NO313304B1 - Oppblåsbar pakning for plassering langs en rörstreng i en brönnkanal - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en oppblåsbar pakning for plassering langs en rørstreng i en brønnkanal.

Utvendige foringsrørpakninger er meget anvendt ved oljeutvinning for å bringes i avtettende anlegg enten mot innerveggen av et foringsrør i en brønnka-nal eller mot innerveggen av det uforede borehull. En utvendig foringsrørpakning som innkobles i en foringsrørstreng, er utstyrt med en rørstamme med en innerkanal av tilnærmelsesvis samme dimensjon som rørstrengkanalen. Pakningen innføres som en integrerende del av foringsrørstrengen, og danner derved en avtetting mellom foringsrøret og brønnkanalen. Pakningen er vanlig anvendt i forbindelse med sementeringsprosesser for forankring av rørstrengen i brønnkanalen.

Elastomertetningselementet i en utvendig foringsrørpakning ekspanderes vanligvis ved nedpumping av hydraulisk fluid gjennom foringsrøret, for opprettelse av en sikker, hydromekanisk avtetting mellom foringsrøret og formasjonen. Alternativt kan andre kjente brønnverktøy anvendes for oppblåsing av en utvendig foringsrørpakning. Det hydraulisk fastspente tetningselement ligger an mot foringsrørets sylindriske innervegg eller er tilpasset den uregelmessige kontur av det åpne borehull, og avtetter mot formasjonen for å forebygge forbindelse. En oppblåsbar brønnpakning kan også anvendes i andre tilfeller enn ved semente-ring, og blir i så fall vanligvis montert i oppblåst tilstand, av hensyn til brønnens levetid. I tetningselementet kan det inngå metallribber for sikker økning av pakningens driftstrykk uten lekkasje eller brudd.

Et eksempel på en utvendig brønnpakning er beskrevet i US-patentskrift 3 437 142. Brønnpakningens elastomertetningselement innbefatter øvre og nedre metallendehylser som er forbundet med elastomertetningen eller -skoen, og even-tuelt også innbefattet metallribber. Hver metallendehylse strekker seg typisk radialt utad til pakningsdelens yttervegg. Øvre og nedre krager er anordnet ovenfor og nedenfor elastomertetningselementet, og strekker seg likeledes til pakningsdelens yttervegg. Den øvre eller den nedre krage kan være utstyrt med en eller flere ventiler for regulering av fluidstrømmen under montering av pakningen, og betegnes derfor ofte som ventilkragen. Hver metallendehylse er aksialt og dreibart forbundet med sin respektive krage, for sikker oppblåsing av pakningen.

Forskjellige teknikker har vært benyttet for fastgjøring av paknings-elastomerelementets øvre og nedre endehylser til henholdsvis den øvre og den nedre krage. I visse tilfeller kan tetningselementets endehylse og et radialt innad-rettet og overlappende parti av kragen være sammenføyd med gjenger. I mange tilfeller er imidlertid det radiale rom mellom rørstammens yttervegg og pakningsdelens ønskede yttervegg helt enkelt ikke tilstrekkelig til å gi plass for gjenger av ønsket dimensjon, og samtidig gi rom for tilstrekkelig gjenværende materiale til forebygging av svikt når store aksial- eller momentkrefter overføres til pakningen. Videre kan en gjengeforbindelse mellom hylsen og kragen ha tendens til å løsne eller løsskrues, når verktøyet er i funksjon i brønnhullet. Det er vanlig at endehylsen fastsveises til kragen, for å sikre den ønskede forankring. I mange tilfeller vil hver ende av elastomertetningselementet forbindes sikkert med kragen ved bruk av denne sveiseteknikk. Metoden har en betydelig ulempe, dersom kragen og/ eller endehylsen er tilvirket av korrosjonsbestandige materialer, for eksempel metaller med krominnhold over 10%. Sveising av slike høykrom-materialer er meget vanskelig og tidkrevende og resulterer ofte i en varmepåvirket sone som overskrider den maksimalhardhet som er angitt i korrosjons-forskrifter. Hvis kragen og/eller endehylsen er fremstilt av høyverdige stållegeringer er varmebehand-linger etter sveisingen som oftest nødvendig for å øke sikkerheten av sveisefor-bindelsen. Hvis dessuten hylsen er fastsveiset til kragen før pakningen er testet, vil dette medføre tidstap i forbindelse med fjerning av sveisesømmen, innen en defekt pakning kan repareres.

GB 2 051 180 viser en oppblåsbar pakning bestående av en rørstamme og et elastomertetningselement. Tetningselementet er festet til en hylse som igjen er festet til en krage. Kragen er festet til et rør ved hjelp av en låsering. US 2 192 914, 2 854 744, 3 326 006, 3 689 112 og 4 426 761 beskriver senkesmiings-metoder for sammenføyning av lednings-, rørstrengs- eller rørseksjoner. Formålet med foreliggende oppfinnelse er å avhjelpe ulempene ved den kjente teknikk, og dette oppnås ved en oppblåsbar pakning som angitt i det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige, etterføl-gende krav.

Endehylsen og kragen kan forbindes med hverandre på sikker og regnings-svarende måte, uten sveising av komponenter, hvorved spennings-korrosjons-sprekkdannelse reduseres og pakningens levetid forlenges.

En utvendig brønnpakning innbefatter et elastomertetningselement radialt utenfor en rørstamme. Rørstammens gjennomgående kanal har nesten samme dimensjon som den rørstrengkanal hvori pakningen installeres, og pakningen vil derfor ikke vanskeliggjøre fremføringen av kabelverktøy eller driftsstrenger gjennom foringsrøret og forbi den monterte eller umonterte pakning. I hvert tetningselement inngår en øvre og en nedre endehylse. Hver ende av elastomermaterialet er forbundet med hylsen, og metallribber for øking av pakningens driftstrykk kan også være fastgjort i hver ende til endehylsen. Krager er anordnet både ovenfor og nedenfor elastomertetningselementet og radialt utenfor rørstammen. Den øvre eller den nedre krage kan være utstyrt med en eller flere ventiler for regulering av fluidstrømmen til trykkammeret, for montering og demontering av pakningen.

I en utførelsesform er den nedre ende av den øvre krage tilpasset radialt innenfor innerveggen av den øvre hylse. Et antall perifert fordelte spor er innskåret i ytterveggen av den øvre krage, og et tilsvarende antall aksialt langstrakte slisser er anordnet i endehylsens øvre ende. En antirotasjonskile er innplassert i hvert spor og strekker seg radialt utad fra ytterveggen av den nedre krageende. Kilene flukter med respektive slisser og kragen forflyttes aksialt i endehylsen, til kilene ligger an mot endene av slissene. Kilene forhindrer derved dreining av endehylsen i forhold til kragen, slik at vridningsmoment kan overføres fra rørstammen til kragen og videre fra kragen til endehylsen og elastomertetningselementet.

I krageytterflaten kan det også være utskåret et perifert spor. Et lignende perifert spor er skåret i endehylsens innerflate. Når antirotasjonskilene bunner i sine respektive slisser, flukter sporene i aksialretning. I endehylsens sidevegg er det anordnet et gjennomgående innføringshull i flukt med det perifere spor i endehylsen. En ståltråd kan innføres gjennom dette hull de aksialt fluktende, perifere spor, for aksial fastgjøring av den øvre krage til den øvre endehylse. Mellom forankringsdelene og elastomertetningselementet er det montert en O-ring som skal opprettholde fluidtrykket i pakningens trykkammer. Den nedre tetningsele-menthylse og den nedre krage kan være sammenføyd på lignende måte.

I en alternativ versjon inngår en gjenget rigelmekanisme for sammenlåsing av foringsrørpakningskragen med en respektiv hylse ved enden av elastomertetningselementet. Hvis kragen og hylsen som er sammenlåst, ønskes demontert, kan kragen dreies i forhold til hylsen, for løsskruing av rigelforbindelsen. I et annet tilfelle gjennomføres en senkesmiings- eller krympingsprosess for sammenføying av kragen og hylsen. For å forsterke den senkesmidde forbindelse kan endene av splittringen sammensveises til en lukket ring som er innplassert i det senkesmidde spor.

Det er et formål ved oppfinnelsen å frembringe en forbedret utvendig foringsrørpakning for mekanisk sammenlåsing av tetningselementendehylsen og en respektiv krage. Nærmere bestemt er det et formål ved oppfinnelsen å sam-menføye en brønnpakningstetningselement-endehylse og en krage aksialt og dreibart på en måte som, om ønskelig, muliggjør sikker overføring både av aksial-og rotasjonskrefter fra foringsrørstrengen til tetningselementet.

Ifølge et særtrekk ved oppfinnelsen er pakningens tetningselementendehylse forbundet med kragen på slik måte at endehylsenes og kragens materialegenska-per ikke forandres. Varmepåvirkede soner som skyldes sveiseprosser, vil unngås. Sammenkoblingsteknikken ifølge oppfinnelsen kan derfor finne anvendelse ved forskjellige materialer, deriblant meget korrosjonsbestandige som ikke er lett sveisbare.

Ifølge et annet særtrekk ved oppfinnelsen kan et metallband innføres i de perifere spor for aksial sammenkobling av tetningselementendehylsen og kragen, og det er ikke nødvendig at dette metallbåndet er fullstendig innført når brønnpak-ningen trykkprøves. Hvis trykkprøven er positiv, kan metallbåndet innføres fullstendig slik at den deretter praktisk talt ikke kan uttrekkes. Hvis trykkprøven er negativ, kan det delvis innførte metallbånd lettvint fjernes og pakningen deretter demonteres, repareres og omtestes.

Det er en fordel ved oppfinnelsen at det innførte metallbånd kan ha rektangulær tverrsnittsform for innpassing i et tilsvarende utformet, kombinert spor mellom pakningens tetningselementendehylse og kragen, for øking av forbindel-sens mekaniske sikkerhet. En annen fordel ved oppfinnelsen er at utforming, stør-relse og antall vedrørende så vel antirotasjonskilene som metallbåndet eller andre deler som anvendes for å forebygge aksialbevegelse av endehylsen i forhold til kragen, uten vanskelighet kan endres for at pakningen skal kunne oppta de ønskede aksial- og momentkrefter. En ytterligere fordel ved oppfinnelsen er den betydelig reduserte kostnad i forbindelse med pålitelig sammenkobling av en pak-ningstetningselementendehylse og en krage ved fremstilling av meget korrosjonsbestandige materialer.

Det er også en fordel ved oppfinnelsen at kragen kan forbindes med en elastomertetningsendehylse ved hjelp av en gjenget flensmekanisme. Sammenkoblingen kan foretas uten dreiing av noen komponent så som det oppblåsbare element. Kaldbearbeiding av kragen eller endehylsen reduseres, med derav føl-gende minsket spenningskorrosjon. Antirotasjonskiler kan anvendes for å sam-menkoble kragen og endehylsen roterbart. Før antirotasjonskilene innføres, kan kragen dreies for å løsskrues fra endehylsen, slik at flensmekanismen kan demonteres dersom pakningen svikter ved trykkprøving.

En ytterligere fordel ved oppfinnelsen er at en senkesmiings- eller krympingsprosess kan anvendes for sammenkobling av kragen og elastomertetnings-elementets endehylse. En splittring kan innmonteres i senkesmiingssporet, og ringens ender sammensveises, for å forsterke den senkesmidde forbindelse. Om ønskelig kan denne forbindelse danne en metall-mot-metall-avtetting mellom kragen og endehylsen.

Dette og andre formål, særtrekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende, detaljerte beskrivelse i tilknytning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser et aksial-kvartsnitt av en utvendig foringsrørpakning ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser et perspektivriss, delvis i snitt, som illustrerer en firkantmetall-bånd-forbindelse mellom den øvre tetningselementendehylse og den øvre krage i en oppblåsbar pakning ifølge oppfinnelsen. Figur 3 viser perspektivriss, delvis i snitt som illustrerer en flensmekanisme for sammenkobling av en nedre tetningselementendehylse og den nedre krage i en oppblåsbar pakning. Figur 4 viser et delsnitt av en senkesmiings-forbindelse mellom den nedre tetningselementendehylse og den nedre krage i en oppblåsbar pakning. Figur 5 viser et snitt av en alternativ versjon av senkesmiingsforbindelsen ifølge figur 4. En utvendig foringsrørpakning 10 ifølge oppfinnelsen er vist i figur 1. Pakningen omfatter en rørstamme 12 og et oppblåsbart elastomertetningselement 14 radialt utenfor rørstammen 12. I pakningen 10 inngår videre en øvre krage 22 og en nedre krage 24 som nærmere beskrevet i det etterfølgende. Rørstammen 12 er i sin øvre ende forsynt med gjenger 16 for sammenskruing med en konvensjonell oljefeltkobling C, og i den nedre ende med tilsvarende gjenger 18. Pakningen er forbundet med en rørstreng (ikke vist) slik at rørstammen 12 utgjør en inte-grert del av strengen. Den ensformede sylindriske innerkanal 20 gjennom rørstam-men 12 er av stort sett samme dimensjon som rørstrengkanalen. Pakningen 10 vil derfor ikke være til hinder for fremføringen av kabelverktøy og/eller driftsstrenger gjennom rørpakningen, verken i montert eller umontert stilling. Følgelig kan konvensjonelle kabelverktøy, driftsstrenger med vanlige gjenger eller kveilede produk-sjonsrør-driftsstrenger lett passere gjennom pakningen 10.

Det vil være kjent for fagkyndige at pakningen ifølge figur 1 kan ha en

aksiallengde av ca 5 meter. Da selve tetningselementet kan ha en aksiallengde av ca 3 meter, er tetningselementet ifølge figur 1 aksialt forkortet, slik det er vanlig for figurer som viser gjengede pakninger. Pakningen kan være dimensjonert for å forbindes med et konvensjonelt foringsrør av dimensjon 60-508 mm, hvilket omtrent tilsvarerytterdiameteren av rørstammen 12. Pakningen haren yttervegg O.D. av samme ytterdiameter som den øvre og den nedre krage henholdsvis 22 og 24, og som typisk er noe større enn diameteren av rørstammen 12. Nedført i brønnen kan tetningselementet 14 ha samme ytterdiameter som kragene. En egnet utvendig foringsrørpakning ifølge oppfinnelsen kan ha likhet med den Model CMX-10 External Casing Packer, produkt nr. 301-23, fra Baker Oil Tools, selv om det innenfor oppfinnelsens ramme kan anvendes oppblåsbare pakninger av ulike typer.

Den øvre og den nedre krage 22 og 24 er montert på yttersiden av rørstam-men 12 og mekanisk forbundet med denne på konvensjonell måte, vanligvis ved gjenger. En av kragene, fortrinnsvis den øvre krage 22, innbefatter gruppen av ventiler for regulering av fluidstrømmen for montering og demontering av elastomertetningselementet 14. Konvensjonelle brønnfluider kan anvendes for utspiling av elementet 14. I visse tilfeller kan fluidet bestå av sementblanding som herder i den monterte rørpakning, for permanent bruk. Under fluidpåvirkning deformeres således elementet 14 radialt utad til avtettende inngrepsstilling i den uforede brønnkanal. Et ekspansjonskammer er anordnet mellom yttervegen av rørstam-men 12 og tetningselementet 14. Fluid vil derved passere gjennom ringrommet 26 (se figur 2) i den øvre krage og videre nedad, for utspiling av elastomertetningselementet 14. Pumpen som er anordnet enten på dette flate parti eller i brønn-kanalen, frembringer fluidtrykk av ønsket størrelse, som overføres nedad og til rørstammen 12. Trykkfluidet passerer gjennom innløpsåpningen 28 i rørstammen 12 og videre forbi ventilenheten 30 i den øvre krage 22. Ytterligere detaljer vedrø-rende en foretrukket ventilenhet for montering og demontering av den utvendige foringsrørpakning er beskrevet i US-patentskrift 5 241 369, hvortil det henvises.

Som det fremgår av figur 1, kan ventilkragen 22 innbefatte en aksialt for-lenget øvre seksjon 32 som opptar ventilene 30, og en nedre overgangsdel 34 som gjennom gjenger 36 er forbundet med den øvre seksjon 32. Ytterdiameteren av den nedre overgangsdel 34 er fortrinnsvis lik pakningsdiameteren, og inner-diameteren av overgangsdelen 34 er barre litt større enn ytterdiameteren av rør-stammen 12, og avgrenser derved ekspansjonskammeret 26 for utspiling av pakningen. Den nedre ende 38 av overgangsdelen 34 har redusert ytterdiameter for å innpasses radialt i den øvre endehylse 40. Endehylsen 40 er sammenkoblet med den øvre ende av en hylseformet elastomertetning eller -sko 15 på konvensjonell måte. Hvis tetningselementet er utstyrt med metallribber (ikke vist) med henblikk på økning av pakningens driftstrykk, kan endene av metallribbene være fastsveiset eller på annen måte fastgjort direkte til endehylsen 40. Endehylsen, elastomer-skoen og de eventuelle metallribber danner således i forening elastomertetningselementet.

Figur 2 viser en hensiktsmessig låsemekanisme 42 for mekanisk sammenkobling av den nedre ende 38 av overgangsdelen 34 (og dermed kragen 22) med den øvre ende av endehylsen 40 (og følgelig med elastomertetningselementet 14). I låsemekanismen 42 inngår et antall av de perifert fordelte antirotasjonskiler

44 og et festebånd 46. Hver antirotasjonskile 44 er innpasset i en respektiv forsenkning 48 i ytterveggen av den nedre ende av overgangsdelen 34, og er av svakt krommet og generelt rettlinjet utførelsesform. Vanligvis er fire, seks eller åtte slike antirotasjonskiler og forsenkninger aksialt fordelt om ytterveggen av over-

gangsdelen 34. Et tilsvarende antall aksialt forlengede slisser 50 er anordnet i den øvre innerveggende av endehylsen 40. Når kragen 22 forflyttes aksialt slik at underenden 38 av overgangsdelen 34 innpasses i den øvre ende av endehylsen 40, vil kilene 44 og slissene 50 i samvirkning forhindre dreiebevegelse mellom endehylsen 40 og kragen 22. Kilene 44 ligger an mot den nedre ende av slissen 50 og kan begrense aksialbevegelsen av kragen 22 i forhold til endehylsen 40. Et perifert spor 52 og et tilsvarende spor 54 er anordnet i yttersiden av delen 38 og innersiden av delen 40, som vist i figur 2. Sporene er slik plassert at de vil flukte med hverandre i aksialretning når kilene 44 ligger an mot enden av slissen 50. Gjennom et skrånende innføringshull 56 gjennom hylsen 40 kan et metallbånd 46 innføres fra yttersiden av hylsen, og inn i sporene 52 og 54, slik at kragen låses aksialt til endehylsen. En konvensjonell O-ring 60 avtetter mellom den nedre ende 38 av overgangsdelen 34 og endehylsen 40, for tilbakeholding av trykkfluid i den utspilte skoen 15.

Det installerte metallbånd 46 er bare litt kortere enn den perifere lengde av sporene 52 og 54. Under innmonteringen kan båndet 46 være lengre enn sporets omkrets, men det kappes fortrinnsvis under innstalleringen, for å innpasses i sporet. Metallbåndet 46 omslutter fortrinnsvis i det minste ca 210° av omkretsen mellom delene 38 og 40, og fortrinnsvis minst ca 270° av omkretsen mellom disse deler. Når pakningen skal trykkprøves, kan metallbåndet 46 innføres gjennom hullet 56 og inn i sporene 52 og 54, selv om en del av båndet kan strekkes radialt utad fra hullet 56 under trykkprøvingen. Hvis trykktesten er positiv og indikerer at intet fluid lekker ut fra trykkammeret, kan innskyvingen av metallbåndet 46 fullfø-res slik at det innpasses fullstendig i sporene 52 og 54, uten i praksis å kunne uttrekkes fra disse. Hvis trykkprøven er negativ og indikerer en lekkasje, kan metallbåndet 46 lett uttrekkes, pakningen demonteres, lekkasjen korrigeres og pakningen gjenmonteres og omtestes.

Det påpekes at størrelsen og antallet av antirotasjonskilene 44 kan velges med henblikk på den ønskede ytelse som er nødvendig for overføring av vridningsmoment til tetningselementet 14. Likeledes kan antallet og dimensjonen av metallbåndet velges, selv om bare ett bånd 46 er vist i figur 1, slik at den ønskede aksialkraft kan overføres fra borestrengen, gjennom rørstammen og til elastomertetningselementet 14. Metallbåndet 46 har fortrinnsvis rektangulær tverrsnittsform som vist i figur 2, for å innpasses i en motsvarende utformet kanal som avgrenses av de kombinerte spor 52 og 54. Med denne rektangulære form oppnås maksimal mekanisk styrke av den aksiale forbindelse mellom kragen og endehylsen ved minst mulig radial dybde av sporene i delene 38 og 40. Andre båndtverrsnittsfor-mer kan om ønskelig anvendes.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det skapt en forbedret teknikk for sammenkobling av et elastomertetningselements endehylse med en krage på en oppblåsbar pakning av den beskrevne type. Kragens radiale ytterside er utstyrt med et perifert kragespor, og et tilsvarende spor er anordnet i endehylsens radiale innerside. Et trådinnføringshull er utboret i endehylsen, fortrinnsvis i en awiks-eller skråvinkel, jevnført med et vanlig radialt utboret hull, for å lette den etterføl-gende innskyving av tråden gjennom hullet og inn i sporet. Skråhullet står selvsagt i forbindelse med hylsesporet, og som tidligere omtalt, er hylsesporet anordnet i flukt med og i forbindelse med kragesporet. Festebåndet innskyves gjennom båndinnføringshullet og inn i så vel kragesporet som hylsesporet, for aksial sammenkobling av kragen med endehylsen. Metallbåndets totallengde er slik at båndet omslutter minst 210° av den respektive endekrages omkrets. Et tetningselement er plassert aksialt mellom festebåndet og elastometretningen 15, for å avtet-te mellom kragen og endehylsen.

For dreibar sammenkobling av kragen og endehylsen kan det i krageytterflaten være anordnet ett eller flere utsnitt hvori en antirotasjonskile kan innpasses. I ytterflaten av den respektive endehylse er det anordnet en aksialtforløpende sliss. Kragen innskyves i endehylsen slik at hver kile innpasses i en respektiv sliss, hvorved kragen sammenlåses med endehylsen og kan rotere med denne.

Den oppblåsbare pakning blir vanligvis testet innen den sendes til feltet for bruk i brønnhull. Ifølge den kjente teknikk blir pakningen trykktestet, og hvis testen er negativ og indikerer en lekkasje, må sveisesømmen mellom endehylsen og kragen fjernes og pakningen demonteres. Ifølge oppfinnelsen innskyves et fremre parti av festebåndet i kragesporet og hylsesporet med det bakre parti av festebåndet ragende radialt utad fra båndinnføringshullet. På dette stadium opprettes trykk i kammeret, for å kontrollere at kammeret er fullstendig avtettet. Hvis testen er positiv, innskyves det bakre parti av festebåndet gjennom innføringshullet og inn i både kragesporet og hylsesporet, slik at festebåndet praktisk talt ikke senere kan uttrekkes. Dersom testen er negativ og indikerer en lekkasje fra trykkammeret, kan hele festebåndet lettvint uttrekkes fra kragesporet og hylsesporet ved hjelp av det bakre festebåndparti som rager utad fra innføringshullet. Følgelig kan pakningen lettvint demonteres, repareres og omtestes.

I en alternativ trykkprøvingsprosess kan festebåndet installeres fullstendig i sporet mellom kragen og hylsen. Dersom trykktesten er positiv, kan festebåndet etterlates i stilling. Enden av festebåndet kan være slik utformet, at hvis trykktesten er negativ, kan båndet gripes med en tang eller annet egnet verktøy, for å fjernes fra sporet.

Som tidligere nevnt, kan fremgangsmåten for sammenkobling av elasto-mertetningselementets endehylse med kragen anvendes for å forbinde både den øvre endehylse med den øvre krage og den nedre endehylse med den nedre krage, eller for å forbinde bare en valgt endehylse med en respektiv krage. Selv om det i overensstemmelse med oppfinnelsen foretrekkes at hylsen sammenlåses med kragen for å rotere med denne, kan de beskrevne antirotasjonskiler, utsnitte-ne i krageytterflaten og de aksialtforløpende slisser i endehylsens innerflate utelates i de tilfeller hvor det ikke er nødvendig å overføre vridningsmoment til elastomertetningselementet.

Det vil innses av fagkyndige at sporene i kragen og endehylsen kan tilvirkes på billigere måte ved å plasseres i et plan perpendikulært på pakningens midtakse. Alternativt kan imidlertid et spor utskjæres slik både i kragen og endehylsen, at det innmonterte festebånd vil anta skrueform ved å innføres i sporet. Det er en fordel ved dette skruespor at festebåndet som danner aksialforbindelse mellom kragen og endehylsen, også kan tjene for overføring av vridningsmoment mellom kragen og endehylsen, slik at de tidligere beskrevne antirotasjonskiler kan utelates. Det kan også anvendes to motsatt rettede skruespor og festebånd for mo-mentbalansering av forbindelsen mellom kragen og sporet.

Som tidligere nevnt, kan så vel festebåndet som hvert av sporene i kragen og endehylsen ha ikke-rektangulær tverrsnittsform. Sporene i kragen og endehylsen bør i forening danne et spor av dobbel svalehaleform, slik at et festebånd med stort sett timeglassformet tverrsnittsform vil kunne innføres i sporet av dobbelt svalehaleform. Denne utforming av sporet og festebåndet vil minske sannsynligheten for at kragen ekspanderer og føres over båndet. Selv om et bånd er foretrukket for aksial sammenkobling av kragen og endehylsen, bør det bemerkes at det, isteden for et enkelt langstrakt bånd, kan være anordnet flere båndsegmenter i sporet, for sammenkobling av kragen og endehylsen.

I stedet for et metallbånd kan rullelagre eller kulelagre innplasseres i sporet, for å forbinde kragen med endehylsen. Forbindelsesdeler av lagertype kan tilbake-holdes i sporet ved gjenplugging av et lagerdel-innføringshull, i likhet med hullet 56, i hylsen. Etter at hullpluggen er fjernet, kan lagerdelene lettvint demonteres, for å tillate aksialbevegelse mellom kragen og endehylsen. Som et annet alternativ til festebåndet, kan det anvendes sementblanding som injiseres i sporet gjennom et hull i endehylsen. Sementblandingen vil fylle sporet og herdne og derved for-ankre kragen til endehylsen. Flere plast- eller epoksymaterialer kan anvendes som egnet blanding for injisering i sporet, for fastholding av kragen til endehylsen.

Selv om holdedelen for sammenføying av kragen og endehylsen fortrinnsvis vil innføres fra utsiden, gjennom et hull i endehylsen og inn i sporet, kan det også anordnes et innføringshull i kragen, for at holdedelen skal kunne innføres fra innersiden av verktøyet. Et slik system kan foretrekkes hvis lagerdeler anvendes for sammenkobling av endehylsen og kragen, eller en hvis en plast- eller epoksy-injiseringsblanding innsprøytes i sporet. Isteden for O-ringpakningen 60 som generelt vist i figur 2, kan det anvendes forskjellige andre typer av pakninger for avtetting mellom kragen og hylsen. O-ringer og U-ringer av metall, eller andre ikke-elastomeriske tetningselementer som vil bringes i pålitelig, tettende anlegg i brønnverktøy, kan således anvendes for avtetting mellom kragen og endehylsen.

Figur 3 viser en alternativ versjon for sammenkobling av endehylsen og en krage. En flensanordning 62 forbinder endehylsen 64 med kragen 66. Den viste hylse 64 er den nedre endehylse som er fastgjort til en elastomer-tetningsdel eller -sko 14 av type som generelt vis i figur 1, og kragen 66 er en nedre krage som funksjonsmessig erstatter kragen 24 ifølge figur 1. Som tidligere nevnt, kan konvensjonelle ventiler 30 være innmontert enten i den øvre eller i den nedre krage, eller i begge.

Hylsen 64 er på innersiden utstyrt med skruegjenger eller -tenner 68 for inngrep med motsvarende gjenger eller tenner 70 på yttersiden av kragen 66. En nedre sylinderflate 72 på hylsen kan bringes i tettende anlegg mot pakningen 74 på kragen, og derved forhindre utilsiktet tap av trykkfluid fra det utspilte tetningselement. Et antall perifert fordelte, generelt rettlinjede slisser 76 kan være anordnet i den nedre ende av hylsen 64 for å oppta hver sin motsvarende, generelt rettlinjede kile 78 og derved forbinde endehylsen med kragen, for dreiing med denne, og muliggjøre overføring av vridningsmoment til pakningens oppblåsbare tetningselement. Gruppen av antirotasjonskiler 78 og motsvarende slisser 76 kan om ønskelig utelates, i de tilfeller hvor det er tilstrekkelig at pakningens oppblåsbare tetningselement kan forbli stasjonært i en roterende rørstamme.

Den øvre hylseformede ende 82 av kragen 66 er utstyrt med et antall langstrakte slisser 84 som rekker opptil den øvre ende av kragen, og derved avgrenser perifert fordelte flensdeler 86 med tenner 70 på yttersiden. Fagkyndige vil innse at slissene 84 kan snittes i kragen etter at tennene 70 er utformet, og at hver flensdel 86 kan avbøyes radialt innad mot pakningsaksen 88. Både tennene 68 og 70 kan ha en omvendt eller negativ vinkelprofil, slik at flatepartiet 90 på tennene 68 danner en liten, negativ vinkel 92 med et plan perpendikulært på aksen 88. Et motsvarende flateparti 94 på tennene 70 har en tilsvarende, negativ vinkel, hvorved det sikres at hylsen og kragen fortsatt vil være sammenkoblet, selv når store aksialkrefter overføres mellom disse komponenter. Den nødvendige kaldbearbeiding av hylsen eller kragen er minimal, hvorved sannsynligheten for konsentrerte spen-ninger minskes og korrosjon og sprekkdannelse følgelig reduseres.

Under monteringen sammenføres hylsen 64 og kragen 66 aksialt, mens flensdelene 86 avbøyes radialt innad og tennene 70 passerer tennene 68. Ingen dreiebevegelse er nødvendig for å forbinde kragen med endehylsen, og derved bortfaller de problemer med innbyrdes fluktende stillinger, som kan forårsakes av en monteringsteknikk som krever dreiing av det oppblåsbare tetningselement. Etter sammenkoblingen kan elastomertetningselementet trykktestes for å kontrollere at avtettingen er fullstendig, som tidligere beskrevet. I tilfelle av lekkasje bakenfor tetningselementet 74 eller bakenfor den motsvarende avtetting mellom den øvre endehylse og den øvre krage, kan flensen 66 dreies for løsgjøring av forbindelsen mellom de sammenpassende gjenger 68 og 70. Kragen og endehylsen kan følge-lig sammenføyes aksialt og trykktestes, og endehylsen og kragen kan lettvint demonteres, hvis trykktesten er mislykket. Hvis trykktesten ikke indikerer lekkasje, kan kragen 66 fremdeles løsskrues en eller to omdreininger i forhold til endehylsen 64, og antirotasjonskilene 78 deretter plasseres hver for seg perifert om kragen, i flukt med en motsvarende sliss 76 i endehylsen. Kragen og endehylsen kan deretter sammenføres aksialt som tidligere beskrevet, hvorved kragen og endehylsen forbindes aksialt med gjengene 68 og 70 og med antirotasjonskilene 78 som sammenlåser endehylsen med kragen, for rotasjon med denne.

Figur 4 og 5 viser forskjellige utførelsesformer for sammenkobling av et oppblåsbart tetningselements endehylse med en krage. Senkesmidde eller krympede forbindelsessoner 112 og 142 er hver for seg vist mellom en nedre krage og en nedre endehylse på et oppblåsbart tetningselement. Samme forbindelse, opp-rettet mellom den nedre krage og nedre endehylse, vil normalt anvendes for sammenkobling av den øvre krage og den øvre endehylse, selv om forskjellige av de beskrevne forbindelseskombinasjoner kan benyttes for innmontering av en endehylse i en motsvarende krage. Den nedre krage 114 ifølge figur 4 innbefatter en sylindrisk ytterflate 116 som bringes i anlegg med en ringformet pakning 118 i endehylsen 120. En ringformet del som rager radialt utad fra flatepartiet 116, kan være anordnet ved plassering av en sirkelformet ring 122 av stort sett rektangulær tverrsnittsform i et ringformet spor 124 i kragen 114. Ringen 122 kan ha forskjellige tverrsnittsformer, og det er ikke nødvendig at den ønskede, radialt utadragende knast er ringformet. Knasten kan, men behøver ikke, være dreibart fastgjort til eller utgjøre en integrerende komponent av kragen 114.

Den nedre ende 126 av endehylsen 120 har redusert tykkelse, hvorved det avgrenses et ringformet kammer 127 mellom hylseenden 126 og kragen 114. I sin opprinnelige form er den nedre ende 126 hylseformet, slik at kragen 114 og endehylsen 120 kan forskyves sammen i aksialretning, mens den hylseformede nedre ende 126 lett passerer over ringen 122. Når endehylsen 120 befinner seg i ønsket aksialposisjon i forhold til kragen 114, kan et konvensjonelt senkesmiings- eller krympingsverktøy anvendes for utforming av en ringformet forsenkning 128 umiddelbart over ringen 126 og en ringformet forsenkning 130 umiddelbart under ringen 122, for aksial sammenkobling av endehylsen og kragen. For å øke forbindel-ses styrke, kan en splittring 132 innmonteres i det utvendige ringformede spor som formes av forsenkningen 130. Endene av den sirkelformede splittring 132 kan være deretter sammensveises til en massiv ring. Da diameteren av den massive ring 132 er mindre enn ytterdiameteren av ringen 122, blir komponentene sikkert sammenkoblet. En lignende splittring kan anvendes ved den øvre forsenkning 128, selv om aksialkreftene som overføres mellom elastomertetningselementet og den nedre krage 114, vanligvis er av slik størrelse at en oppadrettet kraft utøves mot den nedre endehylse 120, i forhold til den nedre krage 114, og at føl-gelig en enkeltring 132 under ringen 122 normalt vil være nødvendig. Om ønskelig kan aksialt fordelte, ytterligere ringer 122 og motsvarende nedre forsenkninger 130 samt ringer 132 være anordnet for ytterligere forsterkning av den konstruk-sjonsmessige forbindelse mellom kragen og endehylsen.

Forskjellige konvensjonelle verktøy kan anvendes for opprettelse av den senkesmidde eller krympede forbindelsessone som dannes av forsenkningene 128 og 130, som vist i figur 4. En konvensjonell rørkutter med en butt valse kan anvendes for opprettelse av de ønskede forbindelsessoner. Alternativt kan forbin-delsessonene opprettes mens rullen og endehylsen monteres på en dreiebenk, hvoretter de ringformede forsenkninger 128 og 130 utformes ved hjelp av en valse. Fortrinnsvis anordnes pakningen 118 for å sikre fullstendig avtetting mellom kragen 114 og endehylsen 120, og derved forebygge unnviking av fluid fra det utspilte elastomertetningselement. Som alternativ til pakningen 118 kan imidlertid de ringformede forsenkninger i den senkesmidde forbindelsessone ifølge oppfinnelsen, være tilstrekkelig for opprettelse av en metall-mot-metall avtetting mellom kragen og endehylsen. Materialet i splittringen 130 er ikke spesielt kritisk, fordi det bare skal gi sikkerhet for at forsenkningen 130 ikke ekspanderer og forskyves aksialt av ringen 122. Ingen for- eller etteroppvarming av ringen 132 skulle være nødvendig.

Figur 5 viser en annen senkesmidd eller krympet forbindelsessone 142 mellom den nedre krage 144 og den nedre endehylse 146. Det er anordnet en

ringformet pakning 148 av samme type som den tidligere beskrevne pakning 118. Den nedre krage er utstyrt med et ringformet spor 150, og den nedre ende 152 av endehylsen 146 har redusert tykkelse av hensyn til senkesmiingsprosessen. I dette tilfellet er imidlertid endehylsens yttermateriale fjernet for utforming av den nedre ende 152 av redusert tykkelse. Under monteringen vil innersiden 154 av den

hylseformede nedre ende 152 følgelig forskyves langs yttersiden 156 av kragen 144, slik at den nedre ende 152 forflyttes forbi sporet 150 og til en ønsket aksialposisjon av hylsen 146 i forhold til kragen 144.

Et senkesmiings- eller krympingsverktøy anvendes deretter for frembringelse av en ringformet forsenkning 158, hvorved et parti av den nedre hylseende 152 tvinges radialt innad og inn i sporet 150, som vist i figur 5. For å forsterke den inn-vendige forbindelse mellom hylsen og kragen, kan en splittring 160 anbringes langs det ytterspor som dannes av forsenkningen 158. Enden av splittringen kan deretter sammensveises til en massiv ring, som tidligere beskrevet. Ringen 160 har mindre innerdiameter enn diameteren av flatepartiet 156 på kragen 144, slik at den massive ringen 160 med sikkerhet fastholder forsenkningen 158 i sporet 150, selv når store aksialkrefter overføres mellom elastomertetningselementet og kragen.

I utførelsesformene både ifølge figur 4 og figur 5 kan en eller flere kiler anvendes for sammenkobling av den respektive krage med endehylsen, for rotasjon med denne, slik at vridningsmoment kan overføres gjennom pakningens elastomertetningselement. Hvis elastomertetningselementet kan tillates å rotere i forhold til rørstammen, kan antirotasjonskilene utelates.

Claims (9)

1. Oppblåsbar pakning for plassering langs en rørstreng i en brønnkanal, om-fattende: en rørstamme (12) for sammenkobling (16) med rørstrengen og med en gjennomgående kanal som forbindes med rørstrengen; et elastomertetningselement (14) radialt utenfor rørstammen (13); et trykkammer radialt mellom rørstammen og elastomertetningselementet (14), for utspiling av tetningselementet (14) til tettende anlegg mot brønnsideveg-gen; en øvre krage (22) aksialt ovenfor tetningselementet (14) og radialt utenfor rørstammen (12); en nedre krage (24) aksialt nedenfor tetningselementet og radialt utenfor rørstammen; en øvre endehylse (40), sammenkoblet med en øvre ende av tetningselementet (14) og radialt utenfor rørstammen (12); en nedre endehylse (62), sammenkoblet med en nedre ende av tetningselementet (14) og radialt utenfor rørstammen (12); karakterisert ved et perifert kragespor (52) i den radiale ytterside av i det minste den øvre eller den nedre krage; et perifert hylsespor (52) i den radiale innerside av den respektive øvre (22) og nedre (24) endehylse; og et festeelement (46) som strekker seg radialt mellom kragesporet (54) og hylsesporet (52) for aksial sammenkobling av i det minste den øvre eller den nedre krage med den respektive av den øvre og den nedre endehylse: idet minst én av den øvre endehylse (40), den nedre endehylse (62), den øvre krage (22), og den nedre krage (24) har et innføringshull (56) for innføring av festeelementet (46) i både kragesporet (52) og hylsesporet (54).

2. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1,karakterisert ved én eller flere antirotasjonsdeler (44) for sammenkobling av i det minste den øvre eller nedre krage (22, 24) med en respektiv av den øvre og nedre endehylse (40, 68), for rotasjon med denne.

3. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1,karakterisert ved at både det perifere kragespor (52) og det perifere hylsespor (54) er beliggende stort sett i et plan perpendikulært på rørstammens (12) midtakse.

4. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1,karakterisert ved en tetning for avtetting mellom i det minste den øvre eller den nedre krage og den respektive av den øvre og nedre endehylse.

5. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1, karakterisert ved at kragesporet (52) og hylsesporet (54) sammen danner et kombinert spor som har en generelt rektangulær tverrsnittsform; og at festeelementet (46) er et bånd som har generelt rektangulær tverrsnittsform for hovedsakelig å fylle det kombinerte sporets tverrsnittsform.

6. Oppblåsbar pakning ifølge krav 5, karakterisert ved at festebåndet (46) strekker seg rundt minst 210° av omkretsen til henholdsvis den øvre endehylse (40) eller nedre endehylse (62).

7. Oppblåsbar pakning ifølge krav 1,karakterisert ved at i det minste den øvre eller den nedre krage innbefatter et antall ventiler (30) for styring av fluidstrømmen mellom rørstammens gjennomboring og trykkammeret.

8. Oppblåsbar pakning ifølge krav 2, karakterisert ved at det i den ene eller flere av antirotasjonsdelene (44) inngår et antall antirotasjonsdeler som er perifert fordelt rundt omkretsen av i det minste den øvre eller den nedre krage.

9. Oppblåsbar pakning ifølge krav 8, karakterisert ved at det ene eller flere antirotasjonsdeler (44) omfatter: et antall utskjæringer som hver strekker seg inn i en ytre overflate av den minst ene av den øvre krage og nedre krage og omkretsmessig rundt den minst ene av den øvre krage og nedre krage; et tilsvarende antall antirotasjonskiler (44) som hver passer inn i en respektiv en av antall utskjæringer; og et tilsvarende antall aksialt forløpende slisser (50) i den indre overflate av en respektiv en av den øvre endehylse (40) og nedre endehylse (62) for å oppta hver sin av antirotasjonskilene (44).