NO336034B1

NO336034B1 - Anchor mechanism for use in a well

Info

Publication number: NO336034B1
Application number: NO20120491A
Authority: NO
Inventors: Dag Ravn Pedersen; Robin Løvslett
Original assignee: Altus Intervention As
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2015-04-20
Also published as: WO2013162380A1; DK201400663A1; GB2515952A; GB201418865D0; DK179531B1; CA2871402C; GB2515952B; NO20120491A1; DK179531B8; CA2871402A1

Description

ANKERMEKANISME FOR BRUK I EN BRØNN ANCHOR MECHANISM FOR USE IN A WELL

Oppfinnelsen vedrører en ankermekanisme for et verktøy som skal midlertidig fast posisjoneres i en brønn. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en ankermekanisme som forhindrer at sand og annet materiale trenger inn i ankermekanismen mens den er i bruk, og som tillater at ankermekanismens kiler kan trekkes helt inn ved frigjøring av ankermekanismen selv om sand og annet materiale har trengt inn i ankermekanismen. The invention relates to an anchor mechanism for a tool that is to be temporarily fixed in a well. More particularly, the invention relates to an anchor mechanism which prevents sand and other material from entering the anchor mechanism while it is in use, and which allows the wedges of the anchor mechanism to be fully retracted when the anchor mechanism is released, even if sand and other material has penetrated the anchor mechanism.

Broplugger installeres i brønner for hydrokarbon produksjon som står under trykk. Formålet kan være å forsegle et parti av brønnen, være en barriere som forhindrer strømning av hydrokarboner, eller forhindre strømning av gass, olje eller vann mellom soner nede i brønnen. En slik plugg omfatter en ankermekanisme og et pakningsele-ment, og pluggen settes vanligvis med hjelp av et eksternt setteverktøy som er ført ned i brønnen. Setteverktøyet genererer en aksiell kraft som overføres til en radiell utvidelse av ankermekanismen og pakningselementet slik at ankermekanismen og pakningselementet presser mot rørets innervegg. Når den radielle kraft i pakningselementet har nådd et på forhånd definert nivå, koples setteverktøyet fra pluggen og trekkes ut av brønnen. Pluggen forblir fastgjort til foringsrøret eller røret nede i brøn-nen. Ankermekanismen holder pluggen på plass med friksjonskraft mellom ankermekanismens kiler, såkalte slips, og den indre rørveggen. Når den aksiale kraft fra sette-verktøyet overføres til en radiell kraft i ankermekanismen, presses kilene ut mot rørveggens innside slik at hele pluggen holdes i posisjon i aksial retning. Bridge plugs are installed in wells for hydrocarbon production that are under pressure. The purpose may be to seal a part of the well, be a barrier that prevents the flow of hydrocarbons, or prevent the flow of gas, oil or water between zones down in the well. Such a plug comprises an anchor mechanism and a packing element, and the plug is usually set with the help of an external setting tool that is guided down into the well. The setting tool generates an axial force which is transferred to a radial expansion of the anchor mechanism and the packing element so that the anchor mechanism and the packing element press against the inner wall of the pipe. When the radial force in the packing element has reached a pre-defined level, the setting tool is disconnected from the plug and pulled out of the well. The plug remains attached to the casing or pipe down in the well. The anchor mechanism holds the plug in place with frictional force between the anchor mechanism's wedges, so-called ties, and the inner pipe wall. When the axial force from the setting tool is transferred to a radial force in the anchor mechanism, the wedges are pushed out against the inside of the pipe wall so that the entire plug is held in position in the axial direction.

En gjenvinnbar plugg hentes vanligvis ut av brønnen ved å senke et trekkeverktøy ned i brønnen. Trekkeverktøyet festes til pluggens såkalte fiskehals; pluggen frigjøres ved at pakningselementet og ankermekanismens kiler trekkes inn og bort fra rørets eller foringsrørets indre vegg, og deretter trekkes pluggen ut av brønnen. A recoverable plug is usually retrieved from the well by lowering a pulling tool into the well. The pulling tool is attached to the plug's so-called fish neck; the plug is released by pulling the packing element and the wedges of the anchor mechanism in and away from the inner wall of the pipe or casing, and then pulling the plug out of the well.

Det er et kjent problem innen industrien at det er en risiko for at gjenvinnbare plugger setter seg fast når pluggen skal trekkes ut av brønnen, spesielt etter perioder hvor pluggen har vært en barriere mellom soner med ulikt trykk i brønnen. Ett problem er forbundet med at sand eller partikler kommer inn i vesentlige deler av ankermekanismen og forhindrer bevegelse i de mekaniske systemene. Ankermekanismen fungerer dermed ikke som tiltenkt når pluggen skal trekkes. It is a known problem within the industry that there is a risk of recoverable plugs becoming stuck when the plug is to be pulled out of the well, especially after periods where the plug has been a barrier between zones with different pressures in the well. One problem is associated with sand or particles entering essential parts of the anchor mechanism and preventing movement in the mechanical systems. The anchor mechanism therefore does not work as intended when the plug is to be pulled.

Vanlige utførelsesformer for ankermekanismer omfatter kiler som kan beveges i to retninger, inn og ut, i pluggens radielle retning. Slike kiler brukes mye for å sikre at det oppnås korrekt spennkraft mot rørets eller foringsrørets indre vegg. Mange utfø-relser er basert på at kilene i sine endepartier er forsynt med skråflater som bringes i kontakt med skråstilte flater på samvirkende øvre og nedre kilekoner, slik som vist i for eksempel patentskrift US 4,359,090. Det er et problem med slike kiler at de må holdes i en sentral posisjon mellom de samvirkende to kilekoner. Kilene må holdes i posisjon slik at de fritt kan beveges radielt. Patentskrift US 4,359,090 lærer at dette kan oppnås med hjelp av en flerhet aksialt langstrakte T-formete braketter på pluggens utside. Brakettenes ører er i kontakt med radielt rettete spor på kilens langstrakte, motstående aksielle sideflater. Patentskrift US 4,359,090 viser en ankermekanisme som er åpen mot omgivelsene slik at partikler kan trenge inn i mekanismen og forhindre at kilene føres helt tilbake i radiell retning når pluggen skal frigjøres og trekkes. Common embodiments of anchor mechanisms include wedges that can be moved in two directions, in and out, in the plug's radial direction. Such wedges are widely used to ensure that the correct clamping force is achieved against the inner wall of the pipe or casing. Many designs are based on the end portions of the wedges being provided with inclined surfaces which are brought into contact with inclined surfaces on cooperating upper and lower wedge cones, as shown in, for example, patent document US 4,359,090. It is a problem with such wedges that they must be held in a central position between the cooperating two wedge cones. The wedges must be held in position so that they can freely move radially. Patent document US 4,359,090 teaches that this can be achieved with the help of a plurality of axially elongated T-shaped brackets on the outside of the plug. The lugs of the brackets are in contact with radially directed grooves on the elongated, opposed axial side surfaces of the wedge. Patent document US 4,359,090 shows an anchor mechanism which is open to the environment so that particles can penetrate the mechanism and prevent the wedges from being moved completely back in the radial direction when the plug is to be released and pulled.

Patentskrift US 4,436,150 viser en alternativ ankermekanisme der en øvre, aksialt bevegelig kilekon presser kilene radielt utover når kilekonen beveges nedover. Hver kile er i sitt midtparti forsynt med en fjær som trekker kilen radielt innover når kilekonen forskyves oppover. Denne ankermekanismen er også åpen mot omgivelsene slik at partikler kan trenge inn i mekanismen og forhindre at kilene føres helt tilbake i radiell retning når pluggen skal frigjøres og trekkes. Patent document US 4,436,150 shows an alternative anchor mechanism where an upper, axially movable wedge cone pushes the wedges radially outwards when the wedge cone is moved downwards. Each wedge is provided in its central part with a spring which pulls the wedge radially inwards when the wedge cone is displaced upwards. This anchor mechanism is also open to the environment so that particles can penetrate into the mechanism and prevent the wedges from being driven all the way back in the radial direction when the plug is to be released and pulled.

Patentskrift US 3,643,737 viser en ankermekanisme med en utvendig øvre og nedre kilekon. Kilekonene er forsynt med en flerhet svalehalespor som fastholder en flerhet radielt bevegelige kiler som er jevnt fordelt langs ankermekanismens omkrets. Kilekonene omgis ikke utvendig av et hus. Patentskrift EP 2128377 viser en ankermekanisme der en flerhet kiler på sin underside er forsynt med et innsnitt. Patent document US 3,643,737 shows an anchor mechanism with an external upper and lower wedge cone. The wedge cones are provided with a plurality of dovetail grooves which retain a plurality of radially movable wedges which are evenly distributed along the circumference of the anchor mechanism. The wedge cones are not surrounded on the outside by a house. Patent document EP 2128377 shows an anchor mechanism in which a plurality of wedges are provided with an incision on their underside.

Patentskrift US 2004/0244966 viser en ankermekanisme som omfatter en rørformet hylse som fastholder en flerhet radielt bevegelige kiler som er jevnt fordelt langs ankermekanismens omkrets. Hver kile er avfaset i sin ene ende. Kilene beveges radielt utover av en hylseformet kilekon når kilekonen beveges mot den rørformete hylsen. Ankermekanismen omgis ikke utvendig av et hus. Patentskrift US 4,440,223 viser en ytterligere alternativ ankermekanisme med en øvre og en nedre kilehylse og øvre og nedre sammenkoblede kiler. Ankermekanismen omgis ikke utvendig av et hus. Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk. Patent document US 2004/0244966 shows an anchor mechanism comprising a tubular sleeve which holds a plurality of radially movable wedges which are evenly distributed along the circumference of the anchor mechanism. Each wedge is chamfered at one end. The wedges are moved radially outwards by a sleeve-shaped wedge cone when the wedge cone is moved towards the tubular sleeve. The anchor mechanism is not surrounded on the outside by a housing. Patent document US 4,440,223 shows a further alternative anchor mechanism with an upper and a lower wedge sleeve and upper and lower interlocking wedges. The anchor mechanism is not surrounded on the outside by a housing. The purpose of the invention is to remedy or to reduce at least one of the disadvantages of known technology, or at least to provide a useful alternative to known technology.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved by features that are stated in the description below and in subsequent patent claims.

Oppfinnelsen beskriver en ankermekanisme for gjenvinnbare plugger til bruk i oljepro-duserende og gassproduserende petroleumsbrønner. Ankermekanismen er innrettet til å forhindre at sand og annet materiale trenger inn i mekanismen. Sand og annet materiale kan forhindre at ankermekanismens kiler trekkes helt tilbake når pluggen skal frigjøres fra brønnveggen og trekkes ut av brønnen. Ankermekanismen er innrettet til å kunne brukes i brønner med høyt trykk, for eksempel 10.000 psi eller 690 Bar, og høy temperatur, for eksempel opp til 200 °C, og i brønner med høy konsentrasjon av H2S og CO2, for eksempel 40 % H2S og 20 % CO2. Valg av materialer for tildanning av en slik ankermekanisme og en slik plugg, må ta hensyn til slike forhold. The invention describes an anchor mechanism for recoverable plugs for use in oil-producing and gas-producing petroleum wells. The anchor mechanism is designed to prevent sand and other material from entering the mechanism. Sand and other material can prevent the wedges of the anchor mechanism from being retracted completely when the plug is to be released from the well wall and pulled out of the well. The anchor mechanism is designed to be used in wells with high pressure, for example 10,000 psi or 690 Bar, and high temperature, for example up to 200 °C, and in wells with a high concentration of H2S and CO2, for example 40% H2S and 20% CO2. The choice of materials for forming such an anchor mechanism and such a plug must take such conditions into account.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen en ankermekanisme til bruk i en brønn hvor ankermekanismen omfatter et hus med en flerhet åpninger; åpningene er jevnt fordelt langs husets omkrets og hver åpning er innrettet til trangt å huse en radielt bevegelig kile; kilen omfatter et første og et andre endeparti, en mot en brønnvegg vendende gripeside, hvor gripesiden er forsynt med en flerhet tenner, en motsatt rettet underside, to sideflater som strekker seg fra gripesiden og til undersiden og til to endeflater; kilen er i sitt første og i sitt andre endeparti forsynt med en første og en andre skråflate som i det vesentlige skrår fra endeflatene og mot kilens midtparti på undersiden; kilen er på sine sideflater forsynt med sideveis utragende tunger som har en lengderetning parallell med skråflatene; kilen er på sine to sideflater forsynt med ledepartier som framviser en lengderetning perpendikulært på kilens lengderetning og ledepartiet passer komplementært til en innovervendende føring i huset; ankermekanismen er ytterligere forsynt med en første og en andre aksialt bevegelig kilekon, kilekonene omgis i et parti av huset; kilekonene er forsynt med skråflater som i bruksstilling er innrettet til å ligge an mot kilens skråflater, kilekonene er ytterligere forsynt med en flerhet spor hvor hvert spor er innrettet til å huse én tunge, og hvor huset utgjøres av en første hushalvdel og en andre hushalvdel. Dette har den fordel at sammenstilling av ankermekanismen forenkles. In a first aspect, the invention relates to an anchor mechanism for use in a well where the anchor mechanism comprises a housing with a plurality of openings; the apertures are evenly spaced along the circumference of the housing and each aperture is adapted to narrowly accommodate a radially movable wedge; the wedge comprises a first and a second end part, a gripping side facing a well wall, where the gripping side is provided with a plurality of teeth, an oppositely directed underside, two side surfaces extending from the gripping side to the underside and to two end surfaces; the wedge is provided in its first and second end parts with a first and a second inclined surface which essentially slopes from the end surfaces and towards the middle part of the wedge on the underside; the wedge is provided on its side surfaces with laterally projecting tongues which have a longitudinal direction parallel to the inclined surfaces; the wedge is provided on its two side surfaces with guide portions which show a longitudinal direction perpendicular to the longitudinal direction of the wedge and the guide portion fits complementary to an inward-facing guide in the housing; the anchor mechanism is further provided with a first and a second axially movable wedge cone, the wedge cones being surrounded in a part of the housing; the wedge cones are provided with inclined surfaces which, in the position of use, are arranged to rest against the inclined surfaces of the wedge, the wedge cones are further provided with a plurality of grooves where each groove is arranged to accommodate one tongue, and where the housing consists of a first housing half and a second housing half. This has the advantage that assembly of the anchor mechanism is simplified.

Kilen kan på sin underside være forsynt med et innsnitt. Dette har den fordel at fremmedlegemer som sand og annet materiale, og som har trengt inn i mekanismen mens den har vært i bruk i en brønn, vil kunne samles under innsnittet: Kilen kan be veges radielt innover til kilens tenner flukter med husets overflate uten at bevegelsen forhindres av fremmedlegemer under kilen. The wedge can be provided with an incision on its underside. This has the advantage that foreign objects such as sand and other material, which have penetrated the mechanism while it has been in use in a well, will be able to collect under the incision: The wedge can be moved radially inwards until the teeth of the wedge are flush with the surface of the housing without the movement is prevented by foreign bodies under the wedge.

Kilens tunge kan være tildannet med en fas på siden som vender mot kilekonens skråflate. Dette har den fordel at tungen ikke utsettes for radielt rettete skjærkrefter, noe som kunne få tungen til å knekke ved kilens sideflate. The tongue of the wedge can be formed with a chamfer on the side that faces the inclined surface of the wedge cone. This has the advantage that the tongue is not exposed to radially directed shear forces, which could cause the tongue to break at the side surface of the wedge.

Hushalvdelene kan være forsynt med innoverragende flenser og flensene kan i et parti som vender mot åpningen, være avtrappet, slik at hushalvdelene etter sammenkopling kan framvise en innovervendende føring for kilens ledeparti. Sammenkopling av hushalvdelene i de innoverragende flensene kan gjøres med en boltforbindelse, en skrueforbindelse, ved liming eller ved sveising. De innovervendende flensene kan ha den fordel at de kan øke styrken til husets vegg og at føringen kan få stor styrke i aksiell retning og sideveis i periferi retning. Føringen som kan tildannes av flensene, kan forenkle sammenstillingen av ankermekanismen ved at føringen ikke er tildannet som en egen komponent som må festes separat til husets vegg. Dette kan også redusere antall komponenter i ankermekanismen. Føringen kan være et spor som passer komplementært til et utragende øre på kilens sideflate slik at øret kan tildanne kilens ledeparti. I en alternativ utførelsesform kan føringen være en utragende leppe som passer komplementært til et spor i kilens sideflate slik at sporet tildanner kilens ledeparti. Med innovervendende føring menes at føringsretningen er fra husets overflate og inn mot et sentralt parti i ankermekanismen. The housing halves can be provided with inwardly projecting flanges and the flanges can be stepped in a part facing the opening, so that the housing halves can present an inward-facing guide for the guide part of the wedge after connection. Connecting the housing halves in the inwardly projecting flanges can be done with a bolt connection, a screw connection, by gluing or by welding. The inward-facing flanges can have the advantage that they can increase the strength of the house's wall and that the guide can gain great strength in the axial direction and laterally in the peripheral direction. The guide that can be formed from the flanges can simplify the assembly of the anchor mechanism in that the guide is not formed as a separate component that must be attached separately to the wall of the house. This can also reduce the number of components in the anchor mechanism. The guide can be a groove which fits complementary to a projecting ear on the side surface of the wedge so that the ear can form the guide part of the wedge. In an alternative embodiment, the guide can be a projecting lip which fits complementary to a groove in the side surface of the wedge so that the groove forms the guiding part of the wedge. By inward-facing guidance is meant that the direction of guidance is from the surface of the house towards a central part of the anchor mechanism.

Ankermekanismen kan ytterligere omfatte en indre hylse posisjonert i kilekonenes gjennomgående åpninger; hvor den indre hylsen kan være forsynt med et ytre The anchor mechanism can further comprise an inner sleeve positioned in the through openings of the wedge cones; where the inner sleeve may be provided with an outer

gjengeparti på hylsens ene endeparti; og hylsen kan være gjenget fastgjort til et innvendig gjengeparti i den første kilekonens første endeparti; og hvor hylsen på sin innside kan være ytterligere forsynt med en sirkulær skulder som kan være innrettet til å ligge an mot en utvendig, perifer skulder på en mandrel som kan gjennomløpe hylsen innvendig. Dette har den fordel at hylsen kan anvendes til å regulere den aksiale av-standen mellom kilekonene og holde denne konstant før ankermekanismen aktiveres. Dermed forhindres at kilene utilsiktet beveges aksielt utover. En slik utilsiktet bevegelse vil kunne medføre at kilenes tenner rager utenfor husets overflate. Dette vil kunne vanskeliggjøre innføring av ankermekanismen i en ledning slik som et rør eller et foringsrør, i for eksempel en petroleumsbrønn. threaded part on one end part of the sleeve; and the sleeve may be threadedly attached to an internal threaded portion in the first end portion of the first wedge cone; and where the sleeve on its inside can be further provided with a circular shoulder which can be arranged to rest against an external, peripheral shoulder on a mandrel which can pass through the inside of the sleeve. This has the advantage that the sleeve can be used to regulate the axial distance between the wedge cones and keep this constant before the anchor mechanism is activated. This prevents the wedges from being inadvertently moved axially outwards. Such an unintentional movement could cause the teeth of the wedges to protrude beyond the surface of the housing. This could make it difficult to introduce the anchor mechanism in a line such as a pipe or a casing, in, for example, a petroleum well.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is illustrated in the accompanying drawings, where:

Fig. 1 viser et isometrisk perspektivriss av en ankermekanisme i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 viser i samme målestokk som figur 1 et isometrisk perspektivriss av ankermekanismens hus; Fig. 3 viser i en større målestokk et isometrisk perspektivriss av en hushalvdel; Fig. 4 viser i en ytterligere større målestokk et isometrisk perspektivriss av ankermekanismens kile; Fig. 5 viser i en mindre målestokk enn figur 4 et sideriss av kilen; Fig 6 viser i same målestokk som figur 4 et perspektivriss av kilen sett fra kilens endeparti; Fig. 7A-C viser i en noe mindre målestokk enn figur 1, isometrisk perspektivriss av Fig. 1 shows an isometric perspective view of an anchor mechanism according to the invention; Fig. 2 shows, on the same scale as Fig. 1, an isometric perspective view of the housing of the anchor mechanism; Fig. 3 shows on a larger scale an isometric perspective view of a half of a house; Fig. 4 shows, on a further larger scale, an isometric perspective view of the wedge of the anchor mechanism; Fig. 5 shows, on a smaller scale than Fig. 4, a side view of the wedge; Fig. 6 shows, on the same scale as Fig. 4, a perspective view of the wedge seen from the end portion of the wedge; Fig. 7A-C shows, on a somewhat smaller scale than Fig. 1, an isometric perspective view of

en første kilekon fra to sider, og et sideriss av kilekonen; a first wedge cone from two sides, and a side view of the wedge cone;

Fig. 8 viser i samme målestokk som figur 7A-C et isometrisk perspektivriss av Fig. 8 shows, on the same scale as Fig. 7A-C, an isometric perspective view of

en andre kilekon; og a second wedge cone; and

Fig. 9 viser i en større målestokk til venstre et delvis snitt og til høyre et sideriss Fig. 9 shows on a larger scale on the left a partial section and on the right a side view

av ankermekanismen. of the anchor mechanism.

I tegningene viser henvisningstallet 1 til en ankermekanisme i henhold til oppfinnelsen. Ankermekanismen 1 omfatter et hus 2, en flerhet kiler 3 og en første kilekon 4 og en andre kilekon 5. Huset 2 omfatter en første hushalvdel 21 og ene andre hushalvdel 23 som vist på figur 1. I bruksstilling vil den første kilekonen 4 være nederst og den andre kilekonen 5 være øverst. In the drawings, the reference number 1 shows an anchor mechanism according to the invention. The anchor mechanism 1 comprises a housing 2, a plurality of wedges 3 and a first wedge cone 4 and a second wedge cone 5. The housing 2 comprises a first housing half part 21 and a second housing half part 23 as shown in Figure 1. In the position of use, the first wedge cone 4 will be at the bottom and the second wedge cone 5 be at the top.

Huset 2 er vist i figur 2 med fem gjennomgående åpninger 25 i husets 2 vegg 27. Åpningene 25 er jevnt fordelt rundt husets 2 omkrets. Den første hushalvdelen 21 og den andre hushalvdelen 23 er i sine skjøteparti 22, henholdsvis 22', forsynt med innoverragende flenser 29. Den andre hushalvdelen 23 er vist mer detaljert i figur 3. Flensen 29 er forsynt med en boring 24 slik at det kan tildannes en boltforbindelse eller skrueforbindelse (ikke vist) mellom den første hushalvdelen 21 og den andre hushalvdelen 23. Flensen 29 er i sitt parti som vender mot åpningen 25 tildannet med en avtrapping 26 i den første hushalvdelen 21 som vist i figur 2, og en avtrapping 26' i den andre hushalvdel 23. Avtrappingene 26, 26'tildanner en innovervendende føring 28 som er vist som spor 28, slik som vist i for eksempel figur 2. The housing 2 is shown in Figure 2 with five continuous openings 25 in the housing 2 wall 27. The openings 25 are evenly distributed around the housing 2's circumference. The first housing half part 21 and the second housing half part 23 are in their joint parts 22, respectively 22', provided with inwardly projecting flanges 29. The second housing half part 23 is shown in more detail in figure 3. The flange 29 is provided with a bore 24 so that it can be formed a bolt connection or screw connection (not shown) between the first housing half part 21 and the second housing half part 23. The flange 29 in its part facing the opening 25 is formed with a taper 26 in the first housing half part 21 as shown in Figure 2, and a taper 26 ' in the second housing half 23. The steps 26, 26' form an inward-facing guide 28 which is shown as a groove 28, as shown in, for example, Figure 2.

Én kile 3 er vist mer detaljert i figurene 4-6. Kilen 3 er på sin gripeside 31 forsynt med en flerhet utragende sagtakker eller tenner 33 i kilens 3 første endeparti 35 og i kilens 3 andre endeparti 35'. Mellom tennene 33 er det på gripesiden 31 et tannfritt parti 32. Kilen 3 er på sin langstrakte, aksielle sideflate 37 forsynt med et ledeparti 34 som er One wedge 3 is shown in more detail in figures 4-6. The wedge 3 is provided on its gripping side 31 with a plurality of protruding saw teeth or teeth 33 in the first end portion 35 of the wedge 3 and in the second end portion 35' of the wedge 3. Between the teeth 33, on the gripping side 31, there is a toothless part 32. The wedge 3 is provided on its elongated, axial side surface 37 with a guide part 34 which is

vist i form av et utragende øre 34 i tegningene. Øret 34 har en lengdeakse perpendikulært på kilens 3 lengdeakse. Fra kilens 3 endeflate 38 strekker det seg en skråflate 36 og til kilens 3 underside 39. Kilen 3 er ytterligere på sin sideflate 37 forsynt med en sideveis utragende tunge 30. Tungens 30 lengdeakse er parallell med skråflaten 36. Kilens 3 underside 39 er forsynt med et innsnitt 390 som vist på figur 5. Innsnittet 390 strekker seg mellom skråflatene 36, 36' i kilens 3 lengderetning og mellom sideflatene 37 i kilens 3 bredde slik at kilens 3 høyde mellom innsnittet 390 og det tannfrie partiet 32 er mindre enn kilens 3 høyde ved partiet der skråflaten 36, 36' møter kilens 3 underside 39 som vist i figur 5. Tungens 30 underside er forsynt med en fas 300 i tungens 30 hele utstikkende bredde og lengde som vist i figur 6. Fasen 300 kan være tildannet med en vinkel på for eksempel 15°. shown in the form of a protruding ear 34 in the drawings. The ear 34 has a longitudinal axis perpendicular to the longitudinal axis of the wedge 3. From the end surface 38 of the wedge 3, an inclined surface 36 extends to the underside 39 of the wedge 3. The wedge 3 is further provided on its side surface 37 with a laterally projecting tongue 30. The longitudinal axis of the tongue 30 is parallel to the inclined surface 36. The underside 39 of the wedge 3 is provided with an incision 390 as shown in Figure 5. The incision 390 extends between the inclined surfaces 36, 36' in the longitudinal direction of the wedge 3 and between the side surfaces 37 in the width of the wedge 3 so that the height of the wedge 3 between the incision 390 and the tooth-free part 32 is less than the height of the wedge 3 at the part where the inclined surface 36, 36' meets the underside 39 of the wedge 3 as shown in Figure 5. The underside of the tongue 30 is provided with a chamfer 300 in the entire protruding width and length of the tongue 30 as shown in Figure 6. The chamfer 300 can be formed with an angle of, for example, 15°.

Den første kilekonen 4 er vist mer detaljert i figur 7A-C. Kilekonen 4 tildanner et første endeparti 41 og et andre endeparti 43. Fra kilekonens 4 ytre mantelflate 45 og til det andre endepartiet 43 er det tildannet en utsparing 42 som tildanner en skråstilt flate 46. Kilekonen 4 er forsynt med en flerhet skråstilte flater 46. I tegningene er det vist fem skråstilte flater 46. Hver utsparing 42 tildanner ytterligere to spor 40 som er pa-rallelle med skråflaten 46, på hver side av skråflaten 46. En gjennomgående åpning 49 strekker seg aksielt fra det første endepartiet 41 og til det andre endepartiet 43. Den første kilekonen 4 er i tegningene vist med et spisset andre endeparti 43 slik at kilekonen 4 i aksiell retning er lengre ved den gjennomgående åpningen 49 enn ved den ytre mantelflaten 45 som vist i figur 7C. I en alternativ utførelsesform kan kilekonens 4 endeparti 43 være avsluttet perpendikulært på kilekonens 4 lengderetning. The first wedge cone 4 is shown in more detail in Figures 7A-C. The wedge cone 4 forms a first end portion 41 and a second end portion 43. From the outer mantle surface 45 of the wedge cone 4 and to the second end portion 43, a recess 42 is formed which forms an inclined surface 46. The wedge cone 4 is provided with a plurality of inclined surfaces 46. In in the drawings, five inclined surfaces 46 are shown. Each recess 42 forms two further grooves 40 which are parallel to the inclined surface 46, on each side of the inclined surface 46. A through opening 49 extends axially from the first end part 41 and to the second end part 43. The first wedge cone 4 is shown in the drawings with a pointed second end portion 43 so that the wedge cone 4 in the axial direction is longer at the through opening 49 than at the outer mantle surface 45 as shown in Figure 7C. In an alternative embodiment, the end portion 43 of the wedge cone 4 can be finished perpendicular to the longitudinal direction of the wedge cone 4.

Den andre kilekonen 5 er vist mer detaljert i figur 8. Kilekonen 5 tildanner et første endeparti 51 og et andre endeparti 53. Fra kilekonens 5 ytre mantelflate 55 og til det andre endepartiet 53 er det tildannet en utsparing 52 som tildanner en skråstilt flate 56. Kilekonen 5 er forsynt med en flerhet skråstilte flater 56. I tegningene er det vist fem skråstilte flater 56. Hver utsparing 52 tildanner ytterligere to spor 50 som er pa-rallelle med skråflaten 56, på hver side av skråflaten 56. En gjennomgående åpning 59 strekker seg aksielt fra det første endepartiet 51 og til det andre endepartiet 53. Den andre kilekonen 5 er i tegningene vist med et spisset andre endeparti 53 slik at kilekonen 5 i aksiell retning er lengre ved den gjennomgående åpningen 59 enn ved den ytre mantelflaten 55. I en alternativ utførelsesform kan kilekonens 5 endeparti 53 være avsluttet perpendikulært på kilekonens 5 lengderetning. The second wedge cone 5 is shown in more detail in figure 8. The wedge cone 5 forms a first end portion 51 and a second end portion 53. From the outer mantle surface 55 of the wedge cone 5 and to the second end portion 53, a recess 52 is formed which forms an inclined surface 56. The wedge cone 5 is provided with a plurality of inclined surfaces 56. In the drawings, five inclined surfaces 56 are shown. Each recess 52 forms two further grooves 50 which are parallel to the inclined surface 56, on each side of the inclined surface 56. A continuous opening 59 extends axially from the first end portion 51 and to the second end portion 53. The second wedge cone 5 is shown in the drawings with a pointed second end portion 53 so that the wedge cone 5 is longer in the axial direction at the through opening 59 than at the outer mantle surface 55. in an alternative embodiment, the end portion 53 of the wedge cone 5 can be finished perpendicular to the longitudinal direction of the wedge cone 5.

Ankermekanismens 1 oppbygging og virkemåte beskrives med henvisning til figur 9. Huset 2 tildannes ved å fastgjøre den første hushalvdelen 21 og den andre hushalvdelen 23 med bolter eller skruer (ikke vist) gjennom boringene 24 i flensene 29. Kilene 3 posisjoneres med sine skråflater 36 på den andre kilekonens 5 skråflater 56 slik at tungene 30 føres noe inn i sporene 50. Kilekonen 5 med kilene 3 føres inn i huset 2. Deretter føres den første kilekonen 4 inn i huset fra den motsatte side og slik at kilenes tunger 30 føres inn i sporene 40 og slik at skråflatene 36' ligger an mot skråflatene 46. Kilekonene 4, 5 føres videre mot hverandre slik at kilene 3 beveges utover og slik at kilenes 3 ledeparti 34, for eksempel øret 34, føres inn i husets 2 føring 28, for eksempel sporet 28. Åpningen 25 er tildannet med et omriss som er tilpasset kilens 3 omriss som utgjøres av sideflatene 37, endeflatene 38 og tungene 30. Kilen 3 passer trangt men radielt bevegelig i åpningen 25. Kilen 3 beveges radielt langs føringen 28. Føringen 28 og ledepartiet 34 forhindrer at kilen 3 kan beveges aksielt i forhold til huset 2. En indre hylse 6 posisjoneres i kilekonenes 4, 5 gjennomgående åpning 49, 59. Hylsen 6 er i sitt ene endeparti 61 forsynt med et utvendig gjengeparti 64 som skrus inn i et innvendig gjengeparti 44 i kilekonens 4 gjenomgående åpning ved endepartiet 41. Hylsen 6 er ved endepartiet 61 på sin innside 69 forsynt med en innvendig sirkulær skulder 62. The structure and operation of the anchor mechanism 1 is described with reference to figure 9. The housing 2 is formed by fixing the first housing half part 21 and the second housing half part 23 with bolts or screws (not shown) through the bores 24 in the flanges 29. The wedges 3 are positioned with their inclined surfaces 36 on the inclined surfaces 56 of the second wedge cone 5 so that the tongues 30 are guided somewhat into the grooves 50. The wedge cone 5 with the wedges 3 is guided into the housing 2. Then the first wedge cone 4 is guided into the housing from the opposite side and so that the tongues 30 of the wedges are guided into the grooves 40 and so that the inclined surfaces 36' rest against the inclined surfaces 46. The wedge cones 4, 5 are moved further towards each other so that the wedges 3 are moved outwards and so that the guiding part 34 of the wedges 3, for example the ear 34, is guided into the guide 28 of the housing 2, for for example, the slot 28. The opening 25 is formed with an outline that is adapted to the outline of the wedge 3, which is formed by the side surfaces 37, the end surfaces 38 and the tongues 30. The wedge 3 fits tightly but is radially movable in the opening 25. The wedge 3 is moved r horizontally along the guide 28. The guide 28 and the guide part 34 prevent the wedge 3 from being moved axially in relation to the housing 2. An inner sleeve 6 is positioned in the opening 49, 59 of the wedge cones 4, 5. The sleeve 6 is provided in its one end part 61 with a external threaded part 64 which is screwed into an internal threaded part 44 in the continuous opening of the wedge cone 4 at the end part 41. The sleeve 6 is provided with an internal circular shoulder 62 at the end part 61 on its inside 69.

Etter sammenstilling av ankermekanismen 1 er kilekonene 4, 5 begge aksielt bevegelige i forhold til huset 2. Kilenes 3 tenner 33 vil flukte med husets 2 overflate. Ved sammenstilling av pluggen (ikke vist) føres en såkalt mandrel (ikke vist) gjennom hylsen 6. Mandrelen er på sin overflate forsynt med en skulder som vil ligge an mot skulderen 62. Den andre kilekonen 5 er fast forbundet til pluggens pakningsmekanisme (ikke vist). Etter sammenstilling, men før ferdig setting av pluggen i en brønn, vil mandrelen og den andre kilekonen 5 være ubevegelige i forhold til hverandre i aksial retning. Ved å rotere hylsen 6 vil den første kilekonen 4 føres aksialt vekk fra den andre kilekonen 5 på grunn av gjengepartiene 44 og 64 og skulderen 62. Ankermekanismen 1 kan på denne måten strammes og slakkes og kilekonene 4, 5 fastholdes med en fast avstand. Dermed kan ikke kilene 3 utilsiktet beveges aksialt slik at tennene 33 rager utenfor husets 2 overflate før pluggen settes. After assembly of the anchor mechanism 1, the wedge cones 4, 5 are both axially movable in relation to the housing 2. The teeth 33 of the wedges 3 will be flush with the surface of the housing 2. When assembling the plug (not shown), a so-called mandrel (not shown) is passed through the sleeve 6. The mandrel is provided on its surface with a shoulder that will rest against the shoulder 62. The second wedge cone 5 is firmly connected to the plug's sealing mechanism (not shown ). After assembly, but before complete setting of the plug in a well, the mandrel and the second wedge cone 5 will be immovable in relation to each other in the axial direction. By rotating the sleeve 6, the first wedge cone 4 will be moved axially away from the second wedge cone 5 due to the threaded parts 44 and 64 and the shoulder 62. The anchor mechanism 1 can in this way be tightened and loosened and the wedge cones 4, 5 maintained at a fixed distance. Thus, the wedges 3 cannot be inadvertently moved axially so that the teeth 33 project outside the surface of the housing 2 before the plug is inserted.

Ved setting av pluggen, påføres den andre kilekonen 5 en nedadrettet aksial kraft og kilekonene 4, 5 beveges aksialt mot hverandre. Kilekonens 5 aksielle bevegelse i forhold til kilen 3 ved skråflaten 56 gir kilen 3 en radiell bevegelse utover på grunn av kilens 3 skråflate 36' og mot et omgivende rør eller foringsrørs indre vegg (ikke vist). Huset 2 er aksialt forskyvbart i forhold til kilekonen 4 og kilekonen 5, og føringen 28 og ledepartiet 34 holder kilen 3 aksialt sentrert i forhold til kilekonene 4 og 5. Kilen 3 vil dermed ikke komme i knip mellom kilekonene 4 og 5. Kilens 3 aksielle bevegelse i forhold til kilekonen 4 ved skråflaten 46 gir kilen 3 en radiell bevegelse utover på grunn av kilens 3 skråflate 36. When setting the plug, a downward axial force is applied to the second wedge cone 5 and the wedge cones 4, 5 are moved axially towards each other. The axial movement of the wedge cone 5 in relation to the wedge 3 at the inclined surface 56 gives the wedge 3 a radial movement outwards due to the inclined surface 36' of the wedge 3 and towards a surrounding pipe or casing inner wall (not shown). The housing 2 is axially displaceable in relation to the wedge cone 4 and the wedge cone 5, and the guide 28 and the guide portion 34 keep the wedge 3 axially centered in relation to the wedge cones 4 and 5. The wedge 3 will thus not get caught between the wedge cones 4 and 5. The wedge 3's axial movement in relation to the wedge cone 4 at the inclined surface 46 gives the wedge 3 a radial movement outwards due to the inclined surface 36 of the wedge 3.

Tungens 30 fas 300 fører til at det ikke er noen radiell kraft fra skråflatene 46, 56 på tungen 30. Dette har den fordel at det ikke oppstår noen skjærkrefter på tungen 30 som kunne få denne til å knekke av ved overgangen til sideveggen 37. The phase 300 of the tongue 30 means that there is no radial force from the inclined surfaces 46, 56 on the tongue 30. This has the advantage that no shearing forces occur on the tongue 30 which could cause it to break off at the transition to the side wall 37.

Tungen 30 glir i sporet 40, 50. Ved frigjøring av pluggen, beveges mandrelen nedover inne i pluggen med hjelp av tyngdekraften eller ved at mandrelen forlenges. Dette medfører at kilekonen 4 beveges aksielt nedover. Bevegelsen overføres til kilen 3 ved de skråstilte sporene 40 som samvirker med tungene 30. Kilen 3 beveges radielt innover og aksielt nedover og overfører den aksielle nedoverrettete bevegelsen til huset 2. Tungens 30 bevegelse i det skråstilte sporet 50 virker også til at kilen 3 beveges radielt innover. The tongue 30 slides in the groove 40, 50. When the plug is released, the mandrel is moved downwards inside the plug with the help of gravity or by the mandrel being extended. This results in the wedge cone 4 being moved axially downwards. The movement is transferred to the wedge 3 by the inclined grooves 40 which interact with the tongues 30. The wedge 3 is moved radially inwards and axially downwards and transfers the axial downward movement to the housing 2. The movement of the tongue 30 in the inclined groove 50 also causes the wedge 3 to move radially inwards.

Sand og annet materiale som eventuelt har trengt inn i ankermekanismen 1 mens ankermekanismen 1 har vært operativ i brønnen, vil samles i et parti mellom kilens 3 underside 39, kilekonenes 4, 5 endepartier 41, 51 og den indre hylsens 6 ytre overflate. Innsnittet 390 sikrer at kilen 3 kan beveges lenger radielt innover mot den indre hylsen 6 da sand og annet materiale kan samles i innsnittet 390. Dermed sikres at kilen 3 kan føres helt inn slik at tennene 33 flukter husets 2 ytterside når pluggen fri-gjøres og trekkes ut av brønnen. Sand and other material which may have penetrated the anchor mechanism 1 while the anchor mechanism 1 has been operative in the well will collect in a part between the underside 39 of the wedge 3, the end parts 41, 51 of the wedge cones 4, 5 and the outer surface of the inner sleeve 6. The notch 390 ensures that the wedge 3 can be moved further radially inwards towards the inner sleeve 6 as sand and other material can collect in the notch 390. This ensures that the wedge 3 can be inserted completely so that the teeth 33 align with the outside of the housing 2 when the plug is released and is pulled out of the well.

Kilens 3 tannfrie parti 32 medfører at kilens 3 midtparti ikke opptar krefter når kilen 3 spennes mot rørveggen. De radielt rettede spennkrefter overføres via kilens 3 skråflater 36, 36' til kilekonens 4, 5 skråflater 46, 56. Kilekonene 4, 5 understøtter dermed kilen 3 i de partier som er utsatt for press, noe som forhindrer at kilen 3 utsettes for et bøyemoment som kan knekke kilen 3 i sitt midtparti. The toothless part 32 of the wedge 3 means that the middle part of the wedge 3 does not absorb forces when the wedge 3 is tensioned against the pipe wall. The radially directed tension forces are transferred via the inclined surfaces 36, 36' of the wedge 3 to the inclined surfaces 46, 56 of the wedge cone 4, 5. The wedge cones 4, 5 thus support the wedge 3 in the parts that are exposed to pressure, which prevents the wedge 3 from being subjected to a bending moment which can break the wedge 3 in its middle part.

Claims

1. Anchor mechanism (1) for use in a well where the anchor mechanism (1) comprises a housing (2) with a plurality of openings (25); the openings (25) are evenly spaced along the circumference of the housing (2) and each opening (25) is adapted to narrowly accommodate a radially movable wedge (3); the wedge (3) comprises a first (35) and a second end part (35'), a gripping side (31) facing a well wall, where the gripping side (31) is provided with a plurality of teeth (33), an oppositely directed underside (39 ), two side surfaces (37) extending from the gripping side (31) to the underside (39) and to two end surfaces (38); the wedge (3) is provided in its first (35) and in its second end portion (35') with a first inclined surface (36) and a second inclined surface (36') which are substantially inclined from the end surfaces (38, 38') and against the middle part of the wedge (3) on the underside (39); the wedge (3) is provided on its side surfaces (37) with laterally projecting tongues (30) which have a longitudinal direction parallel to the inclined surfaces (36, 36'); the wedge (3) is provided on its two side surfaces (37) with guide portions (34) which present a longitudinal direction perpendicular to the longitudinal direction of the wedge (3) and the guide portion (34) fits complementary to an inward-facing guide (28) in the housing (2); the anchor mechanism (1) is further provided with a first and a second axially movable wedge cone (4, 5), the wedge cones (4, 5) being surrounded in a part of the housing (2); the wedge cones (4, 5) are provided with inclined surfaces (46, 56) which, in the position of use, are arranged to rest against the inclined surfaces (36, 36') of the wedge (3), the wedge cones (4, 5) are further provided with a plurality of grooves (40, 50) where each slot (40, 50) is designed to house one tongue (30), characterized in that the housing (2) consists of a first housing half (21) and a second housing half (22).

2. Anchor mechanism (1) according to claim 1, where the wedge (3) on its underside (39) is provided with an incision (390).

3. Anchor mechanism (1) according to claim 1, where the tongue (30) is formed with a chamfer (300) on the side facing the inclined surface (46, 56) of the wedge cone (4, 5).

4. Anchor mechanism (1) according to claim 1, where the housing halves (21, 23) are provided with inwardly projecting flanges (29) and where the flanges (29) in a part facing the opening (25) are stepped, so that the housing halves ( 21, 23) after connection presents an inward-facing guide (28) for the guide part (34) of the wedge (3).

5. Anchor mechanism (1) according to claim 1, where the anchor mechanism (1) further comprises an inner sleeve (6) positioned in the end openings (49, 59) of the wedge cones (4, 5); where the inner sleeve (6) is provided with an outer threaded portion (64) on one end portion (61) of the sleeve (6); and the sleeve (6) is threadedly attached to an internal threaded portion (44) in the first end portion (41) of the first wedge cone (4); and where the sleeve (6) on its inside (69) is further provided with a circular shoulder (62) which is arranged to rest against an external, peripheral shoulder on a mandrel which passes through the sleeve (6) internally.