NO20120385A1 - Tetning med nesering av belgtype - Google Patents

Description

Kryssreferanse til relatert søknad:

Denne søknad krever prioritet fra provisorisk søknad 61/468979, innlevert 30 mars 2011.

Området for oppfinnelsen:

[0001]Denne oppfinnelse angår generelt brønnhodesammenstillinger og spesielt en tetningsnesering som forbedrer nedlåsning til en foringsrørhenger.

Bakgrunn for oppfinnelsen:

[0002]Tetninger er benyttet mellom indre og ytre brønnhoderørdeler for å holde innvendig brønntrykk. Den innvendige brønnhodedel kan være en foringsrør-henger (oppheng) lokalisert i et brønnhodehus og som opplagrer en streng av foringsrør som strekker seg inn i brønnen. En tetning eller pakning tetter mellom foringsrørhengeren og brønnhodehuset. Alternativt kan den indre brønnhodedel være en rørhenger som opplagrer en streng av rør som strekker seg inn i brønnen for strømningen av produksjonsfluid. Rørhengeren lander i en ytre brønnhodedel, som kan være et brønnhodehus, et juletre (ventiltre), eller et rørhode. En pakning eller tetning tetter mellom rørhengeren og den ytre brønnhodedel.

[0003]En mengde av tetninger lokalisert mellom de indre og ytre brønnhodedeler har blitt anvendt i den tidligere kjente teknikk. Tidligere kjente tetninger innbefatter elastomerer og delvis metall- og elastomerringer. Tidligere kjente tetningsringer laget fullstendig av metall for å forme metall-til-metall tetninger ("MS") er også anvendt. Tetningene kan settes av et setteverktøy, eller de kan settes i samsvar med vekten av strengen til foringsrøret eller røret. Én type av tidligere kjente metall-til-metall tetning har et tetningslegeme med indre og ytre vegger atskilt ved et sylindrisk spor, som danner en "U"-form. En aktiveringsring er skjøvet inn i sporet i tetningen for å deformere de indre og ytre vegger fra hverandre til tetningsinngrep med de indre og ytre brønnhodedeler, som kan ha flettverk formet derpå. Aktiveringsringen er typisk en massiv kileformet del. Deformasjonen av tetningens indre og ytre vegger overskrider flytstyrken til materialet til tetningsringen, og gjør deformasjonen permanent.

[0004]Varmeøkning mellom foringsrøret eller røret og brønnhodet kan oppstå, spesielt med brønnhodet lokalisert ved overflaten istedenfor under vann. Brønn- fluidet som strømmer oppover gjennom røret varmer opp strengen til røret, og til en mindre grad det omgivende foringsrør. Temperaturøkningen kan bevirke at rørhengeren og/eller foringsrørhengeren beveger seg aksialt en liten mengde i forhold den ytre brønnhodedel. Underoppvarmingstransienten, kan også rørhengeren og/eller foringsrørhengeren bevege seg radialt på grunn av temperaturforskjeller mellom komponenter og de forskjellige mengder av varmeekspansjon hvorfra komponentmaterialet er konstruert. Hvis tetningen har blitt satt som et resultat av en kilevirkning hvor en aksial forskyvning av aktiveringsringer innbefatter en radial bevegelse av tetningen mot sin tilknytningsoverflate, så kan tetningskrefter reduseres hvis det er bevegelse i den aksiale retning på grunn av trykk eller varmeeffekter. En reduksjon i aksial kraft på aktiveringsringen resulterer i en reduksjon i de radiale innvendige og utvendige krefter på de indre og ytre vegger av tetningsringen, som kan bevirke at tetningen lekker. Tap av radial belastning mellom tetningen og dens tilknytningsoverflate på grunn av varme-transienter kan også bevirke at tetningen lekker. En tilnærming for å forhindre den type av bevegelse er gjennom bruken av nedlåsning C-ringer på tetningen som hviler i en maskineri lomme på aktiveringsringen. C-ringen opptar hengeren når tetningen er satt, og låser tetningen til hengeren. En annen tilnærming har vært å bruke selve tetningselementet som en låsemekaniske. I disse tilnærminger er nedlåsingen således fremskaffet av tetningen. Videre kan en nedlåsningstype henger benyttes for å låse foringsrørhengeren på plass. Dette krever en ekstra tur for å senke nedlåsningstype hengeren.

[0005]Et behov eksisterer for en teknikk som adresserer tetningslekkasje-problemene beskrevet ovenfor ved å tilveiebringe ytterligere nedlåsningskapasitet på en kostnadseffektiv måte. Den følgende teknikk kan løse én eller flere av disse problemer.

Sammenfatning av oppfinnelsen:

[0006]I en utførelse av den foreliggende oppfinnelse er en tetningssammenstilling lokalisert mellom et brønnhodehus med en boring og en forngsrørhenger. Huset er typisk lokalisert ved en øvre ende av en brønn og tjener som en ytre brønnhode-del. Foringsrørhengeren har en oppovervendende skulder for opplagring av et nedre parti av tetningssammenstillingen. En metall-til-metall tetningssammen stilling har et indre tetningsben med en indre vegg som tetter mot den sylindriske vegg til foringsrørhengeren og et ytre tetningsben med en ytre veggoverflate som tetter mot brønnhodehusboringen. Tetningsbenene danner en U-formet lomme eller spor. En forlengelse strekker seg nedover fra det ytre tetningsben og kan ha en gjenget forbindelse. Det er imidlertid ikke nødvendig at forbindelsen er gjenget. Forlengelsen har en nedovervendende skulder som hviler på en oppovervendende skulder formet på en nesering. Forbindelsen forbinder tetningsringen til neseringen med et nedre parti av neseringen som hviler på den oppovervendende skulder til foringsrørhengeren for å tilveiebringe et reaksjonspunkt under setteoperasjoner. I denne utførelse er et flertall av belger formet på neseringen for fordelaktig å øke nedlåsningskapasiteten til tetningssammenstillingen. Belgene kan være formet i en spiralform og ha en indre overflate som vender mot et ytre profil til hengeren, og en ytre overflate på belgene som vender mot boringen til huset. Hver av belgene kan ha ben som former en "V"- eller "U"-form med åpninger formet mellom de ytre overflater av belgene. Likeledes er åpninger formet mellom de indre overflater av belgene. Når tetningssammenstillingen er satt, vil belgene kollapse, og redusere en bredde av åpningene ettersom belgene ekspanderer innover og utover inn i det ytre profil av hengeren og boringen til huset.

[0007]Belgene på neseringen tilveiebringer en mekanisme for nedlåsning av hengeren i tillegg til de i den tidligere kjente teknikk. Således er nedlåsningskapasitet fordelaktig økt ved å dele oppoverkrefter på hengeren blant den foreliggende oppfinnelse og disse mekanismer til den tidligere kjente teknikk. I tillegg kan den foreliggende oppfinnelse også fordelaktig spare tid og penger forbundet med å måtte gå en ny tur inn for å installere en nedlåsningshenger.

Kort beskrivelse av tegningene:

[0008]Figur 1 er et snittriss av en tetningssammenstilling med en aktiveringsring låst til tetningen, men ikke satt, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen;

[0009]Figur 2 er et snittriss av tetningssammenstillingen i fig. 1 mellom ytre og indre brønnhodedeler i den satte posisjon, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen;

[0010]Figur 3 er et frontriss av en låsering med belger, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen;

[0011]Figur 4 er et snittriss av belger med tenner, i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen:

[0012]Med referanse til fig. 1 viser en utførelse av oppfinnelsen et parti av høytrykksbrønnhodehuset eller den ytre brønnhodedel 10. Et parti av en tetningssammenstilling er vist mellom brønnhodehuset 10 som har en boring 12 med flettverk 14 formet derpå og en foringsrørhenger eller indre brønnhodedel 18 med flettverk 20 formet på et utvendig parti. Tetningssammenstillingen er vist i en ikke-satt posisjon i fig. 1. Hus 10 er typisk lokalisert ved en øvre ende av en brønn og tjener som en ytre brønnhodedel 10.1 denne utførelse har foringsrørhengeren 18 en oppovervendende skulder 19 for å opplagre et nedre parti 21 til tetningssammenstillingen. En metall-til-metall tetningssammenstilling har et indre tetningsben 22 med en indre vegg 24 som tetter mot den sylindriske vegg til foringsrørhengeren 18. Tetningring 25 har et ytre tetningsben 26 med en ytre veggoverflate 28 som tetter mot brønnhodehusboringen 12. Veggoverflatene 24, 28 kan være sylindriske og glatte. Tetningsbenene 22, 26 former en U-formet lomme eller spor 30.

[0013]En forlengelse 32 strekker seg nedover fra det ytre ben 26 og kan ha en gjenget forbindelse 34. Det er imidlertid ikke nødvendig at forbindelsen er gjenget. Forlengelsen 32 har en nedovervendende skulder 36 som hviler på en oppovervendende skulder 38 formet på en nesering 37. Den gjengede forbindelse 34 forbinder tetningsringen 25 til neseringen 37. Et nedre parti 39 til neseringen hviler på den oppovervendende skulder 19 til foringsrørhenger 18 for å tilveiebringe et reaksjonspunkt under setteoperasjoner. I denne utførelse er et flertall av belger 40 formet på neseringen 37 for å øke nedlåsningskapasiteten til tetningssammenstillingen. Belgene 40 kan være formet i en spiralfasong. Belgene 40 har en indre overflate 42 som vender mot et ytre profil 43 til hengeren 18. I denne utførelse har det ytre profil 43 en lett avsmalning (koning), men det ytre profil 43 kan imidlertid også være formet uten koning. En ytre overflate 46 på belgen 40 vender mot boringen 12 til huset 10. En belgtykkelse fra indre til ytre overflater 42, 46 til belgen 40 kan variere ettersom den indre overflate 42 følger koningen til det ytre profil 43 til hengeren 18. Hver av belgene kan ha bølgeform 44 som former en "V"- eller "U"-form. Åpninger 48 er formet mellom de ytre overflater 46 til belgene 40. Likeledes er åpninger 50 formet mellom de indre overflater 42 til belgene 50. Åpningene kan være mellom 0,010 til 0,75 tommer før setting. Når tetningssammenstillingen er satt, som vist i fig. 2, vil belgene 40 kollapse og redusere en bredde av åpningene 48 (fig. 1) ettersom belgen 40 ekspanderer innover og utover inn i det ytre profil 43 til hengeren 18 og boringen 12 til huset 10. Belg 40 er formet av metall.

[0014]Belgen 40 på neseringen 37 tilveiebringer en mekanisme for nedlåsning avhengeren 18 i tillegg til de i den tidligere kjente teknikk.

[0015]Med fortsatt referanse til fig. 1, er en aktiveringsring 60 typisk tvunget nedover av et setteverktøy (ikke vist) eller vekten av en streng (ikke vist) for å tvinge den inn i spor 30 til tetningsringen 25. Et øvre parti 62 til aktiveringsringen 60 tillater skrudd forbindelse til setteverktøy et eller strengen. En ytre mutter 64 holder sammenstillingen til aktiveringsringen 60 sammen under sammenstilling og operasjoner. Aktiveringsringen 60 deformerer de indre og ytre tetningsben 22, 26 til tetningsringen 25 mot den ytre brønnhodedel 10 og den indre brønnhodedel 18.

[0016] Under setteoperasjoner er tetningssammenstillingen, innbefattende tetningsringen og neseringen 37, landet på den oppovervendende skulder 19 til hengeren 18. Tetningssammenstillingen er lokalisert mellom hengeren 18 og huset 10. Aktiveringsringen 60 er tvunget nedover av setteverktøy et eller vekten av strengen. Reaksjonspunktet formet mellom den oppovervendende skulder 19 til hengeren 18 og den nedovervendende skulder 39 til neseringen 37 tillater kraften påført aktiveringsringen 60 å bevege aktiveringsringen inn i sporet 30 til tetningsringen 25. Når aktiveringsringen 60 beveger seg inn i lommen 30, deformerer den de indre og ytre tetningsben 22, 26 til tetningsringen 25 mot huset 10 og hengeren 18. Kraften påført via aktiveringsringen 60 kollapser aksialt og ekspanderer radialt også den ytre diameter av belg 40. Den indre diameter av belg 40 trekker seg radialt sammen. Den indre overflate 42 til belgen 40 kontakter det ytre profil 43 til hengeren 18 og den ytre overflate 46 til belgen 40 kontakter boringen 12 til huset 10. Den radiale distanse fra den indre diameter til den ytre diameter av belg 40 når fullstendig aksialt sammentrukket er større enn den radiale distanse fra hengerprofil 43 til brønnhodehusboring 12.

[0017]Dette inngrep av den ekspanderte belg 40 med hengeren 18 og huset 10 tilveiebringer en stiv stopper for tetningssammenstillingen, og tillater tetningen fullstendig å settes, som vist i fig. 2. Når satt er enhver ytterligere oppoverkraft på hengeren 18 overført inn i belgen 40 til neseringen 37, og øker radial kraft og friksjon inn i det ytre profil 43 til hengeren 18 og boringen 12 til huset 10, og således tilveiebringer større nedlåsningskapasiteter for hengeren 18 og forhindrer tetningselementer 25 fra å eksponeres for alle kreftene fra hengeren 18 og foringsrøret (ikke vist). Utformingen av neseringen 37 med belger 40 tilrettelegger også for situasjonen for høy landing på grunn av rester på hengeren 18. Overflatene til belg 40 som kontakter hengerprofil 18 og husboringen 12 danner ikke tetninger.

[0018]Videre kan kraft fra belgen 40 til neseringen 37 være tilstrekkelig for å deformere det ytre profil 43 til hengeren 18 eller boringen 12 til huset 10.1 slike tilfeller vil dette ytterligere øke nedlåsningsevner.

[0019]I en annen utførelse vist i fig. 3, kan utskjæringer eller spor 70 være formet på belg 72 formet på nesering 74, i en aksial retning. Alternativt kan spor 70 være formet på belger 72 på nesering 74, i en hellende retning. Denne nesering 74 er skrubart forbundet til tetningsring 26 (fig. 1) via en gjenget forbindelse 76. Sporene 70 gjør konstruksjonen til belgen 72 ikke-kontinuerlig. Sporene 70 hjelper til med nedlåsningsfunksjonen til neseringen 74 ved å tilrettelegge kollapsen og hjelpe til med varmeekspansjon av belgen 72.

[0020]I en annen utførelse kan belg 40-partiet til neseringen 37 være laget av et materiale med en annen varmeekspansjonskoeffisient enn hengeren 18 og huset 10 som tillater belg 40 termisk å ekspandere ved en større mengde, og således tilføre dens nedlåsningskapasiteter.

[0021]I enda en annen utførelse vist i fig. 4 kan tenner 80 være formet på vegger 82 formet på en nesering 84. Tennene 80 hjelper til med nedlåsningsfunksjonen ved å grave seg inn i boringen 12 til huset 10 (fig. 1) og det ytre profilet 43 til hengeren 10 (fig. 1). Nedlåsningskapasiteten er således fordelaktig økt ved å dele oppovervendende krefter på hengeren 18 blant den foreliggende oppfinnelse og disse mekanismer til den tidligere kjente teknikk. I tillegg kan den foreliggende oppfinnelse også spare tid og kostnader forbundet med gjeninnføring for å installere en nedlåsningshenger. Videre er det med den foreliggende oppfinnelse ikke noe behov for ytterligere lokaliseringsspor i huset, og tillater således for større feilinnstilling under operasjon.

[0022]Denne skrevne beskrivelse benytter eksempler for å omtale oppfinnelsen, innbefattende den beste utførelse, og også å gjøre enhver fagmann innen området i stand til å praktisere oppfinnelsen, innbefattende å lage og benytte enhver anordning eller systemer og utføre enhver innbefattende fremgangsmåte. Disse utførelser er ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen. Det patenterbare omfanget av oppfinnelsen er definert av kravene, og kan innbefatte andre eksempler som fremkommer for de som er faglært på området. Slike andre eksempler er ment å være innen omfanget av kravene hvis de har strukturelle elementer som ikke avviker fra det bokstavelige språket i kravene, eller om de innbefatter ekvivalente strukturelle elementer med uvesentlige forskjeller fra det bokstavelige språk i kravene.

Claims (12)

1. Brønnhodesammenstilling med en akse, karakterisert vedat den omfatter: en ytre brønnhodedel (10) med en boring (12); en indre brønnhodedel (18) lokalisert i boringen (12); en tetningsring (25) mellom og i tetningsinngrep med de indre og ytre brønnhodedeler (18, 12), og en belg (40) på en nedre ende av tetningsringen (25), belgen (40) er aksialt sammentrekkbar, med ytre overflater (46) som ekspanderer utover radialt og indre overflater (42) som trekker seg sammen radialt innover for å oppta henholdsvis de indre og ytre brønnhodedeler (18, 10).

2. Sammenstilling ifølge krav 1, karakterisert vedat tetningsringen (25) har en indre ringformet del (22) og en ytre ringformet del (26) som omskriver et parti av den indre ringformede del (22).

3. Sammenstilling ifølge krav 2, karakterisert vedat den videre omfatter: en ringformet aktiveringsring (60) med en nedre ende innførbar mellom de indre og ytre ringformede deler (22, 26) til tetningsringen (25), slik at når den nedre ende av aktiveringsringen (60) er innført mellom de indre og ytre ringformede deler (22, 26) til tetningsringen (25), er ytre vegger (24, 28) til de indre og ytre ringformede deler (22, 26) til tetningsringen (25) presset radialt utover inn i tetningsinngrep med de indre og ytre brønnhodedeler (18, 10).

4. Sammenstilling ifølge krav 3, karakterisert vedat den videre omfatter: en ringformet forlengelse (32) som strekker seg nedover og lokalisert under tetningsringen (25), den ringformede forlengelse (32) har en nedovervendende nedre overflate (36); en ringformet nesering (37) forbundet til den ringformede forlengelse (32), neseringen (37) har en oppovervendende skulder (38) i kontakt med den nedre overflate (36) til den ringformede forlengelse (32) og har en nedre overflate (39) for landing på et parti av den indre brønnhodedel (18).

5. Sammenstilling ifølge krav 4, karakterisert vedat belgene (40) er formet på neseringen (37) i en spiralform.

6. Sammenstilling ifølge krav 4, karakterisert vedat neseringen (37) er forbundet til den ringformede forlengelse (32) via en gjenget forbindelse (34) formet mellom den ringformede forlengelse (32) og en oppadgående forlengelse av neseringen (37).

7. Sammenstilling ifølge krav 1, karakterisert vedat belgene (40) omfatter bølgeformer (44) som møter ved et punkt og danner åpninger (48, 50) ved en motsatt ende av bølgene (44), åpningene i belgene (40) er tilstede før setting, og åpningene (48, 50) avtar når belgen (40) kollapser under setting.

8. Sammenstilling ifølge krav 1, karakterisert vedat spor (30) er formet på belgen (40) og strekker seg fra en nedre ende til en øvre ende av belgen (40) for å tilrettelegge for kollaps av belg (40) under setteoperasjoner.

9. Sammenstilling ifølge krav 1, karakterisert vedat den indre brønnhodedel (18) omfatter en skulder (19) som stikker radialt frem utover for å tillate den nedre overflate (39) til den ringformede nesering (37) å lande, og skulderen tilveiebringer et reaksjonspunkt under setteoperasjoner.

10. Sammenstilling ifølge krav 1, karakterisert vedat et sett av tenner (80) er formet på i det minste én av belgens (82) indre og ytre diameteroverflater.

11. Fremgangsmåte for tetting av en indre brønnhodedel (18) til en ytre brønnhodedel (10), karakterisert vedat den omfatter: å tilveiebringe en tetningssammenstilling med en belg (40) båret på en nedre ende; å lande og sette tetningssammenstillingen mellom de indre og ytre brønnhodedeler (18, 10); i samsvar med setting av tetningssammenstilling, ekspanderes ytre overflate (46) til belgen (40) utover inn i inngrep med den ytre brønnhodedel (10); indre overflater (42) til belgen (40) trekkes sammen innover inn i inngrep med den indre brønnhodedel (10).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert vedat den videre omfatter å tilveiebringe tenner (80) på én av overflaten (42, 46) til belgen (40) og drive tennene inn i inngrep med én av de indre og ytre brønnhodedeler (18, 10).