NO840612L - Brannherdige forbindelser med organ for varmeoverfoering - Google Patents

Description

Brannherdige forbindelser med organ for varmeoverføring.

Denne oppfinnelsen vedrører organ for å iverk-

sette en brannherdig forbindelse og pakning mellom mot-

svarende flater i brønnhode- og ventilutstyr, og spes-

ielt en brannherdig forbindelse med organ for å øke varmeoverføringsegenskapene i forbindelsen.

En har lenge vært klar over det faktum at en støter

på ekstreme driftstilstander i forbindelse med brønnhode-anvendelser. Det har dessuten lenge vært kjent at arten av slike ekstreme driftsforhold eksempelvis omfatter tilstander såsom tilstedeværelsen av høy eller lav temperatur, natur-

gass med høyt H2S- eller C02~innhold, høy fluidumhastighet, trykksvingninger, termisk støt og/eller forekomster av bøy-nings- Jiøy-, sterk,- vibrasjonskrefter eller en hvilken som helst kombinasjon av disse krefter. I et forsøk på å skaffe utstyr som ville være. egnet for bruk i slike brønnhodeanvend-elser, d.v.s. som på en vellykket måte ville stå imot når det ble utsatt for ekstreme driftsforhold av dette slag, har det tidligere vært benyttet metall-mot-metallpakninger i den hen-

sikt å iverksette forbindelser og tettinger i utstyr utformet for bruk i brønnhodeanvendelser av det angitte slag. Dette valg av metall-mot-metallpakninger for bruk på denne måte har i noen grad vært påvirket av miljø- og økonomiske betraktninger. Dessuten har de metall-mot-metallpakninger som faktisk har blitt valgt for bruk til dette formål hatt forskjellige utforminger. I illustrasjonsøyemed henvises det til blant annet U.S.patentskrift nr. 2.766.999 og 4.214.763, hvor det er vist metall-mot-metallpakninger som er angitt å være egnet for bruk i utstyr utformet for å benyttes i forbindelse med brønnhodeanvendelser.

Selv om disse tidligere slags metall-mot-metall-pakninger, når de har blitt benyttet i utstyr utformet for bruk i forbindelse med brønnhodeanvendelser, stort sett har vist seg å være i stand''til å stå imot de ekstreme driftstilstander som knytter seg tilLslike anvendelser, d.v.s. forhold av det slag som er angitt i det foregående, var det aldri meningen at disse metall-mot-metallpakninger skulle være brannherdige. Det har altså ikke foreligget noe krav for så vidt det gjaldt utførelsen av disse metall-mot-metall-pakninger at de skulle besitte evne til å opprettholde tetting i perioder med varmeutvidelse og -sammentrekking forårsaket av brønnhodebranner. Det er først i den senere tid at brannherdighet har kommet i betraktning som en faktor ved utformingen av koblinger og pakninger av det slag som forekommer i utstyr som er beregnet til å brukes i forbindelse med brønn-hodeanvendelser. Dertil kommer at spørsmålet om brannherdig-

het for enkelte innen olje- og gassindustrien ikke lenger opp-fattes bare som en faktor det bør tas hensyn til, men derimot som et ufravikelig krav som framtidige utførelser av metall-mot-metallpakninger må oppfylle.

For å nevne noen eksempler vedrørende brannherdig brønnhodeutstyr slik uttrykket er benyttet i foreliggende beskrivelse, kan det i det minste for så vidt det gjelder utstyr for arbeidstrykk på 351,5 og 703 kg/cm 2 (5000 og 10.000 psig) henvises til den redegjørelse over krav som finnes i American Petroleum InstituteAs RP6F "improved".

Som angitt i denne redegjørelse må utstyr for arbeidstrykk

pa 351,5 kg/cm 2 tilfredsstille følgende test-kriterier: flenstemperatur 25,4 mm (en tomme) fra veggen 1100°C, stabiliser-ingstemperatur i løpet av 3| time 650°C, høytesttrykk gjennom hele testen 263,6 kg/cm 2, lavtesttrykk gjennom hele testen 35,2 kg/cm 2, testmedium vann, holdeperiode ved stabiliserings-temperatur én time, ventilbaksete-testtrykk for oljedrift 7,03 kg/cm 2 , ventilbaksete-testtrykk for gassdrift ,35,2 kg/cm 2, tillatt lekkasje - ingen ytre lekkasje, og funksjonsventil-

test etter forbrenning - erstatt spindelmontasje, åpne en gang, ingen ytre lekkasje tillatt. Med hensyn til utstyr for arbeidstrykk pa o 703 kg/cm 2 må følgende testkriterier oppfylles: flenstemperatur 25,4 mm fra veggen 1100°C, stabiliserings-temperatur i løpet av 3^ time 650°C, høytesttrykk gjennom hele testen 527,25 kg/cm 2, lavtesttrykk gjennom hele testen 35,15 kg/cm 2, testmedium vann, holdeperiode ved stabiliserings-temperatur én time, ventilbaksete-testtrykk for oljedrift 7,03 kg/cm 2 , ventilbaksete-testtrykk for gassdrift 35,15 kg/cm<2>tillatt lekkasje - ingen ytre lekkasje, og funksjonsventil-test etter forbrenning - ingen ytre lekkasje, og spindelmontasje, åpne en gang, ingen ytre lekkasje tillatt.

De høye temperaturene en støter på under brønn-hode-branner gir opphav til forskjellige former for problemer. Blant disse kan nevnes problemer som kan ha tilknytning til den hurtige termiske oppvarming og nedkjøling av det materiale som er utsatt for brønnhode-brannen, utvidelsen og/eller sammentrekkingen av det utsatte materiale og/eller et tap i de egenskaper det framviser. For å lette klassifiseringen, faller de forannevnte problemer i grunnen i to kategorier.

En har nemlig de problemer som vedrører de strukturelle karakteristika materialet i brønnhodeutstyret oppviser når det blir utsatt for en brønnhode-brann, og en har de problemer som vedrører evnen hos forbindelser og pakninger i brønnhode-utstyr til å opprettholde deres tet-tingsfunksjon når brønn-hodeutstyret utsettes for en brønnhode-brann.

For først å gå i gang med det spørsmål som vedrører de strukturelle karakteristika ved materialet i brønnhode-utstyret, nemlig i den hensikt å gjøre dette materiale brannherdig, d.v.s. i stand til å tilfredsstille de i det foregående angitte kriterier ved utstyr for arbeidstrykk på 351,5 og 703 kg/cm 2, kan tapet av strekkfasthet som oppstår når samme blir utsatt for en brønnhode-brann kompenseres for på flere måter. For det første kan en dra fordel av det faktum at nevnte API's RP6F "improved" tillater en 25$ nedtaksering i de trykkgrenser som utstyr for 351,5 kg/cm må være i stand til å stå imot. For det annet kan det aktuelle utstyrs trykkbeholdervegger være overdimensjonerte. Det har følgelig vist seg at nevnte 251-nedtaksering som tillates av API's RP6F "improved" i kombinasjon med overdimensjoneringen av brønn-hodeutstyrets trykkbeholdervegger er tilstrekkelig til å kompensere for strekkfasthetstapet som oppstår når brønnhode-utstyret utsettes for forhøyde temperaturer.

Selv om brønnhode- og ventilhus eller -kapper blir store når veggene er overdimensjonerte, d.v.s. når det for disse benyttes API Type 11-stål, holder disse hus seg ikke desto mindre innenfor praktiske grenser. Det er derfor ingen grunn for å gjøre bruk av fremmedartede stål etc. for utstyr av dette slag. Dette vil ikke si at framtidige utviklinger på området for materialforskning ikke vil kunne frambringe nye prisgunstige legeringer med høy fasthet, som vil kunne mulig-gjøre en reduksjon i dimensjonene for brønnhoder og ventiler av det slag som faller innenfor kategorien utstyr for arbeidstrykk på 351,5 kg/cm<2>.

For så å gå over til spørsmålet om tettingsevnen

hos de forbindelser og pakninger som finnes i brønnhode-

utstyr, er det av de tidligere omtalte årsaker av vesentlig betydning at slike forbindelser og tettinger iverksettes gjennom bruk av metall-mot-metallpakninger. Dersom slike metall-mot-metallpakninger på den annen side skal være i

stand til å framvise passende strekkfasthet ved forhøyde temperaturer har en imidlertid betraktet spørsmålet om det burde benyttes materialer med høy fasthet som belegg- eller paknings-materialer. Elastomerer av de slag som kjennes i dag er kjent for å oppføre seg utilfredsstillende når de benyttes under den slags forhold som brønnhodeutstyr utsettes for når det opptrer en brønnhode-brann. Det eneste ikke-metalliske materiale som er av noen verdi for bruk i slike anvendelser er det som innen olje- og gassindustrien kalles for "graphoil".

I det store og hele vil det således kunne innses

at det, for å utvikle brønnhode- og ventilutstyr som er brannherdig, d.v.s. som tilfredsstiller for så vidt det gjelder hovedkravene til brannherdighet den redegjørelse over krav som er angitt i API's RP6F "improved", har foreligget et behov for å utvikle forbedret tettingsteknikk som ville være egnet for bruk for å iverksette; pakninger som ville kunne opprettholde sin tettingsevne ved forhøyde temperaturer. Nærmere bestemt har det eksistert et behov for å utvikle forbedret

høytemperatur-tettingsteknikk som ville kunne utnyttes i forbindelse med såvel rørformede som ringformede pakninger som finnes i brønnhodeutstyr og som kunne sette nevnte utstyr i stand til å stå imot med hensyn til tettbarhet eller tettingsevne det område av temperaturer som slikt utstyr vanligvis blir utsatt for i løpet av en brønnhode-brann. I denne for-

bindelse ville det for å utvikle forbedret høytemperatur-tettingsteknikk foreligge et behov for å se på følgende områder: de termiske og metallurgiske karakteristika for de benyttede materialer, den relative bevegelse som finner sted mellom samvirkende deler og den glidevirkning som pakningen må tåle.

Det har vært gjort forsøk på å utvikle slike høy-temperatur-tettingsteknikker. Dessuten ble brennpunktet for disse i begynnelsen forsøkt beregnet på grunnlag av følgende betraktninger. Forrest kom den oppfatning at en klemforbindelse på grunn av sin masse ville vise seg fordelaktig for så vidt det gjaldt en brannherdig forbindelse. Det ble dessuten antatt at en slik klemforbindelse sannsynligvis ville vise seg å være den eneste egnede forbindelse for bruk i brønnhode- og ventilutstyr som var utformet for å være brannherdig. Det ble følgelig ofret betydelig tid og anstrengelser på utviklingen av en hensiktsmessig klemforbindelse som ville kunne opprettholde sin tettingsevne ved forhøyde temperaturer. Imidlertid viser ikke bare massen av forsterket klemme seg skadelig for brønn-hode- og ventilutstyrets varmeveksleregenskaper i og for seg,

men viste seg å være ukontrollerbar med hensyn til vridnings-nedbøyning og permanent synking. I sin tur utelukket sist-

nevnte fastholdelse av enhver pakning som var avhengig av klemforbindelsen som en holderanordning.

Som et resultat av at en ble klar over det foran-

nevnte, ble det tatt skritt for å utvikle en boltet klemfor- . bindelse. De ufordelaktige varmeoverføringsegenskaper av klemmens tilførte masse førte snart til at en ga avkall på y-~ J' y- i selve klemma. Dette ble først og fremst gjort for å gi opphav ... til en mer fordelaktig varmeoverføring i en mindre uregelmessig

flate rundt brønnhodehuset. Det ble så konkludert med at det i forbindelse med å forsøke å gjøre brønnhode- og ventilutstyr brannherdig burde klemforbindelser ikke benyttes.

Det har senere blitt utviklet forsterkede flensfor-bindelser som er i stand til å opprettholde den påkrevde tett-ingskontaktkraft og stabilitet hos forbindelsen. Det er dess-

uten praktisk å utforme en forsterket flensforbindelse med en navprofil som kan utnyttes under boreoperasjonen. Likevel blir det på det sterkeste anbefalt at klemmer ikke benyttes i brønnhode- og ventilutstyr som er beregnet på å utføres brannherdig.

Det har således for å summere opp blitt slått fast på basis av analytiske og testresultater at API Type 11 materialer egner seg for bruk ved utforming av trykk-inne-holdende elementer av brønnhodehus eller -kapper, ventillegemer o.l. Det anses dessuten som praktisk å konstruere ventillegemer og brønnhodekapper av slike materialer. Dette vil si at bruk av slike materialer for dette formål ikke fører til svære utvidelser av utstyret i en slik grad at dette blir upraktisk. En må imidlertid på den annen side være klar over at API Type 11 materialer ikke er egnet for bruk når det gjelder å utføre en tettingsfunksjon. Det er følgelig av vesentlig betydning at det innenfor ethvert brønnhode- og ventilutstyr innføres belegg og pakningsringer av materialer med høy fasthet. Dessuten må disse belegg og pakningsringer av materiale med høy fasthet ha tilstrekkelig størrelse og integritet til å stå imot de belastningskrefter som er nød-vendige for å sette iverk tettingsfunksjon. De materialer som benyttes i denne forbindelse i belegg og i pakningsringer må

i tillegg av nødvendighet selges m.h.t. forenelighet, fasthet ved forhøyd temperatur og, hvilket er av stor viktighet, deres varmeledning. Det er nemlig svært viktig at det materiale som velges for bruk i disse tettingsområder er forenelige fra et varmeutvidelses- og -sammentrekkingssynspunkt, korro-sjonsvirkning, sveisbarhet og rivingsherdighet. Selv når disse kriterier har blitt oppfylt, er det imidlertid ennå igjen et behov for å skaffe en høytemperatur-pakning, som med hensyn til sin utforming i motsetning til spørsmålet om det materiale den er dannet av, er egnet for bruk i brønnhode- og ventilutstyr som kan bli utsatt for forhøyde temperaturer av det slag en kommer ut for i løpet av en brønnhodebrann. Det har således kommet for dagen et behov for å skaffe en høy-temperatur-pakning, som med hensyn til sin utforming i motsetning til spørsmålet om det materiale den er dannet av, er egnet for bruk i brønnhodet og ventilutstyr som kan bli utsatt for forhøyde temperaturer av det slag en kommer ut for i løpet av en brønnhodebrann. Det har således kommet for dagen et behov for en pakningsutforming, hvor en pakning konstruert i overensstemmelse med samme og anbragt i brønnhode- og ventilutstyr ville utmerke seg ved å oppvise evnen til å opprettholde sin tettingsfunksjon selv når brønnhode- og ventil-utstyret ble innviklet i en brønnhode-brann.

Det har nærmere bestemt kommet til syne et behov for en forbindelse, d.v.s. pakning, som vil utmerke seg fordelaktig ved sine varmeoverføringsevner. Mer spesielt er det ønskelig å fremskaffe en forbindelse, d.v.s. pakning, som er spesielt velegnet for bruk som en ringformet pakning, slik som f.eks. mellom et brønnhodehus og en akselholder,

og som i tillegg oppviser en økt varmeoverføringsevne fra brønnhodehuset til pakningsringen og fra denne til akselen.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å skaffe fram en ny og forbedret kobling eller forbindelse, d.v.s.

en pakning , som egner seg for benyttelse i brønnhode- og ventilutstyr. .Et annet formål med oppfinnelsen består i å skaffe fram en slik tettingsforbindelse, d.v.s. en pakning, som ved bruk i brønnhode- og ventilutstyr er i stand til å stå imot de tilstander den utsettes for under en brønnhodebrann.

Det er ytterligere et formål med oppfinnelsen å skaffe fram en slik forbindelse, d.v.s. en pakning, som utmerker seg ved å besitte passende strekkfasthet selv ved de forhøyde temperaturer som er tilstede når det pågår en brønnhode-brann.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å skaffe fram en slik forbindelse d.v.s. en pakning, som utmerker seg ved at den innehar evnen til å kunne opprettholde sin tettingsfunksjon selv ved de forhøyde temperaturer som forekommer når det pågår en brønnhodebrann.

Enda et ytterligere formål med oppfinnelsen er å skaffe fram et varmeoverføringsorgan som er særlig velegnet for bruk i en forbindelse, d.v.s. pakning, av det slag som er tiltenkt for bruk i brønnhode- og ventilutstyr av den typen som er utformet for å kunne betegnes som brannherdig.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe fram varmeoverføringsorgan med et innvendig varmeelement og et innvendig varmeelement og et varmeoverføringselement med et ringformet hulrom som, når det brukes som en del av en forbindelse, d.v.s. pakning, i brønnhode- og ventilutstyr virker til å øke varmeoverføringsegenskapene i forbindelsen, d.v.s. pakningen.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe fram en slik forbindelse, d.v.s. pakning, med et slikt varmeoverføringsorgan som er relativt billig å anskaffe og lett å bruke, mens den samtidig er i stand til å sørge for pålitelig og effektiv tettingsfunksjon selv når den blir utsatt for tilstander som råder under en brønnhodebrann.

I samsvar med oppfinnelsen er det sørget for en ny og forbedret brannherdig forbindelse, d.v.s. pakning, som omfatter et varmeoverføringsorgan som er innrettet for å kunne iverksette opprettelsen av en brannherdig forbind-

else og pakning mellom motsvarende flater, særlig motsvarende flater av det slag som det er vanlig å støte på i brønnhode- og ventilutstyr. Den foreliggende forbindelsen d.v.s. pakningen, omfatter motsvarende tettingsflater slik. som f.eks. den indre flata av et brønnhodehus og den ytre flata,, d.V.s. veggen på en akselholder, en U-formet pakningsring, og det førnevnte varmeoverføringsorganet. Når forbindelsen, d.v.s. pakningen, er i sin sammensatte, d.v.s. pakningen, er i sin sammensatte, d.v.s. tettende tilstand,

er den U-formede pakningsringen gunstig anbragt i rommet mellom brønnhodehuSet og veggen på akselholderen slik at det er en svak presspasning mellom den U-formede pakningsringen og både brønnhodehuset og akselholderen. Varmeover-føringsorganet er utformet for å øke varmeoverføringen som oppstår mellom brønnhodehuset, pakningsringen og akselholderen. For dette formålet har varmeoverføringsorganet et indre varmeoverføringselement fortrinnsvis utformet av graphoil, som er hensiktsmessig utformet for å være anbring-bar mellom de utstående beina på den U-formede pakningsringen, og et ringformet varmeoverføringselement, fortrinnsvis utformet av aluminiumbronse som er utformet for å passe inn i hulrommet avgrenset av brønnhodehuset og akselholderen.

Det henvises nå til tegningene, hvor,

Fig. 1 viser skjematisk i snitt en testfastspenningsanordning med en innbygd brannherdig forbindelse, d.v.s. pakning med varmeoverføringsorgan, som er utformet i samsvar med oppfinnelsen og befinner seg i sin virksomme, d.v.s. tettende tilstand. Fig. 2 viser et eksplodert perspektivriss i forstørret målestokk og med et parti skåret bort av paknings-

ringen og varmeoverføringsorganet, som inngår i den brannherdige forbindelsen, d.v.s. pakningen, og er utformet i samsvar med oppfinnelsen.

Under henvisning til tegningene, i første rekke spesielt til fig. 1, vil det gå fram at det er vist en testfastspenningsanordning, som i sin helhet er angitt med henvisningstallet 10. Testfastspenningsanordningen lo tjener til under simulerte tilstander å teste de ulike komponenter av en brønnhodemontasje eller -aggregat, som er beregnet til å bli benyttet under bore- og komplett-eringsoperasjoner for utvinning av olje og/eller gass. Testfastspenningsanordningen 10 er dessuten utformet og innrettet til å kunne bestemme hvorvidt de koblinger og pakninger som benyttes i brønnhode og ventilutstyr virkelig er brannherdige, d.v.s. at de tilfredsstiller de krav som er satt fram av the American Petroleum Institute i nevnte API RP6F "improved".

Konstruert som vist er testfastspenningsanordningen 10 ifølge fig. 1 i stand til å kunne benyttes for samtidig å iverksette testing av tre forbindelser, d.v.s. pakninger, som i fig. 1 er generelt betegnet med henvisnings-tallene 12 og 14 og 16. For dette formål kan testfastspenningsanordningen 10 benyttes for å simulere en prod-uksjonsrørhodekomponenttest. Hensikten med en slik testfastspenningsanordning 10 benyttes for å simulere en prod-uksjonsrørhodekomponenttest. Hensikten med en slik test er å utnytte testfastspenningsanordningen 10 til å kontroll-prøve følgende komponenter: en boltet flensmontasje som tettingsforbindelsen, d.v.s. pakningen 14 samvirker med,

et produksjonsrøroppheng som forbindelsen, d.v.s. pakningen 12 samvirker med, og et røroppheng som forbindelsen, d.v.s. pakningen 16 samvirker med.

Den røropphengsmontasje som benyttes i test-fastspenningsanordningen 10 må om nødvendig være i stand til å

kunne simulere de tilstander eller forhold som ville oppstå

når vekta av produksjonsrøret og nedholdingsskruer virker sammen for å låse et røroppheng i stilling. Et produksjons-røroppheng er for dette formål angitt ved 18 i fig. 1. Røropphenget 18 er forsynt med en skrueforbindelse 20 ved

sin nedre ende ifølge fig. 1. Denne skrueforbindelse 20

er innrettet til å fungere som en erstatning for den oven-nevnte tilstand, hvor produksjonsrørets vekt og nedholdings-skruene virker sammen for å låse et røroppheng på plass. I tillegg tjener skrueforbindelsen 20 til å stabilisere rør-opphengsseksjonen 18 inne i produksjonsrørhodehuset, som i fig. 1 er angitt med henvisningstallet 22.

Som ytterligere vist i fig. 1 tjener røropphenget

18 også til å danne en eller flere av det antall overvåkings-, trykk- eller observasjonsporter som er nødvendige i test-aggregatet, d.v.s. fastspenningsanordningen 10. Som et eksempel kan det i denne forbindelse henvises til de trykkporter som er angitt med 24 i fig. 1. Testmontasjens 10 øvre flens 26 er beregnet til å simulere bunnen av en blokk-ventil-montasje, som normalt ville ha vært framstilt som produksjons-rørkappa. Som sådan er testfastspenningsanordningen 10, fra det ringformede tettingshulrom av, en sann framstilling av en virkelig produksjonsrør-brønnhode-montasje.

I henhold til testkriteriene i API RP6F "improved", opprettholdes trykk på alle de pakninger 12,14 og 16 inne i test-fastspenningsanordningen 10 når testsyklusen gjennomføres.

I den hensikt å påføre trykk på pakningene 12,14,16 og samtidig sikre at trykket blir opprettholdt gjennom hele testsyklusen, er nevnte trykkporter 24 hensiktsmessig plassert inne i test-fastspenningsanordningen 10. Lekkasje blir, der-

som sådan skulle oppstå, overvåket gjennom porter, såsom de som er betegnet med henvisningstallet 28 i fig. 1. For dette formål er overvåkingsportene ifølge fig. 1 hensiktsmessig anbragt slik i test-fastspenningsanordningen 10 at de befinner seg i nærheten av hvert av tettingsområdene 12,14,og 16. Termisk sett blir atferden hos pakningene 12,14

og 16 i test-fastspenningsanordningen overvåket ved å anbringe termoelementer, såsom de som er angitt med henvisningstallet 30 i fig. 1, i nærheten av hver av pakningene 12,14 og 16.

Alle trykk- og termiske målinger blir fortrinnsvis registrert

på strimmel- eller båndtabellopptakere under hele testsyklusens

varighet. Den volumetriske lekkasje fra ethvert overvåket område blir også fortrinnsvis samlet og registrert.

Ifølge fig. 1 holder bolter 32 og muttere 34 huskappa, d.v.s. flensen, 26 av testfastspenningsanordningen 10 i kontakt med forbindelsen, d.v.s. pakningen, 14. I tillegg sørger de samme bolter 32 og muttere 34 for innspennings-kraften for forbindelsen, d.v.s. pakningen 12, ved toppen av røropphengets 18 tettingsområde. Enhver termisk virksom vekst, som forekommer i husets 26 vegg i nærheten av den ene eller annen av pakningene 12 og 14, vil følgelig tas opp av den ene eller begge pakninger 12 og 14. På liknende måte virker pakningen 16 gjensidig inn på bevegelsen av røropphenget 18. Det bør også noteres at pakningen 16 også virker gjensidig inn med den overliggende røropphengspakning 12. Det turde således gå fram at den gjensidige påvirkning som skyldes termisk virksomhet kan og vil finne sted mellom alle tre pakninger eller tettingsområder 12,14 og 16. Denne gjensidige påvirkning er av prinsipiell interesse ved utviklingen av konstruk-sjonen for brønnhode- og ventilutstyr som er bestemt å være brannherdig, d.v.s. være i stand til å tilfredsstille de krav som er satt fram i API RP6F "improved". Denne gjensidige påvirkning blir dessuten av enda større betydning når det skal settes inn en primær flenspakning i systemet, slik det eksempelvis er gjort når det gjelder test-fastspenningsanordningen 10.

For å fullføre beskrivelsen av testfastspenningsanordningen 10 som vist i fig. 1, skal det nevnes at det er satt inn en holderring 36 mellom røropphenget 18 og den modifiserte flens 22. Belegg med hard overflate samvirker med hver av pakningene 12,14 og 16. I overensstemmelse med den foretrukne utførelsesform av test-fastspenningsanordningen 10, består det materiale, som røropphenget 18, flensen 26 og mutterne 34 er framstilt av, fortrinnsvis av AISI-4140. Nevnte belegg 38,40 og 42 med hard overflate er hver for

seg fortrinnsvis framstilt fra Inconel 625, som er et varemerke tilhørende International Nickel. Til slutt består det materiale, som boltene 32 er framstilt av, fortrinnsvis av Inconel X-750, som er et varemerke tilhørende International Nickel.

Det vil i det følgende bli gitt en mer detaljert redegjørelse vedrørende den forbindelse, d.v.s. pakning, som

er betegnet med henvisningstallet 16 i fig. 1 og som ut-

gjør oppfinnelsesgjenstanden. For dette formål henvises det til fig. 1 og 2 som det best vil forstås med henvis-

ning til fig. 1 og 2, omfatter forbindelsen, d.v.s. pakningen, et par motsvarende tettingsflater, som ved kon-struksjonen ifølge fig. 1 dannes av røropphenget 18 og rørhodehuset, d.v.s. den modifiserte flensen 22, og et U-formet pakningsorgan, som i fig. 2 er betegnet med henvisningstallet 46.

Det U-formede pakningsorganet har, som best for-stått med henvisning til fig. 2, form som en U-formet pakningsring. For dette formålet er den U-formede pakningsringen 44, som vist i fig. 2, stort sett sylindrisk. Videre omfatter den U-formede pakningsringen ei kraftig

ribbe 48 og et par bein 50 og 52 som går ut fra ribba og som ender i ei pakningsleppe 54 og 56. Pakningsleppene 54 og 56 er gunstig utformet på den ytre flata av de utgående beina 50 og 52. Som vist i fig. 2, er ribba 48 svakt utvidet, d.v.s. omfatter delene vist som 48A og 48B i fig. 2, på hver side av den plane delen 48C med en hensikt som skal beskrives. Ifølge den beste utformingen av oppfinnelsen, er de utvidete delene 48A og 48B på ribba 48 g.unstig dimensjonert for å være stort sett identiske i størrelse. Likeledes er pakningsleppene 54 og 56 gunstig dimensjonert for å være stort sett identiske i størrelse.

For å fortsette med beskrivelsen av den U-formede pakningsringen 44, kan en se av fig. 2 at den plane delen 48C på ribba 48 avgrenser et første plan. Videre kan en se av fig. 2 at pakningsleppene 54 og 56 hver har ei plan flate. Pakningsleppene 54 og 56 ligger også, som vist i fig. 2, i plan som er parallelle med hverandre og vinkelrette på planet som avgrenses av den plane delen 48C på ribba 48»

Varmeoverføringsorganet 46 vil nå beskrives med henvisning spesielt til fig. 2. Som vist i fig. 2, om-

fatter varmeoverføringsorganet 46 et indre varmeoverførings-element 58 og et ringformet varmeoverføringselement 60 med et ringformet hulrom. Ifølge den beste utformingen av oppfinnelsen, er varmeoverføringselementet 58 fortrinnsvis utformet av materialet som folk i denne industrien kjenner som graphoil, mens varmeoverføringselementet 60 fortrinns-

vis er utformet av aluminiumbronse• Videre er det ut-

formede graphoil-elementet 58, som vist i fig. 2, gunstig utformet og dimensjonert for å kunne anbringes i hulrommet avgrenset av de utgående beina 50 og 52 på den U-formede pakningsringen 44. Det betyr at utformingen av varmeover-føringselementet 58 av graphoil velges slik at det er komplementært til forma av hulrommet mellom beina 50

og 52 på den U-formede pakningsringen 44. Videre er fast-heten av graphoil- eller metallfibrene som utgjør varme-overf øringselementet 58 valgt slik at det oppnås en fjær-

ende effekt når varmeoverføringselementet 58 anbringes i hulrommet avgrenset av beina 50 og 52 på den U-formede pakningsringen 44. I kraft av denne fjærende effekten er graphoil-elementet i stand til å puste under skiftende temperaturforhold uten å miste kontakt med pakningsringen 44. Varmeoverføringselementet 60 av aluminiumbronse brukes som

en støtte for varmeoverføringselementet 58 av utformet graphoil. For dette formålet holder varmeoverføringsele-mentet 60 av aluminiumbronse det kompressible elementet,

d.v.s. det utformede varmeoverføringselementet 58 av graphoil i stilling når det anbringes i hulrommet dannet av de utgående beina 50 og 52 på den U-formede pakningsringen 44. Til slutt vil en se, med henvisning til fig. 2,

at varmeoverføringselementet 60 av aluminiumbronse har,

ifølge den beste utformingen, ei form som likner stort sett på en omvendt T. Denne T avgrenses av basisen 60A på varme-overf øringselementet 60 av aluminiumbronse, hvorfra det av-tegner seg ei oppoverrettet ribbe 60B.

Med videre henvisning spesielt til fig. 1, er for-bindeelsen, d.v.s. pakningen 16, utformet til å brukes sammen med varmeoverføringsorganet 46. For dette formålet, med det utformede varmeoverføringsorganet 58 av graphoil anbragt i hulrommet avgrenset av de utgående beina 50 og 52 på den U-formede pakningsringen 44 og med varmeoverføringselementet

58 av aluminiumbronse virkende til å holde varmeoverfør-ingselementet 58 i stilling i forhold til den U-formede pakningsringen 44, kan pakningsringen 16 lages slik at den opptar stillingen som er vist på fig. 1. Ifølge fig. 1, når forbindelsen, d.v.s. pakningen med varmeoverføringsorganet 46 opptar sin tettende stilling, ligger pakningsleppene 54 og 56 an mot de motsvarende flatene 22 og 18. I likhet med pakningsleppene 54 og 56, omfatter de motsvarende tettings-flatene 22 og 18 deler som er stort sett plane og sylind-riske. Det betyr at de motsvarende tettingsflåtene 22 og 18 som de plane pakningsleppene 54 og 56 er utformet for å ligge an mot, har deler med form som er komplementær til forma av de plane pakningsleppene 54 og 56. Med forbindelsen, d.v.s. pakningen 16 med varmeoverføringsorganet 46 i tettende stilling som vist i fig. 1, sørges det for mekanisk belastning av pakningen 16 ved hjelp av en presspasning mellom de utvidete delene 48A og 48B på ribba 48 og de motsvarende tetteflatene 22 og 18 som delene 48A og 48B er utformet for å ligge an mot.

Den rette ribbas 48 store masse, d.v.s. høyden multiplisert med bredden, sammenliknet med pakningsleppenes 54 og 56 masse, setter ribba 48 i stand til å utføre to viktige funksjoner. Nærmere bestemt virker ribba 48 til å stabilisere pakningsleppene 54 og 56 slik at disse kan fungere særskilt, d.v.s. uavhengig av hverandre, alt etter som det oppstår behov for dette når de motsvarende tettingsflater, som er i kontakt med disse, utsettes for termisk forvridning. For det annet setter ribbas 48 store masse den i stand til å sørge for effektiv varmeoverføring til tettingsområdet.

For god varmeoverføring kan ribba 48 dekkes med

et passende materiale med høy varmeoverføringskoeffisient for å øke den direkte overføringen av varme fra ribbesnittet inn i det kraftige ribbeområdet. Ekstra varmeoverføring oppstår gjennom varmeoverføringselementet 60 av aluminiumbronse som er i kontakt under pakningsringen 44 med de motsvarende tettingsflåtene 22 og 18. Det betyr at varme-overf øringselementet 60 av aluminiumbronse virker til å lede varme inn i og ut av det tettende området gjennom det utformede varmeoverføringselementet 58 av graphoil. Elementet 58 er i direkte kontakt med den indre forma av hulrommet utformet mellom de utgående beina 50 og 52 på

den U-formede pakningsringen 44.

De motsvarende tettingsflåtene 22 og 18 er fortrinnsvis utferdiget med hard overflate for å motvirke riving. Likeledes er det benyttet rivingsmotvirkende tett-ingsmasse fortrinnsvis på pakningsringen 44 for å tillate bevegelsesfrihet på pakningsleppene 54 og 56 i en termisk aktiv periode uten riving. Med hensyn til dette er ethvert overtrekksmateriale med gode varmeoverføringsegenskaper og høy rivingsmotstand ved 1200°F gunstig for dette formålet, slik som sølv.

For å summere opp har det vist seg at en forbindelse, d.v.s. pakning, som er konstruert slik som pakningen 16 vil opprettholde sin tettingsfunksjon ved forhøyde temperaturer av det slag en støter på under forekomsten av en brønnhode-brann til tross for at de elementer, som pakningen 16

tjener til å forbinde, kan undergå aksial bevegelse; dette i motsetning til tidligere kjente utførelsesformer av metall-mot-metall-pakninger, hvor relativ aksial bevegelse som følge av disses skrånende flater søker å bringe de motsvarende, samvirkende flater til å skilles og derved gjøre metall-mot-metallpakningens tettevirkning ineffektiv.

Radial bevegelse av de elementer, som forbindelsen, d.v.s. pakningen, 16 tjener til å forbinde, utgjør ikke noe problem ettersom utvidelseskoeffisientene for det materiale, som disse elementer er framstilt av, er valgt slik at de ligger svært nær opp til hverandre. Graden av radial bevegelse som opptrer er følgelig så liten at den er util-strekkelig til å overvinne de fjæringskrefter som utøves av pakningsleppene 54 og 56 av pakningen 16 mot de motsvarende tettingsflater 22 og 18.

I overensstemmelse med oppfinnelsen er det således sørget for en ny og forbedret form for forbindelse, d.v.s. pakning, som egner seg for benyttelse i brønnhode- og ventilutstyr. Når denne forbindelse, d.v.s. pakning, benyttes i brønnhode- og ventilutstyr, er den dessuten i stand til å motstå de betingelser den utsettes for under forekomsten av en brønnhode-brann. Ifølge oppfinnelsen er det i tillegg sørget for en forbindelse, d.v.s. pakning, som utmerker seg ved at den oppviser tilstrekkelig strekkfasthet selv ved de forhøyde temperaturer som forekommer under en brønnhode-brann. Forbindelsen, d.v.s. pakningen, ifølge oppfinnelsen utmerker seg ytterligere ved at den er i stand til å opprettholde sin tettingsevne selv ved de forhøyde temperaturer som eksisterer når det pågår en brønnhodebrann. I samsvar med oppfinnelsen er det i tillegg sørget for et varmeover-føringsorgan som er særlig egnet for bruk i en forbindelse, d.v.s. pakning, av det slag som er beregnet til å benyttes i brønnhode- og ventilutstyr av det slag som er utformet med henblikk på å være brannherdig. Dessuten er varmeoverførings-organet ifølge oppfinnelsen slik at det har et indre varme-overf øringselement og et varmeoverføringselement med et indre hulrom, som ved bruk som en komponent av en forbindelse, d.v.s. pakning, i brønnhode- og ventilutstyr virker til å øke varmeoverføringsegenskapene i forbindelsen,

d.v.s. pakningen. Det er dessuten ifølge oppfinnelsen sørget for en forbindelse, d.v.s. pakning, omfattende et slikt varmeoverføringsorgan, som er relativt billige i anskaff-else og lett å bruke, men som likevel er i stand til å

sørge for pålitelig og effektiv funksjon selv når den blir utsatt for de tilstander som råder når det pågår en brønnhode-brann.

Selv om det bare har blitt vist en'utførelsesform av oppfinnelsen, vil det forstås at modifikasjoner av samme, noen av hvilke er nevnt i det foregående, lett vil kunne foretas av fagfolk. Etterfølgende patentkrav er derfor ment å dekke de modifikasjoner som er tidligere nevnt likesom alle andre modifikasjoner som faller innenfor oppfinnelsens sanne rammer.

Claims (12)

1. Kobling for å iverksette opprettelse av en brannherdig forbindelse og pakning mellom motsvarende tettingsflater, karakterisert ved at den omfatter en ubrutt pakningsring med ei ribbe og et par bein utgående fra ribba, ei første og ei andre tettingsflate, idet forbedringen omfatter et varmeoverføringsorgan som er samvirkende forbundet med forbindelsen, der varmeoverførings-organet omfatter et første varmeoverføringselement holdt i et sidestilt forhold til den ubrutte pakningsringen, idet det første varmeoverføringselementet virker til å øke varmeoverføringen mellom den ubrutte pakningsringen og den første og andre motstående tetteflata.

2. Kopling i samsvar med patentkrav 1, karak-teriser ved at den omfatter et andre varmeoverførings-element holdt i et sidestilt forhold til det første varme-overf ør ingselementet virker til å øke varmeoverføringen mellom det første varmeoverføringselementet og den første og andre motstående tettingsflata.

3. Kopling i samsvar med patentkrav 2, karakterisert ved at det første varmeoverføringselementet er laget av utformet graphoil.

4. Kopling i samsvar med patentkrav 3, karakterisert ved at det andre varmeoverføringselementet er laget av aluminiumsbronse.

5. Varmeoverføringsorgan for bruk i samvirkende forbindelse med en pakningsring i en brannherdig forbindelse, karakterisert ved at det omfatter et første varmeoverføringselement med en utforming komplementær til forma av en del av pakningsringen.

6. Varmeoverføringsorgan i samsvar med patentkrav 5, karakterisert ved at det omfatter et andre varmeoverføringselement holdt i et sidestilt forhold til det første varmeoverføringselementet og virksomt til å øke varmeoverføringsegenskapene til den brannherdige forbindelsen.

7. Varmeoverføringsorgan i samsvar med patentkrav 6, karakterisert ved at det første varmeover-føringselementet er laget av utformet graphoil.

8. Varmeoverføringsorgan i samsvar med patentkrav 7, karakterisert ved at det andre varmeoverførings-elementet er laget av aluminiumbronse.

9. Anordning ved brønnhodeutstyr omfattende et første og et andre element, og en brannherdig forbindelse for å kople sammen det første og det andre elementet, karakterisert ved at forbindelsen omfatter en ubrutt pakningsring med ei ribbe og et par bein utgående fra ribba, ei første tettingsflate i det første elementet, ei andre motsvarende tettingsflate i det andre elementet, idet forbedringen omfatter varmeoverføringsorgan som er samvirkende forbundet med forbindelsen, der varmeoverføringsorganet omfatter et første varmeoverføringselement holdt i et sidestilt forhold til den ubrutte pakningsringen, og det første varme-overføringen mellom den ubrutte pakningsringen og den første og andre motsvarende tettingsflata.

10. Anordning i samsvar med patentk.av 9, karakterisert ved at den omfatter et andre varmeover-føringselement holdt i et sidestilt forhold til det første varmeoverføringselementet, idet det andre varmeoverførings-elementet virker til å øke varmeoverføringen mellom det første varmeoverføringselementet og den første og den andre motsvarende tettingsflata.

11. Anordning i samsvar med patentkrav 10, karakterisert ved at det første varmeoverførings-elementet er laget av utformet graphoil.

12. Anordning i samsvar med patentkrav 11, karakterisert ved at det andre varmeoverførings-elementet er laget av aluminiumbronse.