NO313019B1

NO313019B1 - Overload protection device

Info

Publication number: NO313019B1
Application number: NO19971078A
Authority: NO
Inventors: Terje Moen; Erik Peter Vestergaard Eriksen; Tarald Gudmestad
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 1994-10-05
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 2002-07-29
Also published as: NO971078D0; NO971078L

Description

Denne oppfinnelse angår en overlastverneanordning omfattende et første og et andre element og et sikringselement innrettet til å overføre last opp til en forutbestemt verdi mellom nevnte første element og nevnte andre element og til å bli revet av når det råder en overlast mellom nevnte første element og nevnte andre element. This invention relates to an overload protection device comprising a first and a second element and a securing element arranged to transfer load up to a predetermined value between said first element and said second element and to be torn off when there is an overload between said first element and said second element.

Det finnes flere typer overlastsikringer som anvendes for å verne utstyr mot skader på grunn av mekanisk overlast. Det er vanlig at to eller flere deler forskyves innbyrdes når en overlastsikring utløses, og denne forskyvning leder normalt til at overlasten opphører eller blir uskadelig. There are several types of overload protection that are used to protect equipment against damage due to mechanical overload. It is common for two or more parts to move relative to each other when an overload protection is triggered, and this displacement normally leads to the overload ceasing or becoming harmless.

Skjærpinner som brytes ved en på forhånd bestemt skjærkraft, er en av de eldste kjente mekaniske overlastsikringer, og skjærpinner er fremdeles mye brukt. Shear pins, which break at a predetermined shear force, are one of the oldest known mechanical overload protection devices, and shear pins are still widely used.

Skjærpinner inngår også som funksjonsdel i ulike anordninger, hvor skjærpinner tilsiktet skjæres over som en del av anord-ningens normale virkemåte. I forbindelse med oljebrønner er eksempelvis vanlig å låse plugger og annet nedihulls utstyr ved skjærpinneanordninger. Ved å påtrykke en kraft, typisk ved å øke trykket i brønnvæsken, brytes skjærpinnene og en ønsket funksjon iverksettes, slik som å åpne eller stenge en ventil, løsne en plugg, kople et kveilrør fra et fastkilt verktøy og annet. Cutting sticks are also included as a functional part in various devices, where cutting sticks are intentionally cut as part of the device's normal operation. In connection with oil wells, for example, it is common to lock plugs and other downhole equipment with shear pin devices. By applying a force, typically by increasing the pressure in the well fluid, the cutting pins are broken and a desired function is implemented, such as opening or closing a valve, loosening a plug, disconnecting a coiled pipe from a wedged tool and so on.

Ved kortvarige og mer eller mindre tilfeldige overskridelser av den tillatte maksimale kraft, er det ofte ønskelig at overlastsikringen ikke skal aktiveres, det vil si at overlastsikringer i en del tilfeller bør ha en viss treghet. Oppfinnelsen retter seg mot anvendelser hvor det er vanlig å be-nytte skjærpinner og kan i mange tilfeller med fordel erstatte skjærpinner. In the event of short-term and more or less accidental exceedances of the permitted maximum force, it is often desirable that the overload protection should not be activated, that is to say that overload protection should in some cases have a certain inertia. The invention is aimed at applications where it is common to use cutting sticks and can in many cases advantageously replace cutting sticks.

En ulempe med skjærpinner er at de ofte må overdimensjoneres for å unngå at de brytes ved en kortvarig tilfeldig ekstra påkjenning, og dette reduserer sikkerheten. I mange sammen-henger er det også en ulempe med skjærpinner at de svekkes straks avskjæring har begynt, noe som fører til at skjærpinnene brytes selv om kraften reduseres under den øvre tillatte verdi. A disadvantage of shear pins is that they often have to be over-dimensioned to prevent them from breaking in the event of short-term accidental extra stress, and this reduces safety. In many contexts, it is also a disadvantage of shear pins that they weaken as soon as cutting has begun, which leads to the shear pins breaking even if the force is reduced below the upper permissible value.

Det er kjent å kombinere skjærpinner med ulik dimensjon eller av ulike materialer for å oppnå en trinnvis utløsning av en sikring. Antall skjærpinner kan også varieres. Et første sett med skjærpinner brytes da ved en lavere kraft enn et andre sett med skjærpinner. Dette utnyttes også i utstyr hvor skjærpinner inngår som en del av utstyrets funksjon. Et førs-te funksjonstrinn aktiveres eksempelvis ved å bryte ett sett med skjærpinner mens bryting av et andre sett skjærpinner ak-tiverer neste funksjonstrinn. For å oppnå sikker funksjon i utstyr av denne type, er det nødvendig å ha relativt stor forskjell i skjærkraft mellom de ulike sett skjærpinner. I forbindelse med nedihullsoperasjoner i oljebrønner, har det forekommet at skjærpinner har utløst en låseanordning for tidlig med kostbare følger. It is known to combine shear pins of different dimensions or of different materials to achieve a step-by-step tripping of a fuse. The number of cutting pins can also be varied. A first set of shear pins is then broken at a lower force than a second set of shear pins. This is also used in equipment where cutting pins are included as part of the equipment's function. A first function step is activated, for example, by breaking one set of cutting pins, while breaking a second set of cutting pins activates the next function step. In order to achieve safe function in equipment of this type, it is necessary to have a relatively large difference in cutting force between the different sets of cutting pins. In connection with downhole operations in oil wells, it has occurred that cutting pins have triggered a locking device prematurely with costly consequences.

Utover dette er teknikkens standpunkt innenfor dette felt blant annet representert ved US 5,050,911 og WO 9206269. In addition to this, the state of the art in this field is represented, among other things, by US 5,050,911 and WO 9206269.

US 5,050,911 omhandler en koplingsanordning omfattende to i forhold til hverandre teleskopisk forskyvbare deler, den ene i form av en tappformet del og den andre i form av en først-nevnte del omsluttende, hylseformet, andre del. Denne kjente koplingsanordning er innmonterbar i en fluidførende slange. US 5,050,911 deals with a coupling device comprising two relative to each other telescopically displaceable parts, one in the form of a pin-shaped part and the other in the form of a first-mentioned part enclosing, sleeve-shaped, second part. This known coupling device can be installed in a fluid-carrying hose.

Denne kjente koplingsanordning innbefatter en O-ring som opp-retter en fluidtett pakning/tetning og en sprød/skjør låse-ring som vil kople seg fra når de motsattrettede krefter overskrider en forutbestemt terskelverdi. Låseringen er utformet med en splitt, slik at den kan trekke seg sammen til en mindre diameter ved installasjonen. This known coupling device includes an O-ring which creates a fluid-tight gasket/seal and a brittle/fragile locking ring which will disengage when the opposing forces exceed a predetermined threshold value. The locking ring is designed with a split, so that it can contract to a smaller diameter during installation.

Et formål med oppfinnelsen er å framskaffe en overlastsikring som er like enkel som skjærpinner, og som samtidig tillater fortsatt funksjon etter kortvarige overskridelser av en på forhånd bestemt øvre kraftverdi. Et annet formål med oppfinnelsen er å framskaffe en overlastsikring hvor en eventuell overlast tillates å virke over en på forhånd bestemt distanse før overlastsikringen utløses. Et tredje formål med oppfinnelsen er at den skal kunne absorbere vesentlig mer energi enn skjærpinner som løses ut ved tilsvarende last, og at overlastsikringen derved skal kunne anvendes for å absorbere støt og retardere farlig masse i bevegelse. Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å framskaffe en overlastsikring hvor den til enhver tid tillatte maksimalkraft er en funksjon av en distanse eventuell forutgående overlast har virket over. One purpose of the invention is to provide an overload protection which is as simple as shear pins, and which at the same time allows continued function after short-term exceeding of a predetermined upper force value. Another purpose of the invention is to provide an overload protection where a possible overload is allowed to operate over a predetermined distance before the overload protection is triggered. A third purpose of the invention is that it should be able to absorb significantly more energy than shear pins that are released by a corresponding load, and that the overload protection should thereby be able to be used to absorb shock and slow dangerous mass in motion. A further purpose of the invention is to provide an overload protection where the maximum force permitted at any time is a function of a distance over which any previous overload has acted.

Formålene realiseres ved i tillegg til å utforme en overlastverneanordning ifølge den innledende del av patentkrav 1, å la overlastverneanordningen omfatte de trekk som angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1. The objectives are realized by, in addition to designing an overload protection device according to the introductory part of patent claim 1, allowing the overload protection device to include the features specified in the characterizing part of patent claim 1.

Oppfinnelsen beskrives i det følgende ved hjelp av et generelt utførelseseksempel og deretter beskrives oppfinnelsen anvendt i en nedihulls plugganordning som anvendes ved sementering av forlengelsesrør i oljebrønner. Det henvises til vedføyde tegninger hvor: Fig. 1 viser fra siden og delvis i snitt er overlastsikring før den utsettes for overlast, Fig. 2 viser den samme overlastsikring som fig. 1 etter at den har vært utsatt for en kortvarig overlast, Fig. 3 viser den samme overlastsikring som fig. 2 etter at overlastsikringen er utløst, Fig. 3A viser i større målestokk et snitt gjennom en gjengespiral , Fig. 4 viser skjematisk sett fra siden og delvis i snitt en oljebrønn med to sammenkoplede plugger til bruk ved sementering av et forlengelsesrør, Fig. 5 viser i større målestokk og i snitt de samme to plugger som fig. 4, Fig. 6 viser de samme plugger som fig. 5 idet nedre plugg er i ferd med å koples fra øvre plugg, Fig. 7 viser den nedre plugg fra fig. 6 i en posisjon nær bunnen av oljebrønnen. The invention is described in the following with the help of a general design example and then the invention is described as used in a downhole plug device which is used when cementing extension pipes in oil wells. Reference is made to the attached drawings where: Fig. 1 shows from the side and partially in section the overload protection before it is exposed to overload, Fig. 2 shows the same overload protection as fig. 1 after it has been exposed to a short-term overload, Fig. 3 shows the same overload protection as fig. 2 after the overload protection has been triggered, Fig. 3A shows on a larger scale a section through a threaded spiral, Fig. 4 shows a schematic view from the side and partially in section of an oil well with two connected plugs for use when cementing an extension pipe, Fig. 5 shows on a larger scale and in average the same two plugs as fig. 4, Fig. 6 shows the same plugs as fig. 5 as the lower plug is in the process of being disconnected from the upper plug, Fig. 7 shows the lower plug from fig. 6 in a position near the bottom of the oil well.

I fig. 1, 2 og 3 angir henvisningstallet 1 en stang som langs en del av sin lengde er forsynt med en utvendig gjengespiral 2. En hylse 4 som har en innvendig diameter som er litt større en gjengespiralens 2 utvendige diameter, er i den ene ende 6 forsynt med et parti med redusert innvendig diameter, hvorved det i hylsen 4 dannes en innvendig ringformet endevegg 8. Når overlastsikringen er montert og klar til bruk, ligger gjengespiralens 2 ene ende an mot endeveggen 8, og stangen 1 rager ut av hylsen 4 ved dens ende 6. In fig. 1, 2 and 3, the reference number 1 indicates a rod which along part of its length is provided with an external threaded spiral 2. A sleeve 4 which has an internal diameter that is slightly larger than the external diameter of the threaded spiral 2 is provided at one end 6 with a portion with a reduced internal diameter, whereby an internal annular end wall 8 is formed in the sleeve 4. When the overload protection is fitted and ready for use, one end of the threaded spiral 2 rests against the end wall 8, and the rod 1 protrudes from the sleeve 4 at its end 6.

Når stangen 1 og hylsen 4 utsettes for en kraft, som i fig. 2 er markert med bokstaven F, presses enden av gjengespiralen 2 mot endeveggen 8. På grunn av gjengespiralens 2 vinkel med lengdeaksen, opptas kraften F i et begrenset tverrsnitt eller skjærsone av gjengespiralen, nær kontaktpunktet med endeveggen 8, og det oppstår skjærspenninger mellom gjengespiralen 2 og stangen 1. Når kraften F øker til den på forhånd bestemte grense for overlast, overskrides materialets skjærfasthet i skjærsonen, og gjengespiralen skjæres. Den skårne gjengespi-rals 2 vinkel endres og blir i hovedsak parallell med endeveggen 8. Det oppstår dermed en ny skjærsone der gjengespiralens 2 vinkel endres, og så lenge kraften F opprettholdes vil skjæring av gjengespiralen 2 fortsette i en skjærsone som forflyttes langs gjengespiralen 2. When the rod 1 and the sleeve 4 are subjected to a force, as in fig. 2 is marked with the letter F, the end of the threaded spiral 2 is pressed against the end wall 8. Due to the angle of the threaded spiral 2 with the longitudinal axis, the force F is absorbed in a limited cross-section or shear zone of the threaded spiral, close to the point of contact with the end wall 8, and shear stresses occur between the threaded spiral 2 and rod 1. When the force F increases to the predetermined limit for overload, the shear strength of the material is exceeded in the shear zone, and the thread spiral is cut. The angle of the cut thread spiral 2 changes and becomes essentially parallel to the end wall 8. A new cutting zone thus arises where the angle of the thread spiral 2 changes, and as long as the force F is maintained, cutting of the thread spiral 2 will continue in a shear zone that moves along the thread spiral 2.

Gjengespiralen 2 skjæres derved gradvis løs fra stangen 1 så lenge kraften F overskrider overlastverdien. Gjengespiralen 2 komprimeres slik at hver avskåren spiralvinding hviler på den foregående avskårne spiralvinding. Når alle spiralvindinger er skåret, er stangen 1 løs og kan ikke lenger oppta kraften F. Overlastsikringen er fullt utløst, se fig. 3. The spiral thread 2 is thereby gradually cut free from the rod 1 as long as the force F exceeds the overload value. The thread spiral 2 is compressed so that each cut spiral turn rests on the preceding cut spiral turn. When all spiral turns have been cut, rod 1 is loose and can no longer absorb the force F. The overload protection is fully triggered, see fig. 3.

Om kraften F reduseres til en verdi som er mindre enn overlastverdien før alle vindingene i gjengespiralen 2 er skåret, vil skjæring av gjengespiralen stoppe opp. Stangen 1 kan dermed fortsatt oppta en kraft F som er mindre enn den på forhånd bestemte overlastgrense. Om kraften F igjen overskrider overlastgrensen, skjæres gjengespiralen 2 videre. If the force F is reduced to a value that is less than the overload value before all the turns in the threaded spiral 2 have been cut, cutting of the threaded spiral will stop. The rod 1 can thus still absorb a force F that is less than the predetermined overload limit. If the force F again exceeds the overload limit, the spiral thread 2 is cut further.

Ved å variere gjengespiralens 2 materialtykkelse eller stigning langs spiralens lengde, kan overlastgrensen varieres. Et ønsket kraftforløp kan derved velges på forhånd. By varying the material thickness of the thread spiral 2 or pitch along the length of the spiral, the overload limit can be varied. A desired power flow can thereby be selected in advance.

For å unngå skjevstilling av stangen 1 i forhold til hylsen 4, kan stangen 1 med fordel forsynes med en gjengespiral 2 som har to eller flere løp. In order to avoid misalignment of the rod 1 in relation to the sleeve 4, the rod 1 can advantageously be provided with a threaded spiral 2 which has two or more runs.

Gjengespiralen 2 kan alternativt anordnes som en innvendig spiral i en hylse og skjæres ved at et en stang med en bryst-ning trekkes gjennom hylsen. The threaded spiral 2 can alternatively be arranged as an internal spiral in a sleeve and cut by pulling a rod with a rib through the sleeve.

En overlastsikring ifølge oppfinnelsen virker støtabsor-berende på grunn av dens evne til å oppta en kraft over en distanse. An overload protection device according to the invention acts shock-absorbing due to its ability to absorb a force over a distance.

Klaringen mellom stangen 1 og åpningen ved hylsens 4 ende 6 bør være liten. Skjærflaten mellom stangen 1 og gjengespiralen 2 kan bli ujevn ved noen materialtyper, og det er fare for riving mellom stangen 1 og hylsen 4 idet skjærflaten passerer hylsens 4 ende 6. En ujevn skjærflate kan også rives når den passerer gjennom en forutgående avskåret gjengespiral. For å avhjelpe dette problem, kan gjengespiralen 2 med fordel forsynes med en bruddanviser i form av et spor 9 som løper langs gjengespiralens sideflater og fortrinnsvis langs gjengespiralens 2 fot, slik som vist i fig. 3A. The clearance between the rod 1 and the opening at the end 6 of the sleeve 4 should be small. The cutting surface between the rod 1 and the thread spiral 2 can become uneven with some types of material, and there is a risk of tearing between the rod 1 and the sleeve 4 as the cutting surface passes the end 6 of the sleeve 4. An uneven cutting surface can also tear when it passes through a previously cut thread spiral. To remedy this problem, the threaded spiral 2 can advantageously be provided with a breakage indicator in the form of a groove 9 which runs along the side surfaces of the threaded spiral and preferably along the threaded spiral 2 feet, as shown in fig. 3A.

Som et eksempel på en anvendelse hvor oppfinnelsen med fordel kan benyttes, beskrives i det følgende en plugganordning til bruk ved sementering av forlengelsesør i forbindelse med boring av olje- og gassbrønner. I plugganordningen som er av i og for seg kjent type, er det vanlig å anvende skjærpinner for å oppnå den tilsiktede funksjon. As an example of an application where the invention can be advantageously used, a plug device for use when cementing extension tubes in connection with drilling oil and gas wells is described below. In the plug arrangement, which is of a known type in and of itself, it is common to use shear pins to achieve the intended function.

Ved sementering av forlengelsesrør pumpes støpemasse ut i ringrommet mellom forlengelsesrør og formasjon. Støpemassen pumpes ned gjennom et tilførselsrør som er koplet til toppen av forlengelsesrøret som skal sementeres, og videre ned gjennom forlengelsesrøret til dets nedre ende og ut i ringrommet. For å unngå at støpemassen blandes med væske som er i brøn-nen, avgrenses støpemassen ved hjelp av to plugger, en foran og en etter støpemassen som drives fram av en trykkvæske. Da forlengelsesrøret har vesentlig større diameter enn tilfør-selsrøret, er det vanskelig å få en og samme plugg til å tette både innvendig i tilførselsrøret og innvendig i for-lengelsesrøret. For å oppnå tetning i begge rør, anvendes en spesiell plugganordning. When cementing an extension pipe, casting compound is pumped into the annulus between the extension pipe and the formation. The casting mass is pumped down through a supply pipe which is connected to the top of the extension pipe to be cemented, and further down through the extension pipe to its lower end and out into the annulus. In order to avoid that the casting mass is mixed with liquid in the well, the casting mass is delimited by means of two plugs, one in front and one after the casting mass, which is propelled by a pressurized fluid. As the extension pipe has a significantly larger diameter than the supply pipe, it is difficult to get one and the same plug to seal both the inside of the supply pipe and the inside of the extension pipe. To achieve a seal in both pipes, a special plug device is used.

Plugganordningen beskrives først generelt med henvisning til fig. 4 hvor en oljebrønn 10 er foret med et foringsrør 12 og et forlengelsesrør 14 er klar for sementering ned til bunnen av brønnen 10. Forlengelsesrøret 14 er i øvre ende koplet til et tilførselsrør 16 for støpemasse med en koplingsanordning 18. I forlengelsesøret 14, ved dets øvre ende, er det plas-sert en første ringformet plugg 20 som er festet under en andre ringformet plugg 22 som igjen er festet under koplingsanordningen 18. De to ringformede plugger 20, 22 har begge en sentral gjennomløpsåpning, hvorved tilførselsrøret 16 står i forbindelse med forlengelsesrøret 14. Ringpluggene 20 og 22 er forsynt med pakninger, henholdsvis 24, 26, som er innrettet til å tette glidende innvendig i forlengelsesrøret 14. The plug device is first described in general with reference to fig. 4 where an oil well 10 is lined with a casing pipe 12 and an extension pipe 14 is ready for cementing down to the bottom of the well 10. The extension pipe 14 is connected at the upper end to a supply pipe 16 for casting compound with a coupling device 18. In the extension pipe 14, at its upper end, a first ring-shaped plug 20 is placed which is fixed below a second ring-shaped plug 22 which in turn is fixed below the coupling device 18. The two ring-shaped plugs 20, 22 both have a central passage opening, whereby the supply pipe 16 is in connection with the extension pipe 14. The ring plugs 20 and 22 are provided with gaskets, respectively 24, 26, which are arranged to seal slidingly inside the extension pipe 14.

I tilførselsrøret 16 monteres en første plugg som er innrettet til å tette glidende mot tilførselsrørets 16 innervegg, hvoretter støpemasse pumpes inn i tilførselsrøret 16 og driver den første plugg framover. In the supply pipe 16, a first plug is mounted which is designed to seal slidingly against the inner wall of the supply pipe 16, after which casting compound is pumped into the supply pipe 16 and drives the first plug forward.

Når den første plugg når fram til første ringplugg 20, blokkeres dens gjennomløpsåpning. Ved å øke pumpetrykket, utløser så operatøren en overlastsikring, hvorved første ringplugg 20 koples fra andre ringplugg 22. Støpemassen pumpes deretter gjennom andre ringpluggs 22 gjennomløpsåpning og driver første plugg og første ringplugg som en samlet enhet, nedover langs forlengelsesrøret 14 inntil første ringplugg 20 lander på og tetter mot et ringformet anlegg 28 nær forlengelses-røret s 14 nedre ende. When the first plug reaches the first ring plug 20, its passage opening is blocked. By increasing the pump pressure, the operator then triggers an overload protection, whereby the first ring plug 20 is disconnected from the second ring plug 22. The casting mass is then pumped through the second ring plug 22 through opening and drives the first plug and first ring plug as a unified unit, down along the extension pipe 14 until the first ring plug 20 lands on and seals against an annular device 28 near the lower end of the extension tube s 14.

For nå å få støpemassen forbi første ringplugg 20, øker ope-ratøren på ny pumpetrykket, og en overlastsikring løser ut med det resultat at første plugg presses gjennom første ringplugg 20 og faller ned gjennom det ringformede anlegg 28, og det opprettes fri passasje til brønnen 10. In order to now get the casting mass past the first ring plug 20, the operator increases the pump pressure again, and an overload protection is triggered with the result that the first plug is pushed through the first ring plug 20 and falls down through the ring-shaped facility 28, and a free passage to the well is created 10.

Etter at den tilmålte støpemasse er kommet inn i tilførsels-røret 16, føres det inn en andre plugg som drives videre fram av en trykkvæske. Når andre plugg kommer inn i andre ringplugg 22, blokkeres dens gjennomstrømningsåpning, og væske-trykket stiger i tilførselsrøret 16. En overlastsikring løser ut og andre ringplugg 22 frigjøres fra koplingsanordningen 18. Andre plugg og andre ringplugg 22 drives sammen videre ned i forlengelsesrøret 14 inntil andre ringplugg 22 lander på første ringplugg 20, og det alt vesentlige av støpemassen er presset ut av forlengelsesrøret 14. After the measured molding compound has entered the supply pipe 16, a second plug is inserted which is propelled forward by a pressurized liquid. When the second plug enters the second ring plug 22, its flow opening is blocked, and the liquid pressure rises in the supply pipe 16. An overload safety device releases and the second ring plug 22 is released from the coupling device 18. The second plug and the second ring plug 22 are driven together further down the extension pipe 14 until second ring plug 22 lands on first ring plug 20, and most of the molding compound is pressed out of the extension pipe 14.

I det ovenstående er det ved flere anledninger nevnt hvordan overlastsikringer nyttes som en del av pluggsystemets virkemåte. I det følgende redegjøres det for hvordan en overlastsikring i henhold til oppfinnelsen kan anvendes i forbindelse med frigjøring av første ringplugg 20 fra andre ringplugg 22, og videre i forbindelse med åpning av første ringplugg 20 etter at den har landet på anlegget 28 nær forlengelsesrørets In the above, it has been mentioned on several occasions how overload protection devices are used as part of the plug system's operation. In the following, it is explained how an overload protection according to the invention can be used in connection with the release of the first ring plug 20 from the second ring plug 22, and further in connection with the opening of the first ring plug 20 after it has landed on the plant 28 near the extension pipe's

14 nedre ende. 14 lower end.

Fra fig. 5 går det fram at andre ringplugg 22 er forsynt med nedadrettede fingerlignende gripere 30 som er i inngrep med et ringformet spor 32 i første ringplugg 20, og derved låser første ringplugg 20 til andre ringplugg 22. Griperne 30 er ettergivende, men en hylse 34 som omsluttes av griperne 30, sikrer at griperne 30 er i inngrep med sporet 32. Hylsen 34 er forsynt med en utvendig gjengespiral 36 som ligger an mot en innvendig ringformet endevegg 38 i første ringplugg 20. Øvre ringplugg 22 er festet til koplingsanordningen 18 ved en overlastanordning eller låsemekanisme 40 som bare er vist i forenklet form. Låsemekanismen 40 sikres av en aksialforskyv-bar innvendig hylse 42 som igjen er låst med en låsetapp 44, og låsetappen 44 holdes på plass av første ringplugg 20. For å frigjøre andre ringplugg 22 fra koplingsanordningen 18, må således første ringplugg 20 koples fra for å frigjøre låsetappen 44, hvoretter en forskyvning av hylsen 44 opphever virkningen av låsemekanismen 40. From fig. 5 it appears that the second ring plug 22 is provided with downwardly directed finger-like grippers 30 which engage with an annular groove 32 in the first ring plug 20, thereby locking the first ring plug 20 to the second ring plug 22. The grippers 30 are yielding, but a sleeve 34 which is enclosed by the grippers 30, ensures that the grippers 30 are in engagement with the groove 32. The sleeve 34 is provided with an external threaded spiral 36 which rests against an internal annular end wall 38 in the first ring plug 20. The upper ring plug 22 is attached to the coupling device 18 by an overload device or locking mechanism 40 which is only shown in simplified form. The locking mechanism 40 is secured by an axially displaceable inner sleeve 42 which is again locked with a locking pin 44, and the locking pin 44 is held in place by the first ring plug 20. To release the second ring plug 22 from the coupling device 18, the first ring plug 20 must thus be disconnected in order to release the locking pin 44, after which a displacement of the sleeve 44 cancels the action of the locking mechanism 40.

I fig. 6 er det vist en plugg 46 som er innrettet til å tette glidende innvendig i tilførselsrøret 16, mens den presses fram av etterfølgende støpemasse. Pluggen 46 har landet i In fig. 6 shows a plug 46 which is arranged to seal the inside of the supply pipe 16 while it is being pushed forward by subsequent molding compound. Plug 46 has landed

øvre ende av hylsen 34 og blokkerer for gjennomstrømning. Når pumpetrykket økes slik som allerede forklart, skjæres gjengespiralen 36 løs fra hylsen 34 som presses nedover. Når hylsen 34 ikke lenger omsluttes av griperne 30, gir disse etter og upper end of the sleeve 34 and blocks flow. When the pump pressure is increased as already explained, the threaded spiral 36 is cut loose from the sleeve 34 which is pressed downwards. When the sleeve 34 is no longer enclosed by the grippers 30, these give way and

går ut av inngrep med sporene 32. Første ringplugg 20 er dermed fri fra andre ringplugg 22. Skjæring av gjengespiralen 36 stopper opp, idet pluggen 46 og første ringplugg 20 med hylsen 34 skyves nedover langs forlengelsesrøret 14 av væske-trykket . goes out of engagement with the grooves 32. The first ring plug 20 is thus free from the second ring plug 22. Cutting of the threaded spiral 36 stops, as the plug 46 and the first ring plug 20 with the sleeve 34 are pushed down along the extension pipe 14 by the liquid pressure.

Første ringplugg 20 med pluggen 46 liggende tettende an mot hylsens 34 øvre ende presses så nedover forlengelsesøret 14 inntil første ringplugg 20 lander på det ringformede anlegg 28 nær nedre ende av forlengelsesrøret 14 slik som allerede forklart med henvisning til fig 4. Ved at operatøren på nytt øker trykket, skjæres gjengespiralen 36 løs fra hylsen 34 i hele sin lengde, slik som vist i fig. 7. Hylsen 36 med pluggen 46 faller dermed ut under første ringplugg 20 som derved er åpen for gjennomstrømning. The first ring plug 20 with the plug 46 lying tightly against the upper end of the sleeve 34 is then pressed down the extension ear 14 until the first ring plug 20 lands on the ring-shaped device 28 near the lower end of the extension pipe 14 as already explained with reference to Fig. 4. By the operator again increases the pressure, the threaded spiral 36 is cut loose from the sleeve 34 along its entire length, as shown in fig. 7. The sleeve 36 with the plug 46 thus falls out under the first ring plug 20, which is thereby open for flow.

I tilsvarende plugger av kjent type er det vanlig å nytte to sett skjærpinner. Det første sett skjærpinner er innrettet til å brytes når første ringplugg skal frigjøres fra andre ringplugg, mens det andre sett skjærpinner er innrettet til å brytes når første ringplugg skal åpnes for gjennomstrømning. Første sett skjærpinner må da være innrettet til brytes ved en vesentlig lavere last enn det andre sett skjærpinner. In corresponding plugs of a known type, it is common to use two sets of shear pins. The first set of shear pins is arranged to break when the first ring plug is to be released from the second ring plug, while the second set of shear pins is arranged to break when the first ring plug is to be opened for flow. The first set of shear pins must then be designed to break at a significantly lower load than the second set of shear pins.

Det forekommer at begge sett skjærpinner brytes idet første ringplugg skal frigjøres fra andre ringplugg. En antatt årsak til dette er at pluggen og hylsen, idet første sett skjærpinner brytes, akselereres slik at skjærpinnene som holder et anlegg som hylsen skal lande på, brytes ved anslag. Skjærpinnene er ikke i stand til å absorbere hylsens bevegelses-energi, og de brytes. Resultatet er at hylsen og pluggen nær-mest skytes rett gjennom første ringplugg, og sementerings-operasjonen mislykkes. It happens that both sets of shear pins break when the first ring plug has to be released from the second ring plug. A presumed reason for this is that the plug and the sleeve, as the first set of shear pins are broken, are accelerated so that the shear pins holding a facility on which the sleeve is to land are broken on impact. The cutting pins are not able to absorb the sleeve's movement energy, and they break. The result is that the sleeve and the plug almost shoot straight through the first ring plug, and the cementing operation fails.

Ved å anvende en overlastsikring i henhold til oppfinnelsen, unngås denne type problemer. By using an overload protection according to the invention, this type of problem is avoided.

Claims

1. Overload protection device comprising a first and a second element and a securing element (2) arranged to transfer load up to a predetermined value between said first element and said second element and to be torn off when there is an overload between said first element and second element, characterized in that said first element has a threaded spiral (2), while the second element has a wall or shoulder (6) for contact with and transfer of load to the threaded spiral (2) in the form of a shear force, and that the threaded spiral (2) is arranged to be torn off gradually from one end to the other end by the impact of the shearing force when this force exceeds a predetermined value.

2. Overload protection device according to claim 1, characterized in that the threaded spiral (2) follows two or more screw lines.

3. Overload protection device according to claim 1 or 2, characterized in that the thread spiral (2) has variable material thickness and can thus withstand a variable overload.

4. Overload protection device according to any one of the preceding claims, characterized in that the threaded spiral (2) has a variable pitch and can thus withstand a variable overload.

5. Overload protection device according to any one of them preceding claim, characterized in that said first element is designed with at least one weakened area which extends along the threaded spiral (2) to initiate tearing of the spiral.

6. Overload protection device according to claim 5, characterized in that the weakened area is a groove (9) which extends along at least one of the side surfaces of the threaded spiral (2).

7. Item of downhole equipment in an oil well, provided with an overload protection device as specified in any of the preceding claims.