NO305767B1

NO305767B1 - Tetning

Info

Publication number: NO305767B1
Application number: NO920742A
Authority: NO
Inventors: Thomas F Sweeney; Karl Schnakenburg
Original assignee: Vetco Gray Inc Abb
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1999-07-19
Also published as: NO920742D0; CA2061958A1; BR9200865A; GB9204584D0; GB2253645A; CA2061958C; US5103915A; GB2253645B; NO920742L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning som angitt i innledningen til patentkrav 1, for tetning mellom brønnhodehus og et brønnhode-koblingselementer, og spesielt en anordning som vil gi tetning dersom den koniske tetningsflata til brønnhodehuset skades.

En undervannsbrønn av angjeldende type har et brønnhode-hus plassert på havbunnen. Brønnhodehuset er et rørformet element med en utboring. Et brønnhode-koblingselement blir senket fra et fartøy på overflata over brønnhodehuset, for å kople undervannsbrønnen til overflata. Brønnhode-koplingselementet har koplingsorgan for kopling til det ytre av brønnhodehuset.

I US 5039140 blir det vist en konvensjonell tetningsring for å danne en tetning mellom øvre brønnhodehusdel og nedre brønnhodehusdel, og som har ei ribbe som strekker seg inn i en fordypning. US 4474381 viser en tetningsring som brukes for å danne en tetning mellom koplingen av to rør. GB 2115454 omtaler en tetningsring for bruk i et brønnhode-hus for å danne en tetning mellom delene av brønnhodehuset. Ingen av disse forslagene har ei sekundær tetningsflate som en tetningsring som kan anlegges mot.

Brønnhodehuset har ei oppovervendt skulder på sin øvre ende, som er i inngrep med ei nedovervendt skulder på den nedre enden av brønnhode-koplingselementet. Brønnhode-huset har ei konisk, oppovervendt skulder ved si øvre ende. Brønnhode-koplingselementet har ei konisk nedovervendt skulder ved sin nedre ende. Brønnhode-koplingselementet har også en fordypning plassert radialt innover fra den nedadvendte skuldra.

En metall-tetning finnes mellom brønnhode- koplingselementet og brønnhodehuset. Metall-tetningen har ei konisk øvre flate som tetter mot den koniske flata av brønnhode-koplingselementet. Metall-tetningen har ei nedre konisk flate som tetter mot den koniske flata av brønnhodehuset. Ei ribbe strekker seg radialt utover fra de to koniske flatene for plassering i fordypningen.

Metall-tetningen virker bra, men dersom den koniske flata av brønnhodehuset blir skadet, vil det oppstå problemer. Metall-tetningen vil ikke tette mot den skadete nedovervendte flata. Brønnhodehuset er sementert i grunnen og koplet til foringsrør og ledningsrør. Det er ikke mulig å trekke brønnhodehuset fra havbunnen for utbytting av den koniske tetningsflata.

I en første utførelse av foreliggende oppfinnelse er brønnhodehuset, for plassering på havbunnen, utstyrt med ei sekundær tetningsflate maskineri under sin koniske, primære tetningsflate under produksjon. Den sekundære tetningsflata strekker seg nedover, og er av en større diameter enn utboringen.

En konvensjonell metall-tetning vil oppstå mellom brønnhodehuset og brønnhode-koplingselementet. Den konvensjonelle tetningen vil tette mot den primære tetningsflata av brønnhodehuset. Den sekundære tetningsflata trenger ikke å anvendes så lenge brønnhode-husets primære tetningsflate er i bra tilstand.

I tilfelle at brønnhodehuset sin primære tetningsflate blir skadet, vil en andre tetningsring anvendes i stedet for første tetningsring. Den andre tetningsringen har ei støtteflate som leder til ei sekundær flate. Den sekundære flata er sylindrisk i en utførelse og dimensjonert for å tette mot den sekundære flata i brønnhodehuset.

Støtteflata på den andre tetningsringen er dimensjonert slik at den vil bli holdt i avstand med et lite gap fra den skadete primære tetningsflata av brønnhodehuset. Som et resultat vil en god tetning mellom brønnhodehuset og brønnhode- koplingselementet holdes vedlike uten behov for utskifting av brønnhodehusets primære tetningsflate.

I en andre utførelse er den sekundære tetningsflata også konisk, heller enn sylindrisk, men med en mindre vinkel i forhold til vertikalen enn i forhold til den primære tetningsflata. Brønnhodehuset har dermed ei primær konisk tetningsflate med en vinkel som fører over til en sekundær konisk tetningsflate med en annen vinkel.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere ved hjelp av eksempler på utførelse, og med henvisning til vedlagte tegninger, hvor

fig. 1 er et tverrsnitt av et brønnhodehus og et brønnhode- koplingselement med tetningsmontasje konstruert i samsvar med foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 er et forstørret tverrsnitt av en del av tetningsmontasjen fra fig. 1,

fig. 3 er et forstørret tverrsnitt av tetningsmontasjen i fig. 2, men viser en konvensjonell tetning på plass, og

fig.4 viser et forstørret tverrsnitt av en alternativ utførelse av en tetningsmontasje konstruert i samsvar med oppfinnelsen.

I fig. 1 vises et brønnhodehus 11 med en utboring 13 for plassering på havbunnen. Det ytre av brønnhodehuset 11 har spor 15. Den øvre enden av brønnhodehuset 11 har ei oppadrettet skulder 17. Den oppadrettete skuldra 17 er vinkelrett til aksen til utboringen 13. Ei konisk primær tetningsflate 19 strekker seg nedover og innover fra den oppadrettete skuldra 17. Med referense til fig. 2, har den primære tetningsflate 19 en nedre marginalkant som går sammen med ei sekundær tetningsflate 21, som er sylindrisk i fig. 1-3. Den sekundære

tetningsflata 21 har en felles akse med aksen til utboringa 13, og har en større diameter enn utboringen 13. Den nedre marginale kanten av den sekundære tetningsflata 21 går sammen

med ei overgangsflate 23. Den aksiale utstrekning av den sekundære tetningsflata 21 går sammen med ei overgangsflate 23. Den aksiale utstrekning av den sekundære tetningsflata 21 er vesentlig mindre enn den aksiale utstrekning av den primære tetningsflata 19. Overgangsflata 23 er også ei konisk flate men med en mindre helling i forhold til horisontalen i forhold til den primære tetningsflata 19. Overgangsflata 23 har en nedre kant som går sammen med utboringen 13.

Med referanse til fig. 1 vises en brønnhodekopling 25 koplet til brønnhodehuset 11. En kamring 31 drevet med et annet utstyr (ikke vist) beveges opp og ned for å bevege feste-elementene 29 i inngrep med spor 15, for å tillate dem å bli trukket tilbake.

Brønnhode-koplingseslementet 25 har en utboring 33 som vil være koaksial med utboringen 13 når brønnhode-koplingselementet 25 er koplet til brønnhodehuset 11. Ei nedadrettet skulder på brønnhode-koplingselementet 25 vil komme i kontakt med og bære mot den oppadrettete skuldra 17 til brønnhodehuset 11.1 fig. 3 vises deler av brønnhode-koplingselementet 25 forstørret, en fordypning 37 plassert radialt innover fra brønnhode-koplingselementet sin nedadrettete skulder 35. Fordypningen 37 har en ytre vegg 38, som er sylindrisk og koaksial med brønnhode-koplingselementet sin utboring 33. Ei konisk flate 39 strekker seg oppover og innover fra fordypningen 37. Den koniske flata 39 har en øvre, marginal kant som går sammen med ei overgangsskulder 41. Overgangsskuldra 41 er vinkelrett til aksen av utboringen 33.

Fig. 3 viser en første ringformet tetningsring 43 plassert mellom brønnhode-koplingselementet 25 og brønnhodehuset 11. Tetningsringen 43 er konvensjonell, har ei øvre konisk flate 45 som er i et tettende inngrep med brønnhodehuset sin koniske flate 39. Tetningsringen 43 har en øvre kant 47 som avsluttes i en avstand under overgangsskuldra 41.

Tetningsringen 43 har ei nedre konisk flate 49 på sin ytre side, som passer tettende med brønnhodehusets primære tetningsflate 19. Den nedre, koniske flata 49 avsluttes i en nedre kant 51 som er anbrakt i avstand fra den sekundære tetningsflata 21. Ei ribbe 53 strekker seg radialt utover på det ytre av tetningsringen 43. Ribba 53 er plassert i fordypningen 47. Den ytre sida av ribba 53 vil bli plassert innover fra fordypningens ytre vegg 38.

Tetningsringen 43 er av metall. Den er konstruert slik at den øvre koniske flata 45 og den nedre koniske flata 49 er i presstilpasning med den koniske flata 39, hhv. 19. Presstil-pasningen gir en elastisk, ikke permanent pressing når brønnhode-koplingselementet 25 er koplet til brønnhodehuset 11. Den elastiske pressingen av tetningsringen 43 gir den nødvendige tetning mellom de koniske flatene 43 og 39 og de koniske flatene 49 og 19. Den sekundære tetningsflata 21 vil ikke ha noen funksjon i det hele tatt når tetningsringen 43 anvendes.

I tilfellet den primære tetningsflata 19 blir skadet slik at det vil være vanskelige å fa en god tetning, så blir en andre tetningsring 55, vist i fig. 1 og 2, anvendt. Tetningsringen 55 kan være konvensjonell på sin øvre side, men er forskjellig på sin nedre side. Den har ei øvre, konisk tetningsflate 57, som er dimensjonert for presstilpasning og tetning mot brønnhodehusets koniske flate 39. Den øvre kant vil være i avstand under overgangsskuldre 41 (fig. 3).

Tetningsringen 55 har en støttedel 59 som er konisk og heller med samme vinkel som brønnhodehusets primære tetningsflate 19. Imidlertid vil den framstilles slik at den ikke vil tette mot den primære tetningsflata 19. Snarere vil et lite gap 61 eksistere for å forhindre tettende kontakt. Under tilstrekkelig last, kan en del av støtteseksjonen 59 berøre en del av den primære tetteflata 19, men ikke tilstrekkelig for å gi en tetning. Støtteseksjonen 59 vil ikke ha en større diametral dimensjon enn den primære tetteflata 19.

Tetningsringen 55 har ei nedre tetningsflate 63 som er sylindrisk i utførelsen i fig. 2 og 3, og dimensjonert for å passe tettende med den sekundære tetningsflata 21. Nedre tetningsflate 63 har en diameter som er noe større enn diameteren til den sekundære tetningsflata 21. Dette gir en presstilpasning, og medfører en elastisk avbøyning av tetningsringen 55. Den nedre enden 65 av tetningsringen 55 er plassert over overgangsskuldra 23. Tetningsringen 55 har ei ribbe 67 som er plassert i fordypningen 37 (fig. 3).

I drift vil tetningsringen 43 anvendes normalt. Tetning vil oppstå mellom de koniske flatene 19 og 49, og de koniske flatene 39 og 45. Det vil ikke være noen tetning ved ribba 53.

Dersom den primære tetningsflata 19 blir ødelagt, vil tetningsringen 55 bli brukt. Den nedre tetteflata 63 vil tette mot den sekundære tetningsflata 21. Den øvre, koniske flata 57 vil tette mot den koniske flata 39 av brønnhode- koplingselementet 25. Ribba 67 vil ikke gi noen tetning, ei heller støttedelen 59.

I den alternative utførelsen i fig. 4 har brønnhodehuset 69 en aksial utboring 71 med en akse. En primær tetteflate 73 er konisk, slik tilfellet er ved utførelsen i fig. 2 og 3. Sekundær tetteflate 75 har en liten helling i stedet for å være sylindrisk som den sekundære tetteflata 21 fra fig. 2 og 3. Den er konisk, men med en mindre vinkel i forhold til aksen av utboring 71 enn vinkelen til hellingen på den primære tetteflata 73.

Fortrinnsvis har den primære tetteflata 73 en vinkel på ca. 23 ° i forhold til aksen for utboring 71, mens den sekundære tetteflata 75 har en vinkel på ca. 10° i forhold til aksen til utboring 71. Primær tetteflate 73 og sekundær tetteflate 75 skjærer hverandre ved en stump vinkel 77 som er mindre enn 180°. En overgangsseksjon 79 strekker seg under den sekundære tetningsflata 75 og går sammen med utboringen 71.

En tetningsring 81 har ei øvre tetteflate 83, som er den samme som i utførelsen i fig. 2 og 3. En støtteseksjon 85 strekker seg nedover, og dekker over den primære tetteflata 73. Støtteseksjonen 85 er konisk med samme helling som den primære tetteflata 73. Den er imidlertid av mindre dimensjon, noe som gir et gap 87 for å forhindre tetning av støttedelen 85 mot den primære tetteflata 73. Under belastning vil en del av støtteseksjonen 85 bøyes av og berøre den primære tetteflata 73, men ikke tilstrekkelig for å gi tetning.

Ei nedre tetteflate 89 strekker seg nedover fra støtteseksjonen 85. Den nedre tetteflata 89 heller i forhold til aksen til utboring 71 med samme helling som den sekundære tetteflata 75. Den er dimensjonert med en større diameter for å gi en presstilpasning med den sekundære tetteflata 75.

Tetningsringen 81 har en indre diameter med en øvre del 91a, som er konisk og fører til en sentral del 91b, som er sylindrisk. Den sentrale delen 91b fører til en nedre del 91c, som er konisk. Den sentrale delen 91b er av en større diameter enn de koniske øvre og nedre deler 91a, 91c. Dette gir en fordypet eller konkav indre diameter. Dette assisterer i fleksibiliteten til tetningsringen 81.

Tetningsringen 81 virker på samme måte som tetningsringen 55. Da den sekundære tetteflata 85 ikke er helt sylindrisk, men snarere har en noe konisk vinkel, vil dette gi en større letthet i innsetting av tetningen 81. Den fordypte indre diameter gir ytterligere fleksibilitet i forhold til tetningen fra fig. 2 og 3.

Oppfinnelsen har betydelige fordeler. Bruken av to separate tetningsringer og ytterligere sekundære tetningsflater tillater at en tetning blir gjort selv om den primære tetningsflata blir skadet.

Mens oppfinnelsen er blitt vist i en av sine utførelser vil det være åpenbart at den ikke er så begrenset, men kan utføres med forskjellige endringer uten å skille seg fra oppfinnelsens rekkevidde.

Claims

1. Anordning for tetning mellom et brønnhodehus (11) av en type som har en utboring (13) med en akse og ei oppadrettet skulder (17) på sin øvre ende, og et brønnhodekoplings-element (25) anordnet for å koples til brønnhodehuset (11), og som har en utboring (33) og en nedadrettet skulder (35) for kontakt med den oppadrettete skuldra (17), brønnhode-koplingselementet (25) har en fordypning (37) plassert radialt innover fra den nedadrettete skulder (35), der en tetningsflate strekker seg oppover og innover fra fordypningen (37), og ei ribbe (67) strekker seg inn i fordypningen (37), idet ei primær tetningsflate (19) strekker seg nedover fra den oppadrettete skuldra (17) av brønnhodehuset (11) og radialt innover i forhold til utboringens akse, karakterisert vedå omfatte: ei sekundær tetningsflate (21) som strekker seg nedover fra den primære tetningsflata (19) av brønnhodehuset (11), den primære tetningsflata (19) skjærer med den sekundære tetningsflata (21) i en stump vinkel, den sekundære tetningsflata (21) har en nedre marginal kant, ei overgangsflate (23) som strekker seg innover fra den nedre marginale kanten fra den sekundære tetningsflata (21) til utboringen (13) av brønnhodehuset (11), en sirkulær tetningsring (55) for bruk dersom den primære tetningsflata (19) av brønnhodehuset (11) blir skadet, omfattende: ei øvre tetteflate (57) i tettende kontakt med tetningsflata (39) til brønnhode-koplingselementet (25), en støttedel (59) som posisjonert i nærheten til den primære tetningsflata (19) i brønnhodehuset (11) for å forhindre tettende kontakt med det primære tetningsflata (19), og ei nedre tetningsflate (63) som strekker seg under støttedelen (59), og som er i kontakt med den sekundære tetningsflata (21) i brønnhodehuset (11) i tettende inngrep.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat den sekundære tetningsflata (21) er konisk, og med en mindre vinkel i forhold til utboringens akse enn den primære tetningsflata (19).

3. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat den sekundære tetningsflata (21) er vesentlig sylindrisk.

4. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat den nedre tetningsflata (63) av tetningsringen (55) avsluttes i en nedre ende (65), som er anordnet med en klaring i avstand fra overgangsflata (23).

5. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat den øvre tetningsflata (57) av tetningsringen (55) er konisk.

6. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat støttedelen (59) av tetningsringen (55) har ei ytre flate, som har samme helling i forhold til utboringens akse som den primære tetningsflata.

7. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat støttedelen (59) av tetningsringen (55) har ei ytre flate som er konisk.

8. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat tetningsringen (55) har en indre diameter som er generelt konkav.

9. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert vedat primær og sekundær tetningsflate (19, 21) er konisk, den sekundære tetningsflata (21) strekker seg nedover fra den primære tetningsflata (19) av brønnhodehuset (11) i en mindre vinkel i forhold til utboringens akse enn den primære tetningsflata (19), den sekundære tetningsflata (21) har en nedre marginal kant, og den nedre tetningsflata (63) som strekker seg under støtteseksjonen (59) er konisk, og har samme helling i forhold til utboringens akse som den sekundære tetningsflata (21) av brønnhodehuset (11), og er i kontakt med den sekundære tetningsflata (21) i tettende inngrep.

10. Anordning i samsvar med krav 1-9, karakterisert vedat den ytre flata av støtteseksjonen (59) til tetningsringen (55) er konisk.