NO310120B1 - Koplingsanordning og fremgangsmåte til bruk av koplingsanordningen - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en koplingsanordning for tilkopling av endepartiet av et rør, en rørledning, en rørstreng eller et kveilrør og utformet med henholdsvis tilordnet forankringsorgan eksempelvis i form av en innvendig gjenget, konisk boring for utstyr/verktøy, fortrinnsvis nedihullsutstyr/-verktøy, hvilken koplingsanordning omfatter sammenskrubare deler med ifluktliggende boringer for opptagelse av nevnte rørendeparti som skal spennes fast i koplingsanordningen i delenes sammenskrudde tilstand.

Oppfinnelsen vedrører likeledes en fremgangsmåte til opprettelse av et rørendepartis tilkopling og fastspenning i en koplingsanordning utformet i overensstemmelse med etterføl-gende patentkrav 1-5.

For koplingsstykker for kveilrør er det av plasshensyn viktig å kunne holde den utvendige diameter så liten som mulig, og det er likeledes viktig at koplingsstykket kan tåle høy strekkbelastning, høy trykkpåkjenning og virkningen fra høye vridningsmomenter.

Teknikkens standpunkt omfatter blant annet GB patentsøknader publikasjonsnummer 2 257 180 og 2 298 467, hvor førstnevnte omhandler et koplingsstykke innrettet for å iverksette tilkopling av en komponent, for eksempel en neddykkbar pumpe, til en rørstreng, hvor utstyret primært inngår i et nedi-hullssystem for bruk ved brønnkomplettering, mens sistnevnte omhandler et slags låsestykke som er innrettet til å koples til en rørstreng og utformet til å kunne smekkes fast i et tetningselement/pakning som er anordnet i en brønnboring. Disse kjente rørkoplinger er ikke av den art som oppfinnelsen beskjeftiger seg med, og er mindre egnet for de anvendelses-formål som oppfinnelsen primært er knyttet til.

Andre eksisterende koplingsanordninger av denne art omfatter normalt en klemhylse med en utvendig konisk, glatt overflate. En slik klemhylse med glatt, ikke-gjenget overflate vil med-føre en stor ekspansjonskraft på en utvendig klem- og koplingshylse som omslutter klemhylsen, når koplingsanordningen utsettes for strekkbelastning. Dette uforelaktige forhold blir vanligvis kompensert for ved å øke koplingens utvendige diameter, noe som også er uheldig og ufordelaktig.

En glatt konisk klemhylse i anlegg mot det omsluttede kveil-rørsendeparti kan bare oppta et svært begrenset vridningsmoment.

I alminnelighet blir eksisterende koplingsanordninger låst med settskruer som er tiltenkt oppgaven å ta opp vridningsmomenter. Dette er en særdeles uheldig konstruksjon, da slike skruer er helt uegnet for en slik oppgave, og i verste fall kan de løsne gjennom vibrering og falle ut, hvoretter de løse settskruer kan gjøre skade på brønn og nedihullsutstyr.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse har derfor vært, med enkle og billige midler, å avhjelpe eller i vesentlig grad redusere mangler, ulemper og anvendelsesbegrensninger ved tradisjonelle koplingsanordninger av denne art og andre kjente koplingsstykker av lignende typer, og således skaffe til veie en koplingsanordning for angjeldende formål hvor den utvendige diameter er holdt så liten som mulig og som, ved motsvarende dimensjoner som kjente koplingsanordninger, oppviser høyere strekk- og trykkfasthet samt større motstands-dyktighet overfor tilførte ytre vridningsmomenter.

En koplingsanordning av den art som er angitt i den inn-ledende del av patentkrav 1, utmerker seg overfor tradisjonelle og andre kjente koplinger ved de trekk som omfattes av den karakteriserende del av patentkrav 1.

I motsetning til teknikkens standpunkt er klemhylsen i koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen utformet utvendig konisk og forsynt med yttergjenger (normalt venstregjenger) og på den innvendige, sylindriske flate mot kveilrøret, med friksjonsskapende ribber, fortrinnsvis i form av (høyre)gjenger.

Denne klemhylse er splittet og krympbar omkring kveilrøret

ved hjelp av den ytre klem- og koplingshylse som er utformet med en til klemhylsens konisitet komplementært svarende, konisk, gjenget innerflate. Denne ytre klem- og koplingshylses hylsevegg smalner gradvis av i retning mot det i koplingsanordningen inngående endestykke, og er sammenskrubar med sistnevntes rørstusslignende tilkoplingsdel som har en til ytter-

hylsens konisitet komplementært motsvarende, utvendig konisk, mot den frie ende avsmalnende hylsevegg med yttergjenger.

Endestykkets rørstusslignende tilkoplingsdel har normalt en glatt sylindrisk boring med en diameter som ubetydelig overskrider kveilrørets ytterdiameter.

Ytterhylsens innvendig gjengede boringsdiameter overskrider i nesten hele dens lengde kveilrørets diameter, det vil si bortsett fra i et endeparti beliggende i maksimal avstand fra nevnte endestykke, hvor ytterhylsen er utformet med en ringformet, innadrettet flens med forholdsvis stor aksial ut-strekning og med en diameter som bare ubetydelig overstiger kveilrørets ytre diameter.

I dette enderingflensparti er det utformet et omkretsspor som er åpent i retning radialt innover, og som tar imot en pakning i form av en O-ring. En annen rundtgående pakning i form av en O-ring er lagt inn i et innvendig omkretsspor som er utformet i den rørstusslignende tilkoplingsdel i en posisjon nærmere endestykket enn beliggenheten av et ringformet skul-derparti som danner en stopp- og anleggsflate for ytterhylsens endeflate i sammenskrudd tilstand.

De sammenskrudde ytterdeler, en ytre klem- og koplingshylse og endestykkets rørstusslignende tilkoplingsdel, vil på grunn av sine gjensidig samvirkende, komplementært koniske flater og i motsatte retninger avsmalnende hylsevegger, tilsammen oppvise minimal utvendig diameter.

Ved den indre, utvendig koniske klemhylses indre "ribber" i form av fortrinnsvis høyregjenger, vil sistnevnte motsette seg forskyvning av innerhylsen og "bite seg fast" i kveil-rørets overflate.

Den i koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen inngående, utvendig koniske klemhylse med ytre venstregjenger vil kunne ta opp vridningsmomenter, og tilført vridningsmoment vil stramme den indre klemhylse enda fastere mot ytre kveilrørveggflate.

Ved høy strekkbelastning vil ikke ekspansjonskreftene være tilsvarende høye som når den indre klemhylse ifølge kjent teknikk er glatt utvendig. Ved kompresjonskrefter vil den indre krympbare klemhylse stramme seg overfor det omsluttede parti av kveilrøret.

Ved kveilrørets tilkopling under dets fastspenning og sammen-føyningen/-skruingen av koplingsanordningens ulike deler under koplingens opprettelse, går man fortrinnsvis frem slik: Den ytre klem- og koplingshylse tres inn på kveilrørsende-partiet slik at dens innadrettede ringflens med O-ringen befinner seg lengst borte fra kveilrørenden, slik at hylseveg-gens avsmalning mot dens frie ende er rettet i samme retning som kveilrørets frie endeparti.

Vedrørende posisjoneringen av den ytre klem- og koplingshylse på kveilrøret, sørger man for at dens frie ende hvor veggtyk-kelsen er minst blir liggende i forholdsvis stor avstand fra kveilrørenden. Deretter tres den indre, oppsplittede, krympbare, utvendig koniske klemhylse med yttergjenger inn på kveilrøret. Den indre klemhylsens innvendige høyregjenger virker som friksjonsskapende "ribber" og motvirker glidning av den indre klemhylse ved dreining/forskyvning utenpå kveil-røret (også i brukstilstand ved påvirkning fra ytre krefter). Så skrues den ytre klem- og koplingshylse med sitt innvendig koniske, gjengede parti langs den indre klemhylses til den ytre hylses konisitet komplementært svarende utvendig koniske, gjengede flate og - etter hvert som ytterhylsens indre gjengediameter minsker - presses den indre, krympbare hylse sammen i tverretningen og overfører herunder klemkrefter fra ytterhylsen til kveilrøret som derved spennes fast. Når opti-mal fastspenningsgrad er oppnådd, har ytterhylsen et fra dens frie ende frittliggende (ikke i gjengeinngrep med den indre klemhylse) innvendig konisk, gjenget endeparti som - ved er-faringsmessig tilpasning av den indre klemhylses posisjone-ring i forhold til kveilrørenden i bruksstillingen - skal ha en større aksial lengdeutstrekning enn den aksiale inntreng-ningsdybden (innskruingsdybden) for endestykkets rørstuss-lignende tilkoplingsdel, som over nevnte inntrengningsdybde utvendig forløper konisk avsmalnende mot sin frie ende.

I denne posisjon skruer man endestykkets rørstusslignende tilkoplingsdel inn i ytterhylsens nevnte frittliggende, innvendig gjengede koplingsparti, inntil en rundtgående, beve-gelsesbegrensende stoppskulder som avgrenser den rørstusslig-nende tilkoplingsdel innerst ved endestykket og fastsetter dens inntrengningsdybde i ytterhylsen.

Derved er koplingen opprettet og endestykket kan tilkoples et nedihullsutstyr, for eksempel et verktøy, en borekrone, en motor, et instrument, et måleapparat etc. hvis art ikke er gjenstand for den foreliggende oppfinnelse.

Et ikke-begrensende eksempel på en for nærværende foretrukket utførelsesform forklares i det etterfølgende under henvisning til medfølgende tegning, hvor:

Fig. 1 viser et aksialsnitt igjennom en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen med et deri fastspent kveilrørs endeparti; Fig. 2 viser et tverrgående snitt igjennom en indre og en ytre klemhylse i sammenskrudd stilling svarende til koplingens opprettelse i henhold til snittplanet II-II i fig. 1; og Fig. 3 viser et perspektivriss av nevnte indre klemhylse som er oppsplittet på langs og krympbar på tvers.

En koplingsanordning for tilkopling av endepartiet 10 av et rør, en rørledning, en rørstreng eller et kveilrør omfatter (foruten pakninger 12 og 14 i form av 0- ringer anbrakt i innvendige omkretsspor i to av koplingsanordningens sammenskrubare deler 16 og 18) tre sammenskrubare deler 16,.. 18 og 20.

En første del som inngår i koplingsanordningen har form av et endestykke 16 med en innvendig gjenget konisk boring 22 som danner forankringsorgan for tilkopling av nedihullsutstyr/- verktøy og en tilkoplingsrørstuss 24 for kveilrøret. Tilkop-lingsrørstussen 24 er utvendig konisk og forsynt med yttergjenger. Tilkoplingsrørstussen 24 er innvendig sylindrisk, slik at rørveggen smalner av i retning mot dens frie ende.

Endestykket 16 har en første innvendig, ringformet skulderflate 26 som danner anslagsflate for endeflaten på kveilrø-rets endeparti 10. I aksial avstand fra denne innvendige, ringformede skulderflate 26 avgrenses den utvendig koniske, gjengede rørstusslignende tilkoplingsrørstuss 24 av en aksialt sett ytre ringformet skulderflate 28 som fastsetter til-koplingsrørstussens 24 inntrengnings-/innskruingsdybde i en ytre klem- og koplingshylse 18 som utgjør koplingsanordningens andre del.

Koplingsanordningens andre del i form av en ytre klem- og koplingshylse 18 utgjøres av en innvendig konisk utformet klemhylsedel med utvendig rett sylindrisk mantelflate, slik at hylseveggen avtar suksessivt i tykkelse mot den ende som er rettet mot endestykket 16, hvorved den gjengede innervegg som avgrenser boringen igjennom den ytre klem- og koplingshylse 18 avtar i diameter i retning bort fra endestykket 16. Ved den ende som befinner seg i størst avstand fra endestykket 16, er den ytre klem- og koplingshylse 18 utformet med en innadrettet ringflens 30 hvis indre diameter i hovedsak svarer til kveilrørendepartiets 10 ytterdiameter.

I denne ringflens ved den ytre klem- og koplinghylses 18 endeparti er det innvendig utformet et rundtgående omkretsspor som opptar en 14 av nevnte pakninger 12, 14, som kan ha form av 0-ringer. I en viss aksial avstand fra pakningen 14 er det i endestykket 16 innvendig utformet en omkretsspor for den annen 12 av nevnte pakninger.

Koplingsanordningens tredje del utgjøres av en indre, utvendig konisk og gjenget klemhylse 20 som er vist i perspektiv i fig. 3, i tverrsnitt i fig. 2 og i lengdesnitt i fig. 1.

Denne indre, utvendig koniske klemhylse 20 (som innvendig oppviser en rett sylindrisk boringsavgrensede innerveggs-flate) har en i retning bort fra endestykket 16 avsmalnende hylsevegg.

Den indre klemhylses 20 konisitet og gjengning svarer komplementært til den ytre klem- og koplingshylsens 18 konisitet og gjengning. Det samme gjelder for den rørstusslignende tilkop-lingsdelens 24 konisitet og gjengning.

Den indre klemhylse 20 har fortrinnsvis ytre venstregjenger og kan på innsiden - som en slags ribber eller andre friksjonsskapende/forflyttingsmotvirkende fremspring overfor kveilrørendepartiets 10 overflate - være utformet med (høy-re) gjenger 34 som effektivt vil motsette seg glidning av den indre klemhylse 20 på kveilrørets endeparti 10 ved dreining/forskyvning (i fig 2 er kveilrøret sløyfet for å lette oversikten). Innvendige gjenger i den ytre klem- og koplingshylse 18 og utvendige gjenger på den indre klemhylse 20 samvirker skrubart med hverandre og er her betegnet med felles henvisningstall 36.

Den indre klemhylsen 20 har en gjennomgående spalte 38 som sammen med spesialutvalgt fjærstål eller lignende gjør klemhylsen 20 krympbar i tverretningen når den påføres radialt-/tverrettede klemkrefter fra den ytre klem- og koplingshylse 18 som følge av relativ forskyvningsbevegelse mellom innbyr-des anliggende koniske flater.

Ved tilkoplingen av kveilrørets endeparti 10, det vil si det ytterparti som i aksialretningen får plass inne i koplingsanordningen, med endeflaten på kveilrørendepartiet 10 i anlegg mot den aksialt innerst beliggende, ringformede skulderflate 26 går man frem som følger.

Den ytre klem- og koplingshylse 18 skyves først inn på kveil-røret 10 fra dettes frie ende inntil denne ytre klem- og koplingshylse 18 inntar en posisjon langs kveilrøret 10 hvor

dens venstre ende med minimal hylseveggtykkelse befinner seg i en aksial avstand fra tilkoplingsrørstussens 24 ytre, frie

ende som overskrider den indre klemhylses 20 aksiale lengdeutstrekning.

Deretter skyves den indre, splittede, radialt krympbare klemhylse 20, som anbringes i en utgangsstilling med sin venstre ende i passe avstand fra tilstøtende endeflate.Erfåringen vil avsløre hvor meget denne indre klemhylse kan forventes å bli forflyttet aksialt under den ytre klemhylses forflyttingsbe-vegelse mot venstre under dens koniske innvendige gjengers inngrep i og forskyvning langs den indre klemhylses 20 samvirkende koniske yttergjenger mens ytterhylseboringens stadig minskende diameter bevirker en radial sammenpressing, tverrgående "krymping" av den indre klemhylse hvis klemkrefter sikrer fastspenning av det omsluttede, ringformede kveilrør-parti.

Det forutsettes at den indre klemhylse 20 fastspennes og sik-res i en posisjon, hvor dens ifølge fig. 1 venstre ende befinner seg i en aksial avstand fra den ytre klem- og koplingshylses 18 venstre ende som overstiger den effektive aksiale lengde av tilkoplingsstussen 24, slik at denne nå kan skrues inn i det frittliggende (uten radialt innenforliggende indre klemhylse 20) endeparti, inntil sistnevntes frie endeflate støter bevegelsesavsluttende mot den aksialt sett ytre, ringformede anslagsflate 28 på endestykket 16 og som avgrenser inntrengnings-/innskruingsdybden for den utvendig koniske, gjengede tilkoplingsstussen 24. Derved er koplingen opprettet.

Claims (6)

1. Koplingsanordning (16,18,20) for tilkopling av endepartiet (10) av et rør, en rørledning, en rørstreng eller et kveilrør og utformet med henholdsvis tilordnet forankringsorgan eksempelvis i form av en innvendig gjenget, konisk boring (22) for utstyr/verktøy, fortrinnsvis nedihullsutstyr/-verktøy, hvilken koplingsanordning (16,18, 20) omfatter sammenskrubare deler (16 og 18 og 20) med ifluktliggende boringer for opptagelse av nevnte rørende-parti som skal spennes fast i koplingsanordningen i delenes (16, 18 og 20) sammenskrudde tilstand, karakterisert ved at en radialt indre, i tverretningen krympbar klemhylse (20) som i koplingsstillingen, med sin indre omkretsflate skal ligge fastklemmende an mot rørendepartiets (10) ytre mantelflate, har en utvendig, konisk forløpende, gjenget mantelflate som er utformet med henblikk på å samvirke med en utenpåliggende, ytre klem- og koplingshylse (18) med en innvendig, konisk for-løpende, gjenget omkretsflate, hvilken ytre klem- og koplingshylse (18) er utformet til å samvirke med et gjenget mantelparti på en rørstusslignende tilkoplingsdel (24) utformet på et endestykke (16) eller lignende som oppviser nevnte innvendig gjengede boring (22) som utgjør forankringsorgan for nedihullsutstyr etc.

2. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytre klem- og koplingshylse (18) har en aksial lengde som overskrider den dobbelte aksiale lengde av den indre, krympbare klemhylse (20), hvis lengde i det vesentlige svarer til den rørstusslignende til-koplingsdels (24) inntrengnings-/innskruingsdybde i den ytre klem- og koplingshylse (18).

3. Koplingsanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at koplingsanordningens sammenskrubare deler i form av indre, krympbare klemhylse (20) og rørstusslignende tilkoplingsdel (24) på endestykket (16) begge har rett sylindrisk boring, mens ytre klem- og koplingshylse (18) har rett sylindrisk yttermantel, slik at det koniske forløp av hver av nevnte sammenskrubåre deler (16 og 18 og 20) som sammen danner koplingsanordningen (16,18,20), resulterer i en mot én ende minskende hylseveggtykkelse og der de parvis samvirker med hverandre, i en samlet veggtykkelse som i det vesentlige svarer til én hylseveggtykkelse.

4. Koplingsanordning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den ytre klem- og koplingshylse (18) ved den ende som befinner seg lengst borte fra nevnte endestykke (16) med den rørstusslignende tilkoplingsdel (24), er utformet med en innadrettet, ringformet flens som avgrenser et hylseboringsavsnitt med en diameter stort sett svarende til kveilrørets ytre diameter.

5. Koplingsanordning ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at den indre, krympbare klemhylse (20) har en gjenget, fortrinnsvis høyregjenget innvendig omkretsflate, hvilke gjenger er utformet med henblikk på å motvirke den indre klemhylses (20) glidning, dreining og/eller forskyning på rørendepartiet (10) under og etter koplingens opprettelse.

6. Fremgangsmåte til opprettelse av et rørendepartis (10) tilkopling og fastspenning i en koplingsanordning (16,18,20) utformet i overensstemmelse med ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det utenpå et fritt rørendeparti (10) som skal koples til og herunder spennes fast i koplingsanordningen, først tres inn en ytre, langstrakt klem- og koplingshylse (18) med en i lengderetningen konisk forløpen-de innerflate som avgrenser hylseboringen og er forsynt med gjenger, hvoretter en indre, krympbar klemhylse (20) med en utvendig konisk forløpende, gjenget mantelflate tres inn utenpå rørendepartiet (10) samt posisjoneres i dettes lengderetning, hvoretter den ytre klem- og koplingshylse (18) med sin innvendig gjengede omkretsflate skrues inn på den indre klemhylses (20) utvendige gjenge-parti og presser den innvendige klemhylse (20) stadig mer sammen under deres samvirkende koniske flaters relative forskyvning i koplingsanordningens lengderetning, hvor det parti av den ytre klem- og koplingshylse (18) som pressende omslutter innerhylsen (20) stadig minsker i boringsdiameter under forskruingen, ved hvis avslutning et fritt, innvendig gjenget boringsveggsparti av den ytre klem- og koplingshylse (18) rager aksialt frem utenfor den nærmestliggende ende av den krympede innerhylse (20), hvoretter koplingsoperasjonen avsluttes ved at en utvendig gjenget, konisk forløpende, rørstusslignende tilkoplingsdel (24) på et endestykke (16), som inngår i koplingsanordningen, skrues inn i nevnte frie, innvendig gjengede boringsveggsparti av den ytre klem- og koplingshylse (18), inntil sistnevntes frie endeflate støter be-vegelsesbegrensende mot en ringformet stoppflate (28) ved nevnte rørstusslignende tilkoplingsdel (24).