NO840614L - Brannherdige forbindelser med svalehaleformet pakningsorgan - Google Patents

Description

Brannherdige forbindelser med svalehaleformet pakningsorgan.

Oppfinnelsen vedrører organ for å iverksette forbindelser mellom flater, og går nærmere bestemt ut på å opp-rette en brannherdig forbindelse og pakning mellom flater av det slag som finnes i brønnhode- og ventilutstyr.

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 ^S- eller CC^-innhold, høy fluidumhastighet, trykksvingninger, termisk støt og/eller forekomster av bøy-nings-,høy^, 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 hensikt 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-metallpakninger, 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-metallpakninger 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 utform-ingen 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 Institute.^s 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 703 kg/cm 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 7, 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 2 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 25%-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 sistnevnte fastholdelse av enhver pakning som var avhengig av klemforbindelsen som en holderanordning.

Som et resultat av at en ble klar over det forannevnte, ble det tatt skritt for å utvikle en boltet klemforbindelse. De ufordelaktige varmeoverføringsegenskaper av klemmens tilførte masse førte snart til at en ga avkall på 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 dessuten 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 velges 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 brønnhoder 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 pakning med en utforming der en typisk egenskap er at det er en låsende virkning mellom pakningsringen og de motsvarende tettingsflåtene som er i inngrep med pakningsringen. Mer spesielt er det ønskelig å fremskaffe en slik pakningsring der pakningen, i kraft av det.faktum at pakningsringen er låst fast i forhold til de motsvarende tettingsflåtene, er i stand til å reagere på termisk bevegelse slik at både tettingsringen og de motsvarende tettingsflåtene som er i inngrep med den forblir i kon-

takt selv om termisk forspenning kan oppstå i termiske perioder, og spesielt termiske perioder av det slag som forekommer ved en brønnhodebrann.

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 vedå besitte passende strekkfasthet selv ved de forhøyde temperaturer som er tilstede når det pågår en brønnhodebrann.

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 pakningsorgan med særegen utforming som er særlig velegnet for bruk i en tettingsforbindelse, d.v.s. en pakning som er beregnet på å bli benyttet i brønnhode- og ventilutstyr av det slag som er framstilt med henblikk på å være brannherdig.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe fram pakningsorgan i form av en pakningsring med en svalehaleformet del, som når den benyttes som en komponent av en tettingsforbindelse, d.v.s. en pakning, i brønnhode- og ventilutstyr er virksom til å sette forbindelsen, d.v.s. pakningen, i stand til å opprettholde sin tettingsevne når utstyr, som forbindelsen d.v.s. pakningen er innbygd i, utsettes for tilstander som har tilknytning til forekomster av brønnhodebrann.

Enda et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe fram en slik forbindelse, d.v.s. en pakning, omfattende en slik pakningsring med en svalehaleformet del, som er for-holdsvis billig i anskaffelse og lett å benytte, men ikke desto mindre i stand til å sørge for pålitelig og effektiv tettingsfunksjon selv når den blir utsatt for de tilstander som råder når det pågår en brønnhodebrann.

I samsvar med oppfinnelsen er det sørget for en ny og forbedret brannherdig forbindelse, d.v.s. pakning, som omfatter et svalehaleformet pakningsorgan som er innrettet for å kunne iverksette opprettelsen av en brannherdig forbindelse og pakning mellom motsvarende flater, spesielt motsvarende flater av det slag som det er vanlig å støte på i brønnhode- og ventilutstyr. Den foreliggende forbindelsen, d.v.s. pakningen, omfatter de komplementære koniske flatene på motsvarende pakningsnav, og det førnevnte svalehaleformede pakningsorganet. Det sistnevnte svalehaleformede pakningsorganet omfatter et par stort sett plane pakningslepper med passende avstand fra hverandre og som ligger i et felles plan. I tillegg omfatter den foreliggende pakningsringen ei ribbe som er passende konisk slik at den har form omtrent som en svalehale. Ribba strekker seg utover fra pakningsringen fra en posisjon med stort sett samme avstand fra paret av plane pakningslepper og slik at ribba ligger i et plan som ligger stort sett vinkelrett på planet som pakningsleppene ligger i. Når forbindelsen, d.v.s. pakningen,

er i sin sammensatte, d.v.s. tettende tilstand ligger de plane pakningsleppene i tettende inngrep med de rettsidete delene av veggflatene på de motstående pakningsnavene. Det er sørget for mekanisk belastning ved presspasning mellom de plane pakningsleppene og de komplementære plane flatene på de motsvarende tetteflåtene.

Den svalehaleformede ribba er på den andre sida låst fast

i stilling inne i hulrommet avgrenset av de komplementære koniske delene av flatene på de motsvarende pakningsnavene Pakningsleppene er fortrinnsvis belagt med et gunstig rivingsmotvirkende materiale for å minimalisere den grad av riving som pakningsleppene undergår, der riving skyldes de høye kontaktkrefter som pakningsleppene utsettes for i den hensikt å kunne opprettholde tettingsfunksjonen hos forbindelsen, d.v.s. pakningen, gjennom hele den varmesyklus som finner sted eksempelvis ved forekomsten av en brønnhode-brann..

Det henvises nå til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser skjematisk i snitt en testfastspennings-anordning med en innbygd brannherdig tettingsforbindelse, d.v.s. pakning, som er utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen og befinner seg i sin virksomme d.v.s. tettende tilstand.

Fig. 2 viser et delsnitt av deler av komponentene i

en forbindelse, d.v.s. pakning, som er utformet i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen og er i en ikke tettende stilling.

Fig. 3 viser et delsnitt av deler av komponentene i

en forbindelse, d.v.s. pakning, som er utformet i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen og er i innledende kontakt med hverandre.

Fig. 4 viser et delsnitt av deler av komponentene i

en forbindelse, d.v.s. pakning, som er utformet i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen og er i sin tettende stilling.

Fig. 3 er et perspektivriss i større målestokk

og med et parti skåret bort av pakningsringen, som inngår i den brannherdige koblingen, d.v.s. pakningen, og er utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Under henvisning til tegningene, i første rekke spesielt til fig. 1, vil det gå fram at det er vist en test-fastspenningsanordning, som i.sin helhet er angitt med henvisningstallet 10. Test-fastspenningsanordningen 10 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 kompletteringsoperasjoner for utvinning av olje og/eller gass. Test-fastspenningsanordningen 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 test-fastspenningsanordningen 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 henvisningstallene 12,

14 og 16. For dette formål kan test-fastspenningsanordningen 10 benyttes for å simulere en produksjonsrørhodekomponent-test. Hensikten med en slik test er å utnytte test-fastspenningsanordningen 10 til å kontrollprøve 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 cg 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 trykk porter 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, dersom 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 14 i fig. 1 og som utgjør oppfinnelsesgjenstanden. For dette formål henvises det til fig. 1-5. Som det best vil forstås med henvisning til fig. 1 omfatter forbindelsen, d.v.s. pakningen 14, et par motsvarende tettingsflater, der de sistnevnte utgjør rørhodehuset, d.v.s. den modifiserte flensen 22, og bonetthuset, d.v.s. den øvre flensen 26, og et svalehaleformet pakningsorgan, som er betegnet med henvisningstallet 44 i fig. 2-4.

Det T-liknende pakningsorgan 44 har, som det best vil forstås med henvisning til fig. 5, form av en pakningsring med særegen utforming. For dette formål har pakningsringen 44 som vist i fig. 5 stort sett sylindrisk form. Pakningsringen 44 er dessuten forsynt med et par slette pakningslepper 46 og 48, som hver er utformet på ringens ytter-

flate, slik at de rager litt ut fra samme. Pakningsleppene

46 og 48 er dessuten hensiktsmessig dimensjonert, slik at de er stort sett identiske i størrelse. Som sådanne avgrenser pakningsleppene 46 og 48 et felles plan, d.v.s. ligger innenfor samme plan.

For å fortsette med beskrivelsen av pakningsringen 44,

er den som vist i fig. 5 forsynt med ei konisk ribbe 50. Mer spesielt er ribba 50 utformet slik at den har form av en svalehale. Det vil si at ribba 50 har koniske sider 50A og 50B, idet ribba 50 er smalest inntil hoveddelen av pakningsringen 44. Ribba 50 ender dessuten i ei plan flate 50C. Ribba 50 er også gunstig utformet på pakningsringen 44 slik at den rager utover på den samme sida som de plane pakningsleppene 46 og 48, og-slik at ribba 50 ligger i et plan som står vinkelrett på planet som pakningsleppene 46 og 48 avgrenser. Dessuten er ribba hensiktsmessig plassert slik på pakningsringen 44 at den ligger vesentlig i samme avstand fra de to pakningsleppene 46 og 48, mellom disse.

Som best forstått med henvisning til fig. 2-4, er

de motsvarende tettingsflåtene, betegnet med henvisningstallet 52 og 54 i fig. 2,3 og 4, som pakningsringen 44 er tiltenkt å samvirke med, utformet slik at ribba 50 kan plasseres i tettende inngrep med dem. Det betyr at de motsvarende tettingsflåtene 52 og 54 samvirker for å fremskaffe et hulrom som er passende utformet slik at de kan oppta den svalehaleformede ribba 50 mellom hverandre. For dette formålet, i samsvar med fig. 2,3

og 4, er det utformet en åpning i tettingsflata 52, vist som 56 i fig. 2, som har ei form som er komplementær til den koniske sida 50A på ribba 50, og komplementær til stort sett hele den plane flata 50C på ribba 50. Tettingsflata 54 har på den andre sida en åpning, vist som 58 i fig. 2, med ei form som er komplementær til den koniske sida 50B på ribba, og komplementær til den resterende delen av den plane flata 50C

på ribba 50. Følgelig, når de motsvarende tettingsflåtene 52 og 54 er satt sammen på den måten som er vist i fig. 4, forenes åpningene 56 og 58 slik at de danner et hulrom som er komplementært til forma på den svalehaleformede ribba 50.

Med videre henvisning spesielt fig. 2,3 og 4 vil

det framgå at pakningsleppene 46 og 48, når forbindelsen,

d.v.s. pakningen 14 inntar sin tettende stilling, d.v.s.

stillingen vist i fig. 4, ligger an mot de motsvarende tett-ingsflatene 52 og 54, og nærmere bestemt de plane delene som de er utstyrt med. Det betyr at pakningsleppene 46 og 48 ligger an mot deler av de motsvarende tettingsflåtene 52 og 54, som i likhet med pakningsleppene 46 og 48 selv er stort sett plane og sylindriske. De motsvarende tettingsflåtene 52 og 54 som de plane pakningsleppene 46 og 48 er utformet for å ligge an mot, har nemlig hver ei form som er komplementær til forma av de plane pakningsleppene 46 og 48. Når de motsvarende tettingsflåtene 52 og 54 er i inngrep i den siste tettende låste stillingen, d.v.s. stillingen vist i fig. 4, er pakningsleppene 52 og 54 i en stilling der de utgjør en presspasning med de plane delene av de motsvarende tettingsflåtene 52 og 54. I denne tilstanden er i tillegg de n koniske ribba låst fast i stilling inne i hulrommet som avgrenses av åpningene 56 og 58 når de sistnevnte betraktes under ett. Uregelmessig radiell fordreining bidrar til atskillelse av konvensjonelle metall-mot-metall pakninger fra motsvarende tettingsflater. Pakningen 14 reagerer imidlertid, fordi den er låst til de motstående tettingsflåtene 52 og 54 ved sin koniske låseribbe 50, på termisk bevegelse av de motsvarende tettingsflåtene 52 og 54, og fører til at både pakningsringen 44 og de motsvarende tettingsflåtene 52 og 54 forblir i kontakt selv om termisk forvridning kan oppstå i termiske perioder.

DEn svalehaleformede ribbas 50 store masse, d.v.s. høyden multiplisert med bredden, sammenliknet med paknings-leppenes 46 og 48 masse, setter ribba 50 i stand til å ut-

føre to viktige funksjoner. Nærmere bestemt virker ribba 50

til å stabilisere pakningsleppene 46 og 48 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 50 store masse den i stand til å sørge for effektiv varmeoverføring til tettings-området. Fra det foregående turde det ha gått fram at opp-rettholdelsen av ribbas stabilitet, d.v.s. stivhet, er meget viktig.

Det har vist seg å være nødvendig å belegge pakningsleppene 46 og 48 med et rivingsmotvirkende materiale på grunn av de høye kontaktkrefter som pakningen 12 kreves å opprettholde gjennom en termisk syklus. For dette formål egner seg ethvert beleggmateriale som oppviser gode varmeoverførings-egenskaper likesom høy motstandsdyktighet overfor riving ved 650°C, såsom sølv.

For å summere opp har det vist seg at en forbindelse, d.v.s. pakning, som er konstruert slik som pakningen 14 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 14 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, 14 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 det er utilstrekkelig til å overvinne de fjæringskrefter som utøves av pakningsleppene 46 og 48 av pakningen 14 mot de motsvarende tettingsflater 52 og 54.

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 pakningsorgan av særegen ut forming, 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 pakningsorganet ifølge oppfinnelsen slik at det har form av en pakningsring med en svalehaleformet del, som ved bruk som en komponent av en forbindelse, d.v.s. pakning, i brønnhode- og ventilutstyr virker til å sette forbindelsen, d.v.s. pakningen, i stand til å opprettholde sin tettingsevne når utstyret som forbindelsen d.v.s. pakningen er bygd inn i, utsettes for forhold med tilknytning til forekomsten av brønnhode-brann. Det er dessuten ifølge oppfinnelsen sørget for en forbindelse, d.v.s. pakning, omfattende en slik pakningsring, med en svalehaleformet del, som er relativt billig i anskaffelse 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, noe 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 : a) en ubrutt pakningsring med et par plane pakningslepper utformet på dens side og ei ribbe utformet på samme side, idet hver av de plane pakningslepper rager i ubetydelig grad utover fra pakningsringen og ligger i det samme plan, mens ribba rager utenfor pakningsringen mellom de to plane pakningslepper og har koniske sider som er smalest mot ei plan flate i den frie enden; b) ei første tettingsflate som er utformet komplementært til forma på en første del av ribba, idet den første delen av ribba er anbringbar i tettende inngrep med den første tettingsflata; og c) ei annen tettingsflate som er utformet komplementært til forma på en andre del av ribba, idet den andre delen av ribba er anbringbar i tettende inngrep med den andre tettingsflata.

2. Kobling som angitt i krav 1, karakterisert ved at ribba ligger i et plan som står vinkelrett på planet for de plane pakningsleppene.

3. Kobling som angitt i krav 2, karakterisert ved at ribba har svalehaleformet profil.

4. Kobling som angitt i krav 3, karakterisert ved at hver av de to plane pakningslepper er belagt med rivingsmotvirkende materiale.

5. Kobling som angitt i krav 1, karakterisert ved at den første tettingsflata innbefatter et hulrom med en svalehaleformet profil.

6. Kobling som angitt i krav 5, karakteri i s e r t ved at den andre tettingsflata innbefatter et hulrom med en svalehaleformet profil.

7. Ubrutt pakningsring for bruk i en brannherdig forbindelse, karakterisert ved at den omfatter : a) et par plane pakningslepper utformet på pakningsringen på en side av denn£ idet hver av de plane pakningslepper rager i ubetydelig grad utover fra pakningsringen og ligger i samme plan; b) ei ribbe utformet på pakningsringen på nevnte ene side av denne og rager utover fra pakningsringen mellom de to slette pakningslepper, idet ribba har koniske sider som er smalest mot pakningsringen og ender i ei plan flate i den frie enden.

8. Ubrutt pakningsring som angitt i krav 7, karakterisert ved at ribba ligger i et plan som står vinkelrett på planet for de to plane pakningsleppene.

9. Ubrutt pakningsring som angitt i krav 8, karakterisert ved at pakningsringen har svalehaleformet profil (tverrsnitt).

10. Ubrutt pakningsring som angitt i krav 9, karakterisert ved at hver av de to slette pakningslepper er overtrukket med materiale som motvirker riving.

11. Anordning ved brønnhodeutstyr omfattende et første og et annet element, karakterisert ved brannherdige forbindelsesorgan som er virksomme for å forbinde det første og annet element med hverandre, idet nevnte brannherdige forbindelsesorgan omfatter: a) en ubrutt pakningsring med et par plane pakningslepper utformet på ringen på en side av denne og ei ribbe utformet på ringen på nevnte ene side, idet hver av de to plane pakningslepper rager i ubetydelig grad utover fra pakningsringen og ligger i samme plan, mens ribba rager utover fra pakningsringen mellom de to plane pakningslepper og har koniske sider som er smalest mot pakningsringen og ender i ei plan flate i den frie enden, og har en svalehaleformet profil, og ligger i et plan som står vinkelrett på planet for de plane pakningsleppene; b) ei første svalehaleformet tettingsflate utformet i det første element, idet ribba er anbringbar i tettende inngrep med den første svalehaleformede tettingsflata; og c) ei andre svalehaleformet tettingsflate utformet i det annet element, idet ribba er anbringbar i tettende inngrep med den andre svalehaleformede tettingsflata.

12. "Anordning som angitt i krav 11, karakterisert ved at hvei .av de to plane pakningslepper er overtrukket med et materiale som motvirker riving.