NO301657B1

NO301657B1 - Fôringsrörlapp og tetningsring

Info

Publication number: NO301657B1
Application number: NO903984A
Authority: NO
Inventors: Thomas Doig; Kenneth Alexander Murray
Original assignee: Tri State Oil Tool Uk
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1997-11-24
Also published as: EP0418056A1; NO903984D0; DE69023443D1; NO903984L; GB8920607D0; EP0418056B1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en foringsrørlapp og en tetningsring ifølge kravinnledningen.

Foringsrørlapper har hittil vært basert på elastomér-materialer eller bly. Langtids-påliteligheten for slike materialer har vært gjenstand for alvorlig tvil, slik at bruken av foringsrørlapper på produksjonsforingsrør er stanset inntil en mer effektiv, langvarig tetning er utviklet.

US 3 865 408 beskriver en fiskemuffekopling for et brønnrør, omfattende et i det vesentlige sylindrisk legeme for plassering på brønnrørets ende, med anordninger i legemets indre for å koples til røret, samt en tetningsring mellom legemet og brønnrørets utside.

Vanskelighetene med tidligere kjente foringsrørlapper er at materialet som ble brukt kunne skades av korrugerende fluida, og blytetninger kunne ekstruderes ved høye temperaturer og trykk. Man mente at disse vanskelighetene kunne føre til problemer med styring av brønnene.

Følgelig er det et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe en foringsrørlapp som benytter en metall-mot-metalltetning som har høy tetningseffektivitet og lang levetid, samt en tetningsring for bruk med en slik foringsrør-lapp. Dette oppnås med foringsrørlappen og tetningsringen ifølge foreliggende oppfinnelse, slik de er definert med de i kravene anførte trekk.

En utførelse av oppfinnelsen beskrives i det følgende med et eksempel, og under henvisning til tegningen, hvor figur 1 viser et lengdesnitt av en halvdel av en foringsrørlapp ifølge foreliggende oppfinnelse, figur 2 viser forstørret et snitt av en del av konstruksjonen på figur 1, og figur 3 viser en detalj av tetningsringen på figur 2.

Figur 1 viser et oljebrønnforingsrør 10 som skal lappes. Det skal bemerkes at figur 1 bare er skjematisk, og at de radiale dimensjoner er overdrevet for å lette illustrasjonen. Som kjent er fremgangsmåten å kappe foringsrøret ved et punkt nedenfor det defekte område, å trekke foringsrøret ovenfor kappingen, og å sette en foringsrørlapp ned i hullet for å koples til det resterende foringsrør, hvor foringsrørlappen føres på den nedre ende av et erstatningsforingsrør.

Foringsrørets avkappede kant kan om ønsket avrundes og utjevnes før foringsrørlappen settes på.

Rørlappen på figur 1 omfatter et i det vesentlige sylindrisk legeme 12 med en øvre stoppkile 14, en nedre stoppkile 16, en stoppkilehylse 18, og en tetningsring 20.

Stoppkilene 14 og 16 er utformet med innadvendte tenner som skrår som vist, slik at når de settes på, vil stoppkilene 14 og 16 gripe foringsrøret 10 for å motvirke relativ bevegelse i begge retninger. Stoppkilehylsen 18 omfatter en øvre kilehylse 22 og en nedre kilehylse 24, som begge ligger an mot de respek-tive hylser med en delvis konisk overflate, og en sentralt område

26 med en C-ring 28 som har en utadrettet skralleanordning 30 som virker sammen med skralletenner 32 utformet i legemet 12. Den nedre stoppkile 16 er fra begynnelsen festet til den nedre kilehylse 24 ved skjærepinner, hvorav en er vist ved 34, men ellers er stoppkilene 14 og 16 og stoppkilehylsen 18 aksialt bevegelige inne i legemet 12 og i forhold til hverandre. Tetningsringen 20 (se også figur 2) omfatter en øvre ringdel 36 som er glidbar inne i en sylindrisk utboring 38 i legemet 12, og en skrånet nedre del 40, beskrevet i mer detalj nedenfor, som virker sammen med en skrånet overflate 42 i legemet 12. Den øvre ringdel 12 ender i en ringformet skulder 44 for å virke sammen med en stoppskulder 46 i legemet 12. En stopperring 48 er plassert mellom tetningsringen 20 og den nedre stoppkile

16 og stoppkilehylsen 18.

Det vises nå spesielt til figur 2 og 3. Den nedre del 40 på tetningsringen 20 på dens indre overflate har en reduse-ringsskulder 50 og tre ringformede ribber 52 med triangelformet tverrsnitt, mens den ytre overflate er redusert ved skrånede skuldre 54 i nærheten av de øvre ribber 52.

Under bruk senkes foringsrørlappen over foringsrørets 10 kappede ende. Foringsrøret entrer gjennom den nedre stoppkile 16, hvis indre diameter må være litt større enn foringsrørets ytre diameter, f .eks. 343 mm for et 340 mm foringsrør. Den øvre stoppkile 14 har en indre diameter lik foringsrørets nominelle ytre diameter. Når foringsrøret 10 entrer den øvre stoppkile 14, blir den øvre kilehylse 22 holdt av en holderibbe 56 i legemet 12, mens stoppkilen 14 er fri til å bevege seg aksialt opp til en skulder 58, og således tillate at foringsrøret 10 passerer

g j ennom.

Så snart foringsrøret er ført helt inn, trekkes foringsrørlappen oppover. Dette engasjerer den øvre stoppkile 14 med den øvre kilehylse 22, og bevirker at den øvre stoppkile 14 strammes og griper om foringsrøret 10. Ytterligere trekkraft oppover trekker den skrånede overflate 42 inn mot tetningsringen 20 til skuldrene 44 og 46 kommer i kontakt. Under denne bevegelse snepper skralletennene 32 over C-ringskrallen 30 og hindrer utløsning av tetningen hvis spenningen i trekkraft slappes av. Deretter vil fortsatt belastning brekke skjærepinnene 34 for å sette den nedre stoppkilen 16.

Tetningsringen 20 er av et materiale som er bestandig mot temperatureffekter og brønnfluida, og har akseptabel styrke og god bøyelighet. Oppfinnelsen er basert på bruk av metall-mot-metalltetning, hvor tetningsringen deformeres og de innvendige ribber 52 flyter plastisk inn i ufullkommenheter på overflaten av foringsrørets ytre diameter, slik at riper og tangmerker, samt tomrom bevirket av ovalhet og mangel på konsentrisitet, blir fylt. Foretrukne materialer for dette formål er lavlegeringsstål. Et spesielt foretrukket materiale er lavlegert Cr/Ni/Mo-stål med et karboninnhold på 0,18 til 0,23 %, ifølge SAE 8620. Andre materialer med liknende hårdhet, styrke og duktilitet kan brukes.

Bruk av ringformede ribber som er tilstrekkelig smale for plastisk deformering ved de belastninger som påføres, genererer en strykeeffekt over foringsrørets utvendige diameter for å fylle ufullkommenheter. Man tror at tre ribber vil være optimalt, men et mindre antall kan være tilfredsstillende, eller et større antall kan være nødvendig i noen tilfeller. Ribbenes tverrsnitt kan være i hovedsak triangelformet som vist, eller kan være av andre former så som del av en sirkel. Det er ønskelig at ribbene fra begynnelsen gjør en linjekontakt med foringsrøret. Bruk av utvendige ujevnheter så som de skrånende skuldrene 54 er også et foretrukket trekk ved oppfinnelsen. Disse fordeler belastningen fra den skrånende overflate 42 på en slik måte at de legger en påkjenning på ribbene 52 og fremmer plastisk flyt. Den utvendige overflate på tetningsringens nedre del 40 vil også gjennomgå plastisk deformasjon og danne en flate-mot-flatetetning med legemet 12.

Den beskrevne utførelse er en dobbelt foringsrørlapp, dvs at den låser mot relativ bevegelse mellom foringsrørlappen og foringsrøret i begge retninger. Dette er ønskelig idet foringsrørlappen kan motstå termisk induserte bevegelser i foringsrørstrengen uten å påvirke innstillingen av belastning på tetningen. Under noen forhold kan imidlertid en foringsrørlapp med en retning brukes.

Operasjonen som beskrevet ovenfor egner seg for en brønn på land. Når det gjelder et undersjøisk brønnhode, hvis foringsrørlappen føres på et nytt foringsrør som må ha en henger i brønnhodet, vil det være nødvendig å sette tetningen ved å kjøre inn et f oringsrør spyd, å låse det til den gamle foringsrør-enden og å strekke det inn i foringsrørlappen, for så å frigjøre det for å bruke strekk-kraften til å sette tetningen.

Claims

1. Foringsrørlapp omfattende et i det vesentlige sylindrisk legeme (12) for anordning over enden av et avkappet foringsrør (10), en anordning (14, 16, 22, 24) i legemet (12) for å gripe foringsrøret (10), og en tetningsring (20) som under bruk er anordnet mellom legemet (12) og foringsrørets (10) utside, KARAKTERISERT VED at tetningsringen (20) har flere ribber (52) som ligger omkring foringsrørets (10) utside, at legemet (12) har en indre kileform slik at aksiale krefter som tilføres legemet (12), genererer en radial kompresjonskraf t i tetningsringen (20), og at tetningsringen (20) er fremstilt i metall og har en slik styrke og duktilitet at ribbene (52) deformeres plastisk av kompresjonskraften ved sammentrykkingen mot foringsrørets (10) utside for å danne en metall-mot-metall-tetning uavhengig av ujevnheter på foringsrørets (10) utside.

2. Foringsrørlapp ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at gripeanordningen (14, 16, 22, 24) omfatter motsatt rettede øvre og nedre stoppkiler (14, 16) som hver har en indre fortannet flate for å gripe foringsrøret (10), og en delvis konisk ytre flate for å samvirke med en respektiv kilehylse (22, 24).

3. Foringsrørlapp ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at øvre og nedre kilehylser (14, 16) utgjør en del av en hylse-anordning (22-30) som er forbundet med legemet via en skralleanordning (28, 30, 32).

4. Tetningsring for bruk i foringsrørlappen ifølge krav 1-3, hvor foringsrørlappen omfatter et i det vesentlige sylindrisk legeme (12) for anordning over enden av et avkappet foringsrør (10), og en anordning (14, 16, 22, 24) i enden av legemet (12) for å gripe foringsrøret, idet tetningsringen (20, 40) under bruk er anordnet mellom legemet (12) og foringsrørets utside, KARAKTERISERT VED at den omfatter et i det vesentlige sylindrisk legeme (36, 40) med en indre overflate med flere i aksial avstand anordnede, rundtgående ribber (52), og at den er fremstilt i metall og har en slik styrke og duktilitet at ribbene (52) deformeres plastisk ved sammentrykning mot foringsrørets utside når aksiale krefter tilføres legemet (12) for å danne en metall-mot-metall-tetning.

5. Tetningsring ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at ribbene (52) har ringform og et slikt tverrsnitt at de danner linjekontakt med foringsrøret (10) når de er plassert på dette.

6. Tetningsring ifølge krav 4 eller 5, KARAKTERISERT VED at legemets (36, 40) veggtykkelse avtar mot dets ene ende (40).

7. Tetningsring ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at veggtykkelsen avtar trinnvis i den ytre flate, idet et trinn (54) er anordnet nær hver ribbe (52).

8. Tetningsring ifølge krav 6 eller 7, KARAKTERISERT VED at legemets (36, 40) andre ende er danner en aksialt rettet skulder (36) innrettet for kontakt med en skulder (38) på legemet (12).

9. Tetningsring ifølge krav 4-8, KARAKTERISERT VED at den fremstilt av en lavkarbonstållegering.

10. Tetningsring ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at stålet er et krom-nikkel-molybden-stål med et karboninnhold på fra 0,18 til 0,23 %.