NO303698B1 - OppblÕsbar pakning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en oppblåsbar pakning med et oppblåsbart pakningselement for anvendelse i en brønn, hvor pakningselementet omfatter, en rørformet elastomerdel, en langstrakt, omkretsmessig tilstøtende forsterkningsinnretning som trangt omslutter i det minste midtpartiet av den rørformete elastomerdel, minst én kraftoverføringshylse som er utvendig fastgjort til en respektiv ende av forsterkningsinnretningen og som hver danner en utvendig kraftoverfø-ringsskulder, og en respektiv forankringshylse for montering av kraftoverførings-hylsen(e), idet forankringshylsen danner en respektiv innvendig skulder som kan bringes til anlegg mot den respektive kraftoverføringhylses utvendige kraftoverfø-ringsskulder, hvorved de strekkrefter som frembringes av forsterkningsinnretningen ved fluidtrykk-ekspansjon av den rørformete elastomerdel ensrettet overføres til forankringshylsen.

Oppblåsbare pakninger eller broplugger har lenge vært brukt i brønner. Slike oppblåsbare verktøy omfatter vanligvis et elastomerhylseelement som er fastgjort i omsluttende stilling til en rørformet hoveddel. Trykkfluid overføres fra brønnoverflaten til boringen i hoveddelen og videre gjennom radiale åpninger til det indre av elastomerhylsen. For å beskyttes, blir elastomerhylsen vanligvis fullstendig omgitt med en rekke perifert overlappende, elastiske forsterkningsspiler eller -ribber. Forsterkningsribbenes midtpartier er omsluttet og kan forbindes med et ytre, ringformet elastomerpakningselement eller deksel av betydelig veggtykkel-se. Øvre og nedre forankringsanordninger omgriper hver sine ender av elastomerhylsen og forsterkningsribbene, og er tettende fastlåst til en midtre rørdel. En nedre forankringsanordning med en tettende overgangsseksjon som er glidbart og tettende opplagret på ytterveggen av den ytre rørdel, for å beveges under påvirkning av oppblåsingskrefter. En konstruksjon av denne hovedtype er kjent fra US-patentskrift 3 160211.

Ved oppblåsbare pakninger av denne type overføres meget store strekkrefter til forsterkningsspilene eller -ribbene mens elastomerhylsen oppblåses. Det er vanlig at endene av ribbene fastspennes til de øvre og nedre forankringsanordninger, men slike spennmekanismer kan svikte, hvis pakningen oppblåses gjentatte ganger for å bringes i anlegg mot ulike deler av brønnrøret eller -ledningen hvori pakningen er innført.

I den senere tid er det vanlig at endene av de fleksible ribber fastsveises til innerveggen av en forankringshylse, som vist i figur 1. Hvis sveisingen utføres omhyggelig vil endene av de fleksible ribber fastgjøres sikkert til monteringshylsen, men vanskeligheten ved å opprette ensartet gode sveisesømmer i den rela-tivt lange monteringshylsekanal for det oppblåsbare pakningselement i en oppblåsbar pakning, vil være åpenbar for fagkyndige. Hvis én eller flere ribber ikke er tilfredsstillende sveiset, vil disse ribber løsbrytes under påvirkning av de strekkrefter som overføres under oppblåsingen av elastomerhylsen, pakningen eller elementet som er innført i ribbene, og da det derved dannes en svakhetssone i det sylindriske forsterkningsribbebur kan det betydelige fluidtrykk som overføres til den oppblåsbare elastomerhylse, bevirke at en slik ribbe skyves ut av stilling i forhold til de øvrige ribber og derved utgjør en mulig bruddsone i den oppblåsbare elastomerhylse, fordi den vil følge den utadrettete forskyvning av den uforankrete ribbe og danne en tynnvegget boble.

Det er derfor behov for et forankringssystem for det perifert sammenførte bur av fleksible forsterkningsribber, som normalt omslutter den oppblåsbare elastomerhylse i en oppblåsbar pakning eller broplugg, som forbinder endene av ribbene fast og sikkert med monteringshylsene for det ekspanderbare pakningselement.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en oppblåsbar pakning av den innled-ningsvis angitte art, ved at hver av de innvendige ringformete skuldre er anordnet i et midtparti i forankringshylsen, hvorved en betydelig lengde av hver av ribbenes ender ekspanderes av den rørformete elastomerdel til friksjonsinngrep med boringene i forankringshylsen, for derved å absorbere en del av strekkreftene. Fordel-aktige utføringsformer av oppfinnelsen er forøvrig angitt i de etterfølgende patent-krav.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser en kombinasjon av et perspektivsnitt og et lengdesnitt som illustrerer en kjent metode for fastsveising av forsterkningsribbenes ender til monteringshylsen på en oppblåsbar pakning. Figur 2 viser et vertikalt kvartsnitt av en oppblåsbar paknings monterings-hylseseksjon, hvor forsterkningsribbene er fastgjort ved anvendelse av konstruk-sjonen ifølge oppfinnelsen. Figur 3 viser et snitt i likhet med figur 2, som illustrerer virkningene av oppblåsingstrykk som overføres til elastomerhylsen i monteringskonstruksjonen ifølge figur 2.

Figur 4 viser et forstørret snitt langs linjen 4-4 i figur 2.

Det er i figur 1 vist en kjent konstruksjon for fastgjøring av forsterkningsribbene på et oppblåsbart element for en oppblåsbar pakning eller broplugg. Endene av hver ribbe er fastsveiset til innerveggen av en monteringshylse. Etter sveisingen blir en hylse av elastomermateriale (ikke vist) innført i ribbeburet, og enden forankret på vanlig måte. Det bør imidlertid bemerkes at sveisingen må utføres i sideveggen av en trang innerkanal, og det anses vanskelig å opprette ensartete, gode sveisesømmer for hver enkelt av forsterkningsribbene.

I figur 2 er det bare vist en øvre forankringsdel av det oppblåsbare element i en oppblåsbar pakning eller broplugg. Alle øvrige deler av den oppblåsbare pakning eller broplugg med innbefatning av ventilanordningen for overføring av oppblåsingstrykk, er av kjente typer. Se eksempelvis US-patentsøknad serienr. 138 197, US-patentskrift 4 708 208 og US-patentskrift 4 805 699.

Det oppblåsbare element 10 omfatter et sylindrisk bur av perifert overlappende, fleksible spiler eller ribber 12 av en utforming som fremgår tydeligst av det forstørrete snitt i figur 4. Ribbenes ende 12a er fastsveiset til en kraftoverførende hylse 14 gjennom en sveisesøm W som opprettes etter at ribbene er innført gjennom en monteringshylse 20. Den kraftoverførende hylse 14 har en ytterskulder 14a som samvirker med en innerskulder 20a som er anordnet på monteringshylsen 20, for overføring til monteringshylsen 20 av strekkrefter som utøves mot ribbene 12.

En oppblåsbar rørdel eller hylse 30 av elastomermateriale er innført i kanalen i ribbeburet 12 og strekker seg gjennom kanalen 14b i kraftoverføringshylsen 14. En rørholder 1a er installert i monteringshylsen 20 som tvinger den oppblåsbare rørdel eller hylse 30 av elastomermateriale utad til inngrep i motsvarende, perifere spor 20c i monteringshylsen 20. En forankringsdel 1 er forsynt med ytter-gjenger 1b for innskruing i den øvre ende av monteringshylsen 20. Gjengene er avtettet med en O-ring 1e.

Et deksel 35 av elastomermateriale er forbundet med midtpartiet av ribbeburet 12, for på vanlig måte å bringes i tettende anlegg mot kanalinnerveggen av en brønn eller brønnledning.

Innerveggen av kanaldelen 1 samvirker, slik det er vanlig, med en innerrør-del 2, for å avgrense en ringkanal 1c med radiale åpninger 1d for overføring av

trykkfluid til det indre av elastomerhylsen 30. Overføringen og opprettholdelsen av fluidtrykket på innersiden av elastomerhylsen 30 gjennomføres på kjent måte som fullstendig beskrevet i de ovennevnte patentskrifter, hvorfor ytterligere beskrivelse ansees unødvendig. Når fluidtrykket overføres gjennom fluidkanalen 1c, vil følge-lig det oppblåsbare pakningselement 10 ekspandere og anta en fasong som vist i figur 3. Strekkreftene som på grunn av ekspansjonen utvikles i ribbene 12, over-føres gjennom sveisesømmene W til kraftoverføringshylsen 14, og gjennom den perifere skulder 14a til monteringshylsen 20 og forankringsdelen 1.

Som tydeligst vist i figur 3, er plasseringen av kraftoverføringshylsen 14 i forhold til lengden av monteringshylsen 20 et viktig trekk ifølge oppfinnelsen. Kraftoverføringshylsen er fortrinnsvis anbragt ovenfor det sentrale eller midtre parti av monteringshylsen 20 slik at en betydelig lengdedel av ribbene 12 befinner seg i friksjonsinngrep med kanalen 20b i monteringshylsen 20. Disse friksjonskrefter økes i betydelig grad av fluidtrykkreftene som skyldes tilføringen av oppblåsingstrykk.

Det vil derfor være åpenbart for fagkyndige at en meget stor friksjonskraft kan utvikles, for å motstå de strekkrefter som utøves mot forsterkningsribbene 12 ved oppblåsingen av elastomerhylsen 30. Disse friksjonskrefter vil i stor grad redusere de strekkrefter som utøves mot sveisesømmene W, hvorved det oppnås ytterligere sikkerhet mot løsning av sveisesømmer W.

Selv om bare monteringskonstruksjonen for en ende av det oppblåsbare pakningselement 10 er vist, vil det være innlysende for fagkyndige at elementets annen ende er av identisk konstruksjon. De øvrige ender av forsterkningsribbene 12 er gjennom ytre sveisesømmer W forbundet med en kraftoverføringshylse som er identisk med hylsen 14, bortsett fra at den vil være plassert i vertikalt omvendt stilling.

Den ovennevnte konstruksjon vil avhjelpe en brysom, konstruksjonsmessig mangel ved oppblåsbare pakninger eller broplugger, ikke bare ved at defekter som skyldes fastsveising av ribber i en innerkanal stort sett elimineres, men også ved at strekkreftene som overføres til sveisesømmene når en forlenget, langsgå-ende kanalsone i monteringshylsen bringes i friksjonskontakt med forsterkningsribbene 12 ekspanderes av oppblåsingstrykk, reduseres i betydelig grad.

Det vil være åpenbart for fagkyndige at den viste og beskrevne utførelses-form av oppfinnelsen kan endres og modifiseres innenfor rammen av de etterføl-gende krav.

Claims (5)

1. Oppblåsbar pakning med et oppblåsbart pakningselement (10) for anvendelse i en brønn, hvor pakningselementet omfatter: en rørformet elastomerdel (30), en langstrakt, omkretsmessig tilstøtende forsterkningsinnretning (12) som trangt omslutter i det minste midtpartiet av den rørformete elastomerdel (30), minst én kraftoverføringshylse (14) som er utvendig fastgjort til en respektiv ende av forsterkningsinnretningen (12) og som hver danner en utvendig kraftover-føringsskulder (14a), og en respektiv forankringshylse (20) for montering av kraftoverføringshyl-sen^) (14), idet forankringshylsen (20) danner en respektiv innvendig skulder (20a) som kan bringes til anlegg mot den respektive kraftoverføringhylses (14) utvendige kraftoverføringsskulder (14a), hvorved de strekkrefter som frembringes av forsterkningsinnretningen (12) ved fluidtrykk-ekspansjon av den rørformete elastomerdel (30) ensrettet overføres til forankringshylsen (20), karakterisert vedat hver av de innvendige ringformete skuldre (20a) er anordnet i et midtparti i forankringshylsen (20), hvorved en betydelig lengde av hver av ribbenes (12) ender ekspanderes av den rørformete elastomerdel (30) til friksjonsinngrep med boringene i forankringshylsen (20), for derved å absorbere en del av strekkreftene.

2. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1,karakterisert vedat den omkretsmessig tilstøtende forsterkningsinnretningen (12) omfatter et antall langstrakte, omkretsmessig tilstøtende, fleksible metallribber (12).

3. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat kraftoverføringshylsen(e) (14) er utvendig sveiset til metallribbenes (12) respektive ender.

4. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1,karakterisert ved at kraftoverføringshylsen(e) (14) omfatteren respektiv endering (14) som er utformet av et sveisbart materiale og kan innføres i den respektive monteringshylse eller en annen hylse (20), idet den respektive kraftoverføringsskulder (14a) ut-gjøres av ringen (14), at den langstrakte, omkretsmessig tilstøtende forsterkningsinnretning (12) omfatter et antall langstrakte fleksible ribber (12) som også utgjøres av et sveisbart materiale, idet ribbene (12) er anordnet i en sylindrisk, overlappende rekke, med hver av ribbenes (12) ender sveiset til utsiden av enderingen(e) (14), og at den rørformete elastomerdel (30) omfatter en hylse av elastomermateriale innført i den sylindriske rekke av ribber (12).

5. Oppblåsbar pakning ifølge krav 3,karakterisert vedat hver av de innvendige ringformete skuldre (20a) er beliggende i midtpartier av den respektive monterings- eller ankerhylse (2) og hver av ribbenes (12) endepartier er i friksjonsinngrep med en betydelig del av den innvendige overflate til den respektive monteringshylse eller en annen hylse (20).