NO20121056A1 - Skadetolerant forsegling for fôringsrorhenger - Google Patents

Abstract

En tetningsenhet (100) blir satt inn i et ringrom (101) mellom indre og ytrekoaksialt anordnede ringformede elementer (103,105) med en felles akse.Tetningsenheten (100) omfatter en tetningsstabel (115) med et ettergivende element (139") inneklemt mellom to ekstruderingsbestandige elementer (139") som demmer opp for flyt av det ettergivende elementet (139"). Tetningsenheten (100) omfatter også en tetningsring (139) og en låsering (117) koblet til tetningsringen (139). Tetningsenheten (100) omfatter videre en aktiviseringsring (119) innrettet for å bli beveget aksialt i en første retning av et ringverktøy for å påføre en aksialkraft på låseringen (117), som i sin tur virker på tetningsringen (139) og radialt deformerer tetningsringen (139) til forseglende inngrep med de ringformede elementene (103, 105). Fortsatt aksial bevegelse av låseringen (117) i den første retningen deformerer låseringen (117) radialt til låsende inngrep med de ringformede elementene (103,105).

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt brønnhodetetninger, og spesielt en skadetolerant tetning for en foringsrørhenger.

2. Kort beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] Under oppbygging av et brønnhode forårsaker boreoperasjoner ofte skade på foringsrørelementer i brønnen innsatt i brønnhullet før overgangen fra boring til produksjon. Spesielt kan foringsrørhengere og høytrykkbestandige brønnhodehus bli påført riper og inntrengningsskader som varierer fra mindre riper, for eksempel noen få tusendelers millimeter dype, til store sår, for eksempel 2,5 mm dype. For å forsegle brønnhullet må tetninger være laget av ettergivende materiale som er i stand til å ekstrudere og fylle ripene og inntrengningsskadene. I dag blir tetninger bestående av elastomeriske tetningselementer anvendt for å forsegle ringrommet i brønnhullet mellom foringsrørelementene.

[0003] Elastomeriske tetningselementer dekker imidlertid ikke behovene ved dagens boring og produksjon av brønner. For eksempel blir mange tetninger anvendt under forhold hvor tetningen utsettes for ekstrem kulde, ekstrem varme og/eller sykluser mellom de to ytterpunktene. I disse tilfellene mattes de elastomeriske tetningene ut og svikter før tetningens ønskede levetid er nådd. Dagens industristandarder tillater en produksjonsperiode på nitti dager for en tetning. Bransjen ønsker imidlertid en tetning som varer hele brønnens forventede levetid, omtrent tyve år. Videre kan brønnens livsløp omfatte oppstart og nedstengning av brønnen, trykktesting av brønnelementer og liknende. Disse livsløpsaktivitetene øker antallet ekstreme spennings- og temperatursykluser som elastomeriske tetninger utsettes for. Livsløpsaktivitetene gjør at elastomeriske tetninger mattes ut og svikter godt før den ønskede tyve års produk-sjonstiden for tetningssystemer for brønnhoder. Det foreligger derfor et behov for brønnhodetetninger som tåler ekstreme temperaturer, ekstreme sykliske temperaturvariasjoner og forskjellige livsløpsoperasjoner i brønnen opp til en forventet levetid på tyve år.

[0004] I tillegg kan elastomeriske tetningselementer bli utsatt for eksplosiv dekompresjon. Eksplosiv dekompresjon oppstår når høye trykk rundt et elastomerisk tetningselement tvinger den elastomeriske tetningen til å absorbere gasser fra omgivelsesmiljøet. Når trykket rundt det elastomeriske tetningselementet faller, fri-gjøres gassene absorbert inn i det elastomeriske tetningselementet ved høyere trykk raskt fra det elastomeriske tetningselementet. Den hurtige frigjøringen av gasser forårsaker oppriving og ødeleggelse av det elastomeriske tetningselementet. Det foreligger derfor et behov for brønnhodetetninger som ikke svikter som følge av eksplosiv dekompresjon under sykluser med påføring og avlasting av høyt trykk.

[0005] Mange brønnhodetetninger anvender elementer som tetter av ringrommet mellom brønnhodeelementer ved hjelp av en presstetning. Presstetninger anvender tetningselementer med litt større bredde enn ringrommet som skal forsegles. Presstetninger presser tetningselementene inn i forseglingsområdet for å hindre passasje av fluid eller annet materiale. Siden disse presstetningene er større enn ringrommet som skal forsegles, vil bruk av en presstetning ofte forårsake skade på ringrommet som skal forsegles og på selve presstetningen. Dette skaper problemer for boring og drift av brønnen og fører til tidlig svikt av tetningen. Det foreligger derfor et behov for brønnhodetetninger som ikke skader foringsrørelementer i brønnhodet under innsetting og aktivisering.

[0006] Mange tetningsenheter fro brønnhoder som blir anvendt for å tette av et ringrom mellom foringsrørelementer i brønnhodet er ikke trekkbare. Når den først er satt på plass og aktivisert, kan ikke tetningen fjernes. Tetningen blir sittende i brønnhodet inntil den svikter. Dette kan skape problemer for boring og drift av brønnen, i det tetningen kan komme i konflikt med setteverktøy og liknende. I tillegg i nødsituasjoner, kan ikke standard tetninger trekkes; når en tetning blir anvendt i en nødsituasjon, må den derfor forbli i brønnhullet. Dette hindrer bruk av etterfølgende bedre tetninger eller gjennomføring av annet utstyr eller verktøy gjennom rommet. Det foreligger derfor et behov for brønnhodetetninger som er trekkbare.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0007] Disse og andre problemer løses eller omgås i stor grad, og tekniske fordeler oppnås, av foretrukne utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse, som tilveiebringer en tetningsenhet og en fremgangsmåte for bruk av denne.

[0008] Ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse omfatter en tetningsenhet, for å forsegle inne i et ringrom mellom indre og ytre, koaksialt anordnede ringformede elementer med en felles akse, en første ekstruderingsbestandig tetningsring med en Chevron-formet geometri og en andre ekstruderingsbestandig tetningsring med en Chevron-formet geometri. Den andre ekstruderingsbestandige tetningsringen er koaksial med og befinner seg aksialt under den første ekstruderingsbestandige tetningsringen. Tetningsenheten omfatter også en første ettergivende tetningsring med en Chevron-formet geometri. Den første ettergivende tetningsringen er koaksial med og innsatt mellom den første ekstruderingsbestandige tetningsringen og den andre ekstruderingsbestandige tetningsringen. Minst én av den første og den andre ekstruderingsbestandige tetningsringen er innrettet for radialt å gripe inn i minst ett av de indre og ytre koaksialt anordnede ringformede elementene når den påføres en aksialkraft. Den første ettergivende tetningsringen er innrettet for radialt å gripe inn i minst ett av de indre og ytre koaksialt anordnede ringformede elementene når den påføres en aksialkraft.

[0009] Ifølge en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse omfatter en tetningsenhet for å forsegle inne i et ringrom mellom indre og ytre koaksialt anordnet ringformede elementer med en felles akse en tetningsstabel og en øvre aktiveringsring. Den øvre aktiveringsringen er koaksial med og sitter aksialt over tetningsstabelen. Den øvre aktiveringsringen har en nedre kontaktflate som danner en vinkel med aksen som er forskjellig fra den til den tilstøtende overflaten av tetningsstabelen. Tetningsenheten omfatter også en nedre aktiveringsring som er koaksial med og sitter aksialt under tetningsstabelen. Den nedre aktiveringsringen har en øvre kontaktflate som danner en vinkel med aksen som er forskjellig fra den til den tilstøtende overflaten av tetningsstabelen. Kontaktflater mellom elementer i tetningsstabelen står med samme vinkel på aksen. Dette gjør at elementene går i kontakt langs hele lengden til kontaktflatene. Under aksial belastning vil kontakt mellom kontaktflatene på den øvre og den nedre aktiveringsringen og tilstøtende kontaktflater på tetningsstabelen forårsake radial ekspansjon av tetningsstabelen.

[0010] Ifølge nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse omfatter en tetningsenhet for å forsegle inne i et ringrom mellom indre og ytre koaksialt anordnede ringformede elementer med en felles akse en første tetningsstabel med en innvendig diameter. Den første tetningsstabelen inneholder ettergivende tetningselementer som, når de er aktivisert, forsegler mot en skadet overflate av det ytre ringformede elementet. Tetningsenheten omfatter også en andre tetningsstabel som er koaksial med den første tetningsstabelen. Den andre tetningsstabelen har en utvendig diameter som er mindre enn den innvendige diameteren til den første tetningsstabel. Videre inneholder den andre tetningsstabelen ettergivende tetningselementer som, når de er aktivisert, forsegler mot en skadet overflate av det indre ringformede elementet.

[0011] I nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte for å forsegle inne i et ringrom mellom indre og ytre koaksialt anordnet ringformede elementer med en felles akse å tilveiebringe en tetningsring, og koble en låsering til tetningsringen. Fremgangsmåten fortsetter med å bevege en aktiviseringsring aksialt i en første retning med et ringverktøy for å påføre en aksialkraft på låseringen, som i sin tur virker på tetningsringen og radialt deformerer tetningsringen til forseglende inngrep med de ringformede elementene. Fremgangsmåten slutter med å fortsette aksial bevegelse av låseringen i den første retningen for radialt å deformere låseringen til låsende inngrep med de ringformede elementene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0012] For at hvordan trekkene, fordelene og formålene med oppfinnelsen, så vel som andre som vil tydeliggjøres, er oppnådd og skal kunne forstås mer i detalj, er en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen, som kort oppsummert over, gitt med støtte i utførelsesformen av denne som er illustrert i de vedlagte tegningene, som utgjør en del av denne beskrivelsen. Det skal imidlertid bemerkes at tegningene kun illustrerer en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen og derfor ikke skal forstås som begrensende for dens ramme ettersom oppfinnelsen kan realiseres i andre like virkningsfulle utførelsesformen

[0013] Figur 1 er et snitt gjennom en tetningsenhet ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

[0014] Figur 2 er detaljbetraktning av tetningsenheten i figur 1.

[0015] Figur 3 er et snitt gjennom en aktivisert tetningsenhet fra figur 1.

[0016] Figur 4A er detaljbetraktning av eksempler på tetningsringer fra figur 1.

[0017] Figur 4B er detaljbetraktning av aktiviserte eksempler på tetningsringer fra figur 1.

[0018] Figur 5 er et snitt gjennom en tetningsenhet ifølge en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

[0019] Figur 6 er detaljbetraktning av tetningsenheten fra figur 5.

[0020] Figur 7 er et snitt gjennom en aktivisert tetningsenhet fra figur 5.

[0021] Figur 8A er detaljbetraktning eksempler på tetningsringer fra figur 5.

[0022] Figur 8B er detaljbetraktning av aktiviserte eksempler på tetningsringer fra figur 5.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORM

[0023] Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet nærmere i det følgende med støtte i de vedlagte tegningene, som illustrerer utførelsesformer av oppfinnelsen. Denne oppfinnelsen kan realiseres i mange forskjellige former og skal ikke forstås som å være begrenset til de illustrerte utførelsesformene vist her. Tvert imot er disse utførelsesformene vist for at denne beskrivelsen skal være gjennomgående og fullstendig, og fullt ut vil formidle oppfinnelsens ramme til fagmannen. Like henvisningstall henviser til like elementer i alle figurene, og "merkef-notasjon ('), hvis anvendt, angir tilsvarende elementer i alternative utførelsesformer.

[0024] I beskrivelsen som følger en rekke spesifikke detaljer angitt å muliggjøre en gjennomgående forståelse av foreliggende oppfinnelse. Imidlertid vil det være klart for fagmannen at foreliggende oppfinnelse kan praktiseres uten slike spesifikke detaljer. Videre er stort sett detaljer vedrørende virkemåten til boreenheten, materialer og liknende utelatt ettersom slike detaljer ikke anses som nødvendig for å oppnå en full forståelse av foreliggende oppfinnelse, og anses å være innenfor kunnskapene til fagmannen.

[0025] I figur 1 er en uaktivisert tetning 100 for en foringsrørhenger vist anordnet inne i et ringrom 101 mellom en foringsrørhenger 103 og et høytrykkbestandig brønnhodehus 105 som har en felles akse. Foringsrørhengeren 103 er den delen av en brønnhodeenhet som gir støtte for etterfølgende foringsrørstrenger som blir senket inn i brønnhullet. Foringsrørhengeren 103 har en skulder 107 ved en nedre ende av foringsrørhengeren 103, og riflinger (wickers) 109 nær ved en øvre ende av foringsrørhengeren 103. Tilsvarende har brønnhodehuset 105 riflinger 111 nær riflingene 109 på den andre siden av ringrommet 101, slik at, i fravær av rørhengertetningen 100, riflingene 109 og riflingene 111 sitter omtrent overfor hverandre gjennom ringrommet 101.

[0026] Rørhengertetningen 100 omfatter en tetningsholderring 113, en tetningsring-enhet 115, en låsering 117 og en aktiviseringsring 119. Tetningsring-enheten 115 sitter på tetningsholderringen 113 på en skulder 121 på tetningsholderringen 113. Låseringen 117 er bevegelig koblet til tetningsholderringen 113 slik at låseringen 117 påfører en aksialkraft på tetningsring-enheten 115 når rørhengertetningen 100 er aktivisert (se figur 3). I den illustrerte utførelsesformen definerer tetningsholderringen 113 et ringformet fremspring 123 og låseringen 117 definerer et motsvarende fremspring 125, slik at ved aktivering (vist i figur 3), fremspringet 125 vil bevege seg forbi fremspringet 123 i en presspasning og fastgjøre låseringen 117 til tetningsholderringen 113 i aktivisert tilstand. Denne presspasningen kan oppnås ved hjelp av vekten til låseringen 117 eller gjennom påføring av en aksialkraft på låseringen 117, for eksempel av aktiviseringsringen 119. Fagmannen vil forstå at låseringen 117 og tetningsholderringen 113 kan være koblet sammen ved hjelp av skjærbolter eller liknende.

[0027]Låseringen 117 omfatter et ringformet element med et tilnærmet U-formet tverrsnitt 129 med låsering-ben 143, 145 og et nedre ben 131. Det nedre benet 131 strekker seg forbi en øvre ende av tetningsholderringen 113 og står i kontakt med toppen av tetningsring-enheten 115. Aktiviseringsringen 119 omfatter en ring med en aksialt nedre ende som er litt større enn den U-formede slissen definert av låseringen 117. Som beskrevet nærmere nedenfor vil et setteverktøy påføre en aksialkraft på aktiviseringsringen 119, som presser aktiviseringsringen 119 aksialt inn i låseringen 117 og skaperen presspasning som vil presse låsering-bena 143, 145 på låseringen 117 inn i tilstøtende riflinger 109 og 111. Fagmannen vil forstå at aktiviseringsringen 119 kan bli aktivisert av et setteverktøy eller liknende.

[0028] Figur 2 viser foringsrørhengeren 103, skulderen 107 på foringsrørhengeren 103, tetningsholderringen 113, det nedre benet 131 på låseringen 119 og tetningsring-enheten 115 i figur 1. Som illustrert i figur 2 omfatter tetningsring-enheten 115 en øvre støttering 133, en senterring 135 og en nedre støttering 137. Fortrinnsvis er den øvre støtteringen 133, senterringen 135 og den nedre støtteringen 137 laget av et stål med høy styrke eller liknende. Videre omfatter tetningsring-enheten 115 et flertall tetningsringer 139 og et fjærelement 141. Fjærelementet 141 sitter på tetningsholderringen 113 ved skulderen 121 på tetningsholderringen 113. Fortrinnsvis er fjærelementet 141 forspent slik at fjærelementet 141 utøver en aksialkraft på tetningsring-enheten 115 etter at rørhengertetningen 100 er aktivisert. Fortrinnsvis er fjærelementet 141 laget av et "low yield" materiale med høy styrke. I den illustrerte utførelsesformen omfatter fjærelementet 141 Belleville-skiver, selv om fagmannen vil forstå at andre fjærelementer kan bli anvendt.

[0029] Den nedre støtteringen 137 ligger på tetningsholderringen 113 nærved og aksialt over fjærelementet 141, slik at en aksialkraft forspent i fjærelementet 141 under tilvirkning av rørhengertetningen 100 vil bli overført gjennom den nedre støtteringen 137. Den øvre støtteringen 133 ligger på tetningsholderringen 113 aksialt over tetningsringene 139 og nærved det nedre benet 131 på låseringen 117. Den øvre støtteringen 133 tilveiebringer en øvre støtte for overføring av aksial energi fra låseringen 117 til tetningsringene 139.

[0030] Tetningsringene 139 omfatter en serie av aksialt stablede chevron-ringer som danner en tetningsstabel. I et tverrsnitt har hver tetningsring 139 en V-form og har fortrinnsvis konstant tykkelse. Før de settes er den radiale bredden til hver tetningsring 139 fra dens innvendige diameter til dens utvendige diameter mindre enn den radiale bredden til tetningslommen. Med start ved den nedre støtteringen 137 er tetningsringene 139 stablet slik at toppen av en tetningsring 139 er tilstøtende eller i kontakt med den nedre støtteringen 137. Tetningsringene 139 er så stablet aksialt over den nedre støtteringen 137 i alternerende lag av materialer slik at toppen av den neste ringen settes inn i en konkav andel av den foregående ringen. I den illustrerte utførelsesformen omfatter tetningsringen 139 tilstøtende den nedre støtteringen 137 et metall så som karbonstål eller liknende. Den neste tetningsringen 139 omfatter et termoplastisk materiale, så som Teflon eller liknende. Etter den termoplastiske tetningsringen 139 er en annen metalltetningsring 139 stablet aksialt over den foregående termoplastiske tetningsringen 139. Dette fortsetter inntil antallet tetningsringer 139 nødvendig for den aktuelle anvendelsen er nådd. I den illustrerte utførelsesformen blir syv tetningsringer 139 anvendt mellom den nedre støtteringen 137 og senterringen 135. Fagmannen vil forstå at et hvilket som helst ønsket antall tetningsringer 139 kan bli anvendt. For eksempel kan utførelsesformer omfatte bruk av tre, fem eller ni tetningsringer 139.

[0031] Senterringen 135 ligger på tetningsholderringen 113 aksialt innsatt mellom tilstøtende, men motsatt vendte tetningsringer 139. En nedre ringformet overflate av senterringen 135 følger hovedsakelig en konkav andel av tetningsringen 139 aksialt under senterringen 135. Tilsvarende følger en øvre ringformet overflate av senterringen 135 hovedsakelig en konkav andel av tetningsringen 139 aksialt over senterringen 135. Tetningsringene 139 er så stablet aksialt over senterringen 135 i alternerende lag av materialer slik at toppen av den foregående ringen sitter i en konkav andel av den etterfølgende ringen. I den illustrerte utførelsesformen omfatter tetningsringen 139 tilstøtende senterringen 135 et metall så som karbonstål eller liknende. Den neste tetningsringen 139 omfatter et termoplastisk materiale, så som Teflon eller liknende. Etter den termoplastiske tetningsringen 139 er en annen metalltetningsring 139 stablet aksialt over den foregående termoplastiske tetningsringen 139. Dette fortsetter inntil antallet tetningsringer 139 nødvendig for den aktuelle anvendelsen er nådd. I den illustrerte utførelsesformen er syv tetningsringer 139 anvendt mellom senterringen 135 og den øvre støtteringen 133. Fagmannen vil forstå at et hvilket som helst ønsket antall tetningsringer 139 kan bli anvendt. For eksempel kan utførelsesformer omfatte bruk av tre, fem eller ni tetningsringer 139. Videre kan et forskjellig antall tetningsringer 139 bli anvendt over og under senterringen 135. Foreksempel kan utførelsesformer omfatte bruk av tre tetningsringer 139 ovenfor senterringen 135 og fem tetningsringer 139 nedenfor senterringen 135. Omvendt kan utførelsesformer omfatte bruk av fem tetningsringer 139 ovenfor senterringen 135 og tre tetningsringer 139 nedenfor senterringen 135.

[0032] En nedre ringformet overflate av den øvre støtteringen 133 følger hovedsakelig og hviler mot toppen av tetningsringen 139 tilstøtende den øvre støtteringen 133. På denne måten er tetningsringene 139 innesluttet av den øvre støtteringen 133, senterringen 135 og den nedre støtteringen 137. Når de blir aktivisert, som beskrevet nærmere nedenfor, vil aksiale krefter som utøves på de øvre og nedre støtteringene 133, 137 gjøre at tetningsringene 139 krager (flair) radialt innover og utover og går i tett forseglende kontakt med tetningsholderringen 113 og høytrykkshuset 105. Den ytre periferikanten forsegler mot høytrykkshuset 105. Den indre periferikanten forsegler mot holderingen 113.

[0033] På denne måten anvendes to atskilte stabler av tetningsringer 139, én der toppen av tetningsringene 139 peker aksialt oppover og én der toppen av tetningsringene 139 peker aksialt nedover. Dette gjør atforingsingsrørhenger-tetningen 100 effektivt kan forsegle i begge retninger. Ringrommet 101 vil være forseglet uavhengig av om trykk blir påført over eller under rørhengertetningen 100.

[0034] Materialene i tetningsringen 139 velges basert på de varierende egenskapene til de termoplastiske ringene og metallringene. Fortrinnsvis skal både de termoplastiske ringene og metallringene krage radialt når de aktiviseres. Videre bør ikke de termoplastiske ringene ekstrudere for raskt. Ideelt sett vil metalltetningsringene krage radialt før ekstrudering av de termoplastiske ringene, og med det støtte opp for flyt av de termoplastiske ringene. Etter kraging av metalltetningsringene vil de termoplastiske tetningsringene ekstrudere inn i eventuelle avslipninger eller riper i høytrykkshuset 105. En foretrukket utførelsesform anvender 15% karbon-fylt PTFE i de termoplastiske tetningsringene, og metalltetningsringer av karbonstål med en flytegrense på 2758 bar (40 ksi) eller mindre. Alternative utførelsesformer av termoplastiske tetningsringer kan anvende PEEK eller inneholde varierende mengder av karbonfiber, nanorør, grafittpartikler og liknende. I atter andre utførelsesformer kan de termoplastiske tetningsringene være erstattet med myke metallringer bestående av messing, tinn, legeringer av tinn og messing og liknende. Disse materialene giret effektivt område av arbeidstemperaturer for rørhengertetningen 100 fra -29 grader Celsius til 177 grader Celsius. Passende materialer for tetningsringene 139 gir rørhengertetningen 100 en effektiv levetid på 20 år uansett sykliske trykk- eller temperatursvingninger forårsaket av operasjoner i brønnen.

[0035] Nå, med henvisning til figur 3, har aktiviseringsringen 119 aktivisert rørhengertetningen 100. I denne forbindelse har et foringsrørhenger-setteverktøy (ikke vist) presset aktiviseringsringen 119 inn i slissen definert av låseringen 117. Innledningsvis presser en aksialkraft påført på aktiviseringsringen 119 av foringsrørhenger-setteverktøyet aktiviseringsringen 119 mot låseringen 117. Som reaksjon eller respons på dette skyves fremspringet 125 på låseringen 117 forbi fremspringet 123 på tetningsholderringen 113. Den aksiale kraften presser også det nedre benet 131 på låseringen 117 mot den øvre støtteringen 133 og presser sammen tetningsring-enheten 115.

[0036] I den illustrerte utførelsesformen gjør sammenpressingen av tetningsring-enheten 115 at tetningsringene 139 krager radialt. Som vist i figur 4A skjer dette som følge av den forskjellige vinkelen til hver tetningsring-arm 139 i forhold til den tilstøtende tetningsring-armen 139. I figur 4A danner overflater av den øvre støtteringen 133, senterringen 135 og den nedre støtteringen 137 tilstøtende en tetningsring 139 alle vinkler a med en vertikalakse 151. Tilstøtende overflater av armene på tetningsringene 139 danner i stedet forskjellige vinkler p, 0, cp, og a med vertikalaksen 151. Når tetningsenheten 115 presses sammen, vil de varierende vinklene krage armene på tetningsringene 139 radialt utover heller enn mot vertikalaksen 151. Vinkelen til hver tetningsring 139 blir bestemt ved hjelp av endelig elementanalyse for å oppnå den ønskede kontakten med de forseglede elementene basert på den aktuelle geometrien til de forseglede elementene og materialene anvendt i den enkelte tetningsring. I noen tilfeller kan a være større enn (3, 0, cp og a, og i andre kan a være både større enn eller mindre enn vinklene p, 0, cp, og o. I alternative utførelsesformer har ikke hver arm på hver tetningsring 139 en annen vinkel enn armen til den tilstøtende tetningsringen 139. I disse tilfellene har den øvre støtteringen 133, senterringen 135 og den nedre støtteringen 137 en vinkeldifferanse i kontaktpunktet med den tilstøtende tetningsringen 139, som vil bli beskrevet nærmere nedenfor med støtte i figur 8. Under sammenpressing er det vinkeldifferansen mellom den øvre støtteringen, senterringen og den nedre støtteringen 133, 135, 139 som forårsaker kraging av tetningsringene 139. Fagmannen vil forstå at vinkelen til hver tetningsring 139 kan velges slik atforseglingseffekten til den enkelte tetningsring 139 øker etter hvert som fluid- eller gasstrykket i ringrommet 101 øker.

[0037] Som beskrevet over omfatter tetningsenheten 115 en tetningsstabel av tetningsringer 139. Tetningsstabelen har en ekstruderingsbestandig tetningsring 139', fortrinnsvis bestående av et metall, aksialt over og under en ettergivende tetningsring 139", fortrinnsvis bestående av et termoplastisk materiale. Som vist i figur 4B krager tetningsringene 139 radialt når de blir aktivisert. Ekspanderte ekstruderingsbestandige tetningsringer 139' griper inn i høytrykkshuset 105 og tetningsholderringen 113 og skaper et innestengt volum mellom den øvre ekstruderingsbestandige tetningsringen 139' og den nedre ekstruderingsbestandige tetningsringen 139'. Det innestengte volumet begrenser eventuell deformasjon av den ettergivende tetningsringen 139". Aksialtrykket på tetningsring-enheten 115 deformerer den ettergivende tetningsringen 139" slik at den ettergivende tetningsringen 139" flyter inn i forseglende inngrep med høytrykkshuset 105 og tetningsholderringen 113. På denne måten vil de ettergivende tetningsringene 139" fylle eventuelle skadede områder 140 av høytrykkshuset 105 i området som skal forsegles av rørhengertetningen 100. I noen utførelsesformer vil minst én av de ekstruderingsbestandige tetningsringene 139' over og under den ettergivende tetningsringen 139" tette av mot høytrykkshuset 105 og tetningsholderringen 113. I disse utførelsesformene kan hver tetningsring 139 være valgt for et bestemt formål. For eksempel kan en første ekstruderingsbestandig tetningsring 139' tette av mot høytrykkshuset 105 og tetningsholderringen 113, en ettergivende tetningsring 139" kan fylle skadede områder 140 på høytrykkshuset 105, og en andre ekstruderingsbestandig tetningsring 139' trenger ikke nødvendigvis tette av mot høytrykkshuset 105 eller tetningsholderringen 113, mens den likevel begrenser deformasjon av den ettergivende tetningsringen 139".

[0038] Fortsatt påføring av en aksialkraft på aktiviseringsringen 119 etter sammenpressing og kraging av tetningsring-enheten 115 presser aktiviseringsringen 119 inn i slissen definert av låseringen 117. Som vist i figur 3 presser dette låsering-bena 143, 145 radialt inn i riflingene 109, 111 på foringsrørhengeren 103 og høytrykkshuset 105. Låsering-bena 143, 145 deformeres da inn i riflingene 109, 111 og begrenser aksialbevegelse av låseringen 117. Begrensningen av aksialbevegelse av låseringen 117 opprettholder sammenpressingen av tetningsring-enheten 115, noe som bidrar til å opprettholde kragingen av tetningsringene 139 og en effektiv forsegling av ringrommet 101.

[0039] I den illustrerte utførelsesformen er fjærelementet 141 forspent slik at fjærelementet 141 utøveren aksialkraft på tetningsring-enheten 115. Ved operasjonell bruk av rørhengertetningen 100 vil rørhengertetningen 100 gjennomgå termisk utvidelse og sammentrekking. Termisk utvidelse og sammentrekking av rørhengertetningen 100 vil forårsake aksial glidning av låseringen 117, noe som reduserer aksialkraften på tetningsenheten 115. Det forspente fjærelementet 141 vil utøve en aksialkraft på tetningsenheten 115 og opprettholde kragingen av tetningsringene 139 ved aksial glidning av låseringen 117. På denne måten opprettholder rørhengertetningen 100 en effektiv avtetting av ringrommet 101.

[0040] Aksialtrykk fra aktiviseringsringen 119 presser også tetningsholderringen 113 inn i en presspasning med foringsrørhengeren 103. Ved aktivisering griper tetningsholderringen 113 inn i foringsrørhengeren 103 i en presspasning langs den indre periferiflaten 127. I noen utførelsesformer kan metall-mot-metall-forseglingen som dannes mellom tetningsholderringen 113 og foringsrørhengeren 103 styrkes ved å belegge den indre periferiflaten 127 med et mykt metall, så som sølv, som vil deformeres inn i eventuelle abrasjoner eller riper i overflaten av foringsrørhengeren 103. I andre utførelsesformer kan den indre periferiflaten 127 være belagt med et dispersjonsbelegg med en ekstremt lav friksjonskoeffisient, ned mot 0,007, noe som muliggjør en tettere presspasning under utplassering og aktivisering av rørhengertetningen 100.

[0041] Når rørhengertetningen 100 må fjernes, blir et setteverktøy festet til aktiviseringsringen 119 og påfører en oppoverrettet aksialkraft. Denne oppoverrettede aksialkraften trekker ut aktiviseringsringen 119 fra slissen definert av låseringen 117. Som reaksjon / respons på dette trekkes låsering-bena 143, 145 utfra sine deformerte posisjoner på riflingene 109, 111, og løsgjørmed det låseringen 117. Når låseringen 117 er fjernet fra sin låste posisjon, vil ikke lenger en aksialkraft opprettholde sammenpressingen av tetningsenheten 115, slik at forseglingen opprettholdt av tetningsringene 139 frigjøres og ringrommet 101 åpnes. Et setteverktøy kan da trekke ut rørhengertetningen 100 fra ringrommet 101 uten å forårsake skade på foringsrørhengeren 103 eller høytrykkshuset 105.

[0042] I figur 5 er en uaktivisert rørhengertetning 200 vist posisjonert inne i et ringrom 201 mellom en foringsrørhenger 203 og et høytrykkbestandig brønnhodehus 205. Foringsrørhengeren 203 er den delen av en brønnhodeenhet som gir støtte for etterfølgende foringsrørstrenger som blir senket inn i brønnhullet. Foringsrørhengeren 203 har en skulder 207 ved en nedre ende av foringsrørhengeren 203, og riflinger 209 nær ved en øvre ende av foringsrørhengeren 203. Tilsvarende har brønnhodehuset 205 riflinger 211 nær ved riflingene 209 på den andre siden av ringrommet 201, slik at, i fravær av rørhengertetningen 200, riflingene 209 og riflingene 211 sitter omtrent overfor hverandre over ringrommet 201.

[0043] Rørhengertetningen 200 omfatter en tetningsholderring 213, en indre tetningsring-enhet 215, en ytre tetningsring-enhet 216, en låsering 217, en koblingsring 218 og en aktiviseringsring 219. Tetningsholderringen 213 definerer en indre skulder 221 og en ytre skulder 222 atskilt av et sylindrisk element 214. Den indre tetningsring-enheten 215 sitter på tetningsholderringen 213 på en skulder 221 på tetningsholderringen 213. Den ytre tetningsring-enheten 216 sitter på tetningsholderringen 213 på skulderen 222 på tetningsholderringen 213. Låseringen 217 er bevegelig koblet til tetningsholderringen 213 slik at låseringen 217 påfører en aksialkraft på de indre og ytre tetningsring-enhetene 215, 216 når rørhengertetningen 200 aktiviseres (se figur 7).

[0044]Låseringen 217 omfatter et ringformet element med et tilnærmet U-formet tverrsnitt 229 med låsering-ben 243, 245 og et nedre ben 231 som strekker seg forbi en øvre ende av det sylindriske elementet 214 på tetningsholderringen 213 og går i kontakt med toppen av den ytre tetningsring-enheten 216. Koblingsringen 218 omfatter en ring med en diameter som er mindre enn diameteren til det nedre benet

231. I den illustrerte utførelsesformen hviler en utvendig periferiflate av koblingsringen 218 mot den innvendige diameteren til det sylindriske elementet 214 nærved et flertall bolteslisser 230 og aksialt over den indre tetningsenheten 215. Koblingsringen 218 er koblet til det nedre benet 231 på låseringen 217 av et flertall bolter 232. Bolteslissene 230 omfatter et flertall slisser i det sylindriske elementet 214 nær ved en øvre ende av det sylindriske elementet 214. Bolteslissene 230 har en størrelse og form som er slik at låseringen 217 og koblingsringen 218 kan bevege seg aksialt i forhold til det

sylindriske elementet 214, og med det presse sammen de indre og ytre tetningsenhetene 215, 216.

[0045] Aktiviseringsringen 219 omfatter en ring med en aksialt nedre ende som er litt større enn slissen definert av låseringen 217. Som vil bli beskrevet nærmere nedenfor, vil et setteverktøy påføre en aksialkraft på aktiviseringsringen 219 som presser aktiviseringsringen 219 aksialt inn i låseringen 217 og skaper en presspasning som vil presse låsering-bena 243, 245 på låseringen 217 inn i tilstøtende riflinger 209 og 211. Fagmannen vil forstå at aktiviseringsringen 219 kan bli aktivisert av et setteverktøy eller liknende.

[0046] Figur 6 viser tetningsholderringen 213, det nedre benet 231 på låseringen 217, koblingsringen 218, bolteslissen 230, bolten 232 og de indre og ytre tetningsring-enhetene 215, 216 i figur 5. Som kan sees i figur 6 omfatter den indre tetningsring-enheten 215 en øvre støttering 233, en senterring 235 og en nedre støttering 237. Videre omfatter den indre tetningsring-enheten 215 et flertall tetningsringer 239 og et fjærelement 241. Tilsvarende omfatter den ytre tetningsring-enheten 216 en øvre støttering 234, en senterring 236, en nedre støttering 238, et flertall tetningsringer 240 og et fjærelement 242. Fortrinnsvis er indre og ytre øvre støttering 233, 234, indre og ytre senterring 235, 236 og indre og ytre nedre støttering 237, 238 laget av stål med høy styrke eller liknende. Videre er de indre og ytre fjærelementene 241, 242 fortrinnsvis laget av et "low yield" (lav ytelse) materiale med høy styrke.

[0047] Indre og ytre nedre støttering 237, 238 sitter på tetningsholderringen 213 ved skuldrene 221, 222. Indre og ytre øvre støttering 233, 234 sitter på tetningsholderringen 113 aksialt over de indre og ytre tetningsringene 239, 240 nær ved og aksialt under de indre og ytre fjærelementene 241, 242 slik at en aksialkraft forspent i de indre og ytre fjærelementene 241, 242 under tilvirkning av rørhengertetningen 200 vil bli overført gjennom indre og ytre øvre støttering 233, 234. De indre og ytre fjærelementene 241, 242 sitter nær ved det nedre benet 231 på låseringen 217.1 den illustrerte utførelsesformen omfatter fjærelementene 241, 242 aksiale fjærringer, selv om fagmannen vil forstå at andre fjærelementer kan bli anvendt i stedet. Indre og ytre øvre støttering 233, 234 skaper en øvre base for overføring av aksial energi fra låseringen 217 og de indre og ytre fjærelementene 241, 242 til de indre og ytre tetningsringene 239, 240.

[0048] De indre og ytre tetningsringene 239, 240 omfatter en sekvens av aksialt stablede Chevron-ringer. I et tverrsnitt har hver av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 en v-form og har fortrinnsvis konstant tykkelse. Før de settes er den radiale bredden til hver av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 fra sin indre diameter til sin ytre diameter mindre enn den radiale bredden til tetningslommen. Med start ved indre og ytre nedre støttering 237, 238 er de indre og ytre tetningsringene 239, 240 stablet slik at en konkav andel av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 er tilstøtende eller står i kontakt med indre og ytre nedre støttering 237, 238. De indre og ytre tetningsringene 239, 240 er så stablet aksialt over indre og ytre nedre støttering 237, 238 i alternerende lag av materialer slik at toppen av de foregående indre og ytre tetningsringene 239, 240 er innsatt i en konkav andel av de neste indre og ytre tetningsringene 239, 240.

[0049] I den illustrerte utførelsesformen omfatter de indre og ytre tetningsringene 239, 240 som er tilstøtende indre og ytre nedre støttering 237, 238 et metall så som karbonstål eller liknende. De neste indre og ytre tetningsringene 239, 240 omfatter et termoplastisk materiale, så som Teflon eller liknende. Etter de termoplastiske indre og ytre tetningsringene 239, 240 er nye metalliske indre og ytre tetningsringer 239, 240 stablet aksialt over de foregående termoplastiske indre og ytre tetningsringene 239, 240. Dette fortsetter inntil antallet indre og ytre tetningsringer 239, 240 nødvendig for den aktuelle anvendelsen er nådd. I den illustrerte utførelsesformen er fem indre og ytre tetningsringer 239, 240 anvendt mellom indre og ytre nedre støttering 237, 238 og indre og ytre senterring 235, 236. Fagmannen vil forstå at et hvilket som helst ønsket antall indre og ytre tetningsringer 239, 240 kan bli anvendt. For eksempel kan utførelsesformer omfatte bruk av tre, fem eller ni indre og ytre tetningsringer 239, 240.

[0050] Den indre og den ytre senterringen 235, 236 sitter på tetningsholderringen aksialt innsatt mellom tilstøtende, men motsatt vendte indre og ytre tetningsringer 239, 240. En nedre ringformet overflate av indre og ytre senterring 235, 236 følger hovedsakelig toppen av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 aksialt under indre og ytre senterring 235, 236. Tilsvarende følger en øvre ringformet overflate av indre og ytre senterring 235, 236 hovedsakelig toppen av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 aksialt over indre og ytre senterring 235, 236. De indre og ytre tetningsringene 239, 240 er så stablet aksialt over indre og ytre senterring 235, 236 i alternerende lag av materialer slik at en konkav andel av de foregående indre og ytre tetningsringene 239, 240 mottar toppen av de neste indre og ytre tetningsringene 239, 240.

[0051] I den illustrerte utførelsesformen omfatter de indre og ytre tetningsringene 239, 240 tilstøtende indre og ytre senterring 235, 236 et metall så som karbonstål eller liknende. De neste indre og ytre tetningsringene 239, 240 omfatter et termoplastisk materiale, så som Teflon eller liknende. Etter de termoplastiske indre og ytre tetningsringene 239, 240 blir nye metalliske indre og ytre tetningsringer 239, 240 stablet aksialt over de foregående termoplastiske indre og ytre tetningsringene 239, 240. Dette fortsetter inntil antallet indre og ytre tetningsringer 239, 240 nødvendig for den aktuelle anvendelsen er nådd. I den illustrerte utførelsesformen er fem indre og ytre tetningsringer 239, 240 anvendt mellom indre og ytre senterring 235, 236 og indre og ytre øvre støttering 233, 234. Fagmannen vil forstå at et hvilket som helst ønsket antall indre og ytre tetningsringer 239, 240 kan bli anvendt og at forskjellige antall indre og ytre tetningsringer 239, 240 kan bli anvendt. For eksempel kan utførelsesformer kan omfatte bruk av tre, fem eller ni indre og ytre tetningsringer 239, 240. Tilsvarende kan et forskjellig antall indre og ytre tetningsringer 239, 240 bli anvendt over og under indre og ytre senterring 235, 236. For eksempel kan utførelsesformer omfatte bruk av tre indre og ytre tetningsringer 239, 240 ovenfor indre og ytre senterring 235, 236 og fem indre og ytre tetningsringer 239, 240 nedenfor indre og ytre senterring 235, 236. Omvendt kan utførelsesformer omfatte bruk av fem indre og ytre tetningsringer 239, 240 ovenfor indre og ytre senterring 235, 236 og tre indre og ytre tetningsringer 239, 240 nedenfor indre og ytre senterring 235, 236. Likeledes kan antallet indre tetningsringer 239 være forskjellig fra antallet ytre tetningsringer 240 anvendt.

[0052] En nedre ringformet overflate av indre og ytre øvre støttering 233, 234 følger tilnærmelsesvis og hviler mot den konkave andelen av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 tilstøtende indre og ytre øvre støttering 233, 240. På denne måten er de indre og ytre tetningsringene 239, 240 avgrenset av indre og ytre øvre støttering 233, 234, indre og ytre senterring 235, 236 og indre og ytre nedre støttering 237, 238. Etter aktivisering, som vil bli beskrevet nærmere nedenfor, vil aksialkrefter som utøves på indre og ytre øvre støttering 233, 234 og indre og ytre nedre støttering 237, 238 gjøre at de indre og ytre tetningsringene 239, 240 krager radialt innover og utover slik at de kommer i tett forseglende kontakt med det sylindriske elementet 214 på tetningsholderringen 213, høytrykkshuset 205 og foringsrørhengeren 203.

[0053] På denne måten anvendes to atskilte stabler av indre og ytre tetningsringer 239, 240, én der toppen av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 peker aksialt oppover og én der toppen av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 peker aksialt nedover. Dette lar rørhengertetningen 200 effektivt skape en toveis forsegling. Ringrommet 201 vil være forseglet uavhengig av om trykk blir påført over eller under rørhengertetningen 200.

[0054] Materialet for de indre og ytre tetningsringene 239, 240 velges basert på de forskjellige egenskapene til de termoplastiske ringene og metallringene. Fortrinnsvis må både de termoplastiske ringene og metallringene krage radialt når de aktiviseres. Videre bør ikke de termoplastiske ringene ekstrudere for raskt. Ideelt sett vil metalltetningsringene krage radialt før ekstrudering av de termoplastiske ringene. Etter ekspandering av metallringene vil de termoplastiske ringene ekstrudere inn i eventuelle abrasjoner eller riper i foringsrørhengeren 203 eller høytrykkshuset 205. En foretrukket utførelsesform anvender 15% karbonfylt PTFE i de termoplastiske tetningsringene og metalltetningsringer av karbonstål med en flytegrense på 2758 bar eller mindre. Alternative utførelsesformer av termoplastiske tetningsringer kan anvende PEEK eller inneholde varierende mengder av karbonfiber, nanorør, grafittpartikler og liknende. I atter andre utførelsesformer kan de termoplastiske tetningsringene være erstattet med myke metallringer av messing, tinn, legeringer av messing og tinn eller liknende. Disse materialene gir et effektivt område av arbeidstemperaturer for rørhengertetningen 200 fra -29 grader Celsius til 177 grader Celsius. Passende valg av materialer for de indre og ytre tetningsringene 239, 240 gir rørhengertetningen 200 en effektiv levetid på 20 år uansett sykliske trykk- eller temperatursvingninger forårsaket av operasjoner i brønnen.

[0055] Nå med henvisning til figur 7 har aktiviseringsringen 219 aktivisert rørhengertetningen 200. Her har et foringsrørhenger-setteverktøy (ikke vist) presset aktiviseringsringen 219 inn i slissen definert av låseringen 217. Innledningsvis presser en aksialkraft påført på aktiviseringsringen 219 sammen de indre og ytre tetningsring-enheter 215, 216 ved å påføre en nedoverrettet aksialkraft på låseringen 217 gjennom aktiviseringsringen 219. Den nedoverrettede aksialkraften påført på låseringen 217 gjør også at koblingsringen 218 beveger seg aksialt nedover til grensen som tillates av bevegelsen til bolten 232 i bolteslissen 230 i det sylindriske elementet 214. På denne måten presser låseringen 217 sammen den ytre tetningsenheten 216 og koblingsringen 218 presser sammen den indre tetningsenheten 215. I den illustrerte utførelsesformen gjør sammenpressingen av de indre og ytre tetningsring-enheter 215, 216 at de indre og ytre tetningsringene 239, 240 krager radialt.

[0056] Som eksemplifisert i figur 8A i forbindelse med den indre tetningsenheten 215, men gjeldende for de indre og ytre tetningsenhetene 215, 216, danner en overflate av den indre øvre støtteringen 233 tilstøtende indre tetningsringer 239 en vinkel y med en vertikalakse 252. Overflatene av armen på den indre tetningsringen 239 tilstøtende den indre øvre støtteringen 233 danner en vinkel a med vertikalaksen 252. Tilsvarende danner den indre senterringen 235 en vinkel cp med vertikalaksen 252 som er forskjellig fra vinkelen a til den indre tetningsringen 239. Den indre senterringen 235 danner en vinkel p med vertikalaksen 252 som er forskjellig fra vinkelen a til armen på den indre tetningsringen 239. Endelig danner den indre nedre støtteringen 237 en vinkel 9 som er forskjellig fra vinkelen a til armen på den indre tetningsringen 239. Under sammenpressing er det de forskjellige vinklene til den indre øvre støtteringen 233, den indre senterringen 235 og den indre nedre støtteringen 237 som forårsaker kraging av de indre tetningsringene 239. Vinkelen y til den øvre støtteringen 233, cp og p til den indre senterringen 235 og 0 til den nedre støtteringen 237 blir bestemt ved hjelp av endelig elementanalyse for å oppnå den ønskede kontakten med de forseglede elementene basert på den aktuelle geometrien til de forseglede elementene og materialene anvendt i de enkelte tetningsringer. I noen tilfeller kan vinkelen a til tetningsringene 239 være større enn p, 0, cp og y, og i andre kan a være både større enn eller mindre enn vinklene p, 0, cp, og y. I alternative utførelsesformer er dette en følge av den forskjellige vinkelen til hver indre og ytre tetningsring-arm 239, 240 i forhold til den tilstøtende indre og ytre tetningsring-armen 239, 240, som beskrevet over i forbindelse med figur 4. Fagmannen vil forstå at vinkelen til hver indre og ytre tetningsring 239, 240 kan velges slik at forseglingseffekten til hver enkelt indre og ytre tetningsring 239, 240 øker etter hvert som fluid- eller gasstrykket i ringrommet 201 øker.

[0057] Som beskrevet over omfatter tetningsenhetene 215, 216 tetningsstabler bestående av tetningsringer 239, 240. Hver tetningsstabel har en ekstruderingsbestandig tetningsring 239', fortrinnsvis av et metall, aksialt over og under en ettergivende tetningsring 239", fortrinnsvis av et termoplastisk materiale. Som vist i figur 8B krager tetningsringene 239 radialt når de blir aktivisert. Kragende ekstruderingsbestandige tetningsringer 239' griper inn i høytrykkshuset 205 og foringsrørhengeren 203 og skaper et innelukket volum mellom den øvre ekstruderingsbestandige tetningsringen 239' og den nedre ekstruderingsbestandige tetningsringen 239'. Det innelukkede volumet begrenser eventuell deformasjon av den ettergivende tetningsringen 239". Aksialtrykket på tetningsring-enheten 215 deformerer den ettergivende tetningsringen 239", slik at den ettergivende tetningsringen 239" flyter inn i forseglende inngrep med foringsrørhengeren 203. På denne måten vil de ettergivende tetningsringene 239" fylle eventuelle skadede områder 254 på foringsrørhengeren 203 i området som skal forsegles av rørhengertetningen 200. Tilsvarende vil de ettergivende tetningsringene 240' fylle eventuelle skadede områder på høytrykkshuset 205 i området som skal forsegles av rørhengertetningen 200.

[0058] I noen utførelsesformer vil minst én av de ekstruderingsbestandige tetningsringene 239' over og under en ettergivende tetningsring 239" tette av mot foringsrørhengeren 203. I disse utførelsesformene kan hver tetningsring 239 være valgt for et bestemt formål. For eksempel kan en første ekstruderingsbestandig tetningsring 239' tette av mot foringsrørhengeren 203, en ettergivende tetningsring 239" kan fylle skadede områder 254 på foringsrørhengeren 203 og en andre ekstruderingsbestandig tetningsring 239' trenger ikke nødvendigvis tette av mot foringsrørhengeren 203, mens den likevel begrenser deformasjon av den ettergivende tetningsringen 239".

[0059] Som illustrert i figur 7 vil fortsatt påføring av en aksialkraft på aktiviseringsringen 219 etter sammenpressing og kraging av de indre og ytre tetningsring-enhetene 215, 216, presse aktiviseringsringen 219 inn i slissen definert av låseringen 217 og drive låsering-bena 243, 245 radialt inn i riflinger 209, 211 på foringsrørhengeren 203 og høytrykkshuset 205. Videre påføring av aksialkraft på aktiviseringsringen 219 gjør at låsering-bena 243, 245 deformeres inn i riflingene 209, 211 og begrenser aksialbevegelse av låseringen 217. Begrensningen av aksialbevegelsen til låseringen 217 forårsaker fortsatt sammenpressing av de indre og ytre tetningsring-enhetene 215, 216, og bidrar til å opprettholde kragingen av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 og en virkningsfull forsegling av ringrommet 201.

[0060] I den illustrerte utførelsesformen er de indre og ytre fjærelementene 241, 242 forspent slik at de indre og ytre fjærelementene 241, 242 utøver en aksialkraft på de indre og ytre tetningsring-enhetene 215, 216. Under operasjonell bruk av rørhengertetningen 200 vil rørhengertetningen 200 utsettes for termisk utvidelse og sammentrekning. Termisk utvidelse og sammentrekning av rørhengertetningen 200 vil forårsake en aksial glidning av låseringen 217 som reduserer aksialkraften på de indre og ytre tetningsenhetene 215, 216. De forspente indre og ytre fjærelementene 241, 242 vil utøve en aksialkraft på de indre og ytre tetningsenhetene 215, 216 og opprettholde kragingen av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 ved aksial glidning av låseringen 217. På denne måten opprettholder rørhengertetningen 200 en virkningsfull forsegling av ringrommet 201.

[0061] I tilfeller hvor rørhengertetningen 200 må fjernes, blir et setteverktøy festet til aktiviseringsringen 219 og påfører en oppoverrettet aksialkraft. Denne oppoverrettede aksialkraften trekker ut aktiviseringsringen 219 fra slissen definert av låseringen 217. Som reaksjon / respons på dette trekkes låsering-bena 243, 245 ut fra sine deformerte posisjoner på riflingene 209, 211 slik at låseringen 217 løsgjøres. Når låseringen 217 er fjernet fra sin låste posisjon, vil ikke lenger en aksialkraft opprettholde sammenpressingen av de indre og ytre tetningsenhetene 215, 216 slik at forseglingen opprettholdt av de indre og ytre tetningsringene 239, 240 frigjøres og ringrommet 201 åpnes. Et setteverktøy kan da trekke ut rørhengertetningen 200 fra ringrommet 201 uten å forårsake skade på foringsrørhengeren 203 eller høytrykkshuset 205.

[0062] De viste utførelsesformene gir følgelig en rekke fordeler fremfor andre tetninger for foringsrørhengere. For eksempel tilveiebringer utførelsesformene vist her en tetning for en foringsrørhenger som tetter av mot skadede foringsrørhengere og høytrykkbestandige brønnhodehus uten bruk av elastomeriske tetningselementer. Videre tilveiebringer de viste utførelsesformene en tetning med en forventet levetid på tyve år som tåler ekstreme temperaturvariasjoner fra -29 grader Celsius til 177 grader Celsius. I tillegg krever ikke de viste utførelsesformene noen presspasning, men opprettholder i stedet forseglingen innenfor et mindre område enn det forseglede ringromnetførforingsrørhenger-tetningen aktiviseres, og hindrer således ytterligere skade på brønnforingsrør og foringsrørhenger-tetningen. Endelig tilveiebringer de viste utførelsesformene en foringsrørhenger-tetning som er trekkbar og utskiftbar.

[0063] Selv om oppfinnelsen kun har blitt vist eller beskrevet i noen av sine mulige former, vil det være klart for fagmannen at den ikke er begrenset til disse, men kan realiseres med forskjellige endringer uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme.

Claims (14)

1. Tetningsenhet (100) for å forsegle inne i et ringrom (101) mellom indre og ytre koaksialt anordnede ringformede elementer (103, 105) med en felles akse, tetningsenheten (100) omfattende: en første ekstruderingsbestandig tetningsring (139') med en Chevron-formet geometri; en andre ekstruderingsbestandig tetningsring (139') med en Chevron-formet geometri, der den andre ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') er koaksial med og sitter aksialt under den første ekstruderingsbestandige tetningsringen (139'); en første ettergivende tetningsring (139") med en Chevron-formet geometri, der den første ettergivende tetningsringen (139") er koaksial med og innsatt mellom den første ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') og den andre ekstruderingsbestandige tetningsringen (139'); der minst én av de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') er innrettet for radialt å gripe inn i minst ett av de indre og ytre koaksialt anordnede ringformede elementene (103, 105) når den påføres en aksialkraft; og der den første ettergivende tetningsringen (139") er innrettet for radialt å gripe inn i minst ett av de indre og ytre koaksialt anordnede ringformede elementene (103, 105) når den påføres en aksialkraft.

2. Tetningsenhet (100) ifølge krav 1, videre omfattende: en fjær (141) aksialt linjeført med de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') og den ettergivende tetningsringen (139"); og der fjæren (141) opprettholder en aksialkraft på de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') og den første ettergivende tetningsringen (139"), og med det opprettholder en radialkraft mellom tetningsringene (139', 139") og de indre og ytre ringformede elementene (103,105).

3. Tetningsenhet (100) ifølge krav 1, videre omfattende: en tredje ekstruderingsbestandig tetningsring (139') med en Chevron-formet geometri, der den tredje ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') er koaksial med de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringer (139'); en fjerde ekstruderingsbestandig tetningsring (139') med en Chevron-formet geometri, der den fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') er koaksial med de første, andre og tredje ekstruderingsbestandige tetningsringer (139'); en andre ettergivende tetningsring (139") med en Chevron-formet geometri, der den andre ettergivende tetningsringen (139") er koaksial med og innsatt mellom den tredje ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') og den fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringen (139'); og der de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') vender i en første aksial retning, og de tredje og fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') vender i en andre aksial retning, motsatt for den første aksiale retningen, og med det danner en toveis forsegling ved aktivisering.

4. Tetningsenhet (100) ifølge krav 1, der den første ettergivende tetningsringen (139") omfatter et materiale med en elastisitetsmodul som ikke overstiger halvparten av elastisitetsmodulen til de første og andre ekstruderingsbestandige ringene (139').

5. Tetningsenhet (100) ifølge krav 1, der: de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') er laget av materiale(r) valgt fra gruppen bestående av: metaller, polymerer, elastomerer, keramikk og kompositter av disse; og den første ettergivende tetningsringen (139") er laget av materiale(r) valgt fra gruppen bestående av: metaller, polymerer, elastomerer, keramikk og kompositter av disse.

6. Tetningsenhet (100) ifølge krav 1, videre omfattende: en øvre aktiveringsring (133) som er koaksial med og sitter aksialt over den første ekstruderingsbestandige ringen (139'), der den øvre aktiveringsringen (133) har en nedre kontaktflate som danner en vinkel med aksen som er forskjellig fra den til den tilstøtende overflaten av den første ekstruderingsbestandige ringen (139'); en nedre aktiveringsring (137) som er koaksial med og sitter aksialt under den andre ekstruderingsbestandige ringen (139'), der den nedre aktiveringsringen (137) har en øvre kontaktflate som danner en vinkel med aksen som er forskjellig fra den til den tilstøtende overflaten av den andre ekstruderingsbestandige ringen (139'); der kontaktflater mellom den første ekstruderingsbestandige ringen (139') og den første ettergivende ringen (139") står med samme vinkel på aksen, slik at den første ekstruderingsbestandige ringen (139') og den første ettergivende ringen (139") kan stå i kontakt langs hele lengden til kontaktflatene; der kontaktflater mellom den andre ekstruderingsbestandige ringen (139') og den første ettergivende ringen (139") står med samme vinkel på aksen, slik at den andre ekstruderingsbestandige ringen (139') og den første ettergivende ringen (139") kan stå i kontakt langs hele lengden til kontaktflatene; og der, under aksial lastpåvirkning, kontakt mellom kontaktflatene på den øvre og den nedre aktiveringsring (133, 137) med kontaktflatene på en tilstøtende ekstruderingsbestandig tetningsring (139') forårsaker radial ekspansjon av de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') og den ettergivende tetningsringen (139").

7. Tetningsenhet (100) ifølge krav 6, der vinklene til kontaktflatene mellom den første ekstruderingsbestandige tetningsringen (139'), den andre ekstruderingsbestandige ringen (139') og den ettergivende ringen (139") bevirker til en økning i forseglingstrykk som reaksjon eller respons på økt trykk i ringrommet (101).

8. Tetningsenhet (100) ifølge krav 1, videre omfattende: den første ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') med en nedre kontaktflate som danner en vinkel på aksen som er forskjellig fra en vinkel som dannes av en kontaktflate på den tilstøtende ettergivende tetningsringen (139") på aksen; den andre ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') med en øvre kontaktflate som danner en vinkel på aksen som er forskjellig fra en vinkel som dannes av en kontaktflate på den tilstøtende ettergivende tetningsringen (139") på aksen; og der, under aksial lastpåvirkning, kontakt mellom kontaktflatene forårsaker radial ekspansjon av de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (139') og den ettergivende tetningsringen (139").

9. Tetningsenhet (100) ifølge krav 8, der minst én av vinklene til kontaktflaten på den første ekstruderingsbestandige tetningsringen (139') og overflaten av den andre ekstruderingsbestandige ringen (139') bevirker til en økning i forseglingstrykk som reaksjon eller respons på økt trykk i ringrommet (101).

10. Tetningsenhet (100) ifølge krav 1, videre omfattende: en tredje ekstruderingsbestandig tetningsring (239') med en Chevron-formet geometri, der den tredje ekstruderingsbestandige tetningsringen (239') er koaksial med de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (240'); en fjerde ekstruderingsbestandig tetningsring (239') med en Chevron-formet geometri, der den fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringen (239') er koaksial med de første, andre og tredje ekstruderingsbestandige tetningsringene (240', 239') og sitter aksialt under den tredje ekstruderingsbestandige tetningsringen (239'); en andre ettergivende tetningsring (239") med en Chevron-formet geometri, der den andre ettergivende tetningsringen (239") er koaksial med og innsatt mellom den tredje ekstruderingsbestandige tetningsringen (239') og den fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringen (239'); der de tredje og fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringene (239') har en utvendig diameter som er mindre enn den innvendige diameteren til de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (240'); der utvendige periferiflater av minst én av: de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringer (240') tetter mot den ytre ringformede elementet (205) etter aktivisering; der utvendige periferiflater av den første ettergivende tetningsringen (240") tetter mot det ytre ringformede elementet (205) etter aktivisering; der indre periferiflater av minst én av: de tredje og fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringer (239') tetter mot det indre ringformede elementet (203) etter aktivisering; og der indre periferiflater av den andre ettergivende tetningsringen (239") tetter mot det indre ringformede elementet (203) etter aktivisering.

11. Tetningsenhet (100) ifølge krav 10, tetningsenheten (200) videre omfattende: en tetningsholderring (213) omfattende et ringformet element som definerer indre og ytre ringformede oppovervendte skuldre (221, 222) atskilt av et sylindrisk element (214) som er koaksialt med aksen; der tetningsholderingen (213) løsbart kobles til et setteverktøy for innsetting og fjerning av tetningsenheten (200); der de første og andre ekstruderingsbestandige tetningsringene (240') og den første ettergivende tetningsringen (240") sitter på den ytre oppovervendte skulderen (222) på tetningsholderingen (213); og der de tredje og fjerde ekstruderingsbestandige tetningsringene (239') og den andre ettergivende ringen (239") sitter på den indre oppovervendte skulderen (221) på tetningsholderingen (213).

12. Fremgangsmåte for å forsegle inne i et ringrom (101) mellom indre og ytre koaksialt anordnet ringformede elementer (103, 105) med en felles akse, fremgangsmåten omfattende trinnene med å: (a) tilveiebringe en tetningsring (139); (b) koble en låsering (117) til tetningsringen (139); (c) aksialt bevege en aktiviseringsring (119) i en første retning med et sette-verktøy for å påføre en aksialkraft på låseringen (117), som i sin tur virker på tetningsringen (139) og radialt deformerer tetningsringen (139) til forseglende inngrep med de ringformede elementene (103, 105); og (d) fortsette aksial bevegelse av låseringen (117) i den første retningen for radialt å deformere låseringen (117) til låsende inngrep med de ringformede elementene (103, 105).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der trinn (b) omfatter påføring av en aksialkraft på tetningsringen (139).

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der trinn (b) omfatter plassering av tetningsringen (139) på en oppovervendt overflate (121) i en tetningslomme mellom de indre og ytre elementene (103,105) etter at låseringen (117) er koblet til tetningsringen (139) og før trinn (c).