NO316333B1 - Frigj degree rbar pakning for bruk i en underjordisk br degree nn - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fhgjørbar pakning for bruk i en underjordisk brønn, som an-gitt i innledningen til det selvstendige krav 1

Ved behandling og preparering av underjordiske brønner for produksjon, blir en brønn-pakning kjørt ned i brønnen på en arbeidsstreng eller et produksjonsrør Formålet med

ekspansjonspakningen er å bære produksjonsrør og annet komplettenngsutstyr slik som en sil nær inntil en produserende formasjon, og for å avtette nngrommet mellom utsiden av produksjonsrøret og innsiden av brønnfonngsrøret for å blokkere bevegelsen av fluider gjennom nngrommet forbi pakningsstedet Pakningen er utstyrt med foranknng-holdekiler med motstående kammende flater som samvirker med komplementære motstående kilende flater, hvorved anker-holdekilene er radielt forlengbare til gnpende inngrep mot brønnfonngsrørveggen som svar på relativ aksiell bevegelse av de kilende flater

Pakningen bærer også ringformede tetmngselementer som er utvidbare radielt til tettende inngrep mot veggen i brønnfonngsrøret som svar på aksielle trykkrefter Langsgående bevegelse av pakningskomponentene som innsetter anker-holdekilene og tetningselementene kan frembnnges enten hydraulisk eller mekanisk

Etter at pakningen har blitt innsatt og tettet mot brønnfonngsrørveggen, skal den forbli i tettende inngrep ved fjerning av den hydrauliske eller mekaniske innsettingskraft Videre er det vesentlig at pakningen forblir låst i sin innsatte og tettende stilling mens det motstås hydrauliske trykk påført utvendig eller innvendig fra formasjonen og/eller ma-nipulering av rørstrengen og serviceverktøy uten å løsgjøre pakningen eller avbryte tet-ningen Dette gjøres vanskeligere i dype brønner hvor pakningen og dens komponenter er utsatt for høye brønntemperaturer, f eks så høye som 315°C, og høye brønntrykk,

f eks 34,48 MPa Videre bør pakningen kunne motstå vanasjon av utvendig påførte hydrauliske trykk ved nivåer opp til så mye som 103,43MPa i begge retninger, og fortsatt være opphentbare etter eksponering i lange perioder, f eks fra 10 til 15 år eller mer Etter slike lange penoder med lang tjeneste under ekstreme trykk og temperaturforhold, er det ønskelig at pakningen kan hentes opp fira brønnen, hvor anker-holdekilene og tetningselementene blir trukket tilstrekkelig tilbake til å unngå nving mot hindnnger i brønnboringen som er mindre enn den tilbaketrukne tetningsenhet, f eks ved en inn-spenningsunion, krave-union, nippel eller lignende

I dag blir permanentpakninger benyttet for langtidsanbnngelse i brønner som krever at pakningen skal motstå trykk så høye som 103,5 MPa ved 315°C Konvensjonelle per-manente pakninger er konstruert på en slik måte at de blir permanent fiksert til fonngs-rørveggen og i dette hjelper til tetning av elementpakken Imidlertid må permanentpakninger bh freset ut for uttak Et av hovedproblemene som inngår ved fjerning av en permanentpakning er at dens elementpakke vanligvis har store støtte-nnger av metall eller sko som overbygger gapet mellom pakningen og fonngsrøret og tilveiebringer en bærestruktur for tetningselementet og holde det fra å ekstrudere ut inn i nngrommet Problemet med dette arrangement er at de store støttesko av metall virker som et sett holdekiler og vil ikke frigjøre seg fra fonngsrørveggen

For tiden opphentbare høytrykks pakninger benytter multiple C-nng støttesko som er vanskelige å trekke tilbake når man forsøker å hente opp pakningen En ytterligere be-grensning ved bruken av høytrykks opphentbare pakninger av konvensjonell form, for eksempel enkeltstående holdekile-pakninger, er at dersom det er noen slakk ved innset-ting av pakningen, eller noen påfølgende bevegelse i pakningen, avlastes noe av trykkraften på elementpakken Dette reduserer den totale trykkraft utøvet mot tetningselementene mellom doren og fonngsrøret, som derfor gjør at en lekkasjekanal kan utvik-le seg over tetningspakken

Videre er det vanlig kunnskap ved konstruksjon av for tiden benyttet opphentbare høy-trykks pakninger at en lengre holdekile kan benyttes for å fordele jevnere belastninger i fonngsrøret Hva som vanligvis skjer er imidlertid at en holdekile vil nå en lengde med en tilsvarende lengde av holdekiletannkontakt, slik at det blir vanskelig eller umulig å oppnå første holdekiletapp-penetrenng inn i fonngsrørveggen når pakningen lnnspen-nes Det blir så mye tannlengde i kontakt med fonngsrøret at lnnspenmngsbelastning på holdekilen er utilstrekkelig til å forankre pakningen

Et annet problem ved høytemperatur, høytrykkspakninger av enhver type innebærer at holdekilene skader fonngsrøret Med de aksielle belastninger, og forskjellsbelastnmger ved konstruksjonsgrensene, er den totale aksielle kraft på pakning-holdekilen nesten 2240 kN Ved ikke å telle med friksjon blir denne belastning multiplisert med en radial-kraft inn i fonngsrørveggen når delt med tangent til holdekilen/kilens kontaktvinkel Ettersom pakningen kan innsettes inne i usementert fonngsrør, er potensiell fonngs-rørskade en hovedbekymnng

Med konvensjonelle segmenterte holdekiler vil den iboende tre- eller firepunkts belastning mot fonngsrørveggen deformere fonngsrøret til et forhåndsplassert holdekilemøns-ter, og det fullt ut belastede ustøttede fonngsrør vil deformere til grovt sett et tnangel eller et kvadrat, etc tilsvarende antallet individuelle holdekiler som benyttes Knute-punkter vil opptre på fonngsrørets ytre diameter som tilsvarer hvert holdekilesegment Dette resultat er ikke ønskelig, siden det da vil bli svært vanskelig å nedsette og korrekt innsette en annen ekspansjonspakning etter at den første er tatt ut Videre, når produksjonsrøret i slike brønner vanligvis er tilvirket av en kostbar korro-sjonsmotstandig legering må skraper og bulker unngås, ettersom de kan virke som spen-ningsanvisere eller korrosj onspunkter

US-4,512,399 viser en pakning med et pakningselement, holdekile og en låseenhet for å låse pakningen i ekspandert stilling Et stempel som glir langs doren aktiviserer pakningen Pakningen frigjøres ved at doren kuttes, og pakningen hentes opp

US-4,582,134 omhandler en fhgjørbar pakning som settes hydraulisk, med doble dorer som kan koples inn i rørledningen for å tette rørledningen og for å forankre pakningshu-set i brønnfonngen ved hjelp av et forankringssystem Dorene er ghdbart tilknyttet for begrenset bevegelse i lengderetningen i pakningens hus

US-5,492,173 omhandler en fhgjørbar brønnlås for bruk i samband med et verktøy for å sette låsen Låsen innbefatter en aktuenngssammenstilling som er opererbar som en re-aksjon på langsgående bevegelse mellom deler av låsen

Hva som er nødvendig er derfor en pakning som er i stand til sikker anbringelse ved dens konstruksjonsgrenser i fullstendig ubåret fonngsrør, uten skade på fonngsrøret

Nok et problem med høytrykks opphentbare pakninger er at de ikke kan motstå høye produksjonsrørbelastninger under produksjon og stirnulenngsoperasjoner

Et annet problem med høytrykks opphentbare pakninger er at ingen sak uansett hvor godt de er konstruert kan de av og til tilfeldig bh frigjort

Derfor er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebnnge en opphentbar pakning som kan virke effektivt ved trykkforskjeller på 103,5 MPa og temperaturer opp til 315°C uten å slippe

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebnnge en opphentbar pakning som har en holdekile-utforming som gjør at lengre holdekiler kan effektivt brukes

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebnnge en strammere elementtetmng og et mer pålitelig tetningssystem

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebnnge en opphentbar pakning som ikke kan tilfeldig frigjøres

De foranstående formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en fhgjørbar pakning for bruk i en underjordisk brønn, hvilken pakning innbefatter en holdekilde og en låseenhet for å låse pakningen i sin utplasserte stilling, der låseenheten innbefatter en øvre dor, en nedre konnektorrørstuss forbundet med den øvre dor, og et stempel innpasset konsentnsk og glidende rundt den øvre dor og den nedre konnektorrørstuss, der stempelet er i stand til å gli lengdeveis langs både den øvre dor og den nedre konnektorrørstuss, hvilket stempel er hindret i å gli fullstendig av den øvre dor eller den nedre konnektor-rørstuss, hvilket stempel kan låses i en stilling der stempelet dekker en maksimal del av den øvre dor og pakningen er fullstendig utplassert, og at hele pakningen kan frigjøres for opphenting ved å kappe et parti av låseenheten Den fhgjør-bare pakningen ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at låseenheten omfatter en klem-holdekile som er operativt innpasset mellom stempelet og den nedre konnektorrørstuss

Ved en annen side ved oppfinnelsen benyttes en innvendig klem-holdekile for å fasthol-de pakningen i sin innsatte stilling Klem-holdekilen er konstruert i likhet med tønne-holdekilen, og er tilstrekkelig fleksibel til lett å bli skralleført over de sammen-passende nedre rørstykke-konnektorgjenger Den er fjærbelastet med enkle bølgefjærer, og elimi-nerer "backlash" vanligvis forbundet med kraftige klem-holdekiler i ett stykke Ehmine-nng av "backlash" skaper en strammere eller tettere elementtetmng og gir et mer pålitelig tetningssystem Klem-holdekilen tjener til å holde ekspansjonspakningen i sin innsatte eller lnnspante stilling og dermed forhindre tilfeldig frigjøring av ekspansjonspakningen

Ekspansjonspakningen ifølge oppfinnelsen er forsettlig konstruert som en pakning som skjæres til frigjøring Dette betyr at denne opphentbare pakning ikke har noen innebyg-get fh<g>jønn<g>smekanisme, men har isteden en låseenhet som låser pakningen i sin utplasserte stilling Den eneste måte den kan frigjøres på er å kappe doren I en foretruk-ken utførelse er en stopp-skulder anordnet i doren for positivt å lokalisere en vaierhne-kjemisk skjærer Skjænngspunktet er dermed opportunt konstruert slik at doren kappes på et nøyaktig sted slik at ikke bare frigjøres pakningen, men hele pakningen og halerø-ret blir deretter hentet opp som en enhet Ingen del av pakningen etterlates i brønnen for påfølgende oppfiskingsoperasjoner, og heller ikke er noen utfresing nødvendig, som tilfelle ville være med en tradisjonell permanent ekspansjons-pakning

Hovedfordelen med en kutte- for å -frigjøre ekspansjonspakmng er at den kan motstå ekstreme produksjonsrørbelastninger som opptrer under dens produksjon og stimule-ring Den forhindrer også positivt tilfeldig frigjøring av pakningen

De nye trekk ved oppfinnelsen er fremsatt spesielt i kravene Oppfinnelsen vil best for-stås fra den følgende beskrivelse når den leses sammen med de vedlagte tegninger

Fig 1 viser et lengdenss og snitt av en opphentbar brønn-ekspansjonspakning som oppviser trekkene ifølge den foreliggende oppfinnelse innsatt i fonngsrøret i en brønnbonng som gir en fhgjørbar tetning med fonngsrørveggen og en produksjons-rørstreng som går inn i pakningen, Fig 2A-2C, inklusive og tatt sammen, danner et lengdenss i snitt av den opphentbare brønnpakmng og tetningsenhet ifølge oppfinnelsen som viser tetningsenheten avspent og paknings-holdekilene tilbaketrukket når pakningen blir kjørt ned i en brønnbonng, Fig 3A-3C, inklusive og tatt sammen, danner et lengdenss i snitt av den opphentbare brønn-pakmng og tetningsenhet ifølge oppfinnelsen som viser tetningsenheten og paknings-holdekilene utplassert når pakningen blir innsatt i en brønnbonng, Fig 4A-4C, inklusive og tatt sammen, danner et lengdenss i snitt av den opphentbare brønnpakmng og tetningsenhet ifølge oppfinnelsen som viser tetningsenheten avspent og pakmngsholdekilene tilbaketrukket når pakningen frigjøres og er klar for opphenting fra en brønnbonng, Fig 5 viser et plannss av en tønne-holdekile ifølge oppfinnelsen tatt ut fra pakningen, Fig 6 viser et innvendig plannss av en tønne-holdekile ifølge oppfinnelsen uttatt fra pakningen,

Fig 7 viser et lengdenss i snitt av en øvre kile tatt ut fra doren, og

Fig 8 viser et langsgående smttnss av den nedre kile tatt ut fra doren

I beskrivelsen som følger er hke deler markert gjennom hele beskrivelsen og tregninge-ne med de samme henvismngstall respektivt Tegningene er ikke nødvendigvis i måle-stokk og forholdene mellom disse deler har blitt forstørret for å illustrere bedre detaljer og trekk ved oppfinnelsen I den følgende beskrivelse skal betegnelser "øvre", "oppad", "nedre", "under", "nede i hullet" og lignende, som benyttet her, bety i forhold til bunnen av eller den lengste utstrekning av den omgivende brønnbonng selv om brønnbonngen eller deler av den kan være avvikende eller honsontal Hvor komponenter av forholdsvis velkjent konstruksjon blir benyttet, vil deres oppbygning og betjening ikke bli beskrevet i detalj

Det vises nå til fig 1 hvor en brønnpakmng 10 er vist i fhgjørbart innsatt, tettende inngrep mot bonngsveggen 12 i et brønnfonngsrør 14 Det rørformede brønnfonngsrør 14 forer en brønnbonng 16 som har blitt boret gjennom en olje- og gassproduserende formasjon som krysser flere overliggende lag 18,20 og 22, og krysser deretter en hydrokar-bonproduserende formasjon 24 Doren 341 pakningen 10 er koplet til en rørstreng 26 som fører til et brønnhode for å lede produserte fluider fra den hydro-karbonbærende formasjon 2 til overflaten Den nedre ende av fonngsrøret som krysser den produserende formasjon perforeres for å tillate at brønnfluider slik som olje og gass strømmer fra den hydrokarbonbærende formasjon 24 gjennom fonngsrøret inn i brønn-bonngen 12

Pakningen 10 er fhgjørbart innsatt og låst mot fonngsrøret 14 med en anker-holdekile-enhet 28 En tetningselement-enhet 30 montert på doren 34 blir ekspandert mot brønnfo-nngsrøret 14 for å tilveiebnnge fluidtett terning mellom doren og brønnfonngs-røret slik at formasjonstrykket holdes i brønnbonngen under tetningsenheten og formasjonsfluider tvinges inn i bonngen i pakningen for å fremme i boreplaten gjennom produksjons-rørstrengen 26

Det vises nå til fig 2A-2C, som viser pakningen som den er utformet for kjønng mn i brønnen for anbnngelse, pakningen 10 blir kjørt inn i brønnbonngen og innsatt med hydrauliske innretninger Anker-holdekilen 1001 anker-holdekileenheten 28 blir først innsatt mot brønnfonngsrøret 14, etterfulgt ved utvidelse av tetningselementenheten 30 Pakningen 10 innbefatter kraftoverførende apparater 104 og 58 med en klem-holdekile 102 som opprettholder den mnspente tilstand etter at det hydrauliske lnnspenmngstrykk er tatt av Pakningen 10 kan lett hentes opp fra brønnbonngen ved å kappe doren 34 og med et oppadrettet trekk som blir utført gjennom doren og dermed tillater ankerholde-kilen 100 å trekke seg tilbake og tetningselementene 30A til å avspenne, som dermed frigjør pakningen for opphenting til overflaten Hele lommen og det tilfestede fonngsrør blir hentet opp til sammen

Anker-holdekileenheten 28 og tetningselementenheten 30 er montert på en rørformet dorlegeme 34 med en syhndnsk bonng 36 som danner en langsgående produksjons-strøm-passasje eller kanal Den nedre ende av doren 34 er fast koplet til en nedre kon-nektorrørstuss 38 Den nedre konnektorrørstuss 38 videreføres under pakningen inne i brønnfonngsrøret for kopling til en sandsil, polert nippel, hale-sil og sump-pakning, for eksempel Den sentrale kanal i pakningsbonngen 36 så vel som den polerte bonng, den nedre rørstuss-bonng, den polerte nippel, sandsilen og lignende er konsentnske med og danner en fortsettelse av den rørformede bonng i den øvre rørstreng

I den foretrukne utførelse beskrevet her blir pakningen 10 innsatt med en hydraulisk aktuatorenhet 40, som omfatter et stempel 42 konsentrisk montert på doren 34, som om-slutter et nngformet kammer 44 som er åpent mot den syhndnske bonng 36 ved porten 46 Den hydrauliske aktuatorenhet 40 er koplet til den nedre kraftoverførende enhet 104 for radiell utfønng av anker-holdekileenheten 28 og tetningselement-enheten 30 til innsatt inngrep mot brønnbonngsveggen Det vises til fig 2B hvor den hydrauliske aktuator innbefatter et rørformet stempel 42 som bærer nngtetninger S for tettende inngrep mot den ytre overflate av doren 34 Stempelet 42 er også glidbart avtettet mot den utvendige overflate av en nedre konnektor-rørstuss 38 Stempelet 42 er fast innfestet til en nedre kile 88 Hydraulisk trykk pådratt gjennom lnnløpsporten 46 som trykksetter det nngformede kammer 44 Når kammeret trykksettes dnves stempelet 42 oppad, som dermed også beveger den nedre kile oppad

Det vises nå til fig 8 der den nedre kile 88 er plassert mellom den utvendige overflate av doren 34 og den nedre bonng av tønne-holdekilen 100 og oppviser et antall oppad vendende avkortede kileflatekonuser 90 I innfønngsposisjonen er den nedre kile 88 og dens konuser 90 helt tilbaketrukket, og er blokkert mot ytterligere nedad rettet bevegelse i forhold til holdekilebæreren av stempelet 42 Den øvre kile 52 har likeledes et antall nedad vendende konisk avkortede kileflatekonuser 92

Holdekile-anker enhet en 28 innbefatter en tønne-holdekile 100 som er fint anpasset på den ytre overflate av den øvre og nedre kile 52 og 88 Det vises nå til fig 5-8, der tøn-nekilen 100 har et antall holdekile-ankere 28A som er montert for radiell bevegelse Et større antall holdekiler, slik som 12 eller 14 er å foretrekke Hver av anker-holdekilene innbefatter nedre gnpeflater 106 og nedre gnpeflater 108 posisjonert til å rage radielt inn i fonngsrørveggen hver av gnpeflatene har honsontalt onenterte gripekanter 106A, 108A som gir gnpende kontakt i hver retning for langsgående bevegelse av pakningen 10 Gnpeflatene, innbefattende de honsontale gripekanter, er radielt krummet for å pas-se formen til den syhndnske innvendige overflate av brønnfonngsrørveggen mot hvilken holdekile-ankerelementene er i inngrep i innsatt stilling Ettersom pakningen vanligvis potensielt må motstå mer belastning i retmng oppad har tønne-holdekilen 100 en lengre nedre overflate til å motstå oppad rettet bevegelse For formålene ifølge denne søknad er senteret av holdekilen det punkt langs den aksielle lengde av pakningen ved hvilket gnpekantene endrer retninger ved 146

Innsiden av tønne-holdekilen 100 omfatter en sene avkortede konuser 94,98 De nedre holdekilekonuser 94 er plassert nær inntil og stort sett komplementært til de nedre kilekonuser 90, mens de øvre holdekilekonuser 98 er plassert nær inntil og stort sett komplementære med de øvre kilekonuser 92 Antallet av nedre holdekilekonuser 94 er høyere enn antallet øvre holdekilekonuser 98, for å komplementere den lengre, nedre gnpeflate 106 på tønneholdekilen I denne utførelsen er de nedre holdekilekonuser 94 plassert med lik avstand fra hverandre De øvre holdekilekonuser 98 er også plassert med hk avstand fra hverandre

Bruken av en tønneholdekile som vist her tillater fullstendig omkretsmessig kontakt med fonngsrøret Denne konstruksjon sprer effektivt ut holdekile-mot-fonngs-rørbelastningen over et større areal og gjør kontaktspenmngene mellom holdekilene og fonngsrøret minst mulig Med bruken av en tønneholdekile blir fonngsrøret alltid presset til et sirkulært tverrsnitt selv ved fulle belastninger Videre er holdekilen utformet til å belaste jevnt slik at like belastninger bæres av alle holdekiletennene Dette sikrer mi-nimal inntrengning av holdekiletennene inn i fonngsrørveggen

De nedre kilekonuser 90 er ikke plassert identisk i hk avstand med de tilsvarende nedre holdekilekonuser 94 Isteden blir de to øverste nedre kilekonuser 90A, 90B plassert ak-kurat noe lenger fra hverandre enn deres tilsvarende holdekilekonuser 94A, 94B Deretter, når man beveger seg nedover, blir hver kilekonus plassert progressivt lenger fra hverandre Mens denne utførelsen er vist med fire nedre kilekonuser ville ethvert antall konuser være akseptabelt Den øvre kile 52 er utformet i likhet med den nedre kile, ved at gapet mellom de øvre kilekonuser 92 er noe større enn gapet mellom tilsvarende holdekilekonuser 98 Denne utførelse er vist med to konuser, men det nye konsept ville virke med ethvert antall konuser, så lenge som konusene blir plassert progressivt lengre fra hverandre, med det minste gap værende mellom de nederste to øvre kilekonuser

Et av de nye konsepter vist i denne ansøkning er bruken av progressiv belastning av holdekilen Det betyr at holdekilen belastes først mot fonngsrørbrønnen nær lengdesenteret av holdekilen, deretter etter hvert som belastningen på holdekilen øker, belastes resten av holdekilen progressivt mot fonngsrørveggen fra lengdesenteret ut mot den ytre kant Den foretrukne utførelse beskrevet her benytter et konstant gap mellom konusene på holdekilen og progressivt bredere gap på kilene Som det tydelig fremgår, finnes det et hvilket som helst antall kombinasjoner av gap i holdekilekonusene og kilekonusene som kan oppnå det ønskede resultat F eks kunne gapene mellom holdekilekonusene være ensartet, og gapene mellom holdekilekonusene kunne være progressiv mindre fra senter til de øvre og nedre kanter Enhver kombinasjon av holdekilekonuser og kilekonuser som ville resultere i at kilekonusene blir progressivt fjernet noe videre lengdeveis fra deres korresponderende holdekilekonuser, når sett fra senteret til de øvre og nedre kanter av holdekilen, ville oppnå det ønskede resultat Mens denne foretrukne utførelse er vist ved bruk av en tønneholdekile, kunne de andre nye konsepter ved denne ansøk-ning benyttes med andre typer holdekiler

Holdekile-bæreren er avtagbart koplet til den nedre kile 88 med anti-forhåndssatte skjærskruer I samsvar med dette arrangement, når stempelet 42 forlenges som svar på trykksettmg gjennom porten 46 blir den nedre kile 88, ankerholdekileenheten 28 og den øvre kraftoverførende enhet 58 forlenget oppad mot tetningselementenheten 30 Den øvre kraftoverførende enhet omfatter en element-holdekrave 68 som er koplet til den øvre kile 52

Tetningselementenheten 30 er montert direkte på en utvendig bæreflate 54 av doren 34 Tetningselementenheten 30 innbefatter en øvre utvendig pakningsendeelement 30A, et senterpakmngselement 30B og en nedre utvendig pakningsendeelement 30C Det øvre endetetningselement 30A er fhgjørbart festet mot aksiell oppad rettet bevegelse ved inngrep mot en øvre støttesko 56, som i sin tur er forbundet til en dekselhylse 80 Den øvre støttesko 56 og dekselhylse 80 er bevegelig montert på doren 34 for lengdeveis bevegelse fra en nedre stilling, som vist i fig 2A, til en øvre stilling (fig 3A) som tillater tetningselementenheten å bevege seg oppad langs den utvendige overflate av doren 34 I dette arrangement gjennomgår tetningselementenheten lengdeveis sammentrykning av den øvre kraftoverførende enhet 58 inntil en forutbestemt trykkstørrelse og utvidelse har blitt oppnådd

Tettende inngrep gis ved propp-anordningen 60 som er montert på doren 34 I den foretrukne utførelse er propp-anordningen etter radielt avtrappet skulderelement 61 som er integrert utformet med doren, hvor propp-overflaten 64 er radielt sideforskjøvet i forhold til tetmngselementets bæreflate 54 I dette arrangement danner propp-anordningen 60 en del av doren 34 Tetmngselementets propp-flate 64 er fortrinnsvis stort sett sylindrisk, og tetmngselementets bæreflate 54 er også fortrinnsvis stort sett sylindrisk Som det kan ses i fig 2A er tetmngselementets proppflate 64 stort sett konsentrisk med tetmngselementets bæreflate 54

Rampeelementet 66 har en ytre overflate 74 som heller på tvers i forhold til tetmngselementets bæreflate 54 og tetmngselementets proppflate 64 Fordelaktig er helningsvinkelen, når målt fra tetmngselementets bæreflate 54 til den ytre flate 74 på rampeelementet 661 området fra omlag 135° til omlag 165° Formålet med rampeflaten er å tilveiebnnge en gradvis overgang for å hindre skade på det øvre tetningselement 30A når det avbøyes på den radielt sideforskjøvne proppflate 64

Det vises til fig 2A hvor en overgangsradius RI ligger mellom dorflaten 54 og den he-lende rampeflate 74, og en andre radius R2 foreligger mellom rampeflaten 74 og den radielt sideforskjøvne proppflate 64 De to radiusflater R1,R2 komplementerer hverandre slik at det skjer en jevn bevegelse av den øvre endeelementtetmng 30A fra dorflaten 54 til den radielt sideforskjøvne proppflate 64 uten skade på elementets tetningsmatena-le For en helningsvinkel A på 135° gis en forholdsvis liten overgangs-radius RI på 1,524 mm, og den andre, forholdsvis store radius er omlag 12,7 mm I samsvar med dette arrangement gir en varsomt hellende rampeflate 74 en lett overgang for det for-håndsbelastede øvre endetetmngselement 30A i å bh bøyd på den radielt forskjøvne propp-flate eller støtteflate 64 Når helningsvinkelen blir øket blir det mer viktig å av-runde hjørnene i overgangen, og de bestemte radiusverdier blir bestemt pnmært basert på størrelsen på pakningen

Som vist i fig 2A har det øvre utvendige tetningselement 30A en vesentlig kortere lengdedimensjon enn det sentrale tetningselement 30B og det nedre utvendige tetningselement 30C Lengdedimensjonen av støtteflaten 64 velges slik at det øvre utvendige tetningselement 30A er fullstendig båret og det sentrale tetningselement 30B er minst delvis båret på den radielt sideforskjøvne støtteflate 641 den innsatte, ekspanderte stilling, som vist i fig 3 A Selv om det nedre utvendige tetningselement 30C og det sentrale tetningselement 30B kan bh utsatt for lengdeveis utdrivelse som et resultat av trykk-svingninger, holdes det tettende inngrep med det øvre utvendige tetningselement 30A til enhver tid

Det nedre og øvre utvendige tetningselement er forsterket med støttesko 70 og 56 av metall respektivt Støtteskoene 70 og 56 gir en radiell overbygning mellom doren 34 og brønnfonngsrøret 14 når tetningselement-enheten utvides til kontakt mot den innvendige bonngs sidevegg i brønnfonngsrøret som vist i fig 3A Formålet med støtteskoene av metall er å overbygge gapet mellom doren og fonngsrøret og gi en bærestruktur for de utvendige tetmngselementer 30A og 30C for å hindre dem i å ekstrudere inn i nngrommet mellom doren og brønnfonngsrøret

Dimensjonene av tetmngselementene og støtteflaten OD er valgt til å gi et mimmum på 5% reduksjon i radielt sammentrykket tykkelse til et maksimum på 30% reduksjon i radielt sammentrykket tykkelse sammenlignet med det nedre utvendige tetningselement 30C når kompnmert i den innsatte stilling, f eks som vist i fig 3 A

Støtteskoene er fortrinnsvis oppbygd i form av nngformede metallskiver, hvor den innvendige skive er tilvirket av messing og den ytre metallskive er tilvirket av type 1018 bløtt stål Begge metallskiver er støpbare og duktile, som er nødvendig for en stram sammenpassende pasning omknng den ytre kant av de utvendige tetmngselementer 30A og30C

Den øvre kraftoverførende anordning 58 som påsetter lnnspenmngskraften til tetmngs-element-pakrungen innbefatter en nedre element-holdenng 72 montert for lengdeveis glidebevegelse langs tetmngselementets bæreflate 54 på doren 34 En element-holdekrave 68 er bevegelig montert på den utvendige overflate av holdenngen 72 for langsgående sjaltebevegelse fra en tilbaketrukken stilling (fig 2A) hvon tetmngselementene er tilbaketrukket, til en utkjørt stilling (fig 3A) hvon tetmngselementene er utplassert

Holdenngen 72 og element-holdekraven 68 har innbyrdes lnngnpbare skulderpartier 72A, 68A respektivt for å begrense forlengelse av element-holdekraven langs den ytre overflate av holdenngen En sphttnng 76 er opptatt i en nngformet spalt 78 som krysser den ytre overflate 64 av doren 34 Sphttnngen 76 begrenser reaksjonsbevegelse av den nedre element-holdenng 72, som dermed indirekte begrenser tilbaketrekkende bevegelse av element-holdekraven 68 som vist i fig 4A

Det vises igjen til fig 2 der pakningen innbefatter en låseenhet 148, som omfatter stempelet 42, doren 34, den nedre konnektor-rørstuss 38 og klem-holdekilen 102 Stempelet 42 konsentrisk og ghdbart passer over en del av den nedre konnektor-rørstuss 38, så vel som en del av doren 34 Stempelet er tettende og konsentrisk anpasset mot doren 34 så vel som den nedre konnektorrørstuss som benytter tetninger S Stempelet 42 passer videre konsentrisk rundt en klem-holdekile 102 som i sin tur passer konsentrisk rundt den nedre konnektorrørstuss 38 Den ytre overflate 110 av klemholdekilen er sammensatt av en sene rygger, som er komplementære til en sene rygger på den indre overflate 112 på stempelet, som dermed låser klem-holdekilen sammen med stempelet Stempelet 42 er videre forbundet til klem-holdekilen 102 med tappen 114

Stempelet 42 og den nedre konnektorrørstuss 38 danner et nngformet gap 116, i hvilket klem-holdekilen 102 er innpasset På den ytre overflate 118 av den nedre konnektor-rørstuss i området fra en radielt forskjøvet skulder 120 nedad til et punkt i nærheten av den nedre ende av klem-holdekilen 122 omfatter en sene av fine radielt avstands-behggende brå rørformede vinkelrygger Disse rygger er komplementære med ryggene på den indre overflate av klem-holdekilen De komplementære rygger på den nedre konnektor-rørstuss 38 og klemholdekilen 102 sammen med den fine pasning over klem-holdekilen 102 rundt den nedre konnektorrørstuss 38, gjør at klemholdekilen 102 kan med kraft beveges oppad i forhold til den nedre konnektorrørstuss 38, mens den ikke tillater at klemholdekilen 102 beveger seg tilbake nedad i forhold til den nedre konnek-tor-rørstuss 38 Oppad rettet bevegelse av klemholdekilen 1021 forhold til den nedre konnektorrørstuss 38 er begrenset av den radielt forskjøvne skulder 120 Klemholdekilen 102 er i utgangspunktet installert i bunnen av det nngformede gap 116 og hviler på enbølgefjær 150

En stoppnng 124 er plassert på den nedre konnektorrørstuss 38 under klemholdekilen 102 og forbundet til klemholdekilen med en skjærtapp 126 Stoppnngenheten 124 er satt på en radielt redusert offset-flate 128 i den nedre konnektorrørstuss, og forhindres fra oppad rettede bevegelse i forhold til den nedre konnektorrørstuss 38 av skulderen 130 som er komplementær til skulderen 124A på stoppnngenheten

Det vises nå til fig 3A-3C, når pakningen har blitt kjørt inn og plassert på det ønskede sted tvinges fluid inn i det nngformede kammer 44 under trykk, som dermed bevirker at stempelet 42 blir presset oppad Stempelet presser i sin tur hele anker-holdekileenheten 28 og den øvre kraftoverførende enhet 58 til å bevege seg oppad, som tvinger holdenngen 72 og element-holdekraven 68 oppad Dette tvinger i sin tur den nedre støttesko

70 oppad mot tetningselementenheten 30 Tetningselementenheten beveger seg oppad, som beveger elementene 30A og 30B opp rampelementet 66 og over på støtteflaten 64, som beveger den øvre støttesko 56 og dekkhylsen 80 oppad fremfor seg Når skulderen 82 på dekkhylsen 80 kontakter den radielt forskjøvne skulder 62 på doren 34 og ikke kan bevege seg videre oppad, sammentrykkes tetningsenheten 30 mellom støtteskoene og tetningene utvider seg radielt, som avtetter nngrommet rundt pakningen Når tetningsenheten 30 er fullstendig utplassert begynner den øvre kile 52 og den nedre kile 88 igjen å bevege seg mot hverandre Se fig 3B Som beskrevet ovenfor er kilekonusene 90,92 stort sett komplementære med holdekilekonusene 94,98, hvorved kilekonusene blir plassert progressivt i lengre avstand fra hverandre, når sett fra den mest sentrale til den ytterste konus Når kilene 52,88 blir tvunget mot hverandre foretar endeko-nusene av kilene 90A, 92A som passer med den mest sentrale konus av holdekilene 94A, 98A kontakt først Når kilene fortsetter mot hverandre tvinges holdekilen 100 ut til inngnpskontakt med brønnfonngsrøret 14 Når det mest sentrale par av konuser er de eneste i virkelig kontakt blir senter av holdekilen belastet først Etter hvert som større krefter blir utøvet mot kilene vil kilene deformere noe og den neste konus av kilene 90B, 92B vil foreta kontakt med deres sammenpassende holdekilekonuser 94B, 98B Som det kan ses, når kilene blir belastet høyere og høyere, kommer flere kilekonuser til anleggskontakt med holdekilen Avstanden mellom konusene på kilene styres svært nøyaktig slik at svak elastisk ettergivenhet finner sted ved å deformere kilene innad

Denne utforming tillater effektivt en første lnnspenning av pakningen med svært liten kontaktflate på holdekiletannen for den øvre og nedre gnpeflate 108,106 Dette gjør at holdekilen 100 hurtig kan få et godt grep inn i fonngsrørveggen Deretter kan høyere belastninger bnnge mer og mer holdekiletenner 132 på gnpeflaten til å ligge an og hindrer overbelastning av fonngsrøret Belastningen videreføres inntil alle kantene 106A, 108 A på gnpeflaten 106,108 er fast i inngrep med fonngsrørets vegg

Denne konstruksjon kan også bh benyttet med et antall individuelle holdekiler isteden-for tønne-holdekilen Videre kan de progressivt spnkende konuser være på holdekilen, med de jevnt spnkende konuser på kilene Videre kan begge sett med konuser ha vane-rende gap, så lenge som de mest sentrale konuser av holdekilene foretar inngrep først, etterfulgt av de deretter nærmeste konuser, osv , etter hvert som kilene blir progressivt belastet

Det vises nå til fig 3C, når stempelet 42 blir forflyttet oppad som svar på trykksetting av nngkammeret 44, trekker stempelet 42 klemholdekilen 102 oppad langs den nedre kon-nektorrørstuss 38, som avskjærer skjærtappen 126 Når klemkilen 102 beveger seg oppad tvinges de fine rygger 134 på den indre overflate 117 av klemholdekilen 102 over de fine rygger 136 på flaten 118 på den nedre konnektorrørstuss 38 Klemholdekilen 102 blir deretter trukket oppad i forhold til den nedre konnektorrørstuss 38 inntil den øvre ende 123 av klemholdekilen 102 kontakter den radielt forskjøvne skulder 120 Når forflyttet oppad i forhold til den nedre konnektorrørstuss blir klemholdekilen hindret i å bevege seg nedad mot de motstående rygger 134,136 av klemholdekilen og den nedre konnektorrørstuss Dermed, når trykk frigjøres fra det nngformede kammer 44 vil pakningen 10 stå fullstendig utplassert, ettersom klemholdekilen 102 ikke vil tillate at stempelet 42, anker-holdekileenheten 28, den øvre kraftoverførende enhet 58 og tetningsenheten 30 fra å bevege seg tilbake nedad i forhold til doren 34 og den nedre kon-nektorrørstuss 38 Klemholdekilen hjelper dermed i å sikre at ingen for tidlig fhgjønng av pakningen skjer og at den forblir låst i dens utplasserte stilling Faktisk er det ingen måte å bevege klemholdekilen tilbake nedad i forhold til den nedre konnektorrørstuss uten bokstavelig talt å demontere pakningen

Denne utførelsen, som beskrevet ovenfor, har blitt utplassert og testet, og vist å kunne motstå trykkforskjeller på 103 kPa og temperaturer på 315°C uten å bevege seg lengdeveis i brønnen

Det vises nå til fig 4A-4C, for å frigjøre pakningen, senkes et skjærverktøy (ikke vist) ned i doren 34 og settes ned på den indre skulder 138 Den hele omkrets av doren 34 blir deretter kappet ved et nivå nær porten 46 Ved dette punkt, dersom det er noen belastning på den nedre konnektorrørstuss 38, vil den nedre konnektorrørstuss bli trukket nedad Alternativt kan rørstrengen 26 og doren 34 bh trukket oppad Nå som doren 34 er kappet kan doren 34 og den nedre konnektorrørstuss 38 bevege seg aksielt bort fra hverandre Når de beveger seg fra hverandre trekkes stempelet 42, som er sikkert koplet til klemholdekilen 102, som i sin tur er sikkert holdt i stilling på den nedre konnektor-rørstuss 38, nedad i forhold til doren 34 Når stempelet beveger seg nedad beveger de øvre og nedre kiler 52,88 seg aksielt fra hverandre, som gjør at holdekilen 100 kan fri-gjøre Når stempelet 42 beveger seg videre nedad i forhold til doren 34, trekkes den øvre kraftoverførende enhet 58 nedad, og tetningsenheten 30 avspenner dermed og beveger seg tilbake ned av støtteflaten 64 og på bæreflaten 54

Den nedad rettede bevegelse 42 i forhold til doren 34 begrenses av settskruen 140 på den øvre kile 52, som kontakter en stoppskulder 142 Ved dette punkt, når holdekilen og tetningsenheten er fullstendig tilbaketrukket, og når stempelet fortsatt er forbundet til både doren og den nedre konnektorrørstuss, kan hele pakningen trekkes oppad og ut av brønnen sammen Når doren 34 trekkes oppad tilveiebringer den radielt reduserte støtte-flate 54 på doren 34 en ringformet lomme i hvilken tetmngselementene blir trukket tilbake ved frigjøring og opphenting av pakningen Det vil si, oppad frigjøring og oppad bevegelse av doren 34, tetmngselementene 30A, 30B blir skjøvet av fra støtteflaten 64 og glir over på den nedre tetningsbæreflate 54 Således tillates tetmngselementene å ekspandere lengdeveis gjennom den nngformede lomme, og bort fra strømnings-klanngen som dermed tillater uhindret opphenting

Claims (3)

1 Fngjørbar pakning (10) for bruk i en underjordisk brønn, hvilken pakning omfatter en holdekile (100), og en låseenhet (148), for å låse pakningen (10) i sin utplasserte stilling, der låseenheten (148) omfatter en øvre dor ("mandrel") (34), en nedre konnektor-rørstuss (38) forbundet med den øvre dor (34), og et stempel (42) innpasset konsentrisk og glidende rundt den øvre dor (34) og den nedre konnektor-rørstuss (38), der stempelet er i stand til å gli lengdeveis langs både den øvre dor (34) og den nedre konnektor-rørstuss (38), hvilket stempel (42) er hindret i å gli fullstendig av den øvre dor eller den nedre konnektorrørstuss, hvilket stempel (42) kan låses i en stilling hvon stempelet dekker en maksimal del av den øvre dor og pakningen er fullstendig utplassert, og at hele pakningen kan frigjøres for opphenting ved å kappe et parti (34) av låseenheten (148), karakterisert ved at låseenheten (148) omfatter en klem-holdekile (102), som er operativt innpasset mellom stempelet (42) og den nedre konnek-torrørstuss (38)

2 Pakning ifølge krav l,karakterisert ved at klemholdekilen (102) er operativt forbundet til stempelet (42), der klemholdekilen er bevegelig i kun en lengderetning over den nedre konnektorrørstuss (38), slik at stempelet kan beveges til å dekke et maksimum av den øvre dor (34) slik at pakningen anbringes, klemholdekilen er ikke bevegelig i den motsatte lengderetning og dermed låser stempelet på plass

3 Pakning ifølge krav 1, karakterisert ved at når låseenheten (148) blir kappet kan resten av den øvre dor og resten av den nedre konnektor-rørstuss bevege seg lengdeveis bort fra hverandre, som tillater stempelet å avdekke et maksimum av den øvre dor uten å miste forbindelse med den øvre dor