Videre kan indre overflate 152 være parallell til aksen av ytre tetningsring 142 eller kan ha en generell helning fra et bredeste punkt ved én ende til et smaleste punkt ved den andre ende. Et bløtt metallbelegg kan dekke indre overflate 152 for å virke som et smøremiddel når BER 146 presses mot og glir langs indre overflate 152.

[0032]Indre tetningsring 138 kan være en ringformet ring med en indre tetningsoverflate 163, og kan være et dimensjonert speilbilde av ytre tetningsring 142. Indre tetningsring 138 kan ha rygger 160 på sin indre diameter og en glatt overflate 152 på sin ytre diameter. I likhet med ytre tetningsring 142, kan indre tetningsring 138 ha et bløtt metallinnlegg 164 i spor 162 mellom rygger 160, eller et bløtt metallbelegg på enhver av sine overflater.

[0033]Bi-retnings aktiveringsring ("BER") 146 er en ringformet ring konsentrisk med aksen til ytre hylse 129. Tverrsnittet til BER 146 er symmetrisk over en horisontal linje, trukket perpendikulær til rotasjonsaksen, som halverer BER'en 146. Noen utførelser er også symmetriske over en vertikal linje som halverer tverrsnittet fra en første ende til en andre ende. En drivende konus 170 strekker seg fra hver ende av aktiveringsringlegemet 171. Drivende konus 170 kan drives mellom indre tetningsring 138 og ytre tetningsring 142. Drivende konus 170 er en ribbe rotert omkring aksen til BER 146. Drivende konus 170 omfatter indre hellende overflate 172 og ytre hellende overflate 174, hvori de indre og ytre hellende overflater hver har et konet profil som gradvis konvergerer ved et første punkt lengst fra legemet 171 til BER 146.1 noen utførelser har drivende konus 170 en kuleformet (sfærisk) eller bulbeform, hvori, idet flytting fra det aksiale midtpunkt av BER'en mot enden, divergerer den indre og ytre diameter av den drivende konus gradvis mot et bulbpunkt 176 med maksimal ytre diameter og minimal indre diameter, og konvergerer så tilbake mot enden av drivende konus 170.

[0034]Det aksial midtpunkt av BER 146 kan ha en sylindrisk form med en større ytre diameter enn det bredeste punktet til drivende konus 170, og kan ha en mindre indre diameter enn det smaleste punkt til drivende konus 170. Den sylin-driske formen kan således tjene til å sentrere BER 146 i husringrommet 130 før den opptar indre tetningsring 138 og ytre tetningsring 142.

[0035]Øvre ring 148 er en ringformet ring konsentrisk med aksen til ytre hylse 129. Den nedre ende av øvre ring er et u-formet hulrom dannet ved indre ben 180 og ytre ben 182. Den ytre diameter av ytre ben 182 er noe mindre enn den indre diameter av ytre hylse 129. Likeledes er den indre diameter av indre ben 180 noe større enn den ytre diameter av indre hus 126. Åpningen mellom det indre ben 180 og det ytre ben 182 er noe større enn bredden av drivende konus 170 ved sin minimale breddeende. Dybden av den u-formede åpning er i det minste lik med den aksiale lengde av drivende konus 170 minus den aksiale lengde av indre tetningsring 138 og ytre tetningsring 142. Med andre ord er lengden av indre ben 180 pluss lengden av indre tetningsring 138 i det minste så stor som den aksiale lengde av drivende konus 170.1 innkjøringsposisjonen i fig. 5 kontakter endene, eller endeoverflatene til ben 180, 182 endene av indre og ytre tetningsringer 138, 142.

[0036]Med referanse tilbake til fig. 4 kan øvre ring 148 ha én eller flere horisontale skuldre 184. Øvre ring 148 kan ha et øvre gjenget parti 186 som forløper oppover fra skulder 184, og som har en ytre diameter som er noe mindre enn den indre diameter av ytre hylse 129 og en indre diameter som er større enn det nedre parti av øvre ring 148. Den indre diameter av gjenget øvre parti 186 kan ha gjenger for skrubart å oppta en hylse innen justerbar foringsrørovergang 172 (fig. 3).

[0037]Nedre ring 150, som kan være en stasjonær ring i forhold til indre huslegeme 128, er en ringformet ring rotert omkring aksen til boringen. Nedre ring har en u-formet åpning landet ved indre ben 188 og ytre ben 190, lik i dimensjon med indre ben 180 og ytre ben 182 til øvre ring 148.1 innkjøringsposisjonen i fig. 5 kontakter endene til ben 188, 190 nedre tetningsringer 138, 142. Bunnenden av nedre ring 150 kan være en flat overflate for å oppta en skulder 194 på indre hus. BER 146, øvre ring 148 og nedre ring 150 kan være laget av metall.

[0038]Øvre ring 148 og nedre ring 150 kan ha bolthull 196 for å motta bolter 198. Bolthull 196 kan være parallelle med aksen til boringen og radialt atskilt rundt ringene 148, 150. Bolthull 196 kan ha en forsenkning for å motta hodene til bolter 198. Dybden av forsenkning er i det minste så lang som den aksiale lengde av drivende konus minus den aksiale lengde av tetninger. BER 146 kan ha gjengede hull 202 for gjengbart å oppta bolter 198, gjengede hull 202 i BER 146 svarende til bolthull 196 i øvre og nedre ringer 148,150.

[0039]Firkanttetningssammenstilling 136 er dannet ved å plassere to par av indre tetningsringer 138 og ytre tetningsringer 142 på de øvre og nedre drivende konuser 170 til BER 146. Nedre ring 150 er boltet til BER 146 ved bolter 198 slik at de indre og ytre ben 188, 190 til nedre ring 150 holder henholdsvis de indre og ytre tetningsringer 138, 142 på plass. Likeledes er øvre ring 148 boltet til BER 146 ved bolter 198 slik at de indre og ytre ben 180, 182 til øvre ring 148 holder henholdsvis indre og ytre tetninger 138, 142 på plass.

[0040]Under drift er firkanttetningssammenstilling 136 plassert i ringrommet 130 (fig. 3) til justerbar foringsrørovergang 122, som er festet til et kjøreverktøy (ikke vist). Som det vil forstås av en som er faglært på området, kan innfesting ved ører, gjenger, sneppering, klør, eller enhver annen innretning. Kjøreverktøyet vil fast-sette den ønskede lengde av justerbar foringsrørovergang 122.

[0041]Med referanse til fig. 3 og 5, med indre huslegeme 128 riktig lokalisert innen ytre hylse 129 og firkanttetningssammenstilling 136 lokalisert i husringrom 130, er kompresjonskraft utøvet på firkanttetningssammenstilling 136 for å aktivere tetningsringer 138, 142.1 en eksemplifiserende utførelse bevirker kjøreverktøyet (ikke vist) at nedoverkraft utøves på øvre ring 148. Nedovertrykk kan skapes for eksempel ved å rotere en borestreng (ikke vist) og benytte gjenger (ikke vist) for å konvertere rotasjonskraft til lineær kraft i den aksiale retning. Momentnøkler 204 (fig. 3) kan oppta deler av kjøreverktøy for å forhindre at firkanttetningssammenstilling 136 roterer under aktivering. Andre fremgangsmåter kan benyttes for å aktivere firkanttetningssammenstilling. Hydrauliske stempler på et kjøreverktøy

(ikke vist) kan for eksempel utøve nedovertrykk på tetningssammenstilling 136 eller enkel nedoverkraft fra vekten av foringsrørstrengen eller røret kan overføres til firkanttetningssammenstilling 136. Andre typer av innfesting kan benyttes for å oppta øvre ring 148. Én som er faglært på området vil forstå at øvre at øvre ring 148 kan være trykk-koblet med andre brønndeler uten bruken av et kjøreverktøy (setteverktøy).

[0042]Med referanse til fig. 7 bevirker nedoverkraft på øvre ring 148 at indre og ytre ben 180, 182 utøver kraft på indre og ytre tetningsringer 138, 142. Tetningsringer 138, 142 er skjøvet nedover i forhold til øvre drivende konus 170 til BER 146. Ettersom indre tetningsring 138 er skjøvet nedover, skyver det konede profil til drivende konus 170 indre tetningsring 138 innover for tvingende å oppta indre huslegeme 128. Likeledes skyver det konede profil til drivende konus 170 ytre tetningsring 142 utover til tvingende å oppta ytre hylse 129. Således bevirker den ringformede nedbøyning av tetningsringer 138, 142 at tetningsoverflatene slik som indre overflate 152 og ytre overflate 154 opptar overflatene til indre huslegeme 128 og ytre hylse 129 med en forspenningskraft. Med referanse til fig. 4 kan bulbepunkt 176 bevirke at indre og ytre tetninger 138,142 presser innover og utover mot indre og ytre hus.

[0043]Med referanse til fig. 5 er nedoverkraft overført gjennom øvre indre og ytre tetningsringer 138, 142 til BER 146. BER 146 beveger seg ned i forhold til indre hus 126. Nedre ring 150 er presset mot skulder 194, og således forhindrer nedre ring 150 fra å bevege seg. Nedre indre og ytre tetningsringer 138, 142 opptar nedre rings indre ben 180 og ytre ben 182, og således forhindrer nedre indre og ytre tetningsringer 138,142 fra å bevege seg i forhold til nedre ring 150 og indre huslegeme 128. Således er BER 146 tvunget nedover i forhold til nedre indre og ytre tetningsringer 138, 142. Nedre drivende konus 170 utøver innover- og utovertrykk mot tetningsringer 138, 142 ettersom BER 146 beveger seg nedover, og bevirker at indre og ytre tetningsringer 138, 142 opptar indre huslegeme 128 og ytre hylse 129.

[0044]Ettersom BER 146 beveger seg nedover i forhold til indre hus 126, beveger også øvre indre og ytre tetningsringer 138, 142 seg ned. Indre og ytre tetningsringer 138, 142 kan allerede komprimerende oppta indre huslegeme 128 og ytre hylse 129 til en viss utstrekning ved tidspunktet hvor de starter å bevege seg ned.

Bløte metallinnlegg 164 og kledning på indre og ytre tetningsringer 138, 142 kan sørge for smøring for indre og ytre tetningsringer 138, 142 for å gli under

bevegelse. I én utførelse kan bløte metallinnlegg 164 og kledning på indre og ytre tetningsringer 138,142 tilrettelegge for å holde de øvre indre og ytre tetningsringer 138, 142 fra å plasseres før de nedre indre og ytre tetningsringer 138, 142 er satt. Øvre tetningsringer 138, 142 og nedre tetningsringer 148, 142 er satt ved omtrent det samme tidspunkt, men i noen utførelser, er nedre tetningsringer 148, 142 fullstendig satt før øvre tetningsringer 138, 142 er fullstendig satt. På grunn av egenskapen med å ha både et øvre og et nedre sett av tetninger 138, 142 tetter firkanttetningssammenstilling 136 mot trykk i begge retninger.

[0045]Bolter 198 benyttet for å holde firkanttetningssammenstilling 136 sammen under innkjøring forblir festet i BER 146 når firkanttetningssammenstilling 136 er aktivert. Forsenkninger tillater bevegelse av BER 146 i forhold til hoder av bolter 198. Bolters 198 hode opptar således ikke lenger øvre og indre ringer 148, 150 når tetningsringer 138, 142 er aktivert. Kompresjonskrefter på firkanttetningssammenstilling 136 forhindrer ringer fra å atskilles og således er bolter 198 ikke lenger påkrevd for å holde sammenstillingen sammen.

[0046]Med referanse til den alternative utførelse i fig. 8, er kubisk tetning 210 en ringformet tetningsring, rotert omkring en akse. Kubisk tetning 210 omfatter to par av tetningslepper 212, hvor hvert par har en indre tetningsleppe og ytre tetningsleppe og hvert par av lepper danner en generell u-form, slik at det er en ringformet åpning som atskiller disse. I noen utførelser er u-formen halvert av en styring 214 som stikker frem fra basen til "u". Den aksiale lengde av styringen 214 er lengre enn den aksiale lengde av tetningsleppene 212. Kubisk tetning 210 er laget av metall.

[0047]Med referanse til fig. 9 har hver leppe 212 en tetningsoverflate 216. Indre og ytre leppetetningsoverflater 216 er lokalisert på henholdsvis den indre og ytre diameter til kubisk tetning 210 (fig. 8). I én utførelse er tetningsoverflater 216 initielt maskinert for å være parallell med rotasjonsaksen. I noen utførelser kan tetningsoverflater 216 være konet. Tetningsoverflater kan ha spor 216, som er parallelle, periferiske spor formet i tetningsoverflaten 216. Spor 218 kan være atskilt ved rygger 220, hvor hvert spor 218 former en dal mellom rygger 220.1 noen utførelser er spor 218 fylt, eller delvis fylt, med et bløtt metallinnlegg 222. Innlegg 222 har en lavere hardhet enn tetningslepper 212 og vil således sannsynligvis deformere og flyte når ytre tetningsoverflate 216 er presset mot en tilstøtende overflate. Innlegg 222 kan være laget av et bløtt metall, slik som for eksempel bly og tinn.

[0048]Med referanse tilbake til fig. 8 kan den indre overflate av hver tetningsleppe 212, den indre overflate er den indre overflate av den ytre tetningsleppe og ytre overflate av den indre tetningsleppe, være konet. Hver tetningsleppe 212 er smalest ved spissen og blir gradvis tykkere mot basen av u-formen. Styrering 214 kan ha én eller flere fangere 224. Fanger 224 er en rygg eller hevet overflate.

[0049]Øvre ring 226, en aksialt bevegbar ring, omfatter to nedoverpekende radiale aktiveringsringer 228, 230. Aktiveringsringer 228, 230 former generelt en u-form. Bevegbar indre aktiveringsring 228 har en konet overflate på den indre diameter, hvori spissen til indre ring 228 har en større indre diameter enn basen til indre ring 228. Likeledes er den ytre overflate til bevegbar ytre aktiveringsring 230 konet fra spissen, som har den minste ytre diameter, til basen, som har den største ytre diameter. Indre aktiveringsring 228 eller ytre aktiveringsring 230 kan ha en innvendig mothake 232, som er en overflate som stikker frem fra den indre flate av én av ringene.

[0050]Øvre ring 226 kan ha én eller flere horisontale overflater 234 ved enden motsatt aktiveringsringene. Øvre ring 226 kan ha et gjenget øvre parti 236 med en ytre diameter som er noe mindre enn den indre diameter til ytre hylse 129 og en indre diameter som er større enn legemet til øvre ring 226. Den indre diameter av gjenget øvre parti 236 kan ha gjenger for skrubart å oppta gjenger til en hylse til justerbar foringsrørovergang 122 (fig. 3). Andre typer av innfesting kan benyttes for å oppta øvre ring 226. Én som er faglært på området vil forstå at øvre ring 226 kan være trykk-koblet med andre brønnboringsdeler uten bruken av et sette-verktøy.

[0051]Nedre ring 237, som kan være en stasjonær ring, er en ringformet ring rotert omkring aksen til boringen. Nedre ring 237 har et par av stasjonære aktiveringsringer 238, 239 i likhet med aktiveringsringene 228, 230 til øvre ring. Nedre ringbase 240 er generelt flat, men kan ha avfasede kanter. Øvre ring 226 og nedre ring 237 kan være laget fullstendig av metall.

[0052]Under drift av utførelsen i fig. 8 og 9, er kubisk tetningssammenstilling 210 plassert i husringrom 130. Indre huslegeme 128 er senket inn i posisjon innen ytre hylse 129. Mothake 232 kan oppta fanger 224 for å forhindre separasjonen av kubisk tetning 210 og ringer 226, 237 før setting av tetningen.

[0053] Kompresjonskraft er benyttet for å aktivere kubisk tetning 210. Anordningene for å tilveiebringe kompresjonskraft for å aktivere kubisk tetning 210 er lik med anordningene for å tilveiebringe kompresjonskraft på firkanttetningssammenstilling 136. Når kompresjonskraft er påført øvre ring 226, beveger øvre ring 226 seg ned i forhold til kubisk tetning 210. De konede overflater på aktiveringsringer 228, 230 til øvre ring 226 opptar konede overflater på kubiske tetningslepper 212. Tetningslepper 212 er tvunget fra hverandre for å oppta overflatene til indre huslegeme 128 og ytre hylse 129.

[0054]Ettersom kompresjonskraften øker er kubisk tetning 210 skjøvet nedover, i forhold til indre huslegeme 128 og nedre ring 237. Nedre ring 237 forblir festet på plass i forhold til indre huslegeme 128 fordi nedre ring 237 er landet på horisontal overflate 240. Konede overflater til nedre ring 237 som stasjonært aktiverer ringer 238, 239 opptar konede overflater til det andre par av tetningslepper 212, og tvinger tetningslepper 212 fra hverandre for komprimerbart å oppta indre huslegeme 128 og ytre hylse 129.

[0055]Begge par av tetningslepper 212 kan gli langs indre huslegeme 128 og ytre hylse 129 etter initielt å kontakte overflatene. De bløte metallinnlegg 218 tjener som smøring for å tillate kubiske tetninger 210 å bevege seg langs tetningsoverflatene til indre huslegeme 128 og ytre hylse 219. Når satt danner kubisk tetning 210 en tetning i begge retninger.

[0056]Med referanse til en andre alternativ utførelse i fig. 10, er u-formet tetning

240 lokalisert i husringrom 130 mellom indre huslegeme 128 og ytre hylse 129. U-formet tetning 250 er bygger opp fullstendig av metallkomponenter og kan således motstå høye temperaturer og høyt trykk. Disse komponenter omfatter en ytre vegg eller ben 242 og parallell indre vegg eller ben 244, benene 242, 244 er forbundet

sammen ved bunnen ved en base 246 og åpen ved toppen 248. Den indre diameter av ytre ben 242 er radialt atskilt utover fra den ytre diameter av indre ben 244. Dette resulterer i en ringformet klaring mellom ben 242, 244. Den ytre diameteroverflate av indre ben 244 kan være generelt glatt og ha en koning hvor

den ytre diameter øker fra toppen 248 til basen 246. Likeledes kan den indre diameter av ytre ben 242 være generelt glatt og er konet, hvori den indre diameter er størst ved toppen 248 og minst ved basen 246. Således er den ringformede åpning mellom benene 242, 244 minst ved basen 246. Koningen er generelt i overensstemmelse med en "Morse Standard Taper", hvor koningen for eksempel kan være grovt sett mindre enn eller lik 5/8 tomme pr. fot. Vinkelen formet mellom den indre overflate til hvert ben 242, 244 og en linje parallell med aksen til u-formet tetning 240 er således grovt sett 1 grad, 29 minutter. Vinkelen kan være større eller mindre, forutsatt at den etablerer en selvholdende koning.

[0057]Med referanse til fig. 11 kan tetningsoverflater 250 på det utvendige av ben 242, 244 ha spor 252 atskilt ved rygger 254. Spor 252 er parallelle periferiske spor i tetningsoverflate 250. Spor kan være fylt med innlegg 256. Innlegg 256 er generelt et bløtt metall som kan omfatte for eksempel bly og tinn.

[0058]Med referanse til fig. 10 er aktiveringsringlegemet 258 lokalisert i husringrom 130. Aktiveringsring 260 er en ringformet ring som stikker frem fra aktiveringsringlegemet 258. Aktiveringsring 260 kan være anvendt for å tvinge ben 242, 244 radielt fra hverandre inn i tetningsinngrep med indre huslegeme 128 og ytre hylse 129. Aktiveringsring 260 har en ytre diameter som friksjonsmessig vil oppta den indre diameter av ytre ben 242 og en indre diameter som friksjonsmessig vil oppta den ytre diameter av indre ben 244. Den radiale tykkelse av aktiveringsring 260 avtar fra punktet lokalisert ved toppen 248 av u-formet tetning 240 mot basen 246 til u-formet tetning. Sidene til aktiveringsring 260 er generelt rette og glatte. Koningen av sidene til aktiveringsring 260 passer sammen med koningen til de indre overflater av ben 242, 244 - en "Morse Taper" som for eksempel kan benyttes, mindre enn 5/8 tomme pr. lineær fot eller grovt sett 1 grad, 29 vinkel-minutter.

[0059]Klaringen mellom de indre overflater av ben 242 og 244 og overflatene til aktiveringsring 260 kan være tett på grunn av "Morse Taper". For å forhindre formasjonen av en komprimert fluidlomme mellom u-formet tetning 240 og aktiveringsring 260, kan én eller flere ventilasjonspassasjer 262 være lokalisert i aktiveringsring 260. Ventilasjonspassasje 262 er en passasje med en åpning nær spissen av aktiveringsring 260 og en andre åpning ved en lokalisering utover spissene av ben 242, 244.

[0060]I noen utførelser kan elastomertetning 264 være lokalisert i tetningsspor 266 på det utvendige av aktiveringsringlegemet 258. Likeledes kan elastomerring-tetning 268 være lokalisert i tetningsspor 270 på det indre av aktiveringsringlegemet 258. Elastomertetninger 264 og 268 er ringformede tetninger laget av et elastomermateriale. De eksponderte overflater elastomertetning 264, 268 stikker frem utover overflaten av aktiveringsringlegemet 258 slik at elastomertetninger 264, 268 presser mot overflatene av indre huslegeme 128 og ytre hylse 129.1 fig. 10 er elastomertetningene 264, 268 vist i en ikke-komprimert tilstand for klarhets skyld. I virkelig bruk vil elastomertetninger 264, 268 presse mot indre huslegeme 128 og ytre hylse 129, men vil ikke strekke seg gjennom slike overflater. Elastomertetninger 264, 268 kombinert med aktiveringsringlegemet 258 danner således en tetning mellom indre huslegeme 128 og ytre hylse 129. Tetningen eksisterer før setting av u-formet tetning 240 og kan således forhindre fluid eller gass fra å passere mellom indre huslegeme 128 og ytre hylse 129 før aktivering av u-formet tetning 240. Videre skaper tetningen dannet av elastomertetninger 264, 268 en overflødig tetning etter at u-formet tetning 240 er satt. Aktiveringen og settingen av u-formet tetning 240 tilveiebringer en tetning i begge retninger.

[0061]Aktiveringsringlegemet 258 kan ha én eller flere horisontale overflater 272 ved enden motsatt aktiveringsring 260. Aktiveringsringlegemet 258 kan ha et gjenget ringparti 274 med en ytre diameter som er noe mindre enn den indre diameter til ytre hylse 129 og en indre diameter som er større enn legemet til aktiveringsringlegemet 258. Den indre diameter av gjenget ringparti 274 kan ha gjenger for skrubart å oppta gjenger på setteverktøy (ikke vist).

[0062]Nedoverkraft på aktiveringsringlegemet 258 er benyttet for å sette u-formet tetning 240. Nedoverkraft kan skapes på enhver av måtene beskrevet ovenfor med hensyn på å skape nedoverkraft på øvre ring 148. Når nedoverkraft er utøvet på gjenget ringparti 274 eller horisontal overflate 272, beveger aktiveringsringlegemet 258 seg nedover, i forhold til indre huslegeme 128, og således driver aktiveringsring 260 ned. U-formet tetning 240 er ikke i stand til å bevege seg ned, i forhold til indre huslegeme 128, på grunn av skulder 194. Aktiveringsring 260 er således tvunget ned, mellom ytre ben 242 og indre ben 244. Ben 242 og 244 er spredd fra hverandre og presset mot de utvendige overflater av indre huslegeme 128 og ytre hylse 129.1 noen utførelser deformerer innlegg 256 og flyter innen og mellom spor 252.

[0063]Idet oppfinnelsen har blitt vist eller beskrevet i kun noen av sine former, er det åpenbart for de som er faglært på området at den ikke er begrenset således, men er mottakelig for forskjellige forandringer uten å avvike fra omfanget av oppfinnelsen.

Claims (21)

1. Apparat for tetting mellom to rørformede deler, karakterisert vedat apparatet omfatter: øvre og nedre tetningsringer forbundet sammen som en sammenstilling, hver har en tetningsoverflate på en indre diameter og en ytre diameter; en aktiveringsring som sprer tetningsoverflatene til den nedre tetningsringens indre diameter og den nedre tetningsringens ytre diameter fra hverandre inn i tetningsinngrep med de to rørformede deler i samsvar med nedover-bevegelse; og den øvre tetningsringens tetningsoverflater er radialt deformert inn i inngrep med rørdelene.

2. Apparat for tetting mellom to rørdeler, karakterisert vedat apparatet omfatter: en første og andre indre ringformet tetningsring, hver indre ringformet tetningsring har en indre tetningsoverflate; en første og andre ytre tetningsring, de ytre tetningsringer er lokalisert motsatt de indre tetningsringer, hver ytre ringformede tetningsring har en ytre tetningsoverflate; en aktiveringsring med en første drivende konus og en andre drivende konus, hver drivende konus er en ringformet ring med en indre og en ytre hellende overflate, de indre og ytre hellende overflater divergerer fra hverandre fra en spiss av hver drivende konus til et bredt punkt til hver drivende konus, de drivende konuser stikker frem i motsatte retninger fra et legeme til den aktiverende ring, den første drivende konus er lokalisert radialt mellom de første indre og ytre tetningsringer og den andre drivende konus er lokalisert radialt mellom de andre indre og ytre tetningsringer; en aksialt bevegbar ring med endeoverflater for overføring av aksial kraft til de første indre og første ytre tetningsringer; en stasjonær ring med overflater for overføring av aksial kraft til de andre indre og andre ytre tetningsringer; og hvori bevegelse av den aksiale bevegbare ring fra en første aksial posisjon til en aksial posisjon bevirker (a) de første indre og ytre tetningsringer beveger seg fra en første tetningsringposisjon til en andre tetningsringposisjon i forhold til den første drivende konus, de hellende overflater til den første drivende konus som sprer de første indre og ytre tetningsringer radialt fra hverandre ettersom de første indre og ytre tetningsringer beveger seg til den andre aksiale posisjon; (b) aktiveringsringen for å bevege seg fra en første aktiveringsringposisjon til en andre aktiveringsringposisjon, og derved bevege den andre drivende konus aksialt fra en første posisjon til en andre posisjon i forhold til de andre indre og ytre tetningsringer, de hellende overflater til den andre drivende konus sprer de andre indre og ytre tetningsringer radialt fra hverandre ettersom den andre drivende konus beveger seg fra den første posisjon til den andre posisjon,

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat de første og andre drivende konuser hver har et bulbpunkt, bulbpunktet har et bredere tverrsnitt enn spissen eller en base av de drivende konuser.

4. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat de indre og ytre ringformede tetningsringer er metalliske.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert vedat tetningsoverflatene omfatter et flertall av rygger, hver atskilt ved én av et flertall av spor.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert vedat det videre omfatter et innlegg lokalisert i det minste én av et flertall av spor, innlegget er et bløtere metall enn tetningsringene.

7. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat de andre indre og andre ytre ringformede tetningsringer ikke beveger seg i en aksial retning når aktivert av aktiveringsringen.

8. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat brønnboringsdelene omfatter en ytre ringformet del og en indre ringformet del konsentrisk lokalisert innen den ytre ringformede del for å danne et husringrom lokalisert derimellom, hvori de første og andre indre ringformede tetningsringer danner et tetning mot en ytre diameter av den indre rørformede del når aktiveringsringen er i den andre aktiveringsringposisjon og hvori de første og andre ytre ringformede tetningsringer danner en tetning mot en indre diameter av den ytre rørdel når aktiveringsringen er i den andre aktiveringsringposisjon.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert vedat den stasjonære ring hviler mot en skulder på den indre rørformede del.

10. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat de første indre og ytre tetningsringer beveger seg en aksial distanse som er større enn en aksial distanse mellom den første aksiale posisjon og den andre aksiale posisjon til aktiveringsringen.

11. Apparat for forming av en tetning mellom indre og ytre rørformede deler,karakterisert vedat apparatet omfatter: en ringformet metalltetningsring som omfatter et legeme med: en øvre indre tetningsleppe og en øvre ytre tetningsleppe som strekker seg derfra og atskilt ved en ringformet åpning, den øvre indre tetningsleppe er posisjonert for å danne en tetning mot en ytre diameter av den indre rørformede del og den øvre ytre tetningsleppe er posisjonert for å danne en tetning mot en indre diameter av den ytre rørformede del, og en øvre ringformet styrering som stikker frem fra åpningen; en nedre indre tetningsleppe og en nedre ytre tetningsleppe strekker seg derfra og er atskilt ved en ringformet åpning, den nedre indre tetningsleppe er posisjonert for å danne en tetning mot en ytre diameter av den indre rørformede del og den nedre ytre tetningsleppe er posisjonert for å danne en tetning mot en indre diameter av den ytre rørformede del, og en nedre ringformet styrering stikker frem fra åpningen; en aksialt bevegbar ring med en bevegbar indre og en bevegbar ytre aktiveringsring; en stasjonær ring med en stasjonær indre og en stasjonær ytre aktiveringsring; hvori aksial bevegelse av den aksiale bevegbare ring, fra en første posisjon til en andre posisjon, beveger aksialt den ringformede tetningsring en distanse mindre enn den aksiale distanse beveget av den aksiale bevegbare ring mellom den første posisjon til den andre posisjon, og hvor de bevegbare aktiveringsringer sprer fra hverandre de øvre indre og ytre tetningslepper og de stasjonære aktiveringsringer sprer fra hverandre de nedre indre og ytre tetningslepper.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert vedat de bevegbare indre og ytre aktiveringsringer danner en u-formet kanal og i det minste et parti av den øvre ringformede styrering er posisjonert i den u-formede kanal.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert vedat det videre omfatter en mothake lokalisert på den aksiale bevegbare styrering og fanger lokalisert på den ringformede styrering, hvori fangeren opptar mothaken i den første posisjon.

14. Apparat ifølge krav 11, karakterisert vedat tetningsleppene omfatter et flertall av rygger, hver atskilt ved én av et flertall av spor.

15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert vedat det videre omfatter et innlegg lokalisert i det minste én av flertallet av spor, innlegget er et bløtere metall enn tetningsleppene.

16. Apparat ifølge krav 11, karakterisert vedat den stasjonære ring hviler mot en skulder lokalisert på den indre rørformede del.

17. Apparat ifølge krav 11, karakterisert vedat den ytre rørformede del og den indre rørformede del er konsentrisk lokalisert og danner et husringrom lokalisert derimellom, hvor den ringformede metalltetningsring er lokalisert innen husringrommet.

18. Apparat for tetting mellom indre og ytre rørdeler, karakterisert vedat apparatet omfatter: en ringformet metalltetningsring som omfatter et legeme med en indre tetningsleppe og en ytre tetningsleppe som strekker seg derfra og atskilt ved en ringformet åpning, den indre tetningsleppe er posisjonert for å danne en tetning mot en ytre diameter av den indre rørformede del og den ytre tetningsleppe er posisjonert for å danne en tetning mot en indre diameter av den ytre rørdel; en aktiveringsring med en ringformet drivende konus som stikker frem derfra, den drivende konus er en ringformet ring med en indre og en ytre hellende overflate, de indre og ytre hellende overflater divergerer fra hverandre fra en spiss til et bredt punkt av den drivende konus, den drivende konus er lokalisert radialt mellom tetningsleppene; en elastomertetning lokalisert i et ringformet spor på aktiveringsringen, elastomertetningen er posisjonert for å danne en tetning mot én av rørdelene; og en ventilasjonspassasje gjennom den drivende konus, ventilasjons-passasjen har en første åpning lokalisert mellom de indre og ytre tetningslepper og en andre åpning lokalisert på en utvendig overflate av aktiveringsringen og atskilt fra den drivende konus.

19. Apparat ifølge krav 18, karakterisert vedat tetningsleppene omfatter et flertall av rygger, hver atskilt ved én av et flertall av spor.

20. Apparat ifølge krav 19, karakterisert vedat det videre omfatter et innlegg lokalisert i det minste én av flertallet av spor, innlegget er et bløtere metall enn tetningsleppene.

21. Apparat ifølge krav 18, karakterisert vedaten overflate av legemet hviler mot en skulder lokalisert på én av de indre rørformede deler.