NO312310B1

NO312310B1 - System for å tette et brönnhode

Info

Publication number: NO312310B1
Application number: NO19964221A
Authority: NO
Inventors: Don B Wafer
Original assignee: Fmc Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2002-04-22
Also published as: GB2305951A; GB9620597D0; NO964221L; US6007111A; GB2305951B; BR9605005A; NO964221D0; SG75102A1

Abstract

Et system for tetning av et brønnhode som omfatter: et brønnhodehus (11) for kopling av et foringsrør, hvor brønnhode-huset (11) er ringformet anbrakt om en sentral akse (26) omfattende: en primær tettende flate ' (12) anbrakt inne i brønnhodehuset (11), en referanseflate (14) som strekker seg nedenfor den primære tettende flate (12), og en sekundær tettende flate (16, 18) som strekker seg nedenfor referanseflaten (14), en brønn-hodekopling (2) ringformet anbrakt om den sentrale akse (26) som har anbrakt deri en koplingstettende flate (36), og en sekundær tetningsring (15) ringformet anbrakt om den sentrale akse (26) og omfattende: en ringtetningsflate (15e) for tettende kontakt med den koplingstettende flate (36), og en forlengelse (15b) som strekker seg nedenfor ringtetnings flaten (15e) og har anbrakt derpå et tetnings felt (15a) som strekker seg fra et nedre parti av forlengelsen (15b) for tettende kontakt med brnnhodehuset (11).

Description

Oppfinnelsen angår et system for å tette et brønnhode som angitt i innledningen i krav 1.

Tetningsflater metall mot metall har blitt foreslått for å tette forbindelser mellom rørdeler så som utblåsningssikringer, produksjonstrær, sideutløpsventiler og brønnhodehus. Metall mot metall-tetninger må fremstilles nøyaktig for å muliggjøre en tetning etter kontakt mellom de polerte tetningsflater.

Metall mot metall-tetninger vil ikke tette effektivt dersom en av tetningsflatene blir skadet. Dette er særlig problematisk for innretninger som er utilgjengelig, så som undersjøiske brønnhoder, hvor tetningsflaten ikke lett kan fjernes for å polere på nytt den skadde tetningsflate. Derfor har det blitt utviklet sekundære tettende flater for bruk når en primær flate har blitt skadet, se f.eks. US patent 5 039 140 og 5 103 915. Videre skal det vises til US patent 4 471 965 som beskriver en tetning mellom to rør. Tetningen 60 består av forlengelser med tetningsfeltene 60a, 60b som danner en tetning mellom rørene 62, 64.

Slike forslag er imidlertid vanskelig å fullføre på grunn av vanskeligheten med å opprettholde en toleranse ved anbringelse av den sekundære tettende flate eller ved aktivisering av den sekundære tetning. Videre har ingen sekundær tetning fra den kjente teknikk for en slik anvendelse sørget for en dobbel metall mot metall-tetning som er ønskelig av sikkerhetsgrunner. Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å redusere eller eliminere de ovenfor nevnte problemer.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål ved hjelp av de karaktertistiske trekk angitt i krav 1. Fordelaktige utførelsesformer er angitt i de uselvstendige krav.

Ifølge oppfinnelsen sikres det en trykktett tetning mellom tetningsringen og brønnhodehuset. Den kjente teknikk viser ikke et slikt temingsarrangement. Alle tetninger beskrevet i US patent 4 471 965 er radialt aktiviserte tetninger som er avhengig av en radial innbyrdes tilpasning mellom tetningen og en nærliggende komponent for å bevirke en trykktett tetning. Selv om utførelsesformene på fig. 2 og 9 i US patent 4 471 965 viser en tetning som har en radial flens anbrakt mellom to tetningslepper, så er de vertikale kraftkomponenter som virker på flensen på linje, ikke forskjøvet som i den foreliggende oppfinnelse. På samme måte er de vertikale kraftkomponenter som virker på tetnings-utførelsene beskrevet i US patent 5 103 915 på linje. Derfor skaper tetningssystemene beskrevet i disse patenter ikke et moment i tetningsringen som aktiviserer et tetningsfelt eller en tetningsleppe mot dens tilsvarende tetningsflate.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et snittriss i tverretningen av et parti av et brønnhodehus, fig. 2 er et snittriss i tverretningen av et parti av en brønnhodekopling, fig. 3 er et snittriss i tverretningen av et parti av en tetningsring, fig. 4 er et snittriss i tverretningen av et brønnhodehus, en brønnhodekopling og en sekundær ring i hvilken de er sammenstilt, fig. 5 er et snittriss i tverretningen av et brønnhodehus, en brønnhodekopling og en sekundær tetningsring i hvilken de er sammenstilt, fig. 6 er et snittriss i tverretningen av et brønnhodehus, en brønnhodekopling og en sekundær tetningsring i hvilken de er sammenstilt, og fig. 7 er et snittriss i tverretningen av et brønnhodehus, en brønnhodekopling og en sekundær tetningsring i hvilken de er sammenstilt.

Det skal bemerkes at tegningene bare viser typiske utførelsesformer av oppfinnelsen og er ikke ment å være en begrensning av rammen for oppfinnelsen som omfatter andre liknende effektive utførelsesformer.

På fig. 1 er det vist et snittriss i tverretningen av et parti av et brønnhodehus 11. Brønnhodehuset 11 er en ringformet konstruksjon som har en sentral akse 26. Det er en oppovervendt skulder 10 ved toppen. En primær flate 12 strekker seg nedover og innover fra den oppovervendte skulder 10, idet den danner en konisk flate. Nedenfor den primære flate 12 er det en sylindrisk referanseflate 14 som anvendes under produksjon av brønn-hodehuset som en referanse for maskingering av tetningsflatene. Lenger nedenfor er det en konisk flate 16 som strekker seg nedover og radialt innover fra den sylindriske referanseflate 14. Videre er det en sylindrisk tetningsflate 18 som strekker seg nedover fra .den koniske flate 16. til slutt kopler overgangsflaten 20 tetningsflaten 18 til brønnhode-boringen (avgrenset av brønnhodeboringens sentrale akse 26).

Den sylindriske referanseflate 14 tilveiebringer et referansepunkt fra hvilket det skal maskineres både den primære flate 12 og den sekundære flate. I separate utførelses-former er den sekundære flate enten konisk 16 eller sylindrisk 18.

På fig. 2 er det vist et snittriss i tverretningen av et parti av en brønnhodekopling 21. På samme måte som brønnhodehuset 11 er brønnhodekoplingen 21 en ringformet konstruksjon som har en sentral akse 26. Brønnhodekoplingen 21 har en nedover vendt skulder 32 for inngrep med den oppover vendte skulder 10 av brønnhodehuset 11 (se fig. 1). Det er også en koplingstetningsflate 26 som strekker seg oppover og radialt innover. En utsparing 34 er anbrakt mellom den nedover vendte skulder 32 og koplingstetningsflaten 36.

På fig. 3 er det vist et snittriss i tverretningen av et parti av en sekundær tetningsring 15. Den sekundære tetningsring 15 er også en ringformet konstruksjon som har en sentral akse 26. Den har en flens 15d på sin ytre omkrets som er innsettbar i utsparingen 34 av brønnhodekoplingen 21 (se fig. 2). En ringtetningsflate 15e strekker seg oppover og radialt innover fra flensen 15d. En flate 15c strekker seg nedover og radialt innover fra flensen 15d. Nedenfor flaten 15c er det en forlengelse 15b som strekker seg nedover. Ved enden av forlengelsen 15b er det et tetningsfelt 15a som strekker seg nedover fra forlengelsen 15b. Den innvendige flate 15f av den sekundære tetningsring 15 vender mot den sentrale akse 26.

På fig. 4 er det vist et snittriss i tverretningen av brønnhodehuset 11, brønn-hodekoplingen 21 og den sekundære tetningsring 15 hvor de er sammenstilt. I denne utførelsesform av oppfinnelsen støter den oppover vendte skulder 10 og nedover vendte skulder 32 mot hverandre. Flensen 15d av den sekundære tetningsring 15 er innsatt i utsparingen 34 av brønnhodekoplingen 21. Koplingstetningsflaten 36 danner en metall mot metall-tetning med ringtetningsflaten 15e, og tetningsfeltet 15a danner en metall mot metall-tetning med den sylindriske tetningsflate 18.

Heller ikke i denne utførelsesform har flaten 15c kontakt med den primære flate 12. Forlengelsen 15b er anbrakt med avstand nær referanseflaten 14 og den koniske flate 16, slik at forlengelsen 15b ikke kommer i kontakt med noen av disse flater.

På fig. 5 er det vist et snittriss i tverretningen av en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse hvor brønnhodehuset 11, brønnhodekoplingen 21 og den sekundære tetningsring 15 er sammenstilt. Som tidligere støter den oppover vendte skulder 10 og den nedover vendte skulder 32 mot hverandre. Flensen 15d av den sekundære tetningsring 15 er innsatt i utsparingen 34 av brønnhodekoplingen 21. Koplingstetningsflaten 36 danner en metall mot metall-tetning med ringtetningsflaten 15e, og tetningsfeltet 15a danner en metall mot metall-tetning med den sylindriske tetningsflate 18.

I denne utførelsesform er imidlertid flaten 15c i kontakt med den primære flate 12. Dersom den primære flate 12 ikke har blitt tidligere skadet, kan det oppnås en effektiv metall mot metall-tetning. Følgelig kan det være to metall mot metall-tetninger mellom den sekundære tetningsring 15 og brønnhodehuset 11.

På fig. 6 er det vist et snittriss i tverretningen av brønnhodehuset 11, brønn-hodekoplingen 21 og den sekundære tetningsring 15 hvor de er sammenstilt. I denne utførelsesform av oppfinnelsen støter den oppover vendte skulder 10 og nedover vendte skulder 32 mot hverandre. Flensen 15d av den sekundære tetningsring 15 er innsatt i utsparingen 34 av brønnhodekoplingen 21. Koplingstetningsflaten 36 danner en metall mot metall-tetning med ringtetningsflaten 15e. I denne utførelsesform er overflaten 15c ikke i kontakt med den primære flate 12. Også den koniske flate 16 er maskinert og danner en metall mot metall-tetning med tetningsfeltet 15 a.

På fig. 7 er det vist et snittriss i tverretningen av brønnhodehuset 11, brønn-hodekoplingen 21 og den sekundære tetningsring 15 hvor de er sammenstilt. I denne utførelsesform av oppfinnelsen støter den oppover vendte skulder 10 og nedover vendte skulder 32 mot hverandre. Flensen 15d av den sekundære tetningsring 15 er innsatt i utsparingen 34 av brønnhodekoplingen 21. Koplingstetningsflaten 36 danner en metall mot metall-tetning med ringtetningsflaten 15e, og tetningsfeltet 15a danner en metall mot metall-tetning med den koniske flate 16.1 denne utførelsesform er flaten 15c i kontakt med den koniske primære flate 12. Dersom den primære flate 12 ikke er tidligere skadet, kan det oppnås en effektiv metall mot metall-tetning. Derfor kan det være to metall mot metall-tetninger mellom den sekundære tetningsring 15 og brønnhodehuset 11. Selv dersom det ikke oppnås en tetning vil kontakten imidlertid aktivisere den sekundære flate.

Et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er genereringen av et moment i den sekundære tetningsring 15. Momentet genereres av vertikale krefter utøvet av brønn-hodekoplingen 21 og brønnhodehuset 11. Det er en nedover rettet vertikal kraftkomponent i kontakten mellom koplingstetningsflaten 36 og ringtetningsflaten 15e. På samme måte er det en oppovervendt vertikal kraftkomponent i kontakten mellom den oppovervendte skulder 10 og flensen 15d eller mellom den primære flate 12 og flaten 15c. Der hvor den nedovervendte vertikale kraftkomponent er nærmere den sentrale akse 6 enn den oppovervendte vertikale kraftkomponent genereres det et moment i den sekundære tetningsring 15. Momentet er forskjøvet av en kraft i en innoverrettet radiell retning i forhold til den sentrale akse 26. Denne radielle kraft utøves av brønnhodehuset overalt hvor den kommer i kontakt med tetningsfeltet 15a og aktiviserer metall mot metall-tetningen mellom tetningsfeltet 15a og enten den koniske tetningsflate 16 eller den sylindriske tetningsflate 18. Den spesielle anbringelse av kontaktpunktene mellom brønnhodekoplingen 21, brønnhodehuset 1 og den sekundære tetningsring 15 er ikke viktig så lenge summen av kreftene som utøves på den sekundære tetningsring 15 er tilstrekkelig til å generere et moment. Selv dersom den koniske primære flate 12 har blitt skadet kan den derfor fremdeles tjene som et moment-punkt for å generere et moment i den sekundære tetningsring 15.

Claims

1. System for å tette et brønnhode, hvor systemet omfatter: et brønnhodehus (11) ringformet anbrakt omen sentral akse (26) og omfattende: en oppovervendt skulder (10), en primær tetningsflate (12) anbrakt nedenfor skulderen (10), og en sekundær tetningsflate (16, 18) anbrakt nedenfor den primære tetningsflate (12), en brønnhodekopling (21) ringformet anbrakt om den sentrale akse (26) og omfattende en koplingstetningsflate (36), og en tetningsring (15) anbrakt ringformet rundt sentrale akse (26) mellom brønnhodehuset (11) og brønnhodekoplingen (21) og omfattende: en flens (15d) som er i kontakt med brønnhodehusets (11) skulder (10), en ringtetningsflate (15e) anbrakt ovenfor flensen (15d) for tettende kontakt med koplingstetningsflaten (36), en mellomliggende flate (15c) anbrakt nedenfor flensen (15d), og et tettende felt (15a) anbrakt nedenfor den mellomliggende flate (15c) for tettende kontakt med den sekundære tetningsflate (16,18),karakterisert ved at det er skapt en nedoverrettet vertikal kraftkomponent ved kontakt mellom ringtetningsflaten (15e) og koplingstetningsflaten (36), og en oppoverrettet vertikal kraftkomponent er skapt ved kontakt mellom flensen (15d) og skulderen (10) eller ved kontakt mellom den mellomliggende flate (15c) og den primære tetningsflate (12), og hvor den nedoverrettede vertikale kraftkomponent er anbrakt radialt innenfor den oppoverrettede vertikale kraftkomponent for derved å danne et moment i tetningsringen (15) som aktiviserer tetningsfeltet (15a) mot den sekundære tetningsflate (16,18).

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at den sekundære tetningsflate av brønnhodehuset (11) er konisk (16), og tetningsfeltet (15a) er i tettende kontakt med den sekundære tetningsflate.

3. System ifølge krav 1, karakterisert ved at den sekundære tetningsflate av brønnhodehuset (11) er sylindrisk (18), og tetningsfeltet (15a) er i tettende kontakt med den sekundære tetningsflate.

4. System ifølge krav 1, karakterisert ved at den mellomliggende flate (15c) omfatter en tetningsflate.

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved at tetningsflaten er i tettende kontakt med den primære tetningsflate (12).

6. System ifølge krav 1, karakterisert ved at brønnhodehuset (11) omfatter en referanseflate (14) som strekker seg mellom den primære tetningsflate og den sekundære tetningsflate.