NO333568B1

NO333568B1 - Packing device for forming seals against a surrounding pipe portion of a wellbore

Info

Publication number: NO333568B1
Application number: NO20101178A
Authority: NO
Inventors: James C Doane; Samuel I Robinson
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2013-07-08
Also published as: NO20101178A1

Abstract

En pakningsanordning innbefatter et elastomerpakningselement som er anbrakt på en indre hylse som omgir en sentral indre spindel. Den indre hylse og den indre spindel er orientert ved en avviksvinkel med hensyn til den sentrale akse av verktøyet, og derved tilveiebringer en rampesammenstilling som hjelper til med å sette pakningsanordningen. En forankringsring og en holdering er lokalisert på motsatte aksiale sider av pakningselementet og kontakter den omgivende rørdel.A sealing device includes an elastomeric sealing member disposed on an inner sleeve surrounding a central inner spindle. The inner sleeve and the inner spindle are oriented at a deviation angle with respect to the central axis of the tool, thereby providing a ramp assembly which helps to set the packing device. An anchor ring and a retainer are located on opposite axial sides of the gasket member and contact the surrounding pipe member.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION

1. Området for oppfinnelsen 1. The field of the invention

[0001]Den foreliggende oppfinnelse angår generelt pakning og tetningsanordning av typen benyttet innen en brønnboring. [0001] The present invention generally relates to packing and sealing devices of the type used in well drilling.

2. Beskrivelse av relatert teknikk 2. Description of Related Art

[0002]US 2007/0131413 A1 omtaler en pakning for å tette mellom to rør i en brønn bestående av et rørstykke med en rampesammenstilling med en awiksvinkel i forhold til sentralaksen. Et elastomerpakningselement sammen med en forankringsring og holdering omgir rørstykket radialt. Pakningen er satt med både å bli aksialt flyttet radielt utover og bli aksialt komprimert. [0002] US 2007/0131413 A1 mentions a gasket for sealing between two pipes in a well consisting of a pipe piece with a ramp assembly with an awk angle in relation to the central axis. An elastomer gasket element together with an anchor ring and retaining ring surrounds the pipe section radially. The gasket is set to both be axially moved radially outwards and to be axially compressed.

[0003]US 2008/0296844 A1 omtaler en brønnpakning for bruk mellom to rør bestående av et pakningselement og en rampesammenstilling hvor pakningselementet blir både ekspandert radielt utover og komprimert. En holdering er mekanisk sammenlåst med pakningselmentet. [0003] US 2008/0296844 A1 mentions a well packing for use between two pipes consisting of a packing element and a ramp assembly where the packing element is both expanded radially outwards and compressed. A retaining ring is mechanically interlocked with the sealing element.

[0004]US 2010/0038072 A1 viser også en brønnpakning hvor pakningselementet både aksialt flyttes radialt utover og aksialt komprimeres. [0004] US 2010/0038072 A1 also shows a well packing where the packing element is both axially moved radially outwards and axially compressed.

[0005]Det er generelt to separate kategorier av utformingen for elastomerbrønnborings-pakningstetninger: de som er satt ved aksial kompresjon og de som er satt ved å bevege tetningselement radialt utover med en rampe. Begge av disse utforminger er problematiske når benyttet ved ekstreme brønn-boringsdybder hvori det er meget høye trykk og temperaturer som har en tendens til å forringe elastomerer. En kompresjonssatt pakningstetning er komprimert aksialt, som bevirker at tetningselementet ekspanderer radialt inntil det kontakter og tetter mot den indre radiale overflate av den omgivende foringsrør eller annen rørdel. Kompresjonssatte pakninger krever i seg selv store volumer av elastomer, som er meget kostbart. I tillegg kan det være vanskelig eller umulig å støpe kompresjonssatte pakningselementer fra visse spesialiserte elastomerer som er motstandsdyktige mot høye temperaturer og trykk. Også ved høye temperaturer, kan det elastomeriske tetningselement bli for mykt for å passende å utplassere anti-ekstrusjonsanordninger som forhindrer elastomeret fra å presses ut langs det aksiale rom mellom pakningen og det omgivende rør. [0005] There are generally two separate categories of design for elastomeric wellbore packing seals: those set by axial compression and those set by moving the sealing element radially outward with a ramp. Both of these designs are problematic when used at extreme wellbore depths where there are very high pressures and temperatures that tend to degrade elastomers. A compression set packing seal is compressed axially, which causes the sealing element to expand radially until it contacts and seals against the inner radial surface of the surrounding casing or other pipe part. Compression-set gaskets themselves require large volumes of elastomer, which is very expensive. In addition, it may be difficult or impossible to mold compression set packing elements from certain specialized elastomers that are resistant to high temperatures and pressures. Also at high temperatures, the elastomeric sealing member may become too soft to adequately deploy anti-extrusion devices that prevent the elastomer from being extruded along the axial space between the gasket and the surrounding pipe.

[0006]Rampesatte pakningselementer krever typisk at elastomertetningselement-et bindes til en stålinnsats. Det er i dag ikke gjennomførbart å binde elastomerer som er i høy grad motstandsdyktig mot høye temperaturer og trykk til slike inn-satser. Rampesatte tetninger har også en tendens til å lekke når trykk er påført til siden med det mindre tverrsnitt fordi trykket skyver tetningselementet ned rampen. Selv når en sperremekanisme er benyttet for å forsøke å holde tetningselementet på rampen, er det fremdeles noe iboende glidning som oppstår. [0006] Ramped sealing elements typically require the elastomer sealing element to be bonded to a steel insert. It is not currently feasible to bind elastomers that are highly resistant to high temperatures and pressure to such inserts. Ramped seals also tend to leak when pressure is applied to the side with the smaller cross-section because the pressure pushes the sealing element down the ramp. Even when a locking mechanism is employed to attempt to hold the sealing member on the ramp, some inherent slippage still occurs.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

[0007]Anordningene og fremgangsmåtene til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en pakningsutførelse som overvinner et antall av problemer med den tidligere kjente teknikk. En pakningsutførelse i henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en sikker fluidtetning som er meget motstandsdyktig mot nedbrytning fra høye temperaturer og trykk. [0007] The devices and methods of the present invention provide a packing design that overcomes a number of problems with the prior art. A gasket design according to the present invention provides a secure fluid seal that is highly resistant to degradation from high temperatures and pressures.

[0008]Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en pakningsanordning for å danne tetninger mot en omgivende rørdel i brønnboring, idet pakningsanordningen omfatter et indre rørstykke med en sentral akse og som fremviser en rampesammenstilling som er anbrakt ved en awiksvinkel med hensyn til den sentrale akse; et elastomerpakningselement som radielt omgir det indre rørstykke og er satt ved både 1) å være aksialt flyttet radielt utover på grunn av aksial bevegelse langs rampesammenstillingen og 2) å være aksialt komprimert for å danne en elastisk tetning mot den omgivende rørdel; kjennetegnet ved at den videre omfatter en vesentlig stiv forankringsring som radielt omgir det indre rørstykke og danner en første kontakt mot den omgivende rørdel ved aksial bevegelse av forankringsringen på rampesammenstillingen; og holderingen fremviser en radial ytre overflate for å danne en kontakt med det omgivende rør og hvori en deformerbar hevet tapp er formet på den radiale ytre overflate. [0008] The aims of the present invention are achieved by a packing device for forming seals against a surrounding pipe part in well drilling, the packing device comprising an inner pipe piece with a central axis and which presents a ramp assembly which is placed at an awk angle with respect to the central axis; an elastomeric packing element that radially surrounds the inner tube section and is set by both 1) being axially moved radially outward due to axial movement along the ramp assembly and 2) being axially compressed to form an elastic seal against the surrounding tube section; characterized in that it further comprises a substantially rigid anchoring ring which radially surrounds the inner pipe section and forms a first contact with the surrounding pipe part by axial movement of the anchoring ring on the ramp assembly; and the retaining ring presents a radial outer surface to form a contact with the surrounding pipe and wherein a deformable raised pin is formed on the radial outer surface.

[0009]Foretrukne utførelsesformer av pakningsanordningen er videre utdypet i kravene 2 til og med 7. [0009] Preferred embodiments of the packing device are further elaborated in claims 2 to 7 inclusive.

[0010]Under drift er pakningsanordningen innlemmet i en produksjonsrørstreng eller annen verktøystreng. Et pakningssetteverktøy er innlemmet i produksjonsrør-strengen tilstøtende pakningsanordningen. Produksjonsrørstrengen er så utplas-sert i en brønnboring sammen med setteverktøyet. Når en dybde eller lokalisering er blitt nådd ved hvilken det er ønskelig å sette pakningsanordningen, er sette-verktøyet aktuert for å bevege en settehylse aksialt. Settehylsen kontakter og beveger aktueringsringen til pakningsanordningen aksialt nedover med hensyn til den sentrale indre rørstykke av pakningsanordningen. Nedoverbevegelse av aktueringsringen bevirker at holderingen, indre hylse, pakningselement og forankringsringkomponenter beveger seg aksialt nedover med hensyn til det indre rørstykke. Når forankringsringen er brakt i kontakt med det omgivende rør, er nedoverbevegelse av forankringsringen med hensyn til det omgivende rør stoppet, og en metall-metallbarriere er dannet mellom forankringsringen og det omgivende rør. [0010]During operation, the packing device is incorporated into a production pipe string or other tool string. A packing set tool is incorporated into the production tubing string adjacent to the packing device. The production pipe string is then deployed in a wellbore together with the setting tool. When a depth or location has been reached at which it is desired to set the packing device, the setting tool is actuated to move a setting sleeve axially. The set sleeve contacts and moves the actuation ring of the packing device axially downwards with respect to the central inner tube piece of the packing device. Downward movement of the actuation ring causes the retainer ring, inner sleeve, packing element and anchor ring components to move axially downward with respect to the inner tube. When the anchor ring is brought into contact with the surrounding pipe, downward movement of the anchor ring with respect to the surrounding pipe is stopped, and a metal-metal barrier is formed between the anchor ring and the surrounding pipe.

[0011]Ettersom setteanordningen fortsetter å bevege seg aksialt nedover, er hylsen og aktueringsringen flyttet videre nedover med hensyn til den indre rørstykke. Pakningselementet er aksialt sammentrykket mellom holderingen og forankringsringen, og derved bevirker den og ekspanderer radialt utover for å danne en elastisk fluidtetning mot det omgivende rør. [0011] As the setting device continues to move axially downwards, the sleeve and the actuation ring are moved further downwards with respect to the inner tube piece. The packing element is axially compressed between the retaining ring and the anchoring ring, thereby causing and expanding radially outwards to form an elastic fluid seal against the surrounding pipe.

[0012]Eventuelt vil nedoverbevegelse av settehylsen bevirke at aktueringsringen [0012] If necessary, downward movement of the set sleeve will cause the actuation ring

flyttes radialt utover og inn i kontakt med det omgivende rør. Denne kontakt skaper en andre metall-til-metall barriere mellom pakningsanordningen og det omgivende rør. I foretrukne utførelser er aktueringsringen anordnet med minst et radialt hevet tapp (engelsk "pip") som kan knuses under setning av pakningsanordningen. is moved radially outwards and into contact with the surrounding pipe. This contact creates a second metal-to-metal barrier between the packing device and the surrounding pipe. In preferred embodiments, the actuation ring is provided with at least one radially raised pin (English "beep") which can be crushed during seating of the packing device.

[0013]Et antall alternative utførelser er beskrevet. I en alternativ utførelse er forankringsringen sikkert festet til den indre hylse. I andre alternative utførelser er aktueringsringen og/eller holderingen frigjørbart festet til den indre hylse. I enda andre alternative utførelser er flere hevede tapper er anordnet på aktueringsringen og/eller forankringsringen. Videre kan de ytre radiale overflater til aktueringsringen og/eller forankringsringen være belagt med metall eller materiale som er bløtere enn materiale som former ringene. [0013] A number of alternative embodiments are described. In an alternative embodiment, the anchoring ring is securely attached to the inner sleeve. In other alternative embodiments, the actuation ring and/or retaining ring are releasably attached to the inner sleeve. In yet other alternative embodiments, several raised pins are arranged on the actuation ring and/or the anchoring ring. Furthermore, the outer radial surfaces of the actuation ring and/or the anchoring ring can be coated with metal or material that is softer than the material that forms the rings.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0014]Fordelene og andre aspekter ved oppfinnelsen vil lett forstås av de som er faglært på området og bedre forstås med ytterligere referanse til de vedføyde tegninger i hvilke like referansenummer angir like eller liknende elementer utigjennom de forskjellige figurer i tegningene og hvori; [0014] The advantages and other aspects of the invention will be easily understood by those skilled in the field and better understood with further reference to the attached drawings in which like reference numbers indicate like or similar elements through the various figures in the drawings and in which;

[0015]Figur 1 er side, tverrsnittriss av en eksemplifiserende produksjonsrørstreng med en pakningsanordning innlemmet deri som er konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse. [0015] Figure 1 is a side, cross-sectional view of an exemplary production tubing string with a packing device incorporated therein constructed in accordance with the present invention.

[0016] Figur 2 er et side, et fjerdedels tverrsnittsriss av pakningsanordningen i en ikke-sattposisjon. [0016] Figure 2 is a side, quarter cross-sectional view of the packing device in an unset position.

[0017]Figur 3 er et side, et fjerdedels tverrsnittsriss av pakningsanordningen vist i figur 2, nå i en delvis satt posisjon. [0017] Figure 3 is a side, quarter cross-sectional view of the packing device shown in Figure 2, now in a partially set position.

[0018] Figur 4 er et side, et fjerdedels tverrsnittsriss av pakningsanordningen vist i figur 2 og 3 nå i en fullstendig satt posisjon. [0018] Figure 4 is a side, quarter cross-sectional view of the packing device shown in Figures 2 and 3 now in a fully set position.

[0019]Figur 5 viser en alternativ utførelse for en pakningsanordning i henhold til foreliggende oppfinnelse hvori forankringsringen er fast festet til den indre hylse. [0019] Figure 5 shows an alternative embodiment for a packing device according to the present invention in which the anchoring ring is firmly attached to the inner sleeve.

[0020]Figur 6 viser en ytterligere alternativ utførelse for en pakningsanordning i henhold til den foreliggende oppfinnelse hvori aktueringsringen og holderingen er frigjørbart festet til den indre hylse. [0020] Figure 6 shows a further alternative embodiment for a sealing device according to the present invention in which the actuation ring and the retaining ring are releasably attached to the inner sleeve.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSER DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

[0021]Figur 1 illustrerer en eksemplifiserende hydrokarbonproduksjonsbrønn 10 som er blitt boret gjennom jorden 12 og er blitt foret med foringsrør 14. En produksjonsrørstreng 16 er anbrakt innen foringsrøret 14, som er blitt ført inn fra overflaten (ikke vist) på en måte kjent på fagområdet. En sentral strømningsboring 18 er dannet langs lengden av produksjonsrørstrengen 16. Produksjons-rørstrengen 16 kan være dannet av et antall av sammenkoplet produksjonsrør-seksjoner, eller den kan være formet av kveilet rør. Et pakningssetteverktøy 20 er innlemmet i produksjonsrørstrengen 16. Setteverktøyet 20 opererer for å sette en pakning ved aksial bevegelse av en settehylse 22. Setteverktøyet 20 kan være aktuert elektrisk, hydraulisk, eller på andre måter som er kjent på fagområdet. To kommersielt tilgjengelige setteverktøy som vil være passende til bruk som sette-verktøyet 20 er Baker Huges Model "E-4" Wireline Setting Tool og "BH" hydraulisk setteverktøy, hvor begge er tilgjengelig kommersielt fra Baker Huges Incorporated i Houston, Texas. [0021] Figure 1 illustrates an exemplary hydrocarbon production well 10 that has been drilled through the earth 12 and has been lined with casing 14. A production tubing string 16 is located within the casing 14, which has been brought in from the surface (not shown) in a manner known in the art. subject area. A central flow bore 18 is formed along the length of the production tubing string 16. The production tubing string 16 may be formed of a number of interconnected production tubing sections, or it may be formed of coiled tubing. A packing setting tool 20 is incorporated into the production pipe string 16. The setting tool 20 operates to set a packing by axial movement of a setting sleeve 22. The setting tool 20 can be actuated electrically, hydraulically, or in other ways known in the art. Two commercially available setting tools that would be suitable for use as the setting tool 20 are the Baker Huges Model "E-4" Wireline Setting Tool and the "BH" Hydraulic Setting Tool, both of which are available commercially from Baker Huges Incorporated of Houston, Texas.

[0022]En pakningsanordning 24, konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er også innlemmet i produksjonsrørstrengen 16 tilstøtende setteverktøyet 20. Pakningsanordningen 24 er vist i større detalj i figur 2 og 3. Pakningsanordningen 24 innbefatter et sentralt indre rørstykke 26 som danner en sentral strømningsboring 28. Det indre rørstykke 26 har en sentral akse langs sin lengde, som vist ved stiplet linje 30. Det indre rørstykke 26 fremviser en ytre radial overflate 32 som er vinklet med hensyn til den sentrale akse 30. Avviksvinkelen fra den sentrale akse 30 er illustrert ved vinkel 34 i figur 2.1 en nåværende foretrukket utførelse er avviksvinkelen tre grader. Det indre rørstykke 26 vil typisk være anordnet med gjengede aksiale ende, som er kjent på fagområdet, for å innbefatte pakningsanordningen 24 i produksjonsrørstrengen 16. [0022] A packing device 24, constructed according to the present invention, is also incorporated in the production pipe string 16 adjacent to the setting tool 20. The packing device 24 is shown in greater detail in Figures 2 and 3. The packing device 24 includes a central inner tube piece 26 which forms a central flow bore 28. The inner tube piece 26 has a central axis along its length, as shown by dashed line 30. The inner tube piece 26 exhibits an outer radial surface 32 which is angled with respect to the central axis 30. The angle of deviation from the central axis 30 is illustrated by angle 34 in figure 2.1 a currently preferred embodiment, the deviation angle is three degrees. The inner pipe piece 26 will typically be provided with threaded axial ends, which are known in the art, to include the packing device 24 in the production pipe string 16.

[0023]Pakningsanordningen 24 innbefatter også en øvre metallisk aktueringsring 36 som radielt omgir det indre rørstykke 26 og støter mot settehylsen 22 til sette-verktøyet 20. Aktueringsringen 36 er festet, ved sin nedre ende, til en vesentlig stiv holdering 38. Holderingen 38 er fortrinnsvis metallisk. Holderingen 38 fremviser en radial ytre overflate 40 med en hevet deformerbar tapp 42. [0023] The packing device 24 also includes an upper metallic actuation ring 36 which radially surrounds the inner tube piece 26 and abuts against the setting sleeve 22 of the setting tool 20. The actuation ring 36 is attached, at its lower end, to a substantially rigid retaining ring 38. The retaining ring 38 is preferably metallic. The retaining ring 38 exhibits a radial outer surface 40 with a raised deformable pin 42.

[0024]En indre hylse 44 omgir radielt det indre rørstykke 26 og er glidbart bevegbar med hensyn til det indre rørstykke 26. Hylsen 44 har en radielt utvendig fremstikkende flens 46 som støter mot en radielt innvendig fremstikkende flens 48 på holderingen 48. Hylsen 44 fremviser også en ytre rampeoverflate 50. Ringformet fluidtetninger 52 er fortrinnsvis anbrakt mellom hylsen 44 og det indre rørstykke 26. [0024] An inner sleeve 44 radially surrounds the inner tube piece 26 and is slidably movable with respect to the inner tube piece 26. The sleeve 44 has a radially outwardly projecting flange 46 which abuts a radially inwardly projecting flange 48 on the retaining ring 48. The sleeve 44 exhibits also an outer ramp surface 50. Annular fluid seals 52 are preferably placed between the sleeve 44 and the inner tube piece 26.

[0025]Et elatomerpakningselement 54 omgir radielt hylsen 44 og er glidbart bevegbart på rampeoverflaten 50. Pakningselementet 54 innbefatter aksial endelepper 56 og 58. Den øvre leppe 56 er mekanisk sammenlåst med komplementær flens 60 på holderingen 38. [0025] An elastomer packing element 54 radially surrounds the sleeve 44 and is slidably movable on the ramp surface 50. The packing element 54 includes axial end lips 56 and 58. The upper lip 56 is mechanically interlocked with complementary flange 60 on the retaining ring 38.

[0026]En vesentlig stiv forankringsring 62 omgir hylsen 44 og det indre rørstykke 26 og er glidbart bevegbar med hensyn til hylsen 44. Forankringsringen 62 er typisk metallisk. Forankringsringen 62 har en innoverrettet flens 64 som er formet og dimensjonert for å være komplementær til leppen 58 til pakningselementet 54. Leppen 58 og flensen 64 er mekanisk samlåst for å feste forankringsringen og pakningselementet 54 sammen. Bruken av mekaniske sammenlåsninger mellom leppene 56, 58 og flensene 60, 64 eliminerer behovet for å benytte bindemiddel for å feste elastomeren til pakningselementet 54 til en stiv komponent. [0026] A substantially rigid anchoring ring 62 surrounds the sleeve 44 and the inner tube piece 26 and is slidably movable with respect to the sleeve 44. The anchoring ring 62 is typically metallic. The anchor ring 62 has an inward facing flange 64 which is shaped and sized to be complementary to the lip 58 of the packing element 54. The lip 58 and the flange 64 are mechanically interlocked to secure the anchor ring and the packing element 54 together. The use of mechanical interlocks between the lips 56, 58 and the flanges 60, 64 eliminates the need to use adhesive to attach the elastomer of the gasket member 54 to a rigid component.

[0027]Under drift er pakningsanordnen 24 og setteverktøyet 20 ført inn i brønn-boringen 10 med produksjonsrørstrengen 16. Pakningsanordningen 24 er i den ikke-satte posisjon vist i figur 2. Når en dybde har blitt nådd hvori det er ønskelig å sette pakningen 24 er setteverktøyet 20 aktuert for å flytte settehylsen 22 aksialt nedover mot aktueringsringen 36 til pakningsanordningen 24. Aktueringsringen 36 presser holderingen 38 og hylsen 44 aksialt nedover med hensyn til det indre rørstykke 26. På grunn av avviksvinkelen 34 til den ytre radiale overflate 32, er pakningsanordningen 24 flyttet til posisjonen vist i figur 3 hvori forankringsringen 62 er flyttet radialt utover og inn kontakt med foringsrøret 14. Nedover aksial bevegelse av forankringsringen 62 med hensyn til rørstykket 26 er stoppet ved denne kontakt. Kontakten mellom pakningsanordningen 24 og foringsrøret 14 hjelper til med å forhindre eksklusjon av elastomermateriale som danner pakningselementet 54 aksialt utover mellom pakningsanordningen 24 og foringsrøret 14. [0027] During operation, the packing device 24 and the setting tool 20 are introduced into the wellbore 10 with the production pipe string 16. The packing device 24 is in the non-set position shown in Figure 2. When a depth has been reached in which it is desirable to set the packing 24 the setting tool 20 is actuated to move the setting sleeve 22 axially downwards towards the actuation ring 36 of the packing device 24. The actuation ring 36 presses the retaining ring 38 and the sleeve 44 axially downward with respect to the inner tube piece 26. Due to the deviation angle 34 to the outer radial surface 32, the packing device is 24 moved to the position shown in Figure 3 in which the anchoring ring 62 is moved radially outwards and into contact with the casing 14. Downward axial movement of the anchoring ring 62 with respect to the pipe piece 26 is stopped at this contact. The contact between the packing device 24 and the casing 14 helps prevent exclusion of elastomeric material forming the packing element 54 axially outwardly between the packing device 24 and the casing 14 .

[0028]Ettersom settehylsen 22 er videre beveget aksialt nedover ved sette-verktøyet 20, er aktueringsringen 36 og hylsen 44 også flyttet aksialt nedover. På grunn av at nedover aksial bevegelse av forankringsringen 62 har blitt stoppet, vil nedoverbevegelse av holderingen 32 presse pakningselementet 34 mot forankringsringen 62. Pakningselementet 54 er aksialt sammenpresset mellom holderingen 38 og forankringsringen 62 og vil ekspanderes radialt utover, som vist i figur 4. Pakningselementet 54 vil bringes i kontakt med foringsrøret 14, og danner en elastisk fluidtetning mot foringsrøret 14. Ettersom holderingen 38 og hylsen 44 er flyttet aksialt nedover er hylsen 44 tillatt å gli nedover på den ytre radiale overflate 32 den indre rørstykke 26. Tetningene 52 tilveiebringer en fluidtetning mellom hylsen 44 og det indre rørstykke 26 slik at enhver fluidbane mellom hylsen 44 og den indre rørstykke 26 er stengt av. Ettersom pakningselementet 54 er satt ved kompresjon mellom holderingen 38 og forankringsringen 62 vil den radiale ekspansjon av pakningselementet 54 også aktivere tetningen 52. [0028] As the setting sleeve 22 is further moved axially downwards by the setting tool 20, the actuation ring 36 and the sleeve 44 are also moved axially downwards. Because downward axial movement of the anchor ring 62 has been stopped, downward movement of the retainer ring 32 will press the packing element 34 against the anchor ring 62. The packing element 54 is axially compressed between the retainer ring 38 and the anchor ring 62 and will expand radially outward, as shown in Figure 4. The packing element 54 will be brought into contact with the casing 14, forming an elastic fluid seal against the casing 14. As the retaining ring 38 and the sleeve 44 are moved axially downward, the sleeve 44 is allowed to slide downward on the outer radial surface 32 of the inner tube piece 26. The seals 52 provide a fluid seal between the sleeve 44 and the inner tube piece 26 so that any fluid path between the sleeve 44 and the inner tube piece 26 is closed off. As the packing element 54 is set by compression between the retaining ring 38 and the anchoring ring 62, the radial expansion of the packing element 54 will also activate the seal 52.

[0029]Ettersom settehylsen 22 beveger seg aksialt fremdeles videre nedover, vil vinkelen 34 til den ytre radiale overflate 32 til det indre rørstykke 26 bevirke at holderingen 38 bringes i kontakt med foringsrøret 14. Initielt vil den hevede tapp 42 til holderingen 38 komme i kontakt med foringsrøret 14 (se figur 4). Videre nedadrettet trykk på holderingen 38 fra aktueringsringen 36 vil bevirke at tappen42 deformerer og flater seg ut for å bevirke at den ytre radiale overflate 40 til holderingen 38 bringes i kontakt med det omgivende foringsrør 14. Tappen 42 er en antiekstrusjonsmekanisme for elastomermaterialet som bygger opp pakningselementet 54. På grunn av at den indre overflate av foringsrøret 14 ikke er sylind-risk perfekt vil tappen 42 kompensere ved å formere mer hvor foringsrøret 14 er mindre (det vil si et mindre rom mellom foringsrøret 14 og holderingen 38) og deformere mindre når foringsrøret 14 er større. Denne variable deformasjon tillater tappen 42 og å kontakte den indre diameter av foringsrøret 14 rundt sin fullstend-ige omkrets. Holderingen 38 tilveiebringer en andre kontakt mellom pakningsanordningen 24 og foringsrøret 14 som hjelper til med å forhindre aksial ekstrusjon av elastomer materialet til pakningselementet 54 utover mellom pakningsanordningen 24 og foringsrøret 14. [0029] As the seating sleeve 22 moves axially still further downward, the angle 34 of the outer radial surface 32 of the inner tube piece 26 will cause the retaining ring 38 to be brought into contact with the casing 14. Initially, the raised pin 42 of the retaining ring 38 will come into contact with the casing 14 (see figure 4). Further downward pressure on the retainer ring 38 from the actuation ring 36 will cause the pin 42 to deform and flatten to cause the outer radial surface 40 of the retainer ring 38 to be brought into contact with the surrounding casing 14. The pin 42 is an anti-extrusion mechanism for the elastomer material that makes up the packing element 54. Due to the fact that the inner surface of the casing 14 is not cylindrically perfect, the pin 42 will compensate by multiplying more where the casing 14 is smaller (that is, a smaller space between the casing 14 and the retaining ring 38) and deforming less when the casing 14 is larger. This variable deformation allows the pin 42 to contact the inner diameter of the casing 14 around its complete circumference. The retaining ring 38 provides a second contact between the packing device 24 and the casing 14 which helps prevent axial extrusion of the elastomeric material of the packing element 54 outwardly between the packing device 24 and the casing 14.

[0030]I det tilfellet at pakningsanordningen 24 skal fjernes, er setteanordningen 20 aktuert for å flytte settehylsen 22 aksialt oppover med hensyn til pakningsanordningen 24, og derved reversere den aksiale kompresjon av pakningselementet 34. Hvis pakningsanordningen 24 er ment å fjernes, er settehylsen 22 og aktueringsringen 36 fortrinnsvis festet sammen via komplementære sperrefingre, flenser, forbindelsesvolter, gjening, eller på andre kjente måter innen fagområdet, slik at oppoverbevegelse av settehylsen 22 også vil bevege aktueringsringen 36 oppover. Ettersom aktueringsringen 36 er beveget oppover vil den bevirke at den festede holdering 38 også beveger seg oppover og derved hjelpe til med å frigjøre pakningselementet 34. [0030] In the event that the packing device 24 is to be removed, the setting device 20 is actuated to move the setting sleeve 22 axially upwards with respect to the packing device 24, thereby reversing the axial compression of the packing element 34. If the packing device 24 is intended to be removed, the setting sleeve 22 is and the actuation ring 36 preferably fastened together via complementary locking fingers, flanges, connecting bolts, crimping, or in other known ways within the field, so that upward movement of the set sleeve 22 will also move the actuation ring 36 upwards. As the actuation ring 36 is moved upwards, it will cause the attached retainer ring 38 to also move upwards and thereby help release the sealing element 34.

[0031]Alternative konstruksjoner for pakningssammenstillingen i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist i figur 5 og 6. Figur 5 viser en alternativ pakningsanordning 24a hvori forankringsringen 62 til pakningsanordningen 24a er stivt festet til hylsen 44 vi en eller flere bolter 66 eller andre koplinger av en kjent type på fagområdet. Alternativt kan forankringsringen 62 være festet til en indre hylse merket 44' ved hjelp av skruing, kiling eller andre måter som er kjent på fagområdet. I tillegg er den radialt utoverforløpende flens 46 til den indre hylse 44' ikke tilstede, slik at holderingen 38' kan gli aksialt med hensyn til den indre hylse 44'. Når pakningsanordningen 44a er konstruert på denne måte vil nedoverbevegelse av settehylsen 22 bevirke at aktueringsringen 36, holderingen 38', hylse 44, pakningselement 54 og forankringsring 62 alle beveger seg aksialt nedover på den ytre radiale overflate 32 til det indre rørstykke til 26. Forankringsringen 62 vil kontakte foringsrøret 14, som tidligere beskrevet, for å danne en første mentall-til-metall tetning mellom pakningsanordningen 24a og foringsrøret 14. Deretter vil ytterligere nedover bevegelse av settehylsen 22 bevege aktueringsringen 36 og holderingen 38' nedover for aksialt sammenpressing av pakningselementet 54 mellom holderingen 38' og forankringsringen 62. Pakningselementet 54 vil skape en elastisk tetning mot foringsrøret 14. Holderingen 38' vil også bringes i kontakt med foringsrøret 14, som tidligere beskrevet, og vil danne en andre metall-til-metall tetning mellom pakningsanordningen 24a og foringsrøret 14. [0031] Alternative constructions for the gasket assembly according to the present invention are shown in Figures 5 and 6. Figure 5 shows an alternative gasket device 24a in which the anchoring ring 62 of the gasket device 24a is rigidly attached to the sleeve 44 by one or more bolts 66 or other connections of a known type in the field. Alternatively, the anchoring ring 62 can be attached to an inner sleeve marked 44' by means of screwing, wedging or other means known in the art. In addition, the radially outward extending flange 46 of the inner sleeve 44' is not present, so that the retaining ring 38' can slide axially with respect to the inner sleeve 44'. When the packing device 44a is constructed in this way, downward movement of the seating sleeve 22 will cause the actuation ring 36, retaining ring 38', sleeve 44, packing element 54 and anchor ring 62 to all move axially downward on the outer radial surface 32 to the inner tube piece of 26. The anchor ring 62 will contact the casing 14, as previously described, to form a first mental-to-metal seal between the packing device 24a and the casing 14. Thereafter, further downward movement of the seating sleeve 22 will move the actuating ring 36 and retaining ring 38' downwardly to axially compress the packing element 54 between the retaining ring 38' and the anchoring ring 62. The packing element 54 will create an elastic seal against the casing 14. The retaining ring 38' will also be brought into contact with the casing 14, as previously described, and will form a second metal-to-metal seal between the packing device 24a and the casing 14.

[0032]Figur 6 illustrerer ytterligere alternativ utførelse for en pakningsanordning 24b, i henhold til den foreliggende oppfinnelse. I figur 6 er aktueringsringen 36 og holderingen 38 firgjørbart festet til den indre hylse 44 med bruk av en eller flere skjærdeler, slik som skjærskruer 68. Selv om både aktueringsringen 36 og holderingen 38 er vist frigjørbart festet til den indre hylse 44 i figur 6, vil de som er faglært på området forstå at både aktueringsringen 36 eller holderingen 38 kan være uavhengig festet til hylsen 44 på en frigjørbar måte uten at den andre er således festet. Pakningsanordningen 24b er operert på den vesentlig samme måte som pakningsanordningen 24 beskrevet tidligere. Imidlertid forhindrer skjærskruene 68 tidlig bevegelse av aktueringsringen 36 eller holderingen 38 som kan bevirke tidlig setting eller tidlig delvis setting av pakningsanordningen 24b. [0032] Figure 6 illustrates a further alternative embodiment for a packing device 24b, according to the present invention. In Figure 6, the actuation ring 36 and the retaining ring 38 are releasably attached to the inner sleeve 44 using one or more shear parts, such as shear screws 68. Although both the actuation ring 36 and the retaining ring 38 are shown releasably attached to the inner sleeve 44 in Figure 6, those skilled in the field will understand that both the actuation ring 36 or the retaining ring 38 can be independently attached to the sleeve 44 in a releasable manner without the other being thus attached. The packing device 24b is operated in essentially the same way as the packing device 24 described earlier. However, the shear screws 68 prevent early movement of the actuating ring 36 or the retaining ring 38 which could cause early setting or early partial setting of the packing device 24b.

[0033]I andre varianter for en pakningsanordning konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse, kan en eller flere metalloppakkingsringer være tilført som en ekstrusjons barriere for pakningselementet 54.1 tillegg kan overflatene til holderingen 38 og/eller forankringsringen 62 som vil kontakte foringsrøret 14 være belagt med et bløtere metall, slik som sølv, eller annet materiale som er bløtere enn materiale benyttet for å forme ringene 38, 62. Ringene 38 og 62 er fortrinnsvis utformet fra et herdet metall, slik som et glødet (herdet) AISI 8620. En fordel med belegging (metallisering) er at materialet benyttet for å belegge ringene 38 og/eller 62 vil deformeres inn i enhver uoverenstemmelse eller åpninger innen foringsrøret [0033] In other variants for a packing device constructed according to the present invention, one or more metal packing rings can be added as an extrusion barrier for the packing element 54.1 In addition, the surfaces of the holding ring 38 and/or the anchoring ring 62 that will contact the casing 14 can be coated with a softer metal, such as silver, or other material that is softer than the material used to form the rings 38, 62. The rings 38 and 62 are preferably formed from a hardened metal, such as an annealed (hardened) AISI 8620. An advantage of coating (metallization) is that the material used to coat the rings 38 and/or 62 will deform into any inconsistencies or openings within the casing

14 overflate for å hjelpe til med å forhindre at elastomermaterialet bygger opp pakningselementet 54 fra å presses mellom pakningsanordningen 24 og foringsrøret 14. Også hevede tapper, slik som tapp 42, kan være formet på forankringsringen 62 og flere hevede tapper kan være formet på begge eller den ene eller andre av holderingen 38 og forankringsringen 62. 14 surface to help prevent the elastomer material building up the packing element 54 from being squeezed between the packing assembly 24 and the casing 14. Also, raised tabs, such as tab 42, may be formed on the anchor ring 62 and multiple raised tabs may be formed on both or one or the other of the holding ring 38 and the anchoring ring 62.

[0034]Det skal forstås at den vinklede ytre radiale overflate 32 til det indre rørstykke 26 og hylsen 44 kollektivt tilveiebringer en rampesammenstilling som vil flytte pakningselementet 54, forankringsringen 62 og holderingen 38 radialt utover ettersom de er beveget aksialt med hensyn til det indre rørstykke 26. [0034] It should be understood that the angled outer radial surface 32 of the inner tube 26 and the sleeve 44 collectively provide a ramp assembly which will move the packing member 54, the anchor ring 62 and the retaining ring 38 radially outwardly as they are moved axially with respect to the inner tube 26 .

[0035]De som er faglært på området vil forstå at komponentene til de forskjellige beskrevne pakningsanordninger 24, 24a, 24b kan være snudd om slik at pakningselementet 54 og andre komponenter er flyttet aksialt oppover med hensyn til det indre rørstykke 26.1 dette tilfellet kan setteverktøyet 20 være lokalisert under pakningsanordningen 24, 24a eller 24b i produksjonsrørstrengen 16. [0035] Those skilled in the field will understand that the components of the various described packing devices 24, 24a, 24b can be reversed so that the packing element 54 and other components are moved axially upwards with respect to the inner pipe piece 26.1 in this case the setting tool 20 be located under the packing device 24, 24a or 24b in the production pipe string 16.

[0036]De som er faglært på området vil forstå at mange modifikasjoner og forandringer kan gjøres i de eksemplifiserende utforminger og utførelser beskrevet heri og at oppfinnelsen kun er begrenset av kravene som følger og enhver ekvivalent derfra. [0036] Those skilled in the field will understand that many modifications and changes can be made in the exemplary designs and embodiments described herein and that the invention is only limited by the requirements that follow and any equivalent therefrom.

Claims

1. Packing device (24) for forming seals against a surrounding pipe section in a wellbore, the packing device (24) comprising: an inner pipe piece (26) with a central axis (30) and showing a ramp assembly which is placed at an angle of consideration of the central axis (30); an elastomeric packing element (54) radially surrounding the inner tube (26) and is set by both 1) being axially moved radially outward due to axial movement along the ramp assembly and 2) being axially compressed to form an elastic seal against the surrounding pipe part; characterized in that it further comprises a substantially rigid anchoring ring (62) which radially surrounds the inner pipe piece (26) and forms a first contact with the surrounding pipe part by axial movement of the anchoring ring (62) on the ramp assembly; and the retaining ring (38) presents a radial outer surface (32) to form a contact with the surrounding pipe and wherein a deformable raised pin (42) is formed on the radial outer surface (32).

2. Packing device (24) according to claim 1, characterized in that the anchoring ring (62) is mechanically interlocked with the sealing element (54).

3. Packing device (24) according to claim 1, characterized in that it further comprises a substantially rigid retaining ring (38) which radially surrounds the inner pipe piece (26) and forms a second contact with the surrounding pipe part by axial movement of the retaining ring (38) on the ramp assembly.

4. Packing device (24) according to claim 3, characterized in that the retaining ring (38) is mechanically interlocked with the sealing element (54).

5. Packing device (24) according to claim 1, characterized by the deviation angle being around 3 degrees.

6. Packing device (24) according to claim 1, characterized in that the ramp assembly comprises: an outer radial surface (50) of the inner tube piece (26); and a sleeve (44) which surrounds the inner tube piece (26) and is slidably movable on the outer radial surface.

7. Packing device (24) according to claim 6, characterized in that it further comprises a fluid seal placed between the sleeve (44) and the inner tube piece (26).