NO345387B1

NO345387B1 - Tetningssammenstilling og fremgangsmåte

Info

Publication number: NO345387B1
Application number: NO20130609A
Authority: NO
Inventors: Larry Reimert; Andrew J Grohmann; Bruce J Witwer
Original assignee: Dril Quip Inc
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2021-01-11
Also published as: BR112013008065B1; US9151134B2; GB2498471B; WO2012047351A1; BR112013008065A2; SG189233A1; GB2498471A; WO2012047351A4; GB201305746D0; US20130206427A1; NO20130609A1

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder tetningssammenstillinger som er egnet for tetning mellom et brønnhode og en henger, for derved å tette fôringsrøret inne i brønnhodet. Mer spesielt gjelder oppfinnelsen en tetningssammenstillingen som omhandlet i innledningen av krav 10 og kjent fra US 4823871 A. Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte som angitt i innledningen av krav 15.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Forskjellige typer tetningssammenstillinger har blitt utredet i løpet av de siste femti årene for tetning mellom en fôringsrørhenger og et brønnhode. Noen tetningssammenstillinger er egnet for enten høytemperaturs- eller høytrykksanvendelser, men ikke både høytemperaturs- og høytrykksanvendelser. Andre tetningssammenstillinger er bare egnet for beskjedne temperatur- og trykkanvendelser. Andre tetningssammenstillinger danner en tetning til og begynne med, men mister over tid deres tetningseffektivitet.

U.S. patent 6.705.615 viser en tetningssammenstilling for tetning mellom en sylindrisk flate og en konisk flate. En annen type tetningssammenstilling egnet for tetning mellom en sylindrisk flate og en konisk flate er vist i U.S. patent 6.666.276. En tetningssammenstilling med delt bærer for tetning mellom et undervannsbrønnhodehus og en fôringsrørhenger er vist i U.S. patent 6.969.070. U.S. patenter 4.757.860 og 5.076.356 viser en annen form for tetningssammenstilling for tetning mellom en sylindrisk flate og en konisk flate.

U.S. patent 7.096.959 viser et nedihullsverktøy for aktivering av en tetningssammenstilling. U.S. patent 6.202.745 viser en fôringsrørhenger plassert inne i et brønnhode.

De fleste nedihulls brønnhodehenger-tetningssammenstillinger fremstilles av to eller flere komponenter som utgjør tetningslegemet som støtter én eller flere tetninger som tetter med brønnhodet og hengeren. I mange tilfeller er disse komponentene koblet sammen med gjenger, som i seg selv tillater aksiell bevegelse mellom komponenter. Denne aksielle bevegelsen mellom komponenter i tetningslegemet gir en bevegelse og således slitasje på både tetningene og tetningsflatene. Store krefter ved tetningsplasseringen vil også tradisjonelt være vanskelig å overføre gjennom et tetningslegeme med gjengede komponenter.

Et annet signifikant problem med tidligere teknikks tetningssammenstillinger er at, når fluidtrykket anvendes nedenfra den satte tetningssammenstillingen, vil den indre brønnhodeveggen ekspandere radielt utover, og den utvendige hengerveggen vil trekke seg sammen radielt innover, og derved danne en betydelig økning i det radielle gapet, som i seg selv vil gi mindre tetningseffektivitet. Ulempene med dette dannede gapet er spesielt betydelig når det anvendes høye nedihullstrykk under tetningssammenstillingen.

Ulempene med tidligere teknikk vil kunne overkommes med den foreliggende oppfinnelsen, og dette oppnås ved en tetningssammenstilling og fremgangsmåte som angitt i de selvstendige kravene.

Sammenfatning av oppfinnelsen

I en utførelsesform tilveiebringes en tetningssammenstilling for tetning mellom en indre flate på et brønnhode og en ytre flate på en henger som er plassert innenfor brønnhodet. I denne utførelsesformen omfatter tetningssammenstillingen et enhetlig legeme som innbefatter et øvre parti for inngrep med kraftverktøy for å sette tetningssammenstillingen, og et nedre parti med én eller flere radielle innvendige tetninger for tetning med den utvendige hengerflaten og én eller flere radielle utvendige tetninger for tetning med brønnhodeflaten. Et første C-formet låseelement støttet på det enhetlige legemet er radielt bevegbart innover for å sikre tetningssammenstillingen til hengeren, og et andre C-formet låseelement støttet på det enhetlige legemet er radielt bevegelig utover for å sikre tetningssammenstillingen til brønnhodet. Et aktueringselement som er aksielt bevegelig nedover gjennom et parti av det enhetlige legemet tvinger den andre låseringen radielt utover for inngrep med brønnhodet og tvinger den første låseringen radielt innover for inngrep med hengeren.

I en annen utførelsesform tilveiebringes en tetningssammenstilling for tetning mellom den indre flaten på et brønnhode og den ytre flaten på en henger plassert inne i brønnhodet. Den tetningssammenstillingen, når den er i bruk, står imot et klassifisert høyt fluidtrykk nedenfra tetningssammenstillingen, som tvinger et parti av den mindre flaten av brønnhodet radielt utover med en ekspansjonsmengde og tvinger et parti av den ytre flaten til hengeren radielt innover med en kompresjonsmengde. Tetningssammenstillingen innbefatter et tetningslegeme med et øvre parti for inngrep med kraftverktøyet, et nedre parti med én eller flere radielle indre tetninger for tetning med den ytre hengeroverflaten og én eller flere radielle ytre tetninger for tetning med den innvendige brønnhodeflaten. Under installasjon av tetningssammenstillingen vil et nedre parti av tetningslegemet tvinge et parti av den indre flaten av brønnhodet som er i inngrep med det nedre partiet av tetningslegemet radielt utover med minst en vesentlig ekspansjonsmengde, og tvinger et parti av den utvendige flaten til hengeren radielt innover med minst en vesentlig kompresjonsmengde, for derved effektivt forhåndslaste både brønnhodet og hengeren ved vesentlig det utstyrsklassifiserte fluidtrykket mot fluidtrykk nedenfra.

Disse og andre ytterligere særtrekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelsen vil bli innlysende utfra den følgende detaljert beskrivelsen, hvor henvisning gjøres til figurene i de vedføyde tegningene.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 er et snittet riss av et brønnhode, en fôringsrørhenger, og en tetningssammenstilling for tetning mellom et brønnhode og fôringsrørhengeren.

Figur 2 er et forstørret riss av en tetningssammenstilling som er satt, men ikke låst til hengeren.

Figur 3 viser tetningssammenstillingen i Figur 2 låst til både brønnhodet og fôringsrørhengeren, og det nedre partiet av tetningssammenstillingen i tetningsinngrep med både fôringsrørhengeren og brønnhodet.

Figur 4 er et billedlig riss, delvis i tverrsnitt, som illustrerer de øvre komponentene i tetningssammenstillingen vist i Figurer 2 og 3.

Figur 5 illustrerer en annen utførelsesform av en tetningssammenstilling ifølge denne oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Med henvisning til Figurer 1 og 2 er en tetningssammenstilling 10 vist støttet på en skulder 17 til en fôringsrørhenger 16 plassert inne i et brønnhode 12. C-ring 15 vil kunne brukes til å koble hengeren 16 til brønnhodet 12. Brønnhodet innbefatter en indre, generelt sylindrisk, flate 14, mens fôringsrørhengeren innbefatter en konisk ytre flate 18. Tetningssammenstillingen 10 tetter mellom disse flatene. Tetningslegemet 20 er en enhetlig og fortrinnsvis homogen komponent og, som vist i Figur 2, støtter låsering 22 for posisjonering inne i en fure i brønnhodet 12 for å låse tetningssammenstillingen til brønnhodet, og en annen låsering 24 for posisjonering inne i en fure, for å låse tetningssammenstillingen til fôringsrørhengeren 16. Aktuatorhylse 60 er omtalt videre nedenfor, og blir tvunget nedenfor den nedre enden av et fluidtrykksaktuert kraftverktøy 90, som vist i Figur 1, for å bevege låseringen 22 radielt utover, og for å bevege låseringen 24 radielt innover. Et egnet sette- og kraftverktøy er av den typen som er vist i U.S. patent 7.906.956.

Fortsatt med referanse til Figur 2, er tetningssammenstillingen 10 vist i detalj. Det øvre partiet av det enhetlige legemet 20 innbefatter en ringromformet stopper 26 for inngrep med et nedre parti av C-ringen 22 for å forhindre C-ringen fra å bevege seg radielt utover utover den bevegelsen som er nødvendig for å plassere låseringen inne i furen i brønnhodet. Hylse 50 omtalt etterpå innbefatter en tilsvarende ringromformet låseelement 28 for inngrep med det øvre partiet av tetningsringen 22 for å forhindre riingen 22 fra å bevege seg radielt utover utover et akseptabelt område. Tilsvarende, den låseringen 24 som låser med fôringsrørhengeren 16 forhindres i å bevege seg radielt innover med den ringromformede stopperen 32 på legemet 20, mens en tilbakeholdsring 54 vist i Figur 3 kommer i inngrep med et øvre parti av låseringen 24 for å begrense radielt innadgående bevegelse av låseringen 24.

Det nedre partiet 34 av tetningslegemet innbefatter en basis 56 og et radielt utadgående projiserende element 36, som har ringromformede ujevnheter 38 og 40 ved øvre og nedre ender for tetningsinngrep med den innvendige flaten 14 på brønnhodet 12. Et gap 42 mellom et parti av det projiserende elementet 36 og basisen 56 tilveiebringer for begrenset utadgående avbøyning av ujevnheten 38 ved den øvre enden av elementet 36 når trykk påføres sammenstillingen ovenfra, mens et tilsvarende gap 44 tillater begrenset utadgående avbøyning av den ringromformet ujevnheten 40 når fluidtrykk anvendes på tetningssammenstillingen nedenfra. Figur 2 viser også tetninger 51 og 52 på den indre flaten av tetningslegemet, som hver seg er dannet fra en ringromformet metallujevnhet for tetningsinngrep med den koniske flaten 18 på hengeren 16. Som vist i Figurer 2 og 3, vil gap langs den radielt innvendige flaten ved det nedre partiet av legemet 20 hver for seg kunne bli fylt med en elastomerisk O-ring 51, 52 som tilveiebringer for lavt trykk eller et første tetningsinngrep med den utvendige flaten av fôringsrørhengeren.

I utførelsesformen av Figur 2, er et beskyttende element 46 fordelt under tetningen 36 og tilveiebringer en radielt ytre flate 47 som virker som en beskyttelse for å eliminere, eller i det minste minimere, ødeleggelse på det projiserende elementet 36 når tetningssammenstillingen dyttes mellom den sylindriske flaten på brønnhodet 12 og den koniske flaten på hengeren 16, siden den ytre diameteren på elementet 46 i hovedsak er så stor som den ytre diameteren til elementet 36. Ved å bli plassert lavere enn elementet 36, vil elementet 46 dermed komme i kontakt med den indre veggen 14 på brønnhodets hus når tetningssammenstillingen presses på plass. Elementet 46 tjener også til å forhindre knusing av tetningslegemet når fluidtrykk ovenfra den satte tetningssammenstillingen virker slik at det tvinger tetningslegemet radielt utover. Høyt trykk ovenfra tetningssammenstillingen vil kunne deformere tetningslegemet slik at, når dette høye trykket ovenfra tetningssammenstillingen tas vekk, vil tetningssammenstillingen kunne lekke. Element 46 virker for å stå imot en høy radielt utadgående kraft på tetningslegemet for å forhindre at tetningsflatene knuses, slik at tetningssammenstillingen ikke lenger tetter igjen. Selv om de kreftene som har en tendens til å danne et gap, og gjør en mindre tetningseffektivitet, er større når fluidtrykk kommer nedenfra, er tetningssammenstillingen fortrinnsvis i stand til å tette igjen på en sikker måte mens den står imot et høyt fluidtrykk nedenfra og også et høyt fluidtrykk ovenfra.

Figur 2 viser også en trekkemekanisme 48 for en første tetning med den innvendige flaten av brønnhodet, slik at fluidtrykket over trekningselementet trekker tetningssammenstillingen nedover. Viktigst av alt danner trekkemekanismen 48 en første tetning som tillater trykkoppbygging slik at kraftverktøyet dytter tetningssammenstillingen inn i den endelige satte posisjonen. Ytterligere detaljer vedrørende en tetningstrekkemekanisme er vist i U.S. patent 6.705.615.

For å sette tetningssammenstillingen, vil sette- og kraftverktøyet 90 først kunne bli rotert av arbeidsstrengen for å frigjøre setteverktøyet fra hengeren. En hylse roterer med verktøyspindelen slik at gjenger gjør at hylsen beveger seg aksielt oppover ved denne rotasjonen, som tillater at en C-ring kollapser radielt. C-ringen beveger seg dermed radielt innover og ut av inngrepet med de innvendige låsefurene på fôringsrørhengeren for å frigjøre hengeren fra verktøyet 90.

Setteverktøyet vil videre kunne roteres for å bevege hylsen videre oppover, for derved å frigjøre tetningssammenstillingen 10 fra verktøyet 90 for å falle ned på en forhåndsinnstilte posisjon. Tetningssammenstillingen 10 og setteverktøyets fôring 92 til røropphenget beveger seg uavhengig nedover, med tetningssammenstillingen i det ringrommet som er mellom den øvre forstørrede utvendige diameteren på hengeren og den innvendige diameteren på brønnhodet. Ved dette trinnet vil utblåsningssikringen som tradisjonelt er plassert på toppen av brønnhodet kunne være lukket, og fluidtrykk påføres på kraftverktøyet 90 gjennom den løpende strengen for å kjøre tetningssammenstillingen 10 videre nedover fra sin forhåndsinnstilte posisjon til sin endelige tetningsposisjon.

Nå med henvisning til Figur 3, der aktuatorhylsen 60 har blitt tvunget nedover fra posisjonen i Figur 2, med den nedre verktøykraftmekanismen 91 på kraftverktøyet 90. Denne handlingen tvinger en større diameters overflate 64 på aktueingshylsen 60 i å komme i inngrep med C-ringen 22, for derved å tvinge C-ringen radielt utover og inn i en slisse tilveiebrakt i brønnhodet. Aktueringshylsen 60 har nedadrettede utstrekkende fingre 66, som vist i Figur 4, som også kommer i inngrep med låseringen 24 for å låse denne ringen inn i en egnet fure som er tilveiebrakt på den utvendige flaten av fôringsrørhengeren. Overflate 64 som presser ringen 22 utover vil kunne tilveiebringes på de nedadgående utstrekkende fingre. Radiell bevegelse for hver låsering er begrenset med tetningslegemet og de ringromformede stopperene 26, 28, 30 og 32 omtalt ovenfor.

Under sammenstilling av låseringen 24 innenfor tetningslegemet 20, vil splitt C-ringen 24 først kunne installeres i den radielt utadgående posisjonen, og den splittgjenholdende ringen 54 støtter deretter på det enhetlige legemet 20. Ring 54 innbefatter en ringromformet gjenholdelsesenhet 30 for festeinngrep med et øvre parti av låseringen 24 for å begrense radielt innadrettet bevegelse av låseringen. Ring 54 vil kunne installeres på stoppelement 68 dannet som en del av tetningslegemet 20, slik at tilbakeholdelsesringen 54 er aksielt festet til tetningslegemet med stoppelementet og utøver ikke en nedadgående kraft på C-riingen 22. Straks C-ringen 54 er installert, vil et avstandselement 70 som vist i Figur 2 kunne sikres med en bolt 72 til legemet 20, og fyller opp plassen mellom endene på C-ringen for å forhindre at ringen 54 kollapser innover, og holder derved tilbake C-ringen 24 inn i posisjon på tetningslegemet.

Figur 4 viser tetningslegemet 20, aktueringshylsen 60 og tilbakeholdelsesringen 54 omtalt ovenfor. Det øvre partiet 80 på aktueringshylsen 60 vil således være ringformet, med fingre 66 som strekker seg nedover. Hver finger tilveiebringes med en slisse 82 som tar imot en stift 84, som vist i Figur 3, som begrenser reisen for aktueringshylsen i nedadgående retning, og som dessuten tillater at tetningssammenstillingen 10 blir tatt tilbake til overflaten med aktueringshylsen 60.

Figur 4 viser også tilbakeholdelsesringen 54, som innbefatter en flerhet av festeører 86 som stikker ut innover fra en innvendig overflate på hylsen 54. Disse festeørene samvirker med omkretsmessig fordelte øvre og nedre stoppere 87, 88 på tetningslegemet 20, slik at hvert festingsøre blir plassert mellom en respektiv øvre stopper 87 og den respektive nedre stopperen 88 på tetningslegemet 20. Hull 85 i hylsen 54 tillater at hylsen blir rotasjonsmessig låst til legemet 20 med en egnet stift, som går gjennom hullet 83 i legemet 20, slik at fjerning av stiftene er nødvendig for å fjerne hylsen 54 fra tetningslegemet. Hylsen 54 vil således være låst på plass og er rotasjonsmessig og aksielt sikret til legemet 20.

Tetningslegemet 20 innbefatter omkretsmessig fordelte øvre slisser 94 og nedre slisser 96 som er på linje. Slisser 94 dannes radielt utover fra den indre flaten av legemet 20, mens slisser 96 dannes radielt innover fra den ytre flaten av legemet 20. En svak radiell overlapping av disse slissene tillater at en respektiv finger 66 glir aksielt gjennom legemet, hvor hver finger går gjennom et parti av en øvre slisse og et parti av en nedre slisse, mens det fortsatt opprettholdes en ønsket styrke på legemet 20 for å kunne stå imot de kreftene som driver tetningslegemet nedover. Tetningselementet 36 og beskyttende element 46 er også vist ved den nedre enden av tetningslegemet 20.

Nå med henvisning til Figur 5, er det øvre partiet av tetningssammenstillingen 10 og kraftverktøyet 90 tilsvarende tetningssammenstillingen og verktøyet omtalt tidligere. Tetningssammenstillingen innbefatter fortrinnsvis låsende C-ringer 22 og 24. Det nedre partiet av tetningslegemet 20 innbefatter en metallbasis 156 og én eller flere elastomere tetninger 150, 152, som omtalt ovenfor, for tetningsinngrep med den koniske utvendige flaten til fôringsrørhengeren 16. De elastomere tetningene 150, 152 er valgfrie, siden de opphevede ringromformede fremspringene eller ujevnhetene 151 på den radielle indreflaten til tetningslegemet ovenfor og under hver elastomere tetning danner en pålitelig metall-til-metall tetning med fôringsrørhengeren.

Et første ytre metallelement 148 på tetningslegemet 20 projiserer radielt utover og oppover fra tetningslegemets basis 156 og danner et første gap 156 som eksponeres for fluidtrykk over og radielt utover fra tetningssammenstillingen. Det første gapet er radielt mellom tetningslegemets basis og det oppadgående projiserte elementet. Et andre ytre metallelement 150 projiserer radielt utover og nedover fra tetningslegemets basis 156 og danner et andre gap 154 som er åpent for fluidtrykk under og radielt utover fra tetningssammenstillingen. Det andre gapet er radielt mellom tetningslegemets basis og det nedadgående projiserende elementet. Hvert av metallelementene 148 og 150 har en utvendig flate 156, 158, henholdsvis, som er vesentlig parallelle med en innvendig flate på brønnhodet. Denne utvendige flaten strekker seg fortrinnsvis langs en aksiell lengde som er større enn den maksimale radielle bredden på det respektive metallelementet.

Figur 5 illustrerer også hevede ringromformede ujevnheter 151 på den indre flaten til tetningslegemet, hvor de hevede ujevnhetene eventuelt er fordelt over og under en ringromformet fure for å ta imot en elastomerisk tetning. De hevede ujevnhetene tilveiebringer endelig tetting mellom fôringsrørhengeren, og er betydelig utflatet ved den høye kraften som presser tetningssammenstillingen nedover, koblet med den relativt lille vinkelen på den utvendige flaten av fôringsrørhengeren. I de fleste applikasjoner vil denne vinkelen være mindre enn omtrent 7°, og for mange applikasjoner være fra 4° - 5°. I mange applikasjoner vil de radielle kreftene som utøves av tetningssammenstillingen på brønnhodets innvendige flate og på fôringsrørhengerens utvendige flate være flere millioner pund, som dermed effektivt forhåndslaster brønnhodet og hengeren slik at utstyrsklassifisert fluidtrykk fra under tetningssammenstillingen forårsaker lite eller ikke noe ytterligere gapsseparasjon mellom disse flatene, og opprettholder derved en pålitelig tetning.

Sette- og kraftverktøyet 90 beveger tetningslegemet nedover fra sin frigjorte og forhåndsinnstilte posisjon til dens satte posisjonen, dvs. dens endelige aksielle posisjon hvor tetningslegemet utfører den ønskede kraften for å bevege et parti av brønnhodets innvendige flate radielt utover, og for å bevege et parti av hengerens utvendige flate radielt innover, for derved å forhåndslaste både brønnhodet og hengeren ved det aksielle stedet for festing av overflater på tetningslegemet. Tetningslegemet forblir i denne aksielle posisjonen mens fôringsrørets ringrom tettes, selv om det oppadgående og nedadgående projiserende elementet 38 og 40, eller de modifiserte fingrene, som vist i Figur 5, responderer på fluidtrykk for ytterligere å energisere tetningssammenstillingen.

Figur 5 viser også et ringromformede gap 172 mellom det øvre metallelementet 148 og det nedre metallelementet 150. Dette ringromformede gapet er vist i Figur 5 som en vesentlig duehalekonfigurasjon, og tilveiebringer både avfallsmottak for å øke tetningseffektivitet og tilveiebringer ytterligere elastisitet for å fremme den radielt utadgående bevegelsen for den ytre overflaten 156, 158 for hvert metallelement. Trekkerelement 48, tilsvarende det som er vist i Figur 3, vil kunne tilveiebringes ved den nedre enden av tetningslegemet. Den utkragede tippen for hvert element 148 og 150 vil kunne tilveiebringes med en lett kuppelaktig ende, slik at denne endeoverflaten tilveiebringer første tetning med brønnhodets overflate. Når de vesentlig settende kreftene anvendes på tetningssammenstillingen, vil denne kuppelaktige enden raskt flate ut slik at den plane overflaten for elementene 148 og 150 tilveiebringer effektivt tetningsinngrep med brønnhodet.

Figurer 3 og 5 illustrerer også en vesentlig radiell overlapping mellom den indre overflaten til en tetningssammenstilling og den utvendige overflaten til fôringsrørhengeren, og mellom den ytre overflaten til tetningssammenstillingen og den indre overflaten til brønnhodet. Fagfolk på området erkjenner at denne overlappingen selvsagt ikke vil kunne forekomme, men dette bildet er nyttig for å indikere omfanget som fôringsrørhengeren og brønnhodet, hver for seg, avbøyes som respons på de høye kreftene ved å sette tetningen.

Radiell avbøyning av brønnhodets indre overflate og den ytre overflaten til hengeren, på grunn av virkningen fra kraftverktøyet som virker på tetningssammenstillingen, forårsaker fortrinnsvis radiell avbøyning av brønnhodet og hengeren som er vesentlig lik eller større enn den radielle avbøyningen som ellers ville skje på disse overflatene som respons på fluidtrykk ved det klassifiserte trykket nedenfor tetningssammenstillingen. For å oppnå de betydelige fordelene ved forhåndslasting vil forhåndslastingskraften på brønnhodets indre overflate og ytre overflate på hengeren være minst 70 % av fluidtrykksdeformasjonen på disse overflatene, forårsaket ved fluidtrykk ved det klassifiserte trykket for tetningssammenstillingen. I mange anvendelser vil forhåndslastingsdeformasjon av disse overflatene gjennom kraftverktøyet og tetningssammenstillingen være minst 80 % av den deformasjonen som forårsakes av fluidtrykk ved det klassifiserte nivået for trykket.

Tetningslegemet 20 brukes til å utføre forhåndslastingsfunksjonen, og dette målet gjennomføres ved å tilveiebringe en ytre overflate for tetningslegemet som kommer i inngrep med brønnhodets indre overflate og en indre flate for tetningslegemet som kommer i inngrep med den ytre flaten til hengeren. De vesentlige kreftene som utøves på tetningslegemet bringer således den indre flaten på tetningslegemet i inngrep med hengeren, selv om tetninger 51 og 52 først vil kunne strekke seg utover fra den indre flaten av tetningslegemet. En solid andel 98 av tetningslegemet strekker seg således i en ren radiell retning fra en ytre overflate som kommer i inngrep med brønnhodet på den indre overflaten som kommer i inngrep med hengeren, siden en solid masse mellom disse overflatene tillater tetningslegemet å motstå de høye kreftene som genereres av kraftverktøyet og kraftmultiplikatoren og kraftmultiplikatoren på grunn av koningen av den ytre overflaten av hengeren.

Tetningssammenstillingen som vist her er spesielt godt egnet for tetning mellom en indre overflate av et brønnhode og en ytre overflate av en henger plassert innenfor brønnhodet. Tetningssammenstillingen er spesielt godt egnet for undervannsapplikasjoner, selv om tetningssammenstillingen også vil kunne brukes til å tette mellom et brønnhode på overflaten og en henger plassert innenfor brønnhodet på overflaten. I denne sistnevnte applikasjonen vil en løpestreng kunne være et relativt kort rør for å plassere tetningssammenstillingen inne i brønnhodet på overflaten. Forskjellige aktueringselementer vil kunne brukes for å aktivere tetningssammenstillingen.

Selv om spesifikke utførelsesformer av oppfinnelsen har blitt beskrevet her i en viss detalj er dette blitt gjort kun for formål av å forklare de forskjellige aspektene ved oppfinnelsen, og er ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen slik som definert i kravene som følger. Fagfolk på området vil forstå at den utførelsesformen som er vist og beskrevet er et utførelseseksempel, og forskjellige andre erstatninger, endringer og modifikasjoner, inkludert men ikke begrenset til de utformingsalternativene som er spesifikt omtalt her, vil kunne bli utført ved praktisering av oppfinnelsen uten å avvike fra kravenes omfang.

Claims

Patentkrav

1. Tetningssammenstilling for tetning mellom en indre flate (14) på et brønnhode (12) og en ytre konisk flate (18) på en henger (16) plassert inne i brønnhodet,

karakterisert ved at tetningssammenstillingen omfatter:

et enhetlig legeme (20) som innbefatter et øvre parti for inngrep med et aktueringselement (60)for å bevege det enhetlige legemet (20) aksielt nedover til en satt posisjon, hvor det enhetlige legemet innbefatter et nedre parti (34) som understøtter én eller flere indre tetninger (51, 52) for tetning med den ytre hengerflaten (18) og støtter én eller flere radielt ytre tetninger for tetning med den indre brønnhodeflaten (14);

en første C-formet låsering (24) understøttet på det enhetlige legemet (20 og radielt beveglig innover for å sikre tetningssammenstillingen (10) til hengeren (16);

en andre C-formet låsering (22) understøttet på det enhetlige legemet (20) og radielt bevegelig utover for å sikre tetningssammenstillingen (10) til brønnhodet (12);

hvor det enhetlig legeme (20) innbefatter en første tilbakeholdelsesenhet (32) for inngrep med et nedre parti av den første låseringen (24) for å begrense radielt innadrettet bevegelse av den første låseringen;

og hvor det enhetlig legeme (20) innbefatter en andre tilbakeholdelsesenhet (26) for inngrepsfeste med et nedre parti av den andre låseringen for å begrenseradielt utadrettet bevegelse av den andre låseringen (22), og

hvor aktueringselementet (60) er aksielt bevegelig nedover gjennom et parti av det enhetlige legemet (20) for å tvinge den andre låseringen (22) radielt utover for inngrep med brønnhodet (12) og for å tvinge den første låseringen (24) radielt innover for inngrep med hengeren (16), idet aktueringselementet (60) innbefatter en flerhet av nedad forløpende fingre (66) fordelt med avstand rundt aktueringselementets (60) omkrets og som forløper gjennom omkretsmessig fordelte slisser (94, 96) i det enhetlige legemet (20) for i inngrep med den første låseringen (24).

2. Tetningssammenstilling som definert i krav 1, videre omfattende:

en flerhet av radielt innadrette utskjæringer i det enhetlige legemet (20) som hver for seg danner en slisse (96) for å oppta en respektiv finger (66).

3. Tetningssammenstilling som definert i krav 1, videre omfattende:

en flerhet av radielt utadrette utskjæringer i det enhetlige legemet (20) som hver for seg danner en slisse (94) for å oppta en respektiv finger (66).

4. Tetningssammenstilling ifølge krav 1, videre omfattende:

en tilbakeholdelsesring (54) understøttet på det enhetlige legemet (20) for inngrepsfeste med et øvre parti av den første låseringen (24) for å begrense radielt innadrettet bevegelse av den første låseringen.

5. Tetningssammenstilling ifølge krav 4,

hvor tilbakeholdelsesringen (54) er aksielt festet til det enhetlige legemet (20).

6. Tetningsammenstilling ifølge krav 4, videre omfattende

at tilbakeholdelsesringen (54) er C-formet med motstilte ender; og et avstandsstykke som virker mellom de motstilte endene på tilbakeholdelsesringen (54) for å forhindre tilbakeholdelsesringen fra utilsiktet kollaps.

7. Tetningssammenstilling ifølge krav 1, hvor den ene eller flere radielt indre tetninger (51, 52) på det enhetlige legemet (20) er ringromformede homper (151) på en radielt indre flate av det enhetlige legemet.

8. Tetningssammenstilling ifølge krav 1, videre omfattende:

en hylse som er understøttet på det enhetlige legemet (20) og som har en hylsetilbakeholder for inngrep med et øvre parti av den andre låseringen (22) for å begrense radiell utadrettet bevegelse av den andre låseringen.

9. Tetningssammenstilling ifølge krav 1, videre omfattende:

et trekkelement (48) understøttet på det nedre partiet (34) av det enhetlige legemet (20) for enførste tetning med den indre flaten (14) på brønnhodet (12), slik at fluidtrykk over trekkelementet (18) trekker tetningssammenstillingen (10) nedover.

10. Tetningssammenstilling for tetning mellom en indre flate (14)på et brønnhode (12) og en ytre konisk flate (18) på en henger (16) plassert inne i brønnhodet (12), hvor tetningssammenstillingen under bruk motstår et klassifisert høyt fluidtrykk nedenfra tetningssammenstillingen(10) og mellom den indre brønnhodeflaten (14) og den ytre hengeroverflaten (18), hvor det klassifiserte høye fluidtrykket nedenfor tetningssammenstillingen (10) tvinger et parti av den indre flaten (14) av brønnhodet (12) under tetningssammenstillingen (10) radielt utover med en ekspansjonsmengde og tvinger et parti av den ytre flaten (18) av hengeren (16) radielt innover med en kompresjonsmengde,

karakterisert ved at tetningssammenstillingen (10) videre omfatter: et tetningslegeme (20) som innbefatter et øvre parti for inngrep med et aktueringselement (60) for å bevege tetningslegemet (20) aksielt nedover for å sette tetningssammenstillingen (10), hvor tetningslegemet (20) innbefatter et nedre parti (34) som understøtter én eller flere radielle indre tetninger (51, 52) for tetning med en konisk flate på den ytre hengerflaten (18) og understøtter én eller flere radielle ytre tetninger for tetning med den indre brønnhodeflaten (14);

hvor det nedre partiet (34) av tetningslegemet (20) kommer i inngrepsfeste med den ytre koniske flaten (18) på hengeren (16) og tvinger et parti av den indre flaten (14) til brønnhodet (12)radielt utover med minst hovedsakelig ekspansjonsmengden og tvinger et parti av den ytre flaten (18) av hengeren (16) radielt innover med minst hovedsakelig kompresjonsmengde;

hvor tetningslegemet (20) innbefatter en første tilbakeholdelsesenhet (32) for inngrep med et nedre parti av en første låsering (24) for å begrense radielt innadrettet bevegelse av den første låseringen; og

hvor tetningslegemet (20) innbefatter en andre tilbakeholdelsesenhet (26) for inngrepsfeste med et nedre parti av en andre låsering for å begrenseradielt utadrettet bevegelse av den andre låseringen (22).

11. Tetningssammenstilling ifølge krav 10, hvor det nedre partiet (34) av tetningslegemet (20) innbefatter et beskyttende element (46).

12. Tetningssammenstilling ifølge krav 10, videre omfattende:

et trekkerelement (48) understøttet på det nedre partiet (34) av tetningslegemet (20) for første tetning med den indre flaten (14) på brønnhodet (12), slik at fluidtrykk over trekkelementet (48) trekker tetningssammenstillingen (10) nedover.

13. Tetningssammenstilling ifølge krav 10, videre omfattende:

en tilbakeholdelsesring (34) understøttet på tetningslegemet (20) for inngrepsfeste med et øvre parti av den første låseringen (24) for å begrense radiell innadgående bevegelse av den første låseringen.

14. Tetningssammenstilling ifølge krav 10, hvor den ene eller flere radielle indre tetninger (51, 52) på tetningslegemet (20) er ringformede metallhumper (151) på en radiell innvendig flate av tetningslegemet.

15. Fremgangsmåte for tetning mellom en indre flate (14) på et brønnhode (12) og en konisk ytre flate (18) på en henger (16) plassert innenfor brønnhodet, et tetningssammenstilling (10) som motstår, under bruk, et klassifisert høyt fluidtrykk nedenfor tetningssammenstillingen og mellom den indre brønnhodeflaten (14) og den ytre hengerflaten (18), hvor det klassifiserte høyfluidstrykket nedenfor tetningssammenstillingen (10) tvinger vanligvis et parti av den indre brønnhodeflaten(14 )radielt utover med en ekspansjonsmengde og vanligvis tvinger et parti av den ytre hengerflaten (18) radielt innover med en ekspansjonsmengde,

karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter:

å tilveiebringe et tetningslegeme (20) som innbefatter et øvre parti for inngrep med et kraftverktøy og et nedre parti (34) som understøtter én eller flere radielle indre tetninger (51, 52) for tetning med den ytre hengerflaten (18) og som understøtter én eller flere radielle ytre tetninger for tetning med den indre brønnhodeflaten(14); og

under installasjon av tetningssammenstillingen (10), å tvinge tetningslegemet (20) nedover slik at det nedre partiet (34) av tetningslegemet kommer i inngrep med den koniske ytre flaten (18) på hengeren (16) og, som respons på kraftverktøyet, tvinger et parti av den indre flaten (14) til brønnhodet (12) som er i inngrepsfeste med det nedre partiet (34) av tetningssammenstillingen (10), radielt utover med minst hovedsakelig ekspansjonsmengden og tvinger et parti av den ytre flaten (18) av hengeren (16) som er i inngrepsfeste med den nedre enden av tetningssammenstillingen (10), radielt innover med minst hovedsakelig ekspansjonsmengden,

å tilveiebringe en første tilbakeholder (32) på tetningslegemet (20) for inngrepsfeste med et nedre parti av en første låsering (24) for å begrense radiell innadgående bevegelse av den første låseringen; og

å tilveiebringe en andre tilbakeholder (26) på tetningslegemet (20) for inngrepsfeste med et nedre parti av en andre låsering (22) for å begrense radiell utadgående bevegelse av den andre låseringen.

16. Fremgangsmåten ifølge krav 15, videre omfattende:

å tilveiebringe et beskyttelseselement (46) på det nedre partiet (34) av tetningslegemet (20.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende:

å understøtte et trekkelement (48) på det nedre partiet (34) av tetningslegemet (20) for initial tetning med den indre flaten (14) av brønnhodet (12), slik at fluidtrykk over trekkelementet (48) trekker tetningssammenstillingen (10) nedover.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende:

å understøtte en tilbakeholdelsesring (54) på tetningslegemet (20) for inngrep med et øvre parti av den første låseringen (24) for å begrense radiell innadgående bevegelse av den første låseringen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, videre omfattende:

å feste tilbakeholdelsesringen (54) sirkumferensielt til tetningslegemet (20).