NO301350B1

NO301350B1 - Sealing device for casing

Info

Publication number: NO301350B1
Application number: NO885754A
Authority: NO
Inventors: Bob C Hopkins; Randy J Wester; Donald M Underwood
Original assignee: Fmc Corp
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1997-10-13
Also published as: FR2630776A1; FR2630776B1; CA1318245C; GB8830066D0; NO885754D0; GB2217795B; BR8900381A; NO885754L; MX171274B; GB2217795A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tetningsanordning for trykktetning av ringrommet mellom motstående konsentriske rørfor-mede elementer, særlig mellom en oljebrønns brønnhus og foringsrør-hengere, og oppfinnelsen angår nærmere bestemt en tetningsanordning hvor tetningen dannes mellom metallflater. The present invention relates to a sealing device for pressure sealing the annulus between opposing concentric tubular elements, particularly between an oil well's well casing and casing hangers, and the invention specifically relates to a sealing device where the seal is formed between metal surfaces.

I olje- og gassindustrien, og særlig innenfor det felt som omfatter undersjøisk brønnboring er det en etablert praksis å benytte ring- eller hylseformede pakninger som tetningsmedium mellom motstående konsentriske brønnhodeelementer så som mellom brønnhuset og de røropphengere som foringsrørstrengene i brønnen henger i, for å tette de ringrom som dannes mellom disse elementer. I en årrekke har slike pakninger omfattet elastomere eller andre ikke metalliske ring- eller hylseformede tetningselementer som har kunnet gi den nødvendige motstandskraft overfor trykk når de presses til tettende kontakt mot et ringroms avgrensende vegger. Imidlertid har tendensen til større boredyp ned til strata med relativt større trykk, sammen med at det i slike dype brønner oftere møtes hydrogensulfid eller andre aggressive gasser, ført til utviklingen av pakninger som benytter metall-tetningselementer slik at det dannes trykkresistente barrierer metall-mot-metall. Selv om enkelte av de kjente pakninger som har metall-mot-metall-pakninger kan virke tilfredsstillende under bestemte betingelser, er det et øket industrielt behov for tetningssystemer som innebærer problemfri fjerninstallasjon, som kan motstå større driftstrykk enn tidligere og som kan opprettholde god tetning også under store trykkvariasj oner. In the oil and gas industry, and particularly within the field that includes subsea well drilling, it is an established practice to use annular or sleeve-shaped gaskets as a sealing medium between opposing concentric wellhead elements, such as between the well casing and the pipe hangers in which the casing strings in the well hang, in order to seal the annulus formed between these elements. For a number of years, such gaskets have included elastomeric or other non-metallic ring- or sleeve-shaped sealing elements which have been able to provide the necessary resistance to pressure when pressed into sealing contact against the bounding walls of an annulus. However, the tendency for greater drilling depths down to strata with relatively greater pressure, together with the fact that hydrogen sulfide or other aggressive gases are more often encountered in such deep wells, has led to the development of gaskets that use metal sealing elements so that pressure-resistant barriers are formed metal-to- metal. Although some of the known gaskets that have metal-to-metal gaskets can work satisfactorily under certain conditions, there is an increased industrial need for sealing systems that involve trouble-free remote installation, that can withstand greater operating pressures than before and that can maintain a good seal as well under large pressure variations.

I grove trekk angår den foreliggende oppfinnelse en forbedret tetningsanordning som benytter pakningshylser med metall-mot-metall-kont akt for å danne en barriere mellom motstående flater på konsentriske rør formede elementer, og hvor barrieren kan motstå høyt trykk. Særlig vil slike pakningshylser være egnet for tetning i ringformet mellom et brønnhus og konsentrisk anordnede forings-rørhengere. Også under relativt ekstreme trykkvariasjoner vil en slik pakningshylse kunne holdes intakt. Oppfinnelsens tetningsanordning omfatter en rekke enkeltelementer som innbefatter spesielt utformede metall-pakningshylser og organer som aktiverer disse, og samvirket mellom de enkelte elementer på den nye måte som oppfinnelsen foreslår gir en betydelig forbedret tetningsanordning som i langt større grad kan motstå uvanlig høye trykkvariasjoner i borebrønner. Oppfinnelsens tetningsanordning er likevel enkel å bygge sammen og kan monteres som en ferdig sammenbygget enhet i et brønnhode nede på havbunnen eller et annet vanskelig tilgjengelig sted, uten at installasjonen er komplisert eller medfører andre vesentlige ulemper. Broadly speaking, the present invention relates to an improved sealing device which uses packing sleeves with metal-to-metal contact to form a barrier between opposing surfaces of concentric tubular elements, and where the barrier can withstand high pressure. In particular, such packing sleeves will be suitable for annular sealing between a well casing and concentrically arranged casing hangers. Even under relatively extreme pressure variations, such a packing sleeve will be able to be kept intact. The sealing device of the invention comprises a number of individual elements that include specially designed metal packing sleeves and organs that activate these, and the cooperation between the individual elements in the new way that the invention proposes provides a significantly improved sealing device that can withstand unusually high pressure variations in boreholes to a much greater extent. The sealing device of the invention is nevertheless easy to assemble and can be installed as a fully assembled unit in a wellhead down on the seabed or in another difficult-to-access location, without the installation being complicated or entailing other significant disadvantages.

Hver av de nedenfor beskrevne og illustrerte utførelses-former av oppfinnelsens tetningsanordning har et tetningselement med et par ringformede tetningslepper av metall. Elementet aktiveres, dvs utvides til trykktett kontakt mot motstående ringformede metallf later, f.eks. inne i et brønnhus, mellom dettes innervegg og de innenfor liggende foringsrørhengere. Ved at en likeledes ringformet ekspansjonshylse hvis tverrsnitt kan minne om en stemmegaffel med gaffelens frie ender vendt nedover, presses nedover og bevirker kilevirkning. Hylsens gaffeltannliknende ben som danner ringformede aksiale flenser blir radialt trykket sammen med aktiveringen slik at det oppstår bøyemoment i både bena og tetningsleppene, for å holde tetningsleppene i press mot de motstående flater som skal avtettes, også under store variasjoner i borebrønntrykket som tetningssystemet skal motstå. Hver av de beskrevne utførelser gir låsing i en tilbaketrukket, ikke aktivert stilling når anordningen bringes på plass i brønnhodet, og aktiveringen skjer ved å presse metall-tetningsleppene utover til et bestemt trykk mot de motstående flater, etter at aktiveringen er igangsatt av en operatør ved hjelp av et monteringsverktøy. Each of the below described and illustrated embodiments of the sealing device of the invention has a sealing element with a pair of annular metal sealing lips. The element is activated, i.e. expands to pressure-tight contact against opposite annular metal surfaces, e.g. inside a well casing, between its inner wall and the casing hangers lying within. In that a ring-shaped expansion sleeve, whose cross-section can resemble a tuning fork with the free ends of the fork facing downwards, is pressed downwards and causes a wedge effect. The sleeve's fork-like legs, which form annular axial flanges, are radially pressed together with the actuation so that a bending moment occurs in both the legs and the sealing lips, to keep the sealing lips in pressure against the opposing surfaces to be sealed, also during large variations in the borehole pressure that the sealing system must withstand. Each of the described embodiments provides locking in a retracted, non-activated position when the device is brought into place in the wellhead, and the activation occurs by pressing the metal sealing lips outwards to a certain pressure against the opposing surfaces, after the activation has been initiated by an operator at using an assembly tool.

Oppfinnelsens tetningsanordning kan suppleres med ringformede elastomere tetningselementer som gir en sekundær tetning som kan være ønskelig ved bestemte forhold. Når slike sekundære tetningselementer er anordnet har de fortrinnsvis noe større diameter for å gi en viss beskyttelse av metalltetningslep-pene under installasjon og annen håndtering. På denne måte kan de elastomere tetningselementer tjene som en primær eller sekundær tetning mellom brønnhodet og opphengerne, uavhengig av den tetning som metall-tetningselementet bevirker, særlig gjelder dette i områder med liten plass. The sealing device of the invention can be supplemented with ring-shaped elastomeric sealing elements which provide a secondary seal which may be desirable under certain conditions. When such secondary sealing elements are arranged, they preferably have a somewhat larger diameter to provide a certain protection of the metal sealing lips during installation and other handling. In this way, the elastomeric sealing elements can serve as a primary or secondary seal between the wellhead and the hangers, regardless of the sealing effected by the metal sealing element, particularly in areas with limited space.

Oppfinnelsen skal nå gjennomgås i detalj med støtte i de ledsagende tegninger, hvor fig. 1 viser et brønnhus for plassering på havbunnen og for å omslutte de øvre ender av tre konsentriske foringsrørstrenger, idet den høyre halvdel og den øvre del av den venstre halvdel av brønnhuset er fjernet på tegningen for å vise oppfinnelsens tetningsanordning og pakningshylser mellom huset og foringsrørenes opphengere, fig. 2 viser et vertikalutsnitt i større målestokk av en av pakningshylsene vist på fig. 1, fig. 3 viser et vertikalutsnitt, også i større målestokk av tetningsanordningen vist på fig. 1 og 2, nå i landet eller installert stilling mellom brønnhuset og de nærmeste forings-røropphengere, men før tetningsanordningens metall-mot-metall-kontakt er dannet, fig. 4 viser et tilsvarende utsnitt som fig. 3, nå med tetningssystemet brakt til tettende metall-mot-metall-forbindelse, og fig. 5-7 viser forstørrede vertikalutsnitt av andre utførelsesformer av metall-tetningselementet i en tetningsanordning ifølge oppfinnelsen. The invention will now be reviewed in detail with support in the accompanying drawings, where fig. 1 shows a well housing for placement on the seabed and for enclosing the upper ends of three concentric casing strings, the right half and the upper part of the left half of the well housing being removed in the drawing to show the inventive sealing device and packing sleeves between the housing and the casing hangers , fig. 2 shows a vertical section on a larger scale of one of the packing sleeves shown in fig. 1, fig. 3 shows a vertical section, also on a larger scale, of the sealing device shown in fig. 1 and 2, now in the land or installed position between the well casing and the nearest casing hangers, but before the sealing device's metal-to-metal contact is formed, fig. 4 shows a corresponding section as fig. 3, now with the sealing system brought to a sealing metal-to-metal connection, and fig. 5-7 show enlarged vertical sections of other embodiments of the metal sealing element in a sealing device according to the invention.

Fig. 1 viser et typisk brønnhodearrangement på havbunnen for å holde tre foringsrørstrenger opphengt i røropphengere, og generelt inngår ét ytre brønnhus 10, første, andre og tredje foringsrøropphengere 12, 14 og 16 for hhv opphengning av en ytre, midtre og indre foringsrørstreng 18, 20 og 22 i brønnhuset 10, og en første, andre og tredje identiske pakningshylse 24, 26, 28 for trykktetning av de ringrom som dannes mellom brønnhuset 10 og de respektive røropphengere 12, 14 og 16. På fig. 3 og 4 fremgår bedre hvordan hver av de ringformede pakningshylser er dannet av to deler, nemlig en øvre 10 og en nedre hylsedel 32, og disse deler er dreibart festet til hverandre med gjenger 34, idet det videre er anordnet en låsering 36 på den øvre hylsedel 30 og som omslutter denne, en ekspansjonshylse 38 for å utvide låseringen, likeledes omsluttende den øvre hylsedel 30 og holdt på plass på denne med en spennring 40 som delvis ligger inne i et innvendig spor 42 i ekspansjonshylsen og rundt en ytre sylindrisk flate 44 på den øvre hylsedel 30, og et ringformet tetningselement 46 av metall festet til det nedre endeparti 32a på den nedre hylsedel 32 ved hjelp av flere mutterbolter 48 (hvorav kun én er vist) plassert regelmes-sig rundt omkretsen. Hver av pakningshylsene omfatter videre en sperrering 47 som hindrer dreining og som er løsbart festet til den nedre hylsedel 32 med flere skjærbolter 49 (kun én er vist) som er fordelt over omkretsen og hvis funksjon er å hindre relativ dreining mellom pakningshylsens øvre del 30 og nedre hylsedel 32 frem til det tidspunkt hvor pakningshylsen er brakt på plass og ligger klar for aktivering mellom brønnhuset 10 og røropphengeren 14. Fig. 1 shows a typical wellhead arrangement on the seabed to hold three casing strings suspended in pipe hangers, and generally includes an outer well casing 10, first, second and third casing hangers 12, 14 and 16 for respectively hanging an outer, middle and inner casing string 18, 20 and 22 in the well housing 10, and a first, second and third identical gasket sleeve 24, 26, 28 for pressure sealing of the annulus formed between the well housing 10 and the respective pipe hangers 12, 14 and 16. In fig. 3 and 4 shows better how each of the ring-shaped gasket sleeves is formed from two parts, namely an upper 10 and a lower sleeve part 32, and these parts are rotatably attached to each other with threads 34, with a locking ring 36 also arranged on the upper sleeve part 30 and enclosing this, an expansion sleeve 38 to expand the locking ring, likewise enclosing the upper sleeve part 30 and held in place on this by a clamping ring 40 which lies partly inside an internal groove 42 in the expansion sleeve and around an outer cylindrical surface 44 on the upper sleeve part 30, and an annular metal sealing element 46 attached to the lower end portion 32a of the lower sleeve part 32 by means of several nut bolts 48 (of which only one is shown) placed regularly around the circumference. Each of the gasket sleeves further comprises a locking ring 47 which prevents rotation and which is releasably attached to the lower sleeve part 32 with several shear bolts 49 (only one is shown) which are distributed over the circumference and whose function is to prevent relative rotation between the upper part 30 of the gasket sleeve and lower sleeve part 32 until the time when the packing sleeve has been brought into place and is ready for activation between the well casing 10 and the pipe hanger 14.

Fra fig. 2, men også fra fig. 3 og 4 fremgår at den foretrukne utførelsesform av anordningens metall-tetningselement 46 omfatter en ringformet tetningsblokk 50 anordnet nederst, et par likeledes ringformede metall-tetningslepper 52, 54 som strekker seg oppover i V-form fra tetningsblokken 50. et par sideliggende elastomere tetningselementer 56, 58 utenpå den øvre del av tetningsleppene 52, 54, og et par ringformede holderinger 60, 62 av flettverk eller annen oppbygging for å hindre at de elastomere tetningselementer faller ut av stilling. Metall-tetningselementet 46 har videre innlagt flere avstandsskinner 64 lagt som segmenter etter hverandre og med tverrsnitt som kan minne om en slank sopp satt på hodet, og de enkelte avstandsskinner 64 er anordnet langs omkretsen mellom mutterboltene 48. Hver segmentoppdelt avstands-skinne 64 har nederst et kileformet hode 66 som i den monterte stilling som er vist på figurene ligger mellom tetningsleppene 52 og 54, og en sentral øvre del som danner et flensparti 68 og rager oppover fra hodet 66 i et sentralt ringrom 70 som avgrenses mellom to ringformede ben 72, 74 som strekker seg ned fra det nedre endeparti 32a på den nedre hylsedel 32. From fig. 2, but also from fig. 3 and 4 shows that the preferred embodiment of the device's metal sealing element 46 comprises an annular sealing block 50 arranged at the bottom, a pair of likewise annular metal sealing lips 52, 54 which extend upwards in a V-shape from the sealing block 50. a pair of side-lying elastomeric sealing elements 56 , 58 outside the upper part of the sealing lips 52, 54, and a pair of ring-shaped retaining rings 60, 62 of braiding or other structure to prevent the elastomeric sealing elements from falling out of position. The metal sealing element 46 has further incorporated several spacer rails 64 laid as segments one after the other and with a cross-section that may resemble a slender mushroom placed on its head, and the individual spacer rails 64 are arranged along the circumference between the nut bolts 48. Each segmented spacer rail 64 has at the bottom a wedge-shaped head 66 which in the assembled position shown in the figures lies between the sealing lips 52 and 54, and a central upper part which forms a flange portion 68 and projects upwards from the head 66 in a central annular space 70 which is delimited between two annular legs 72, 74 which extends down from the lower end part 32a of the lower sleeve part 32.

De ringformede ben 72, 74 på hylsedelen 32 er dimensjonert slik at de trangt passer inn mellom tetningsleppenes 52, 54 øvre ender 52a, 54a slik det fremgår av fig. 2 - 4, og bena er nederst og på utsiden avskrådd over flater 72a, 74a for å danne en kilepasning mot tetningsleppene. Når altså pakningshylsens nedre hylsedel 32 føres ned fra den stilling som er vist på fig. 3 til stillingen vist på fig. 4 ved å dreie den øvre hylsedel under settingen, tvinges tetningsleppene 52, 54 fra hverandre til trykktett metall-mot-metall-kontakt mellom de motstående flater på brønnhuset 10 og røropphengeren 14. Det utoverrettede og bilate-rale press som tetningsleppene da får, gjør at de holdes i metall-kontakt mot brønnhusets innervegg hhv røropphengerens yttervegg selv om trykket i brønnen varierer innen vide grenser. Bena 72 og 74 bøyes også ut noe, men flenspartiet 68 på avstandsskinnene 64 hindrer bena i å få for stor grad av permanent deformasjon når brønntrykket på undersiden av anordningen gir et oppoverrettet trykk. Bena 72, 74 vil imidlertid ikke deformeres nevneverdig på grunn av belastningen, men vil fortsatt ha tilstrekkelig elastisi-tet til at metall-mot-metall-tetningen mellom røropphengeren og brønnhusveggen holdes intakt selv om brønntrykket blir vesentlig redusert. The annular legs 72, 74 on the sleeve part 32 are dimensioned so that they fit snugly between the upper ends 52a, 54a of the sealing lips 52, 54, as can be seen from fig. 2 - 4, and the legs are chamfered at the bottom and on the outside over surfaces 72a, 74a to form a wedge fit against the sealing lips. When the packing sleeve's lower sleeve part 32 is brought down from the position shown in fig. 3 to the position shown in fig. 4 by turning the upper sleeve part during the setting, the sealing lips 52, 54 are forced apart to pressure-tight metal-to-metal contact between the opposite surfaces of the well housing 10 and the pipe hanger 14. The outward and bilateral pressure that the sealing lips then receive, makes that they are kept in metal contact with the inner wall of the well casing or the outer wall of the pipe hanger, even if the pressure in the well varies within wide limits. The legs 72 and 74 are also bent somewhat, but the flange portion 68 on the spacer rails 64 prevents the legs from getting too large a degree of permanent deformation when the well pressure on the underside of the device produces an upward pressure. However, the legs 72, 74 will not be significantly deformed due to the load, but will still have sufficient elasticity so that the metal-to-metal seal between the pipe hanger and the well casing wall is kept intact even if the well pressure is significantly reduced.

Monteringen av pakningshylsene 24, 26 og 28 i brønnhuset 10 foregår ved hjelp av et (ikke vist) håndterings- eller innpres-singsverktøy som festes til den nedre ende av en rørstreng (heller ikke vist) som styres fra den boreplattform (ikke vist) på overflaten, og dette er kjent innenfor boreteknologi. Det henvises til fig. 3 og 4, og monteringen skjer ved at pakningshylsen 26 senkes sammen med håndteringsverktøyet til landing mot røropp-hengeren 14 slik som vist på fig. 3, når dette er senket til stilling i brønnhuset 10 og etter at den tilhørende foringsrør-streng 20 er sementert på plass. I denne stilling låses den nedre hylsedel 32 mot dreining ved samvirket mellom et aksialt spor 14a i den øvre og ytre flate på røropphengeren 14 og en f rems tikkende, tilpasset aksial ribbe på det nedre endeparti 32a på hylsedelen 32. Hvis ikke denne ribbe faller riktig inn i det aksiale spor 14a når pakningshylsen senkes, dreies håndteringsverktøyet ved dreining av rørstrengen til samvirke oppnås, hvoretter nedføringen kan fortsette. The assembly of the packing sleeves 24, 26 and 28 in the well casing 10 takes place with the help of a handling or pressing-in tool (not shown) which is attached to the lower end of a pipe string (also not shown) which is controlled from the drilling platform (not shown) on the surface, and this is known within drilling technology. Reference is made to fig. 3 and 4, and assembly takes place by lowering the packing sleeve 26 together with the handling tool to land against the pipe hanger 14 as shown in fig. 3, when this has been lowered into position in the well casing 10 and after the associated casing string 20 has been cemented in place. In this position, the lower sleeve part 32 is locked against rotation by the cooperation between an axial groove 14a in the upper and outer surface of the pipe hanger 14 and a forward ticking, adapted axial rib on the lower end part 32a of the sleeve part 32. If this rib does not fall correctly into the axial groove 14a when the packing sleeve is lowered, the handling tool is turned by turning the pipe string until cooperation is achieved, after which the lowering can continue.

Håndteringsverktøyet dreies deretter til høyre, idet skjærbolter (ikke vist) som løsbart fester det til pakningshylsen, skjæres over. Under denne dreining bringes verktøyet i flukt med vertikale spor 80 (fig. 1) i pakningen og kan føres videre ned i denne slik at ekspansjonshylsen 38 føres ned bak låseringen 36 som tvinges helt inn i et ringspor 82 i brønnhuset 10, hvoretter pakningshylsens sperrering 47 skjærer over skjærboltene 49 og faller ned på den øvre del av røropphengeren 14 (fig. 4) som derved frigir pakningshylsens øvre del 30 for dreining. Håndteringsverktøyet dreies så videre mot høyre og bevirker en tilsvarende dreining av den øvre hylsedel 30 i urviserens retning. Gjengene 34 mellom den øvre 30 og den nedre hylsedel 32 får da disse deler til å bevege seg fra hverandre i aksialretningen, hvilket gir et press mellom låseringen 36 og røropphengeren 14. Dette press aktiverer pakningshylsens tetningselement 46 slik at dette metall-element gir den ønskede metall-mot-metall-tetning mot både brønnhuset 10 og røropphengeren 14. En ganske liten kraft er tilstrekkelig til å oppnå en slik aktivering, og dette er en meget stor fordel ved oppfinnelsens tetningsanordning. The handling tool is then rotated to the right, cutting through shear bolts (not shown) which releasably secure it to the packing sleeve. During this turning, the tool is brought flush with vertical grooves 80 (Fig. 1) in the packing and can be guided further down into it so that the expansion sleeve 38 is guided down behind the locking ring 36 which is forced completely into an annular groove 82 in the well housing 10, after which the packing sleeve's locking ring 47 cuts over the shear bolts 49 and falls onto the upper part of the pipe hanger 14 (fig. 4) which thereby frees the gasket sleeve's upper part 30 for rotation. The handling tool is then turned further to the right and causes a corresponding turning of the upper sleeve part 30 in the clockwise direction. The threads 34 between the upper 30 and the lower sleeve part 32 then cause these parts to move apart in the axial direction, which produces a pressure between the locking ring 36 and the pipe hanger 14. This pressure activates the gasket sleeve's sealing element 46 so that this metal element gives the desired metal-to-metal seal against both the well housing 10 and the pipe hanger 14. A fairly small force is sufficient to achieve such an activation, and this is a very big advantage of the sealing device of the invention.

Fjerning av en pakningshylse i oppfinnelsens tetningsanordning fra brønnhuset 10 kan skje ved å løfte opp ekspansjonshylsen 38 fra sin stilling bak låseringen 36 (fig. 4) slik at ringen trekkes ut av ringsporet 82 og føres til stillingen som er vist på fig. 3 mot den øvre hylse 30. Dette frigir pakningshylsen fra brønnhuset så den kan løftes direkte opp i vertikalretnin-gen. Fig. 5 viser en modifisert utførelse av pakningshylsen vist på fig. 1-4, idet det nå benyttes elastomere tetningselementer 90, 92 med ringspor 90a, 92a, og disse tetningselementer benyttes sammen med metall-tetningselementet 46 i stedet for de elastomere elementer 56, 58 og holderingene 60 og 62. Avstandsskinnene 93 i denne utførelsesform omfatter ingen sentral del så som flenspartiet 68 i de tidligere viste utførelseseksempler. Fig. 6 viser et metall-tetningselement 94 med tetningslepper 96. 98 i en noe annerledes utførelse enn de tidligere viste og beskrevne tetningslepper 52, 54. Elementet 94 omfatter her et par relativt små ringformede ribber 100, 102 som skrår oppover og utover fra tetningsblokken 104, og de ringformede tetningselementer 106, 108 i denne utførelse har en bølget utvendig overflate og passer inn mellom innersiden av ribbene 100, 102 og tetningsleppene 96, 98. Den nedre hylsedel har i denne utførelse fått henvisningstallet 110, og denne dels nedoverrettede parallelle ben er nederst avrundet ved 112 og 114 og danner langsgående anleggsflater med en viss utstrekning mot de respektive innerflater av tetningsleppene 96, 98. Removal of a gasket sleeve in the sealing device of the invention from the well housing 10 can be done by lifting up the expansion sleeve 38 from its position behind the locking ring 36 (fig. 4) so that the ring is pulled out of the ring groove 82 and brought to the position shown in fig. 3 against the upper sleeve 30. This releases the packing sleeve from the well housing so that it can be lifted directly up in the vertical direction. Fig. 5 shows a modified version of the packing sleeve shown in fig. 1-4, as elastomeric sealing elements 90, 92 with annular grooves 90a, 92a are now used, and these sealing elements are used together with the metal sealing element 46 instead of the elastomeric elements 56, 58 and the retaining rings 60 and 62. The spacer rails 93 in this embodiment comprise no central part such as the flange part 68 in the previously shown embodiment examples. Fig. 6 shows a metal sealing element 94 with sealing lips 96, 98 in a slightly different design than the previously shown and described sealing lips 52, 54. The element 94 here comprises a pair of relatively small annular ribs 100, 102 which slope upwards and outwards from the sealing block 104, and the ring-shaped sealing elements 106, 108 in this embodiment have a wavy outer surface and fit between the inner side of the ribs 100, 102 and the sealing lips 96, 98. The lower sleeve part has in this embodiment been given the reference number 110, and this part's downward parallel legs is rounded at the bottom at 112 and 114 and forms longitudinal contact surfaces with a certain extent towards the respective inner surfaces of the sealing lips 96, 98.

Endelig viser fig. 7 en utf ørelsesf orm hvor tetningsleppene 116, 118 er anordnet på et spesielt formet metall tetningselement 120, og leppene strekker seg oppover fra den ytre del av dette elements nedre del 122. Ringformede elastomere tetningselementer 124 og 126 med utvendig anordnede ringformede holderinger 128 hhv 130 klemmes fast mellom endene av tetningsleppene og nedovervend-ende anleggsf later 132 hhv 134 på den nedre del 136 av pakningshylsens nedre hylsedel 138. Finally, fig. 7 an embodiment where the sealing lips 116, 118 are arranged on a specially shaped metal sealing element 120, and the lips extend upwards from the outer part of this element's lower part 122. Annular elastomeric sealing elements 124 and 126 with externally arranged annular retaining rings 128 and 130 respectively clamped firmly between the ends of the sealing lips and downward-facing contact surfaces 132 and 134 respectively on the lower part 136 of the lower sleeve part 138 of the packing sleeve.

Selv om de forskjellige utf ørelsesf ormer som er beskrevet ovenfor og vist på fig. 5-7 avviker noe geometrisk fra den foretrukne ut f ørelsesf orm som er vist på fig. 1-4, vil det være klart at de enkelte elementer og flater også i disse senere viste utførelsesformer tilsvarer de først viste og har tilsvarende funksjon, særlig med hensyn til aktiveringen av pakningshylsen. Although the various embodiments described above and shown in fig. 5-7 deviate somewhat geometrically from the preferred embodiment shown in fig. 1-4, it will be clear that the individual elements and surfaces also in these later shown embodiments correspond to those first shown and have a corresponding function, particularly with regard to the activation of the sealing sleeve.

Claims

1. Sealing device for forming a pressure-proof barrier between opposing metal surfaces of concentric tubular elements subjected to extreme pressure fluctuations, particularly between casing hangers (12, 14, 16) and an enclosing well casing (10) in a wellhead for a borehole, and comprising: a ) an annular sealing sleeve (24, 26, 28) which consists of an upper and a lower sleeve part (30, 32) which are screwed together with threads (34), so that the sealing sleeve can be extended in the axial direction as a result of turning the parts ( 30, 32) in relation to each other, b) a locking ring (36) which encloses the upper part (30) and can be expanded outwards from this, c) a wedge-shaped expansion sleeve (38) which encloses the upper sleeve part (30) on the upper side of the locking ring (36) and is tapered at the bottom to be able to be guided within it, so that it expands when the expansion sleeve (38) is pushed axially downwards, d) a locking ring (47) which is releasably attached to the lower sleeve part (32) to prevent that it is inadvertently rotated relative to them n upper sleeve part (30), and e) an annular sealing element (46) of metal, arranged on the underside of the lower sleeve part (32) and arranged to be pressed sealingly by metal-to-metal surface contact against its respective inner and outer opposing metal surface on the concentric elements (12, 14, 16 respectively 10), the sealing element (46) having a wedge-shaped sealing block (50) at the bottom and two sealing lips (52, 54) at the top which project upwards from the sealing block, CHARACTERIZED IN THAT the lower sleeve part (32) comprises: two downwardly directed annular legs (72, 74) with its lower outer surface (72a, 74a) on each side bevelled into a wedge shape to force the sealing lips (52, 54) apart during elastic deformation for sealing against metal f the sheets, which ensures a pressure-tight metal-to-metal seal above the pressures the sealing device is expected to be exposed to.

2. Device according to claim 1, CHARACTERIZED BY activation elements to prevent the legs (72, 74) of the lower sleeve part (32) from being pressed too far into each other by the counter pressure from the sealing lips (52, 54) when the sleeve part is moved downwards, while activating -ing elements are in the form of an annular distance rails (64), each with a projecting flange portion (68) which is fitted between the legs (72, 74) of the lower sleeve part (32).

3. Device according to claim 1, CHARACTERIZED BY a sealing element (56, 58) of elastomeric material arranged outside its respective sealing lip (52, 54) to provide a secondary metal-to-metal seal.

4. Device according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the sealing lips (52, 54) slope outwards/upwards from the sealing block (50) and are designed to simultaneously provide a holding function for their respective sealing element (56, 58) of elastomeric material.