NO340035B1

NO340035B1 - seal assembly

Info

Publication number: NO340035B1
Application number: NO20130545A
Authority: NO
Inventors: Lars Timberlid Lundheim; Viktor Grennberg; Hongzhou Hu; Daniel Vik Skogen; Ernst Folke Leif Cederström
Original assignee: Aker Solutions As
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2017-02-27
Also published as: NO20130545A1; WO2014038955A1

Description

Tetningssammenstilling Seal assembly

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en tetningssammenstilling som er innrettet til å tette ringrommet mellom to koaksialt anordnete rørformete elementer. Særlig er tetningssammenstillingen innrettet til å tilveiebringe fullstendig tetningsfunksjon for et trykkfall over tetningssammenstillingen i en første retning, men å gi etter ved et trykkfall av en viss verdi i en andre retning, der den første og andre retningen er motsatte retninger. Tetningssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen fungerer således som en ring-formet tilbakeslagsventil. The present invention relates to a sealing assembly which is designed to seal the annular space between two coaxially arranged tubular elements. In particular, the sealing assembly is designed to provide complete sealing function for a pressure drop across the sealing assembly in a first direction, but to yield at a pressure drop of a certain value in a second direction, where the first and second directions are opposite directions. The sealing assembly in accordance with the present invention thus functions as a ring-shaped non-return valve.

Bakgrunn Background

Spesielt innenfor feltet havbunnsbrønner og utstyr tilknyttet havbunns hydrokarbonproduksjon er det kjent et stort antall tetninger som er innrettet til å tette i ringrommet mellom rørformete metallelementer. I slike havbunnsbrønner kan det være store trykk til stede, slik som fra brønnen selv (brønntrykk) og omgivende trykk på grunn av store havdyp. Especially in the field of seabed wells and equipment associated with seabed hydrocarbon production, a large number of seals are known which are designed to seal the annulus between tubular metal elements. In such seabed wells, large pressures can be present, such as from the well itself (well pressure) and ambient pressure due to great ocean depths.

Patentsøknadspublikasjon GB2434607 beskriver en ringromstetning som er innrettet til å ta en radiell indre posisjon i hvilken den ikke tetter, og en radiell ytre posisjon i hvilken den tetter mot den indre flaten til et rørformet element. I tetningsposisjonen er den ringformete tetningen forspent radielt utover ved hjelp av radialt virkende fjærer som presser tetninger utover. Patent application publication GB2434607 describes an annulus seal which is adapted to take a radially internal position in which it does not seal, and a radially external position in which it seals against the inner surface of a tubular element. In the sealing position, the annular seal is biased radially outwards by means of radially acting springs which press seals outwards.

US4702481 beskriver en brønnhodepakning med en undulert metalltetning i form av en ring. Metalltetningen har påført et elastomermateriale. Tetningen blir aksialt komprimert mellom en mutter og en aktueringsskulder, slik at tetningen utvider seg i radiell retning. Dersom den radiale avstanden mellom den indre og ytre veggen øker, vil imidlertid ikke tetningen følge etter, og den vil således kunne lekke. US4702481 describes a wellhead gasket with an undulating metal seal in the form of a ring. The metal seal has an elastomer material applied. The seal is axially compressed between a nut and an actuation shoulder, so that the seal expands in the radial direction. If the radial distance between the inner and outer wall increases, however, the seal will not follow suit, and it will thus be able to leak.

US2011174506 viser en ringromstetning for et brønnhode. Tetningen er innrettet til å øke sin dimensjon i radial retning når den komprimeres i aksial retning. US2011174506 shows an annulus seal for a wellhead. The seal is designed to increase its dimension in the radial direction when it is compressed in the axial direction.

Oppfinnelsen The invention

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebrakt en tetningssammenstilling som er innrettet til å tette et ringrom mellom et indre rørformet element og et ytre rørformet element av utstyr tilknyttet havbunns hydrokarbonsproduksjon. Tetningssammenstillingen omfatter en tetning som er anordnet i ringrommet og en aktiveringssammenstilling som er anordnet på en aksial side av tetningen. Aktiveringssammenstillingen er aksialt bevegelig på en slik måte at den aktiverer tetningen til en aktivert modus når den beveger seg mot den, og at tetningen beveger seg tilbake til en deaktivert modus når aktiveringssammenstillingen beveger seg aksialt vekk fra den. I samsvar med oppfinnelsen omfatter det indre eller ytre rørformete elementet en skråstilt skulder. Tetningen omfatter en skråstilt glideflate som støter mot den skråstilte skulderen når tetningssammenstillingen er i aktivert modus. Videre, en fjærsammenstilling er anordnet mellom tetningen og aktiveringssammenstillingen. In accordance with the invention, a sealing assembly is provided which is designed to seal an annular space between an inner tubular element and an outer tubular element of equipment associated with seabed hydrocarbon production. The seal assembly comprises a seal which is arranged in the annulus and an activation assembly which is arranged on an axial side of the seal. The actuation assembly is axially movable such that it actuates the seal to an actuated mode when it moves toward it, and that the seal moves back to a deactivated mode when the actuation assembly moves axially away from it. In accordance with the invention, the inner or outer tubular element comprises an inclined shoulder. The seal includes an inclined sliding surface which abuts the inclined shoulder when the seal assembly is in the activated mode. Furthermore, a spring assembly is provided between the seal and the actuation assembly.

I en foretrukket utførelsesform er fjærsammenstillingen aksialt komprimerbar når tetningssammenstillingen er i den aktiverte modusen. Det vil si, fjærsammenstillingen kan fortsatt bli komprimert ytterligere i den aksiale retningen når i den aktiverte og tettende modusen. Dette vil typisk inntreffe når et trykk på den motsatte siden av tetningen, i forhold til siden til fjærsammenstillingen, er så stort at den resulterende kraften på tetningen fra trykket vil presse tetningen i den aksiale retningen og således komprimere fjærsammenstillingen ytterligere. Dersom dette skjer vil det oppstå en fluidvei forbi tetningen. In a preferred embodiment, the spring assembly is axially compressible when the seal assembly is in the activated mode. That is, the spring assembly can still be further compressed in the axial direction when in the activated and sealing mode. This will typically occur when a pressure on the opposite side of the seal, relative to the side of the spring assembly, is so great that the resulting force on the seal from the pressure will push the seal in the axial direction and thus further compress the spring assembly. If this happens, a fluid path will occur past the seal.

Fjærsammenstillingen, anordnet mellom aktiveringssammenstillingen og tetningen, overfører aksial kraft fra aktiveringssammenstillingen til tetningen. Følgelig behøver fjærsammenstillingen ikke å bli komprimert for å overføre disse kreftene. Graden av kompresjon vil avhenge av stivhet til fjærsammenstillingen og den overførte aksiale kraften. The spring assembly, disposed between the actuation assembly and the seal, transmits axial force from the actuation assembly to the seal. Consequently, the spring assembly does not need to be compressed to transmit these forces. The degree of compression will depend on the stiffness of the spring assembly and the transmitted axial force.

Som nevnt, når i aktivert modus kan fjærsammenstillingen være komprimerbar ved bevegelse av tetningen mot fjærsammenstillingen i en slik grad at det tilveiebringes en fluidbane forbi tetningen. Dette vil typisk også inntreffe når overskytende trykk finnes på den siden av tetningen som er motsatt av fjærsammenstillingen. Eller mer presist når et overskytende trykkfall er til stede over tetningssammenstillingen. Kraften fra dette trykket vil bevege tetningen mot og komprimere tetningssammenstillingen, og således la fluidet strømme forbi tetningen. Når tetningen blir beveget vil den gli langs den vinklete skulderen. Spenning i tetningen vil forsøke å endre diameteren til tetningen mot den originale diameteren, det vil si mot diameteren til tetningen når tetningen er i den deaktiverte modusen. As mentioned, when in activated mode the spring assembly may be compressible by movement of the seal against the spring assembly to such an extent that a fluid path past the seal is provided. This will typically also occur when excess pressure exists on the side of the seal opposite the spring assembly. Or more precisely when an excess pressure drop is present across the seal assembly. The force from this pressure will move the seal towards and compress the seal assembly, thus allowing the fluid to flow past the seal. When the seal is moved it will slide along the angled shoulder. Tension in the seal will attempt to change the diameter of the seal towards the original diameter, ie towards the diameter of the seal when the seal is in the disabled mode.

Fjærsammenstillingen kan fordelaktig omfatte en bølgefjær anordnet mellom et øvre kraftdistribusjonselement og et nedre kraftdistribusjonselement. Slike kraftdistribusjonselementer kan være metallringer. The spring assembly can advantageously comprise a wave spring arranged between an upper force distribution element and a lower force distribution element. Such power distribution elements can be metal rings.

Aktiveringssammenstillingen kan omfatte et flertall aktiveringshoder som er innrettet til å påføre aksial kraft på fjærsammenstillingen. Aktiveringshodene kan være distribuert langs utstrekningen til det øvre kraftdistribusjonselementet. The actuation assembly may comprise a plurality of actuation heads adapted to apply axial force to the spring assembly. The actuation heads may be distributed along the extent of the upper power distribution element.

Det skal bemerkes at begrepet øvre og nedre (kraftdistribusjonselementer) er ment å angi at kraftdistribusjonselementene er på respektive sider av bølge-fjæren. Følgelig, de skal ikke strengt forstås til å være over og under, som i en vertikal stabel. Tetningssammenstillingen i samsvar med oppfinnelsen kan absolutt ha en horisontal eller skråstilt orientering. It should be noted that the term upper and lower (force distribution elements) is intended to indicate that the force distribution elements are on respective sides of the wave spring. Consequently, they should not be strictly understood to be above and below, as in a vertical stack. The sealing assembly according to the invention can certainly have a horizontal or inclined orientation.

Den vinklete skulderen kan fordelaktig være en del av det indre rørformete elementet og når i deaktivert modus kan den vinklete skulderen strekke seg forbi utstrekningen til tetningen i den radielle retningen. The angled shoulder may advantageously be part of the inner tubular member and when in the deactivated mode the angled shoulder may extend beyond the extent of the seal in the radial direction.

I enda en utførelsesform omfatter det indre rørformete elementet en radielt ytre flatedel som, når tetningssammenstillingen er i den deaktiverte modusen, strekker seg radielt forbi den ytre delen til tetningen. I denne utførelsesformen, når i aktivert modus, strekker den radielt ytre delen til tetningen seg forbi den radielt ytre flatedelen. In yet another embodiment, the inner tubular member includes a radially outer surface portion which, when the seal assembly is in the deactivated mode, extends radially beyond the outer portion of the seal. In this embodiment, when in activated mode, the radially outer portion of the seal extends past the radially outer surface portion.

Tetningen kan omfatte en første hoveddel og en andre hoveddel, hvorved materialet i den første hoveddelen er mykere enn materialet i den andre hoveddelen og hvorved den første hoveddelen er anordnet aksialt nærmere fjærsammenstillingen enn den andre hoveddelen. The seal may comprise a first main part and a second main part, whereby the material in the first main part is softer than the material in the second main part and whereby the first main part is arranged axially closer to the spring assembly than the second main part.

Eksempel på utførelsesform Example of embodiment

Idet oppfinnelsen er blitt beskrevet generelt ovenfor vil et mer detaljert eksempel på utførelsesform bli beskrevet nedenfor med henvisning til tegningene, i hvilke As the invention has been described in general above, a more detailed example of embodiment will be described below with reference to the drawings, in which

Fig. 1 er et tverrsnittperspektivriss av en innvendig ventiltrehette som er Fig. 1 is a cross-sectional perspective view of an internal valve tree cap which is

forsynt med en tetningssammenstilling i samsvar med oppfinnelsen; provided with a sealing assembly in accordance with the invention;

Fig. 2 er et prinsippriss av tetningssammenstillingen i samsvar med oppfin nelsen i en deaktivert modus; Fig. 3 er et prinsippriss tilvarende Fig. 2, dog i en aktivert modus; Fig. 4 er enda et prinsippriss tilsvarende Fig. 3, dog hvorved tetningen blir Fig. 2 is a principle view of the sealing assembly in accordance with the invention nelsen in a disabled mode; Fig. 3 is a principle price for Fig. 2, although in an activated mode; Fig. 4 is yet another principle price corresponding to Fig. 3, however with which the seal becomes

presset av et trykk til å åpne en fluidbane forbi tetningen; pushed by a pressure to open a fluid path past the seal;

Fig. 5 er en prinsipptegning tilsvarende Fig. 2, dog hvorved tetningen er Fig. 5 is a principle drawing corresponding to Fig. 2, although the seal is

anordnet på den indre flaten til et ytre rørformet element; arranged on the inner surface of an outer tubular member;

Fig. 6 er et forstørret perspektivriss til en del av tetningssammenstillingen og Fig. 6 is an enlarged perspective view of part of the seal assembly and

den innvendige ventiltrehetten; the internal valve tree cap;

Fig. 7 er et forstørret perspektivriss tilsvarende Fig. 6, som imidlertid viser Fig. 7 is an enlarged perspective view corresponding to Fig. 6, which however shows

tetningssammenstillingen i en aktivert modus, slik som i Fig. 1; the seal assembly in an activated mode, such as in Fig. 1;

Fig. 8 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom tetningssammenstillingen, og viser tetningssammenstillingen i en deaktivert modus; Fig. 8 is an enlarged cross-sectional view through the seal assembly, showing the seal assembly in a deactivated mode;

Fig. 9 er et forstørret tverrsnittsriss gjennom tetningssammenstillingen, og Fig. 9 is an enlarged cross-sectional view through the seal assembly, and

viser tetningssammenstillingen i en aktivert modus; og shows the seal assembly in an activated mode; and

Fig. 10 er et prinsipp tverrsnittsriss gjennom et segment av tetningen. Fig. 10 is a principle cross-sectional view through a segment of the seal.

Fig. 1 er et tverrsnittsriss av en innvendig ventiltrehette (ITC) 1 som er innrettet til å bli låst inne i rørstussen (spool) til et havbunns ventiltre (ikke vist i Fig. 1). ITC-en 1 omfatter et flertall bevegelige komponenter som har forskjellige funk-sjoner slik som en låsering for å låse ITC-en 1 til ventiltreet og en metalltetning innrettet til å tette mellom ITC-en 1 og den indre boringen til ventiltrerørstussen. Disse funksjonene vil dog ikke bli beskrevet heri. Fig. 1 is a cross-sectional view of an internal valve tree cap (ITC) 1 which is arranged to be locked into the spool of a subsea valve tree (not shown in Fig. 1). The ITC 1 comprises a plurality of movable components which have different functions such as a locking ring to lock the ITC 1 to the valve tree and a metal seal arranged to seal between the ITC 1 and the inner bore of the valve tree tube stub. However, these functions will not be described here.

På sin ytre flate er ITC-en 1 forsynt med en tetning 50 som er innrettet til å tette mot den indre flaten til ventiltrerørstussen. Tetningen 50 fremviser tetningsflater som er laget av ikke-metallmaterialer. Den prinsipielle funksjonen til tetningen 50 vil bli beskrevet i det følgende med henvisning til Fig. 2 til Fig. 5. On its outer surface, the ITC 1 is provided with a seal 50 which is designed to seal against the inner surface of the valve stem. The seal 50 exhibits sealing surfaces that are made of non-metallic materials. The principle function of the seal 50 will be described below with reference to Fig. 2 to Fig. 5.

Fig. 2 viser et prinsippriss av tetningssammenstillingen i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Tetningen 50 er del av tetningssammenstillingen og er anordnet i ringrommet 19 mellom et indre rørformet element 5 (slik som ITC-en 1 vist i Fig. 1) og et ytre rørformet element 7 (slik som ventiltreet omtalt ovenfor). Fig. 2 viser tetningssammenstillingen i en deaktivert tilstand, hvorved fluid kan strømme forbi tetningen 50 i den aksiale retningen. Aksialt over tetningen 50 er en aktiveringssammenstilling 70. Aktiveringssammenstillingen 70 er innrettet til å bevege seg aksialt i begge aksiale retninger, og således påføre en aksial kraft på tetningen og å fjerne slik kraft. Fig. 2 shows a principle price of the sealing assembly in accordance with the present invention. The seal 50 is part of the seal assembly and is arranged in the annulus 19 between an inner tubular element 5 (such as the ITC 1 shown in Fig. 1) and an outer tubular element 7 (such as the valve tree discussed above). Fig. 2 shows the seal assembly in a deactivated state, whereby fluid can flow past the seal 50 in the axial direction. Axially above the seal 50 is an actuation assembly 70. The actuation assembly 70 is adapted to move axially in both axial directions, thus applying an axial force to the seal and removing such force.

Mellom aktiveringssammenstillingen 70 og tetningen 50 er det anordnet en fjærsammenstilling 60. Når aktiveringssammenstillingen 70 blir beveget aksialt mot tetningen 50, overfører fjærsammenstillingen 60 kraft på tetningen 50. Fjærsammenstillingen 60 fremviser tilstrekkelig stivhet slik at tetningen 50 blir beveget langs en vinklet skulder 51 på det indre rørformete elementet 5. Under denne aktiveringen av tetningen 50 kan fjærsammenstillingen 60 bli komprimert 1 noen grad, dog ikke fullstendig komprimert. Tetningen 50 fremviser en glideflate 52 som støter mot den konete formen til den vinklete skulderen 51. Between the actuation assembly 70 and the seal 50, a spring assembly 60 is arranged. When the actuation assembly 70 is moved axially toward the seal 50, the spring assembly 60 transfers force to the seal 50. The spring assembly 60 exhibits sufficient stiffness so that the seal 50 is moved along an angled shoulder 51 on the inner tubular element 5. During this activation of the seal 50, the spring assembly 60 may be compressed to some extent, although not fully compressed. The seal 50 presents a sliding surface 52 which abuts the conical shape of the angled shoulder 51.

Fig. 3 viser tetningssammenstillingen i en aktivert modus. I denne modusen har fjærsammenstillingen 60 presset tetningen 50 inn i tetningsinngrep med den indre flaten til det ytre rørformete elementet 7 og med den ytre flaten til det indre rørformete elementet 5. Som kan forstås ved sammenligning med skissen i Fig. 2 har tetningen beveget seg både aksialt og radielt, som angitt med den bøyde pilen tegnet på tetningen 50. Ettersom tetningen 50 har formen til en ring, er dens diameter og omkrets blitt endret. Tetningen 50 vist i dette eksemplet er innrettet til å gli på en vinklet skulder 51 og omkretsen til tetningen 50 vil øke når den blir beveget inn i aktivert modus (Fig. 3). I andre utførelsesformer kan tetningen 50 være laget for å oppnå en mindre omkrets når den blir presset inn i aktivert modus (jf. Fig. 5). Fig. 3 shows the seal assembly in an activated mode. In this mode, the spring assembly 60 has pressed the seal 50 into sealing engagement with the inner surface of the outer tubular member 7 and with the outer surface of the inner tubular member 5. As can be understood by comparison with the sketch in Fig. 2, the seal has moved both axially and radially, as indicated by the bent arrow drawn on the seal 50. Since the seal 50 has the shape of a ring, its diameter and circumference have been changed. The seal 50 shown in this example is adapted to slide on an angled shoulder 51 and the circumference of the seal 50 will increase as it is moved into the activated mode (Fig. 3). In other embodiments, the seal 50 may be made to achieve a smaller circumference when pressed into activated mode (cf. Fig. 5).

Det henvises fortsatt til Fig. 3, ettersom omkretsen til den ringformete tetningen 50 er blitt øket, eksisterer det en strekkspenning i tetningen 50. Som et resultat, dersom kraft fra fjærsammenstillingen 60 blir fjernet, vil tetningen 50 bevege seg tilbake langs den vinklete skulderen 51 av seg selv, mot den deaktiverte modusen. Fig. 4 viser de samme delene som Fig. 2 og Fig. 3 i en prinsippskisse. I denne situasjonen er aktiveringssammenstillingen 70 i den samme posisjonen som i Fig. 3, følgelig i en aktivert modus-posisjon. Fig. 4 illustrerer hvordan et trykk på siden av tetningen 50 som er motsatt i forhold til fjærsammenstillingen 60 presser tetningen 50 tilbake mot fjærsammenstillingen 60. Med andre ord beveger trykket tetningen 50 langs den vinklete skulderen 51 og tilveiebringer således en fluidbane forbi tetningen 50. Fjærsammenstillingen 60 fremviser således tilstrekkelig stivhet til å aktivere tetningen 50 til aktivert modus, dog også tilstrekkelig ettergivenhet til å la trykk over en terskelverdi bevege tetningen 50 Still referring to Fig. 3, as the circumference of the annular seal 50 has been increased, a tensile stress exists in the seal 50. As a result, if force from the spring assembly 60 is removed, the seal 50 will move back along the angled shoulder 51 by itself, towards the disabled mode. Fig. 4 shows the same parts as Fig. 2 and Fig. 3 in a principle sketch. In this situation, the activation assembly 70 is in the same position as in Fig. 3, thus in an activated mode position. Fig. 4 illustrates how a pressure on the side of the seal 50 opposite to the spring assembly 60 pushes the seal 50 back against the spring assembly 60. In other words, the pressure moves the seal 50 along the angled shoulder 51 and thus provides a fluid path past the seal 50. The spring assembly 60 thus exhibits sufficient stiffness to activate the seal 50 to activated mode, yet also sufficient compliance to allow pressure above a threshold value to move the seal 50

slik at nevnte fluidbane tilveiebringes. so that said fluid path is provided.

Som vil forstås av en fagmann på området vil et fluidtrykk på den samme siden av tetningen 50 som fjærsammenstillingen 60 øke tetningskontakten mellom tetningen 50 og flatene til det indre og ytre rørformete elementet (7, 5). Fig. 5 illustrerer en utførelsesform tilsvarende den vist i Fig. 2 til Fig. 4, dog hvorved tetningen er anordnet på et ytre rørformet element, støtende mot en vinklet skulder som er del av det ytre rørformete elementet. I denne utførelses-formen vil omkretsen til tetningen bli redusert når den blir beveget langs den vinklete skulderen mot en aktivert tilstand. Fig. 6 illustrerer en realistisk utførelsesform av den forliggende oppfinnelsen med et tverrsnittperspektivriss, og viser en del av risset av ITC-en vist i Fig. 1, dog i en deaktivert tilstand. I denne utførelsesformen omfatter fjærsammenstillingen 60 en bølgefjær62 anordnet mellom en øvre kraftdistribusjonsring 61 og en nedre kraftdistribusjonsring 63. Bølgefjæren 62 er et langstrakt metall-element som omringer det indre rørformete elementet 5 to ganger. Til forskjell fra den øvre distribusjonsringen 61 og den nedre distribusjonsringen 63 som hver strekker seg langs ett plan, fremviser bølgefjæren 62 et flertall bølge-former. Ved kompresjon blir bølgeformene til bølgefjæren 62 bøyet mot en rettere form. Denne funksjonen av en bølgefjær er kjent for fagmannen på området og behøver ikke å bli beskrevet i detalj heri. Antallet runder av bølgefjæren kan også være én eller flere enn to. As will be understood by one skilled in the art, a fluid pressure on the same side of the seal 50 as the spring assembly 60 will increase the sealing contact between the seal 50 and the surfaces of the inner and outer tubular element (7, 5). Fig. 5 illustrates an embodiment similar to that shown in Fig. 2 to Fig. 4, however, whereby the seal is arranged on an outer tubular element, butting against an angled shoulder which is part of the outer tubular element. In this embodiment, the circumference of the seal will be reduced as it is moved along the angled shoulder toward an activated state. Fig. 6 illustrates a realistic embodiment of the present invention with a cross-sectional perspective view, and shows part of the view of the ITC shown in Fig. 1, albeit in a deactivated state. In this embodiment, the spring assembly 60 comprises a wave spring 62 arranged between an upper force distribution ring 61 and a lower force distribution ring 63. The wave spring 62 is an elongated metal element that surrounds the inner tubular element 5 twice. Unlike the upper distribution ring 61 and the lower distribution ring 63 which each extend along one plane, the wave spring 62 exhibits a plurality of wave forms. Upon compression, the waveforms of the wave spring 62 are bent towards a straighter shape. This function of a wave spring is known to those skilled in the art and need not be described in detail herein. The number of rounds of the wave spring can also be one or more than two.

For å påføre kraft på tetningen 50 via fjærsammenstillingen 60 er aktiveringssammenstillingen 70 anordnet på den motsatte siden av fjærsammenstillingen 60 i forhold til tetningen 50. I denne utførelsesformen omfatter aktiveringssammenstillingen 70 et flertall aktiveringshoder, her i form av bolthoder 71, som er festet til en aksialt bevegelig aktiveringshylse 73. Bolthodene 71 er distribuert om omkretsen til det indre rørformete elementet 5 (ITC 1) og er innrettet til å støte mot den øvre kraftdistribusjonsringen 61 når aktiveringshylsen 73 blir beveget mot den aktiverte modusen (det vil si nedover i Fig. 6). In order to apply force to the seal 50 via the spring assembly 60, the actuation assembly 70 is arranged on the opposite side of the spring assembly 60 in relation to the seal 50. In this embodiment, the actuation assembly 70 comprises a plurality of actuation heads, here in the form of bolt heads 71, which are attached to an axial movable actuation sleeve 73. The bolt heads 71 are distributed around the circumference of the inner tubular member 5 (ITC 1) and are arranged to abut against the upper force distribution ring 61 when the actuation sleeve 73 is moved towards the actuated mode (ie downward in Fig. 6) .

Fig. 7 er et riss tilsvarende risset i Fig. 6, dog med tetningssammenstillingen i den aktiverte modusen (det ytre rørformete elementet er ikke vist i Fig. 6 og Fig. 7 av illustrasjonsformål). Som kan ses av Fig. 7, bolthodene 71 til aktiveringssammenstillingen har presset den øvre distribusjonsringen 61 en aksial avstand mot tetningen 50. Som et resultat er fjærsammenstillingen 60, eller mer presist bølgefjæren 62, blitt komprimert og tetningen 50 har beveget seg delvis aksialt og delvis radielt langs den vinklete skulderen 51. Det skal bemerkes at fjærsammenstillingen 60 ikke er blitt fullstendig komprimert, det vil si at den fortsatt kan komprimeres ytterligere. Dette gjør det mulig for et overskytende trykk å bevege tetningen 50 tilbake langs den vinklete skulderen 51 og således å komprimere tetningssammenstillingen 60 ytterligere og å tilveiebringe en fluidbane forbi tetningen 50. Fig. 7 is a view corresponding to the view in Fig. 6, however with the seal assembly in the activated mode (the outer tubular element is not shown in Fig. 6 and Fig. 7 for illustration purposes). As can be seen from Fig. 7, the bolt heads 71 of the actuation assembly have pushed the upper distribution ring 61 an axial distance against the seal 50. As a result, the spring assembly 60, or more precisely the wave spring 62, has been compressed and the seal 50 has moved partly axially and partly radially along the angled shoulder 51. It should be noted that the spring assembly 60 has not been fully compressed, that is, it can still be further compressed. This allows an excess pressure to move the seal 50 back along the angled shoulder 51 and thus further compress the seal assembly 60 and provide a fluid path past the seal 50.

Fig. 8 og Fig. 9 er forstørrete tverrsnittsriss gjennom tetningssammenstillingen i den deaktiverte modusen og den aktiverte modusen, henholdsvis, og tilsvarer følgelig situasjonene vist i Fig. 6 og Fig. 7. De viste komponentene til tetningssammenstillingen i samsvar med oppfinnelsen er beskrevet ovenfor med henvisning til de foregående figurene. Fig. 8 and Fig. 9 are enlarged cross-sectional views through the seal assembly in the deactivated mode and the activated mode, respectively, and accordingly correspond to the situations shown in Fig. 6 and Fig. 7. The shown components of the seal assembly in accordance with the invention are described above with reference to the previous figures.

Det henvises fortsatt til Fig. 8 og Fig. 9. Det indre rørformete elementet 5, på den ytre flate av hvilket tetningen 50 er anordnet, har en radielt ytre flatedel 59. Når tetningen 50 er i den deaktiverte modusen, som vist i Fig. 8, er den radielt ytre delen til tetningen 50 posisjonert radielt innenfor den radielle posisjonen til den radielt ytre flatedelen 59. Videre, når tetningen 50 er i den aktiverte modusen er den radielt ytre delen til tetningen 50 posisjonert radielt utenfor den radielle posisjonen til den radielt ytre flatedelen 59. Den radielt ytre flatedelen 59 kan fordelaktig være anordnet tilstøtende den radielt ytre delen til den vinklete skulderen 51. Reference is still made to Fig. 8 and Fig. 9. The inner tubular element 5, on the outer surface of which the seal 50 is arranged, has a radially outer surface part 59. When the seal 50 is in the deactivated mode, as shown in Fig. 8, the radially outer portion of the seal 50 is positioned radially within the radial position of the radially outer surface portion 59. Furthermore, when the seal 50 is in the activated mode, the radially outer portion of the seal 50 is positioned radially outside the radial position of the radially the outer surface part 59. The radially outer surface part 59 can advantageously be arranged adjacent the radially outer part of the angled shoulder 51.

Fig. 10 er et prinsipp tverrsnittsriss gjennom et segment av tetningen 50. I denne utførelsesformen omfatter den ringformete tetningen 50 to hoveddeler som er av forskjellige materiale. Tverrsnittet her en hovedsakelig kileformet form. En første hoveddel 55, som er delen nærmest fjærsammenstillingen 60, omfatter et mykt materiale som er innrettet til å tilveiebringe tetningsinngrep med de motstående flatene til det indre rørformete elementet 5 og det ytre rør-formete elementet 7. En andre hoveddel 57 er festet til den første hoveddelen 55 og er anordnet aksialt på den andre siden av den første hoveddelen 55 i forhold til fjærsammenstillingen 60. Den andre hoveddelen 57 omfatter et hardt materiale som tilveiebringer en viss stivhet i den ringformete tetningen 50. Det vil si, materialet i den andre hoveddelen 57 er tilstrekkelig stivt slik at når det blir elastisk deformert, ved bevegelse langs den vinklete skulderen 51, vil det sikre at tetningen 50 beveger seg tilbake til den deaktiverte modusen ved tilbake-trekking av aktiveringssammenstillingen 70. Fig. 10 is a principle cross-sectional view through a segment of the seal 50. In this embodiment, the annular seal 50 comprises two main parts which are of different materials. The cross-section here a mainly wedge-shaped shape. A first main part 55, which is the part closest to the spring assembly 60, comprises a soft material adapted to provide sealing engagement with the opposing surfaces of the inner tubular member 5 and the outer tubular member 7. A second main part 57 is attached to the first main part 55 and is arranged axially on the other side of the first main part 55 in relation to the spring assembly 60. The second main part 57 comprises a hard material which provides a certain rigidity in the annular seal 50. That is, the material of the second main part 57 is sufficiently rigid so that when elastically deformed, by movement along the angled shoulder 51, it will ensure that the seal 50 moves back to the deactivated mode upon retraction of the actuation assembly 70.

Videre, materialet i den andre hoveddelen 57 forhindrer at det skjer ekstruder-ing av tetningen 50 når den blir presset inn i kløften mellom det indre og ytre rørformete elementet 5, 7. Furthermore, the material in the second main part 57 prevents extrusion of the seal 50 when it is pressed into the gap between the inner and outer tubular element 5, 7.

Med begrepene «mykt materiale» og «hardt materiale» er det ment heri at materialet i den første hoveddelen 55 er mykere enn materialet i den andre hoveddelen 57. Et hensiktsmessig eksempel på et materiale i den første hoveddelen er gummi. Et eksempel på en hensiktsmessig gummi er en hydrert versjon av nitrilgummi (HNBR). Et eksempel på et hensiktsmessig materiale i den andre hoveddelen er en termoplast, slik som PEEK-plast (polyetereter-keton). Den myke gummien ville da tilveiebringe tetningsinngrepet med de motstøtende flatene, mens PEEK-plasten ville forhindre tetningen 50 fra å bli ekstrudert og tilveiebringe at tetningen 50 beveger seg tilbake mot sin form i den deaktiverte modusen (jf. Fig. 6 og Fig. 8). With the terms "soft material" and "hard material" it is meant here that the material in the first main part 55 is softer than the material in the second main part 57. A suitable example of a material in the first main part is rubber. An example of a suitable rubber is a hydrogenated version of nitrile rubber (HNBR). An example of a suitable material in the second main part is a thermoplastic, such as PEEK plastic (polyether ether ketone). The soft rubber would then provide the sealing engagement with the abutting surfaces, while the PEEK plastic would prevent the seal 50 from being extruded and cause the seal 50 to move back towards its shape in the deactivated mode (cf. Fig. 6 and Fig. 8) .

Som et hardt materiale i den andre hoveddelen 57 kunne man også anvendt metall, for eksempel som en metall splittring. As a hard material in the second main part 57, metal could also be used, for example as a metal splinter.

Ved bruk av et gummimateriale i den første hoveddelen 55 har tester vist at ved deaktivering av tetningssammenstillingen, vil en gummiring som ikke er festet til den andre hoveddelen 57 behøve noe tid før den trekker seg sammen til en redusert omkrets. Følgelig, ved bruk av gummi eller tilsvarende materialer med slik egenskap, bør den første hoveddelen 55 fortrinnsvis være festet til den andre hoveddelen 57. Dog, dersom et mykt materiale anvendt i den første hoveddelen 55 er av en type som vil trekke seg sammen av seg selv, kan man også anvende en tetning 50 omfattende en første hoveddel 55 som ikke er festet til den andre hoveddelen 57. I et slik tilfelle ville den andre hoveddelen 57 skyve den første hoveddelen 55 i den aksiale retningen, men den første hoveddelen 55 ville trekke sammen sin omkrets av seg selv. When using a rubber material in the first main part 55, tests have shown that upon deactivation of the sealing assembly, a rubber ring not attached to the second main part 57 will need some time to contract to a reduced circumference. Accordingly, when using rubber or similar materials with such properties, the first main part 55 should preferably be attached to the second main part 57. However, if a soft material used in the first main part 55 is of a type that will contract itself itself, one can also use a seal 50 comprising a first main part 55 which is not attached to the second main part 57. In such a case, the second main part 57 would push the first main part 55 in the axial direction, but the first main part 55 would pull together its circumference by itself.

Claims

1. Seal assembly adapted to seal an annular space between an inner tubular element (5) and an outer tubular element (7) of equipment associated with subsea hydrocarbon production, comprising a seal (50) arranged in the annular space (19) and an activation assembly (70) arranged on an axial side of the seal (50), the actuation device (70) is axially movable in such a way as to actuate the seal (50) into an actuated mode upon movement therewith and whereby the seal (50) is adapted to move to a deactivated mode when the activation assembly (70) moves away from it, characterized in that - the inner or outer tubular element (5, 7) comprises an inclined shoulder (51); - the seal (50) comprises an inclined sliding surface (52) which abuts the inclined shoulder (51) when the seal assembly is in activated mode; and that - a spring assembly (60) is arranged between the seal (50) and the actuation assembly (70).

2. Seal assembly in accordance with patent claim 1, characterized in that the spring assembly (60) is axially compressible when the seal assembly is in the activated mode.

3. Seal assembly in accordance with patent claim 1 or 2, characterized in that the seal (50) is arranged to move in an axial direction away from the activation assembly (70) by increasing the radial extent of the annulus (19).

4. Seal assembly in accordance with patent claim 2 or 3, characterized in that in the activated mode the spring assembly (60) is compressible by movement of the seal (50) against the spring assembly (60) to such an extent that a fluid path is provided past the seal (50).

5. Seal assembly in accordance with one of the preceding patent claims, characterized in that the spring assembly (60) comprises a wave spring (62) which is arranged between an upper force distribution element (61) and a lower force distribution element (63).

6. Seal assembly in accordance with one of the preceding patent claims, characterized in that the actuation assembly (70) comprises a plurality of actuation heads (71) arranged to apply axial force to the spring assembly (60).

7. Seal assembly in accordance with one of the preceding patent claims, characterized in that the angled shoulder (51) is part of the inner tubular element (5) and that when in deactivated mode the angled shoulder (51) extends beyond the extent of the seal (50) ) in the radial direction.

8. Seal assembly in accordance with one of the preceding patent claims, characterized in that the inner tubular element (5) comprises a radially outer surface part (59) which, when the seal assembly is in the deactivated mode, extends radially beyond the radially outer part of the seal ( 50), whereby in the activated mode the radially outer part of the seal (50) extends past the radially outer surface part (59).

9. Seal assembly in accordance with one of the preceding patent claims, characterized in that the seal (50) comprises a first main part (55) and a second main part (57), whereby the material in the first main part (55) is softer than the material in the second main part (57) and whereby the first main part (55) is arranged axially closer to the spring assembly (60) than the second main part (57).