MXPA99000430A - Montaje de sello de perforacion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un montaje de sello de perforación para sellado entre miembros tubulares adyacentes que tienen una cavidad de sello formado en los extremos adyacentes de los mismos, el montaje de sello de perforación comprende:un casquillo de sello cilíndrico que tiene un perforación y dos bordes de sellado que se extiende radialmente hacia fuera para acoplar la cavidad de sello;un resorte de linguete cilíndrico montado dentro de la perforación, el resorte de linguete comprende una sección central anular y una pluralidad de linguetes que se extiende axialmente hacia fuera desde la misma para empujar los bordes de sellado contra la cavidad de sello;y un casquillo de desgaste cilíndrico colocado dentro del resorte de linguete, el casquillo de desgaste comprende una superficie de diámetro externa curvilínea para soportar los linguetes y transferir el punto de contacto entre los linguetes y el casquillo de desgaste hacia los extremos de los linguetes a medida que se instala el montaje de sello de perforación en la cavidad de sello.

Description

MONTAJE DE SELLO DE PERFORACIÓN Antecedentes de la Invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a sellos de perforación anulares para usarse en conectores de tuberías y uniones giratorias, entre otros dispositivos . 2. Descripción de la Técnica Relacionada Los sellos de perforación se utilizan para proporcionar un sello y estanco a los fluidos entre los tubos o miembros adyacentes de las uniones giratorias. La patente de los Estados Unidos No. 4,930,791, que pertenece al cesionario de la presente, describe un montaje de sello de perforación montable dentro de una cavidad de sello formado en los extremos adyacentes de los tubos que van a sellarse. Este montaje de sello de perforación comprende un casquillo de sello cilindrico que tiene un par de bordes selladores anulares para el sellado contra la superficie de sellado correspondientes formadas en la cavidad de sello, un resorte de linguete cilindrico montado dentro de la perforación del casquillo de sello para empujar al casquillo de sello contra la cavidad del sello, y un casquillo de desgaste cilindrico montado dentro de la perforación del resorte de linguete para proteger el casquillo del sello y el resorte de linguete contra la erosión y mantener junto todo el montaje de sello de perforación. El resorte de linguete comprende una sección central anular y una pluralidad de linguetes que se extienden axialmente desde la misma alrededor de toda la circunferencia de linguete. Además, el casquillo de desgaste incluye una costilla anular que se extiende radialmente hacia afuera desde el casquillo de desgaste para acoplar la sección central del resorte de linguete. De esta manera, los linguetes del anillo de linguete pueden doblarse radialmente hacia dentro en forma adyacente respecto a la sección central a medida que se instala el montaje de sello de perforación e imparte una fuerza de carga previa que empuja los bordes de sellado contra la superficie de sellado de la cavidad del sello. En este montaje de sello de perforación de la técnica anterior, el casquillo de sello se construye de un material no metálico, tal como Teflon® y el resorte de linguete y el casquillo de desgaste típicamente se hacen de metal. Cuando el montaje de sello de perforación se expone a temperaturas muy bajas, por ejemplo -73.33 °C (-100°F) , se ha descubierto que el casquillo de sello se contraerá contra el resorte de linguete y el casquillo de desgaste y hará que los linguetes queden adyacentes respecto a la sección central. Como resultado, los linguetes no pueden mantener la fuerza de carga previa entre los bordes de sellado y la superficie de sellado y habrá fuga de sello.

Breve Descripción de la Invención Por lo tanto un objetivo de la invención es proporcionar un montaje de sello para perforación que tiene un casquillo de sello no metálico que proporciona una fuerza de resorte alta y por lo tanto da por resultado un sello que no se fuga a temperaturas muy bajas. De acuerdo con la presente invención, este así como otros objetos y ventajas se logran al proporcionar un montaje de sello para perforación para sellado entre los miembros tubulares adyacentes que tienen una cavidad de sello formado en los extremos adyacentes de los mismos que comprende un casquillo de sello cilindrico que tiene un perforación y dos bordes de sellado que se extienden radialmente hacia afuera para acoplar la cavidad de sello, un resorte de linguete cilindrico montado dentro de la perforación del casquillo de sello y que tiene una sección central anular y una pluralidad de linguetes que se extienden axialmente hacia afuera desde la misma para empujar los bordes de sellado contra la cavidad de sello, y un casquillo de desgaste cilindrico que tiene un diámetro externo curvilíneo para soportar los linguetes y transferir el punto de contacto entre los linguetes y el casquillo de desgaste hacia los extremos de los linguetes para aumentar con ello la rigidez de los linguetes y mantener una fuerza de resorte suficiente para superar la fuerza .causada por la contracción del casquillo de sello a temperaturas bajas. Por lo tanto, el montaje de sello para perforación puede mantener una fuerza de carga previa suficiente para empujar los bordes de sello contra la cavidad de sello y evitar la fuga incluso a temperaturas bajas. Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, con referencia a los dibujos anexos.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una lista en perspectiva en despiece de un montaje de sello para perforación de la técnica anterior; La Figura 2 es una vista en sección longitudinal del montaje de sello de perforación de la Figura 1 mostrado en el estado ensamblado; Las Figuras 3A a la 3C son vistas en sección longitudinal del montaje de sello de perforación de la presente invención en los estados no instalado, parcialmente instalado y completamente instalado, respectivamente (los miembros tubulares en los cuales se instala el montaje de sello de perforación se omiten para claridad) ; La Figura 4 es una vista en sección longitudinal del montaje de sello de perforación de la Figura 3 (sobre el lado izquierdo) yuxtapuesta con el montaje de sello de perforación de la técnica anterior de la Figura 2 (sobre el lado derecho) e instalado en la cavidad de sello formado por los dos miembros tubulares adyacentes.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas Con referencia a las Figuras 1 y 2, se muestra un montaje 10 de sello de perforación de la técnica anterior que comprende un casquillo 12 de sello cilindrico, un anillo 14 de n o - e x t r u s i ón , resorte 16 de linguete generalmente cilindrico y un casquillo 18 de desgaste cilindrico. El casquillo 12 de sello incluye un perforación 20 y una superficie 22 de diámetro externo que comprende dos bordes 24 de sellado anulares que se extienden radialmente y una muesca 26 anular. El casquillo 12 de sello se construye típicamente de un material no metálico, tal como Teflon®. El anillo 14 de no extrusión se coloca en la muesca 26 y funciona para evitar que el casquillo 12 de sello se extruya al espacio entre los dos miembros tubulares (véase la Figura 4) en las aplicaciones de presión alta. El resorte 16 de linguete comprende una sección 28 central anular sólida y una pluralidad de linguetes 30 que se extienden axialmente desde la sección central 28 en ambas direcciones alrededor de toda la circunferencia del resorte 16 de linguete. El resorte 16 de linguete se construye de un material metálico, y los linguetes 30 dan propiedades semejantes a las de un resorte que les permiten doblarse respecto a la sección central 28. El resorte 16 de linguete se coloca dentro de la perforación 20 del casquillo 12 de sello y tiene un ancho aproximadamente igual al ancho del casquillo 12 de sello de manera que los extremos libres de los linguetes 30 acoplan la porción de la perforación 20 por debajo de los bordes 24 de sellado. El casquillo 18 de desgaste comprende un perforación pasante 32 y una superficie 34 de diámetro externo que tiene una costilla anular 36 que se extiende radialmente hacia afuera desde la misma. Como se observa mejor en la Figura 2, el casquillo 18 de desgaste se coloca dentro del resorte 16 de linguete y la costilla 36 acopla la sección 28 central del resorte 16 de linguete . Con referencia a la porción derecha de la Figura 4, se muestra el montaje 10 de sello de perforación instalado dentro de una cavidad 38 de sello formada en los extremos adyacentes de los dos miembros 40, 42 tubulares conectados. Los miembros 40, 42 tubulares pueden ser miembros de un conector de tubo o una unión giratoria que se unen en una forma conocida por medio de medios adecuados (no se muestran) . La cavidad 38 de sello incluye de preferencia una superficie 44 de sellado formada en cada miembro 40, 42 contra la cual puede sellarse el montaje 10 de sello de perforación. El montaje 10 de sello de perforación está dimensionado de manera que la perforación pasante 32 del casquillo 18 de desgaste está alineado con los perforacións 46 en los miembros tubulares 40, 42. Cuando se instala, el casquillo 12 de sello se forza hacia la cavidad de sello 38 contra las superficies 44 de sellado y contra los linguetes 30, haciendo que los linguetes 30 se doblen adyacentes a la costilla 34 del casquillo 18 de desgaste y crear una fuerza de carga previa que empuja los bordes 24 de sellado hacia las superficies 44 de sellado para efectuar el sellado. Con referencia a la Figura 3A, el montaje de sello de perforación de la presente invención indicado de manera general como 100, comparte diversos componentes del montaje 10 de sello de perforación de la técnica anterior. El montaje 100 de sello de perforación incluye un casquillo 102 de sello, un anillo 104 de no-extrusión y un resorte 106 de linguete que son sustancialmente iguales a los componentes designados de manera similar descritos con referencia al montaje 10 de sello de perforación. Por lo tanto, el casquillo 102 de sello se hace de preferencia de un material no metálico tal como Teflon®, e incluye un número de bordes 108 de sellado anulares que se extienden radialmente hacia afuera. Asimismo, el resorte 106 de linguete comprende una sección 110 central sólida y una pluralidad de linguetes 112 que se extienden axialmente desde la misma. En una modalidad de un montaje 100 de sello de perforación de acuerdo con la presente invención, el resorte 106 de linguete se estampa a partir de tiras de Inconel X-750 que tienen 0.0381 cm de espesor y 1.905 cm de ancho, los linguetes 112 tienen 0.635 cm de largo y 0.317 cm de ancho, y la separación entre los linguetes 112 adyacentes es de 0.0762 cm . De acuerdo con la presente invención, el montaje 100 de sello de perforación también comprende un casquillo 114 de desgaste que tiene perforación pasante 116 y una superficie 118 de diámetro curvilíneo. En una modalidad preferida, la superficie 118 de diámetro externo incluye una porción 120 central relativamente plana para acoplar la sección 110 central del resorte 106 de linguete y las porciones 122 laterales ligeramente radiadas que descienden desde la porción central 120. En el estado no instalado del montaje 100 de sello de perforación ilustrado en la Figura 3A (es decir, antes de que se instale el montaje de sello de perforación en la cavidad 38 de sello) , los linguetes 112 se ponen en contacto con el casquillo 114 de desgaste en un punto de contacto CP adyacente a la porción 120 central. En este estado, el brazo de momento de los linguetes 112 es sustancialmente la longitud de los linguetes 112 desde el punto de contacto CP a los extremos libres de los linguetes 112. A medida que se instala el montaje 100 de sello de perforación, el casquillo 102 de sello se comprime dentro de la cavidad 38 de sello contra el resorte 106 de linguete. Como se ilustra en la Figura 3B, esto hace que los linguetes 112 se doblen sobre las porciones laterales 122 y que el punto de contacto CP se mueva hacia los extremos libres de los linguetes 112, que en consecuencia acortan el brazo de momento de los linguetes 112. En el estado completamente instalado, e ilustrado en las Figuras 3C y 4, el punto de contacto CP ha sido movido adicionalmente hacia los extremos libres de los linguetes 112, dando por resultado un brazo de momento relativamente corto para los linguetes 112 en comparación con el brazo de momento de los linguetes 30 ilustrados en la porción derecha de la Figura 4. Con referencia a la porción izquierda de la Figura 4, el montaje 100 de sello de perforación se muestra instalado dentro de la cavidad 38 de sello.

El montaje 100 de sello de perforación está dimensionado de manera que la perforación pasante 116 del casquillo de desgaste 114 está alineada con las perforaciones 46 en los miembros tubulares 40, 42. Cuando está instalado, el casquillo 102 de sello es forzado hacia la cavidad 38 de sello contra las superficies 44 de sellado y contra los linguetes 112, lo que hace que los linguetes 112 se doblen como se describió en lo anterior y crear una fuerza de carga previa que empuja los bordes 108 de sellado hacia las superficies 44 de sellado para efectuar el sellado . En cuanto a que el punto de contacto entre los linguetes 112 y el casquillo 114 de desgaste se transfieran hacia los extremos de los linguetes 112, la rigidez de los linguetes 112 aumenta. Esto da por resultado linguetes 112 que tienen una fuerza de resorte suficiente para superar la fuerza provocada por la contracción del casquillo 102 de sello a temperaturas muy bajas, por ejemplo de aproximadamente -73.33°C (-100°F) . Asimismo, las porciones 122 laterales ligeramente radiadas evitan que se desarrollen concentraciones de esfuerzos en los linguetes 112, lo que reduce la posibilidad de que los linguetes 112 cedan bajo la fuerza de contracción del castillo 102 de sello. Por lo tanto, el montaje 100 de sello de perforación puede mantener una fuerza de carga previa que es suficiente para empujar los bordes 108 de sello contra la cavidad 38 de sello y evita fugas incluso a temperaturas bajas. Deberá reconocerse que, aunque la presente invención se ha descrito con respecto a las modalidades preferidas de la misma, aquellos expertos en la técnica pueden desarrollar una amplia variedad de detalles estructurales sin apartarse de los principios de la invención. Por lo tanto, debe considerarse que las reivindicaciones anexas cubren todos los equivalentes que entren en el alcance y espíritu verdadero de la invención.

Claims (2)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje de sello de perforación para sellado entre miembros tubulares adyacentes que tienen una cavidad de sello formado en los extremos adyacentes de los mismos, el montaje de sello de perforación comprende: un casquillo de sello cilindrico que tiene un perforación y dos bordes de sellado que se extienden radialmente hacia afuera para acoplar la cavidad de sello; un resorte de linguete cilindrico montado dentro de la perforación, el resorte de linguete comprende una sección central anular y una pluralidad de linguetes que se extienden axialmente hacia afuera desde la misma para empujar los bordes de sellado contra la cavidad de sello; y un casquillo de desgaste cilindrico colocado dentro del resorte de linguete, el casquillo de desgaste comprende una superficie de diámetro externa curvilínea para soportar los linguetes y transferir el punto de contacto entre los linguetes y el casquillo de desgaste hacia los extremos de los linguetes a medida que se instala el montaje de sello de perforación en la cavidad de sello.

2. El montaje de sello de perforación de acuerdo con la reivindicación 1, donde la superficie de diámetro externo comprende una porción central generalmente plana y porciones laterales radiadas que se extienden hacia abajo desde la porción central.