NO303239B1

NO303239B1 - Selvjusterende pakning for bruk i en utblÕsningssikring av avstengertypen

Info

Publication number: NO303239B1
Application number: NO903489A
Authority: NO
Inventors: David J Mcwhorter
Original assignee: Cooper Cameron Corp
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-08-08
Publication date: 1998-06-15
Also published as: EP0439896A1; BR9004577A; MX169288B; SG55004A1; JPH03233091A; CA2023212A1; JP2755475B2; EP0439896B1; DE69025906D1; NO903489D0; US5005802A; CA2023212C; DE69025906T2; NO903489L; AU629380B2; AU6029490A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret utblåsingssikringspakning som kan anvendes for avtetting mot utsiden av forskjellige størrelser av rør-elementer innenfor et begrenset område som angitt i det følgende. Forut for foreliggende oppfinnelse har det vært kjent konstruksjoner som gjør det mulig å aktivisere utblåsings-sikringspakningen til tetningsposisjon, som omfatter dyre innsatser eller flerkomponent-innsatser som var sammenbundet. Selv om enkelte av disse kjente anordninger var i stand til å utføre sin tiltenkte funksjon, var de kompliserte og fremstillingsmessig dyre konstruksjoner.

US patent nr. 4 229 012 viser en selvjusterende pakning beregnet for en utblåsningssikring av avstengertypen, hvor de i den elastiske paknings innleirete innsatser med elementer som hvert omfatter en øvre plate, en nedre plate og en ribbe som forbinder de øvre og nedre plater. Hver av platene er stort sett trekant-formet og beregnet til å dreie når den beveges innad sammen med den elastiske pakningsring, slik at det elastiske materialet støttes når det er i tetningsinngrep med utsiden av en rørstreng som strekker seg gjennom sikringen. Det er også anordnet en leddkonstruksjon for å muliggjøre den ønskete bevegelse av pakningen ved tetning, samtidig som dens forbindelse med avstengeren opprettholdes.

US patent nr. 4 579 314 viser en ringromsavstenger hvor den elastiske ring er utstyrt med øvre og nedre innsatsplater som er innleiret i den elastiske ring, men som hovedsakelig er rettet mot et sideutløp i ventilhuset gjennom hvilket rin-gen kan utskiftes.

US patent nr. 3 915 426 viser en selvjusterende røravstenger hvor et antall enheter bestående av parvis, med innbyrdes avstand anordnete radielt forløpende plater, en enkelt radielt forløpende plate holdes i stilling på en side av hvert plate-par ved hjelp av en forbindelsesdel som er festet til de ytre kanter av hver av platene og har slisser for skruene som er forbundet med plateparet, og slike enheter er plassert over og under den elastiske pakning for å danne støtte og unngå utpressing av det elastiske pakningsmaterialet når det er i tetningsinngrep med et rørelement og utsatt for trykk under sikringen.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret utblåsnings-sikringspakning av avstengertypen, som er i stand til å tette på utsiden av rørelementer av forskjellige størrelser innen et begrenset størrelsesområde. Hver av pakningene omfatter et fjærende pakningselement av passende størrelse og med midler for for bindelse inn i avstengerens fremre slisse, en øvre plate innleiret i det elastiske pakningsmaterialet, en nedre plate innleiret i det elastiske pakningsmaterialet for å støtte materialet i avstengerslissen, og en rekke øvre segmenter som er anordnet i pakningsmaterialet under den øvre plate og kan beveges med pakningsmaterialet når det beveges fremover under tetning. Segmentene beveger seg innad med pakningsmaterialet ved tetning for å danne en øvre utpressingshindrende støtte for pakningsmaterialet når det er satt i tetningsinngrep rundt utsiden av en rør-streng som strekker seg gjennom utblåsningssikringene.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret pakning for en utblåsningssikring av avstengertypen som lett kan tilpasses rørstrenger av forskjellige størrelser innenfor et begrenset område og som er av enkel, pålite-lig konstruksjon.

Et annet formål er å tilveiebringe en forbedret selvjusterende pakning for en utblåsningssikring av avstengertypen, som er forholdsvis billig i fremstilling.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en forbedret selvjusterende pakning for en utblåsningssikring av avstengertypen, med forbedret virkning i det begren-sete område den skal virke i.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en selvjusterende pakning som angitt i de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 er et oppriss, delvis i snitt av en utblåsningssikring av avstengertypen, der den forbedrete pakning ifølge foreliggende oppfinnelse er montert, Fig. 2 er et grunnriss av en utføringsform av en den forbedrete pakning ifølge foreliggende oppfinnelse, Fig. 3 er et delsnitt av den forbedrete pakning langs linjen 3-3 i fig. 2 og viser pakningen i dens tilbaketrukne stilling, Fig. 4 er et annet delsnitt av pakningen lik fig. 3 og viser pakningen i dens tetningsstilling og den minste størrelse av rørstreng som strekker seg gjennom boringen i utblåsningssikringen mot hvilken pakningen skal tette, Fig. 5 er et annet delsnitt av pakningen lik fig. 3 og 4, men viser pakningen avtettet mot en streng av mellomstørrelse, Fig. 6 er et annet delsnitt av pakningen lik fig. 3, 4 og 5, men viser paknin-

gen avtettet mot den største strengen som den skal tette mot,

Fig. 7 er et annet delsnitt av en modifisert form av pakningen ifølge foreliggende oppfinnelse vist i dens tilbaketrukne eller avlastete stilling, Fig. 8 er et delsnitt av en annen modifisert form av pakningen i dens tilbaketrukne eller avlastete stilling.

Avstenger-utblåsningssikringen 10 vist i fig. 1 omfatter et hus 12 med den sentrale boring 14 hvorfra motstående føringer 16 strekker seg radielt utad. Utblåsningssikringen 10 er lik utblåsningssikringen vist på side 926 til 938 i 1986/87-utgaven av "Composite Catalog of Oilfield equipment" og som er kjent under betegnelsen "Cameron U Bop". Avstenger 18 er plassert i sin føring 16 og er forbundet med passende manøvreringsmidler 20, så som et stempel 22, for å bevege avstengerne 18 aksielt i deres føringer 16. Hver avstenger 18 omfatter en forside/slisse 24 innrettet til å oppta en passende pakning, med midler som samvir-ker med pakningen for å sikre den i slissen 24. Pakninger, bortsett fra slike som anvendes på avstengere er vanligvis av et elastisk materiale og virker ved å ligge an og tette mot utsiden av et rørelement som strekker seg gjennom den sentrale boring 14 og som avstengerpakningene skal lukke mot.

Den forbedrete pakning 26, som vist i fig. 1 til 6, omfatter et elastisk legeme 28 med den vanlige pakningsform innbefattende en forside-utsparing 30, en øvre plate 32 og nedre plate 34 innleiret i legemet 28, øvre rekker av innsatsegmenter

36 og nedre rekker av innsatsegmenter 38 hvorav begge, som vist, er plassert slik at deres indre ender åpner i forside-utsparingen 30. De øvre innsatsegmenter 36 er anordnet umiddelbart under den øvre plate 32 og de nedre innsatsegmenter 38 er anordnet umiddelbart under de øvre innsatsegmenter 36. Innsatsegmentene 36 bør fritt kunne beveges sammen med legemets 28 bevegelse i forhold til den øvre plate 32. Begge innsatsegmenter 36 og 38 bør omfatte et middel som virker til å

holde dem i inngrep med legemet 28, slik at de ikke frigjøres fra dette og faller inn i den sentrale boring 14 og skaper skrot-problemer i brønnboringene under utblåsningssikringen 10.

I den foretrukne utføringsform av oppfinnelsen vist i fig. 1 til 6, kan innsats-platene 36 og 38 hensiktsmessig forbindes med materialet i legemet 28, men det bør påsees at de øvre innsatsplater 36 ikke er forbundet med den øvre plate 32 eller med hverandre.

Innsatsplatenes 36 og 38 størrelse er forutvalgt slik at de vil bevege seg til inngrep med utsiden av en spesiell størrelse av rørelement mot hvilket de skal ligge an for å danne støtte for legemet 28 og for å hindre utpressing av materialet i legemet 28.

Som vist i fig. 3 til 6 er pakningen 26 konstruert for tetting over et begrenset størrelsesområde av rørelementer 39. F.eks. kan pakningen 26 være dimensjonert for tetting av rørstørrelser med 60 mm (2 3/8") diameter, 72,5 mm (2 7/8") diameter og 89 mm (3 V2) diameter. I denne utførelse vil de øvre og nedre plater 32 og 34 være dimensjonert for tilpasning til 89 mm diameterrøret 39c, innsats-segementene 38 vil være tilpasset 60 mm diameterrøret 39a og innsatssegmentene 36 vil være tilpasset 72,5 mm diameterrøret 39b.

Ved dimensjoneringen av innsatssegmentene 36 og 38 blir ikke bare deres indre radius dimensjonert for tilpassing til den utvendige diameter av røret som de skal tette imot og deres radielle lengde er tilstrekkelig til at de kan beveges til inngrep ved rørets utside og likevel danne støtte for det elastiske pakningslegeme 28 for å unngå at det utpresses. En annen faktor er at omkretsrommet mellom de enkelte innsatssegmenter velges tilstrekkelig stort til å tillate den ønskete radielle innadbevegelse av segmentene til deres støttestilling.

Tetningsstillingen i røret 39c med stor diameter er vist i fig. 6. Pakningens 26 tetningsstilling på røret 39b med mellomstor diameter er vist i fig. 5. Pakningens 26 tetningsstilling på røret 39a med liten diameter er vist i fig. 4.

Den i fig. 7 viste pakning 50 er en modifisert form av pakningen 26 og er utformet for bruk med tre størrelser av rør eller rørelementer. Pakningen 50 omfatter et elastisk legeme 52, en øvre plate 54, en nedre 56, øvre rekker av innsatssegmenter 58 og nedre rekker av innsatssegmenter 60. Det skal bemerkes at pakningen 50 og pakningen 26 begge har de vanlige midler for befestigelse av pakningen i stillingen i slissen i avstengerens forside. Hvert av segmentene 58 omfatter en nedhengende ytterleppe 62 og hvert av segmentene 60 omfatter en nedhengende leppe 64. Som vist i fig. 7 er leppene 62 og 64 innleiret i det elastiske legemet 52.

Når pakningen 50 er i tetningstilling, støtter platene 54 og 56 legemet 52 mot røret med større diameter, de øvre innsatssegmenter 58 støtter legemet 52 og røret med mellomstor diameter og de nedre innsatssegmenter 60 støtter lege-

met 52 mot røret med liten diameter.

Pakningen 70 vist i fig. 8 er en annen modifisert utforming av pakningen ifølge oppfinnelsen, og den er konstruert for bruk med et rør med stor diameter og et rør med liten diameter. Pakningen 70 omfatter et elastisk legeme 72, øvre plate 74, nedre plate 76, og innsatssegmenter 78.

Ved alle pakningene ifølge foreliggende oppfinnelse er det elastiske pakningslegemet innvendig i sin forside-utsparing utformet med et underskåret parti, slik som antydet ved 80 i fig. 8, umiddelbart over den nedre plates innvendi-ge overflate. Dette underskjærings- eller klaringsområde gjør at gummien ved tetningskontakt kan strømme inn i klaringsområdet og derved senke gummitrykket over pakningens forside. Ved å senke gummitrykket og forbedre gummiflyten, vil klaringsområdet forlenge pakningens levetid og minske spenningene i innsatsene. Det skal bemerkes at selv om det ikke er vist, lar foreliggende oppfinnelse seg lett tilpasse bruk i en utblåsningsikring av avstengertypen med utstyr for stenging på to strenger i stedet for bare på en streng som her beskrevet. Den forbedrete pakning ifølge foreliggende oppfinnelse kan benyttes for to strenger bare ved å innta innsatssegmenter som ovenfor beskrevet rundt begge de sentrale forsideutsparin-ger i pakningen.

Bruken av innsatssegmentene i den forbedrete pakningen ifølge foreliggende oppfinnelse holder gummien på plass og minsker utpresningsspalten på siden av pakningen motsatt trykk til noen tusendeler av en tomme for å gi en pakning som kan brukes lengre og effektivt lukkes og tettes mot rørene som har en diameter innenfor det størrelsesområde som betjenes av pakningen. Bruken av et binde-middel eller de nedstikkende flenser virker til å sikre at segmentene beveger seg sammen med det elastiske legemet under dets tilbakebevegelse. Segmentene beveger seg også innad sammen med det elastiske legemet slik at de kommer i en støttestilling på utsiden av et rør som har en diameter innenfor pakningens størrelseområde.

Claims

1. Selvjusterende pakning beregnet på å plasseres i en fremre slisse (16) i en avstenger (18) i en utblåsingssikring (10) av avstengertypen, omfattende et elastisk legeme (28, 52, 72) som er dimensjonert for innpassing i den fremre slissen (16) til avstengeren (18) som det skal monteres i og med en sentral utsparing (30) på sin forside, en øvre plate (32, 54, 74) som er anordnet i anlegg mot den øvre del av det elastiske legemet og har en utsparing på sin forside, en nedre plate (34, 56, 76) som er anordnet i den nedre del av det elastiske legemet og har en utsparing på sin forside,karakterisert vedminst ett radielt forløpende metall-innsatssegment (36, 38, 58, 60, 78) som er anordnet mellom det elastiske legemets overside og den øvre plates underside samt rundt det elastiske legemets utsparing, idet innsatssegmentet eller -segmentene er innleiret i det elastiske legemet og har tilstrekkelig lengde for anlegg og avtetting mot ytterdiameteren til et rørelement (39a, 39b) hvis ytterdiameter er mindre enn den ytterdiameter (39c) som kunne vært avtettet ved hjelp av pakningen uten innsatssegmentet eller -segmentene.

2. Selvjusterende pakning ifølge krav 1,karakterisert vedat innsatssegmentene omfatter et første sett av innsatssegmenter (36, 58) og et andre sett av innsatssegmenter (38, 60) anordnet mellom de første innsatssegmenter, og at det elastiske legeme (28, 52) er tilstrekkelig langt til at det kan strekke seg til en mindre diameter enn de første innsatssegmenter.

3. Selvjusterende pakning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den omfatter et klaringsområde (80) i profilen til det elastiske legemets (28, 52, 72) sentrale utsparing umiddelbart over den nedre plate.

4. Selvjusterende pakning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den omfatter en nedhengende leppe (62, 64) på yttersiden av hvert av innsatssegmentene (58, 56) innleiret i det elastiske legemet (52).