NO340865B1 - Utvidbar tetning - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Oppfinnelsens tekniske område

Denne oppfinnelse gjelder ekspanderbare pakninger. I et bestemt aspekt er den foreliggende oppfinnelse relatert til pakningssystemer for bruk i brønnborehull.

Den kjente teknikk

For å utvinne hydrokarboner fra jorden bores brønner gjennom et eller flere underjordiske hydrokarbonreservoarer. Brønnene omfatter ofte et innsementert foringsrør/en foringsrørstreng som styrker siden av brønnen og altså gir strukturintegritet og gir isolasjon mellom de enkelte soner nede i grunnen. Typisk blir den del av et foringsrør som ligger inn mot et hydrokarbonreservoar som skal tappes, perforert slik at hydrokarbonene, dvs. olje og gass kan flyte inn i brønnhullet.

Under boringen, kompletteringen og produksjonsfasen finner operatørene det nødvendig å utføre forskjellige vedlikeholdsarbeider, så som reparasjon og kontroll/oppretting, og dette gjelder brønnen eller borehullet selv, foringsrørstrengen og produksjonsstrengen. Som et eksempel vil man i tillegg til perforeringene ofte få hull som tilfeldigvis dannes i det rørformede element. Alternativt kan operatørene finne det hensiktsmessig å isolere bestemte soner. Uavhengig av hvilken anvendelse som er aktuell vil det være nødvendig å anordne bestemte nede i hulls sammenstillinger så som forsterkninger av typen "liner patch" inne i det rørformede element og videre forankre og avtette nedi hulls sammenstillingene inne i dette element.

Idet det innledningsvis vises til fig. 1 i tegningene illustreres dette med et konvensjonelt pakningsarrangement 10 anordnet på en ende 12 av et rørformet element 14 som skal nedplasseres og festes i en brønnboring (ikke vist). Pakningsarrangementet 10 omfatter metallribber 16 som tjener som et anker, og et flytende pakningselement og en elastomerpakning 18 som tjener som en gasspakning. Enden 12 er innrettet for diametrisk ekspansjon ved hjelp av en rørkile ("swage") 20 som drives aksialt inn i enden 12 på teleskopisk vis. I et bestemt konvensjonelt arrangement er elastomerpakningen 18 anordnet tilnærmet mot den ytre del av enden 12 og har rektangulært tverrsnitt. Den radiale ekspansjon av enden 12 ved hjelp av rørkilen 20 ekspanderer pakningen 18 inntil den får kontakt med foringsrørveggen (ikke vist). Ytterligere ekspansjon av pakningen 18 øker den trykkraft som pådras mot foringsrørveggen (ikke vist) fra pakningens ytterflate 24. Det skal bemerkes at pakningens 18 i alt vesentlig rektangulære tverrsnitt bevirker at hele flaten 24 på yttersiden av pakningen får kontakt mot foringsrørveggen (ikke vist) ved i alt vesentlig samme tid. Av denne grunn vil man få en fordelt sammenpressingskraft pådratt ved hjelp av pakningen 18.

Utførelsen på fig. 1 har vist seg å arbeide tilfredsstillende i en lang rekke anvendelser og situasjoner, men man har likevel et visst behov for en brørmborm<g>sforarikring og/eller paknmgsinnretninger som kan møte de stadig økende krav som foreligger og kommer ved utviklingen av konstruksjonsteknikker for brønnboring. Denne foreliggende oppfinnelse er rettet mot å møte disse utfordringer.

I dokumentet US2004/0069485 beskrives et brønnverktøy for innføring og for tettende kontakt med et borehull. I dokumentet US 5355961 A beskrives en tetningsenhet for tetning av et ringrom mellom et ytre rørelement og et indre rørelement i en brønn.

I et aspekt, foreslås i og med oppfinnelsen et tetningsapparat for bruk i et rørformet element, og i en bestemt utførelse omfatter dette apparat en ekspanderbar hylse og en likeledes ekspanderbar toroid eller ringformet pakning. Pakningen har sitt leie inne i en omkretsomløpende fordypning eller et spor utformet i hylsen. En typisk slik pakning har en del med en utvidet diameter og danner en radialt utoverrettet pakningsoverflate. Under ekspansjon vil denne del presses mot det rørformede element, men i det minste innledningsvis vil den resterende del av pakningsoverflaten ikke bli sammentrykket. Følgelig påtrykkes trykket som dannes ved sammenpressingen over et begrenset kontaktareal mellom pakningen og det rørformede element. Den resulterende trykkprofil kan omfatte gradienter eller ha asymmetriske partier (så som relativt høyt trykk ved delen med utvidet diameter og lavere trykk i områdene som tilstøter disse deler). I et bestemt arrangement er pakningen utformet slik at den danner en gasstett pakning.

Det skal her forstås at eksempler av de mer viktige trekk ved oppfinnelsen er listet opp ganske kort for bare å gi den detaljbeskrivelse som nå følger en bedre start for forståelsen, og slik at bidragene til den kjente teknikk kan verdsettes. Man har naturligvis ytterligere trekk ved oppfinnelsen, som skal beskrives deretter og som også vil inngå i patentkravene som følger etter beskrivelsen.

Kort gjennomgåelse av tegningene

For en god forståelse av denne oppfinnelse vises til detaljbeskrivelsen nedenfor av foretrukne utførelser, og samtidig vises til de tilhørende tegninger hvor samme henvisningstall angir samme eller tilsvarende elementer i tegningene, og hvor: Fig. 1 viser et lengdesnitt av en del av et system ifølge den kjente teknikk for tetning og forankring,

fig. 2 viser et tilsvarende lengdesnitt i en bestemt utførelse av et system for tetning og forankring, men nå i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 3 viser et tverrsnitt av et pakningselement i samsvar med den bestemte utførelse av oppfinnelsen,

fig. 4 viser et lengdeutsnitt av et tetnings- og forankringsarrangement i samsvar med den bestemte utførelse av oppfinnelsen, og

fig. 5 viser et lengdesnitt gjennom et annet slikt arrangement for tetning og forankring, likeledes i samsvar med en bestemt utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Gjennomgåelse av de foretrukne utførelser

Oppfinnelsen angår et apparat for tetning for bruk i rør i en brønnboring som angitt i krav 1 og krav 11. I et første aspekt danner oppfinnelsen en pakning ved ekspansjon av et ettergivende tetningselement, til sammenpresset inngrep med en motliggende overflate. Selv om innholdet i denne oppfinnelse skal gjennomgås når det gjelder olje- og gassanvendelser vil også oppfinnelsen kunne brukes med fordel i mange andre situasjoner, innbefattet forhold vedrørende luftfart, medisinsk utrustning, kjemiske prosessystemer, motorkjøretøyer og andre situasjoner hvor rør brukes til transport eller på anne måte formidling av fluider, så som væsker og gasser. Videre vil oppfinnelsens utførelsesformer gjennomgås i forbindelse med gasstette pakninger, men det er klart at slike utførelser også vil kunne anvendes i situasjoner hvor det ønskes en væskeforsegling eller -pakning. Følgelig skal det forstås med denne oppfinnelse at den ikke er begrenset til de illustrerte eksempler som er gjennomgått nedenfor.

Vi viser nå til fig. 2 som illustrerer et brønnboreverktøy 100 innrettet for å bære et valgt brønnboreverktøy i en seksjon i en brønnboring. I bestemte utførelser vil dette valgte verktøy kunne være en forbindelsesmekanisme for et foringsrør ("a casing patch") som er beregnet til å gi en langtidstetning over perforeringer, oppsplittinger, korrosjonspunkter og/eller lekkasjer i brønnborerør, så som foringsrør, innsatser, produksjonsrør etc. Eksempler på bruk omfatter anvendelser med vannavstengning eller soneisolasjon. I tillegg kan brønnboreverktøy utført i samsvar med denne oppfinnelse kunne kjøres i enhver type brønn, innbefattet horisontale, multilaterale, tranghullsbrønner, enkeltborede eller geotermiske brønner og kan trippes inn i brønnboringen via elektriske systemer/irmføringslinjer, såkalte slick liner, med rør, borerør eller kveilerør. Brønnboreverktøyet 100 vil når det er innført avtette eller isolere en brønnboreseksjon som har perforeringer eller åpninger, slik at formasjonsfluidet ikke kommer til å føres inn i boringen i det rørformede element som er ført ned i denne (i brønnen).

I en bestemt utførelsesform har brønnboreverktøyet en forbindelse (ofte kalt konnektor) eller forlengelsesseksjon 102, en toppekspanderbar forankringsenhet 104, en bunnekspanderbar forankringsenhet 106 og en skjøt 108 eller forbindelse som sørger forbindelsen mellom konnektoren eller forlengelsesseksjonen 102 og forankringsenhetene 104 henholdsvis 106. Forbindelsen 108 kan være gjenget eller bruke en annen egnet sammenkoplingsmåte. Forankringsenhetene 104 og 106 er utformet som hylse/tapp eller lignende og med en sentral boring. I en bestemt utførelse omfatter toppforankringsenheten 104 en gasstett pakning 110 og en kombinasjon av et væsketettende element, gjerne kalt væskepakning og et anker, idet kombinasjonen har henvisningstallet 112. På tilsvarende måte har bunriforarikringsenheten 106 en gasstett pakning 114 og en kombinert enhet 116 for væsketetning og forankring. En topprørkile 118 og en bunnrørkile 120 er innrettet for å føres til inngrep og ekspandere henholdsvis forankringsenhetene 104 og 106. Under installasjonen drives topprørkilen 118 aksialt inn i forankringsenheten 104, og siden rørkilen 118 har en ytterdiameter som er større enn den innvendige borediameter av forankringsenheten 104 vil denne sistnevnte ekspanderes radialt utover og føres til inngrep med innerflaten i et brønnborerør, så som et foringsrør, et borerør eller lignende (ikke vist). For å gjøre det hensiktsmessig vil brønnborerøret her kalles et foringsrør. På tilsvarende måte drives bunnrørkilen 120 aksialt inn i den bunnekspanderbare forankringsenhet 106 for å ekspandere denne til inngrep med (ut mot) det indre av foringsrøret (ikke vist). Som brukt her vil aksen CL av verktøyet 100 forstås som referansepunktet eller -linjen for den radiale eller diametriske ekspansjon som beskrives.

Et setteverktøy 122 brukes til aksial forskyvning av bunn- henholdsvis topprørkilene 118 og 120. Passende slike setteverktøy er gjennomgått i patentlitteraturen, nemlig US 6 276 690 med tittel "Ribbed sealing element and method of use" og US 3 948 321 med tittel "Liner and reinforcing swage for conduit in a wellbore and method and apparatus for setting same", og begge disse patentskrifter tas her med som referansemateriale for samtlige formål. Setteverktøyet kan aktueres hydraulisk eller bruke pyroteknikk eller annen hensiktsmessig måte for aktiveringen.

Fluidtetningsankrene 112 og 116 omfatter kontinuerlig omløpende omkretsribber av metall som danner en metaWmetalltetning mot det tilstøtende foringsrør når ankrene er ekspanderte. Metall/metallkontakten gir en væsketetning som hindrer strømmen av væske mellom foringsrøret og forankringsenhetene 104 og 106 og en forankringsmekanisme som kan holde brønnboreverktøyet 100 oppe inne i foringsrøret. Inngrepet mellom ankrene 112 og 116 kan bruke mange typer og ha mange variasjoner i inngrepsmekanismen mellom foringsrørveggen (ikke vist) og ribbene, f.eks. kan ribbene være utført av hardere materiale enn foringsrørveggen slik at de vil trenge inn i eller "bite inn i" dette foringsrør for å sikre en god forankring. Ribbene kan også være utført i mykere materiale enn foringsrørveggen, slik at deres materiale vil flyte inn i uregelmessigheter i denne vegg for derved å forbedre tetningsvirkningen på en motsatt måte. I andre arrangementer vil en kombinasjon av relativt hardt og relativt mykt materiale i ribbene kunne brukes til å gi mange typer inngrep mellom dem og foringsrørveggen.

Pakningene 110 og 114 danner en barriere som hindrer strømmen av gasser mellom forankringsenhetene 104, 106 og foringsrørveggen. I en bestemt utførelse har disse pakninger generelt toroidisk form og er i det minste delvis av elastiske eller ettergivende materiale. Med elastisitet eller ettergivenhet menes at materialet kan deformeres (f.eks. ekspanderes radialt) uten noen vesentlig degradering av noen materialegenskaper som er relevant for dets funksjon som tetningsmiddel. Det materialet som brukes for å tette, dvs. for pakningen, kan være et elastomermateriale eller et annet naturlig eller menneskefremstilt materiale. Det bestemte materialet kan velges med hensyn til kjent brønnborekjemi og type fluid eller gass som foreligger i omgivelsene der det skal bores. F.eks. vil materialer så som hydrosulfid, naturgass, materialer for syrevasking hvert enkeltvis kunne gi en forskjellig betydning for valget av tetningsmateriale, og av denne grunn kan enkelte materialer være egnet for visse anvendelser, mens andre materialer vil være mer egnet for andre anvendelser. I tillegg kan tetningsmaterialene være hybrider (dvs. laget av to eller flere materialer), de kan omfatte innsatser og/eller omfatte en eller flere overflatelag.

Fig. 3-5 illustrerer en bestemt utførelse av en gasstett pakning som er i samsvar med oppfinnelsens lære. For enkelhets skyld vil en slik pakning gjennomgås med referanse til pakningen 110 og med den forståelse at den likeledes kan brukes som gasstett pakning 114. Pakningen 110 omfatter en radialt innoverrettet anleggsflate 130 og en tilsvarende utoverrettet anleggsflate 132. Som vist på fig. 4 har pakningen 110 en buet ytre overflate 132 som gir økt diametral del 134. Når pakningen 110 i form av et tetningselement ekspanderes radialt utover vil denne økede diametrale del 134 gi en første kontaktflate med et bestemt areal mot foringsrørveggen 22. En videre ekspansjon av pakningen 110 vil gradvis øke dette overflateareal som ligger i kontakt med overflaten 22 av foringsrøret, ved at pakningen deformeres. Konvensjonelle pakninger har gjerne og som allerede gjennomgått rektangulært tverrsnitt (fig. 1) slik at sammenpressingskraften blir jevnt fordelt, og det vil da være liten eller ingen endring i overflatearealet som ligger i kontakt med den motliggende overflate, f.eks. fra foringsrøret, under ekspansjonen. I og med oppfinnelsen vil man således i en bestemt utførelse få en pakning som først har en lokalisert eller konsentrert kompresjonsbelastning og ved ekspansjon øker kontaktflaten hvor en sammenpressingskraft påtrykkes. Det vil innses at man ved å begrense det kontaktareal som først får kontakt vil man få en relativt større trykkraft mot foringsrørveggen for en gitt ekspansjonskraft.

Selv om en elliptisk form er vist for pakningen 114 vil også andre fasonger som gir en ikke-fordelt første påtrykkskraft også virke tilfredsstillende. F.eks. kan en ovoid form eller en annen tverrsnittsform med buet fasong, men usentralisert forstørret diameterdel også være egnet. Dessuten vil både plane så vel som buede flater også være anvendelige, under den fomtsetning at de i det minste innledningsvis innfører en lokalisert kontaktoverflate. Man kan f.eks. ha en profil av romboid eller triangulær fasong, idet slike typer er egnet i bestemte anvendelser, siden mindre enn alt eller en hovedsakelig del av den tilgjengelige anleggsoverflate da innledningsvis kommer i berøring med foringsrørveggen. Følgelig vil generelt en passende tverrsnittsprofil omfatte en profil som setter i gang en tetning slik at det blir et anlegg mot en overflate på et foringsrør, med en kompresjonskraft som ikke innledningsvis er jevnt fordelt over hele eller i alt vesentlige av den tilgjengelige tetningsoverflate i en pakning. Med andre ord vil en egnet tverrsnittsprofil kunne omfatte en profil som fokuserer eller konsentrerer sammenpressingskraften som påtrykkes pakningsoverflaten mot foringsrørveggen i det minste innledningsvis under ekspansjonen, og denne profil som er tilordnet et tverrsnittsareal kan omfatte områder som har trykkgradienter (dvs. en økning eller reduksjon i trykket over en gitt region) og/eller asymmetriske trykkregioner (dvs. enkelte regioner med et trykk som er forskjellig fra trykket i andre regioner), og typiske trykkprofiler vil innbefatte en relativt sentral høytrykksregion som er flankert av to eller flere tilsvarende lavtrykksregioner, en forskyvet høytrykksregion som er flankert av to eller flere lavtrykksregioner, en serie regioner med gradvis høyere trykk, høytrykksregioner som er skilt av en lavtrykksdal eller lignende og tilsvarende. I bestemte utførelser, siden kontaktoverflaten mellom pakningen og foringsrørveggen øker vil størrelsen av kontakttrykket kunne holdes i alt vesentlig konstant eller variere (dvs. øke eller reduseres).

Pakningen 114 er lagt inne i en omkretsløpende grop som danner et leie 136 og er utformet i en ende 138 av toppforankringsenheten 104. Anleggsoverflaten 130 og leiet 136 er i en bestemt utførelse utformet med elliptisk eller annerledes buet form, som tillater en kontrollert på(kagsvkkning av trykkreftene som frembringes ved ekspansjonen av den ekspanderbare forankringsenhet 104 (fig. 2). Formen av overflaten 130 kan være den samme som eller forskjellig fra formen av overflaten 132. F.eks. kan overflaten 130 være sirkulær, mens overflaten 132 kan være elliptisk. Overflaten 130 kan være rektangulær, mens overflaten 132 kan være sirkulær. Overflaten 130 kan være elliptisk, mens overflaten 132 kan være romboid etc. I ethvert tilfelle vil komplementære eller tilpassede profiler for leiet 136 og overflaten 130 bedre virkningen av pakningen 114 ved å gi en jevn eller kontrollert kompresjon av det materialet som danner pakningen 114. Det er klart at en pakning dannes mellom overflaten 130 og "salen" 136, ovenfor kalt leiet.

Det vises nå til fig. 4 hvor pakningen 114 kan brukes i et arrangement som omfatter et eller flere trekk som kontrollerer/styrer tetnmgsvirkningen. I et første slikt arrangement kan et eller flere hevede elementer 140 være utformet nær pakningen 114. Formen av disse elementer 140 kan velges ut fra den bestemte funksjon de har eller skal utføre. I et bestemt arrangement danner elementene 140 diametralt store nok elementer til å beskytte pakningen 114 fra kontakt med innvendige overflater i borehullet og strukturer i dette, når verktøyet 100 blir trippet inn i brønnboringen. I en slik utførelse vil således elementene 140 måtte ha en høyde eller radial avstand som er tilstrekkelig til å beskytte strukturer i brønnboringen og objekter fra å skrape mot eller på annen måte ødelegge pakningen 114. Slike hevede eller fremspringende elementer 140 kan konstruksjonsmessig være tilsvarende metallribbene 112, og faktisk vil metallpakningene 112 kunne danne tilstrekkelig høyde til å gi beskyttelse av pakningen 114 under selve trippingen inn i brønnen. I tillegg kan et eller flere hevede elementer 140 være utformet for å beskytte eller redusere risikoen for at brønnborefluid kommer til å strømme over pakningen 114 og mellom denne salen 130 eller leiet. Dette betyr at elementene 140 kan hindre hydrodynamisk spyling av pakningen 114. I tillegg kan et eller flere elementer 114 av utstikkende type være anordnet for å tjene som stoppere som beskytter pakningen 114 fra overtrykksetting eller overkompresjon. Som et eksempel kan pakningen 114 i et bestemt arrangement være konfigurert for å deformeres fra en avlastet tilstand til en nærmere bestemt driftsdimensjon, dvs. at den kan presses sammen fra en nominell ytterdiameter og til en spesifisert mindre driftsdiameter. En slik (Mftsclimensjonsendring vil kunne ordnes ved passende valg av høyde på et eller flere av elementene 140. Disse elementer kan også tjene som en væskeforsegling for å begrense mengden brønnborefluid som kommer i kontakt med pakningen 114. På en måte som allerede er beskrevet kan elementene 140 ha en bestemt hardhet som tillater penetrasjon og/eller innleiring i foringsrørveggen, og i bestemte utførelser vil flere slike oppløftede eller fremspringende elementer 140 kunne være anordnet, og hvert av dem vil i så fall kunne utføre forskjellige funksjoner. I andre utførelser vil det være nok med ett element 140 eller én og samme type elementer som utfører flere funksjoner.

I en bestemt utførelse er pakningen 114 tilbaketrukket fra ytterdiameteren av ribbene 112 som vist på fig. 5 (eller andre elementer så som elementene 140). Ved å trekke tilbake pakningen 114 vil brønnborestrukturer kunne ha en mindre risiko for å skjære eller skrape opp overflaten 132 på pakningen. Som bemerket tidligere brukes en rørkile 118 for radial ekspansjon av enden 104, og det er under denne ekspansjon at pakningen 114 starter sitt fremspring utenfor ribbene 112. Følgelig får pakningen 114 en første posisjon hvor den ligger tilbaketrukket i forhold til ribbene 112, og en andre tettende posisjon hvor den er blottlagt utenfor dem, i det minste midlertidig, dvs. utenfor ytterdimensjonene av ribbene 112. Når pakningen 114 er vist som flankert av to fremstikkende elementer 140 vil ett slikt element 140 eller tre eller flere av dem kunne være mer egnet eller like godt egnet for andre anvendelser.

Det vises nå til fig. 4 og 5 hvor den gasstette pakning 110 brukes sammen med en væskepakning som er dannet av de omløpende metallribber 112. I en bestemt utførelse er både rørkilen 118 og enden 110 utformet for å holde kontroll med responsen av metallribbene 112 og den ettergivende gasstette pakning 110 til ekspansjonskraften som frembringes når rørkilen 118 føres inn i enden 110. F.eks. kan tykkelsen av det materialet som rager radialt innover i pakningen 110 og metallribbene 112 varieres for å styre størrelsen av ekspansjonskraften som påtrykkes hvert av disse elementer. Ved f.eks. å bruke materialet under pakningen 110 (henvisningstallet 142) i tynnere utgave enn materialet på undersiden av ribbene 112 (henvisningstallet 144) kan rørkilen 118 ekspandere forankringsenheten 104 radialt, nemlig den del som ligger nærmest pakningen 110, lettere enn forbindelsesdelen som ligger nærmere ribbene 112, siden mindre materialmengde vil motstå ekspansjonskraften. Også de kraftvektorer som ledsager den radiale ekspansjon forårsaket av rørkilen 118 kan kontrolleres ved å ha anordnet avskrådde overflater på kilen 118 og på den innvendige overflate 156 av enden 138. Som et eksempel kan rørkilen 118, idet denne generelt et rørformet element, ha en første og en andre skråflate 150, 152, hver med en forskjellig sltfåningsvinkel Al, A2. Den første vinkel Al kan da være mellom 10 og 20 grader, mens den kan være mellom 1 og 2 grader. Følgelig vil kilen 118 ekspandere forankringsenheten 104 i en totrinnsprosess hvor man først har en relativt stor ekspansjon som forårsaket av den første flate 150, etterfulgt av en mer gradvis ekspansjon forårsaket av den andre flate 152.1 tillegg kan den indre overflate 156 nær pakningen 110 omfatte en sltfåning som er komplementær med skråningen eller slffåningene i kilen 118. Som et eksempel kan denne flate 156 ha en vinkel A3 tilnærmet lik vinkelen A2 på flaten 152. Det innses at slike tilpassede eller komplementære vinkler vil føre til en radial ekspansjon som hovedsakelig er ortogonal på den aksiale midtlinje CL av verktøyet 100. I tillegg vil et andre pakning 111 i enkelte utførelser kunne anordnes nær pakningen 110. I et slikt arrangement vil den i alt vesentlig ortogonale ekspansjon kunne omfatte begge pakninger 110, 111 under bevegelse radialt utover og tilnærmet samtidig.

Oppfinnelsen kan brukes alle steder hvor det er ønsket å ha en gasstett pakning. Som allerede bemerket kan de enkelte aspekter av oppfinnelsen brukes i verktøy som forbinder eller på andre måter forsegler en seksjon i en brønnboring. I andre utførelser kan pakningene brukes til å etablere et opphengssystem for et foringsrør, f.eks. kan et forankringsverktøy være utrustet med et sett metallpakninger og et sett gasstette pakninger. Disse pakninger vil i kombinasjon gi både gass- og væsketetning i røret og forankringsverktøyet, fra hvilket andre verktøy kan henges opp fra undersiden eller stakkes på oversiden.

I en bestemt driftsmåte vil et verktøy bygget opp med en seksjon som har en øvre og en nedre forankringsenhet kunne sammenstilles og anordnes i brønnboringen. Enheten kan føres ned i denne sammen med et setteverktøy, og når brønnboreverktøyet da er satt på ønsket sted i boringen eller hullet vil setteverktøyet aktiveres. I en bestemt utførelse vil dette da forårsake at den øvre og nedre rørkile drives innover i brønnboreenheten. Denne innføring i henholdsvis den øvre og nedre forankringsenhet tvinger ut eller ekspanderer ribbene og pakningene i henholdsvis den øvre og nedre enhet. I en bestemt konfigurasjon vil den gasstette pakning først ekspandere til kontakt med det indre av foringsrøret, og deretter ekspandere metallribbene for inngrep i dette foringsrør. I andre situasjoner kan den gasstette pakning og metallpakningene komme i kontakt ved hovedsakelig samme tidspunkt. I enda andre utførelser omfatter rørkilen skråflater som ekspanderer pakningene og ribbene i to forskjellige skråflateinnkilinger.

Som bemerket tidligere kan pakningsarrangementer utført i samsvar med oppfinnelsen brukes til både vannavstengning og soneisolasjon samt reparasjonsanvendelser for foringsrør/rør. Annet verktøy som kan gjøre fordelaktig bruk av oppfinnelsen omfatter hastighetsstrenger, sumppakkere, hengersystemer for gruspakking, skjermopphengssystemer og polerte boreopptaksenheter med stor innvendig diameter. Slike irmretninger kan posisjoneres på forlengelsesseksjonen 112 i stedet for forlengelsesseksjonen 102 (fig. 3). Det vil innses at utførelsesformene gjennomgått ovenfor rett og slett er eksempler på de tallrike tilpasninger og variasjoner som er tilgjengelige under oppfinnelsens dekkbegrep. I visse utførelsesformer vil f.eks. kiler ("slips") kunne brukes til forankring av brønnboreverktøyet inne i en brønnboring, og slike kiler kan enten da samvirke med de ekspanderbare ribber (dvs. tjene som et primært eller oppfølgende forankringssystem) eller eksklusivt forankre verktøyet. I tillegg behøver ikke væskepakningene og gasspakningene være på samme forbindelse eller hylse. I stedet kan heller en første forbindelse omfatte den gasstette pakning, mens en andre forbindelse kan omfatte væskepakningen. I andre variasjoner vil utførelsesformer av pakninger og utformet i samsvar med denne oppfinnelse kunne lages som pakninger som gir en kontrollert lekkasje av gass og væske heller enn å sørge for minimal eller ingen lekkasje. I nok andre variasjoner vil læren fra denne oppfinnelse kunne brukes til å frembringe innvendige pakninger i brønnboremotorer for boringen, nedi hulls sammenstillinger som omfatter styreenheter, borestrenger, foringsrørstrenger, liner-strenger og annet verktøy og utstyr som brukes i brønnboreanvendelsene.

Fagfolk innenfor denne teknikk vil innse at en rekke modifikasjoner og endringer nok kan utføres i forhold til de typiske design og utførelsesformer som her er gjennomgått, men at oppfinnelsen som sådan bare begrenses av innholdet i patentkrav som er satt opp nedenfor og eventuelt ekvivalenter av utførelsesformene.

Claims (14)

1. Apparat for tetning, for bruk i rør i en brønnboring,karakterisert vedat det omfatter: (a) et radialt ekspanderbart hylseelement (104, 106) med et periferisk spor som har et bueformet parti (136), (b) et radialt ekspanderbart tetningselement (110, 114) anordnet i sporet (136), der tetningselementet (110, 114) har en radialt utad rettet tetningsflate (132) som øker overflatekontaktarealet mot røret (22) i brønnboringen når tetningselementet (110, 114) ekspanderer, idet tetningselementet (110, 114) har en anleggsoverflate (130) som er komplementær til det buef ormede partiet, flere periferiske ribber (112) ved en aksialt adskilt avstand fra tetningselementet (110 114), de periferiske ribbene (112) er i inngrep med røret (22) i brønnboringen når de er ekspandert, hvor de periferiske ribbene (112) er innrettet til å danne en væsketetning med røret (22) i brønnboringen; og en kileanordning (118, 120) som ekspanderer hylseelementet (104, 106), hvor hylseelementet (104, 106) og en kileanordning (118, 120) samvirker for å gi en ekspansjonskraft for tetningselementet (110, 114) som er forskjellig fra en ekspansjonskraft tilveiebrakt for de periferiske ribbene (112).

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat de forskjellige ekspansjonskrefter er forårsaket av forskjellig hylseelementtykkelser på tetningselementet (110 114) og de periferiske ribbene (112).

3. Apparat ifølge krav 1 eler 2,karakterisert vedat tetningselementet (110, 114) har en i det vesentlige elliptisk tverrsnittsprofil.

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat det videre omfatter minst et opphøyd element (140) utformet nær tetningselementet (110, 114), idet det opphøyde elementet hindrer hydrodynamisk spyling av tetningselementet (110, 114).

5. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat det har minst et opphøyd element (140) utformet nær tetningselementet (110, 114), at i det minste et opphøyd element (140) kontrollerer tetningselementets maksimale kompresjon ved å tillate at tetningselementet (110, 114) komprimeres fra en hvilende stilling til en spesiell operativ dimensjon.

6. Apparat ifølge krav 5,karakterisert vedat tetningselementet (110, 114) i det minste innledningsvis er radialt tilbaketrukket i forhold til en av de omkretsløpende ribber (112) anordnet nær det minst ene fremstikkende element (140).

7. Apparat ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat kileanordningen (118, 120) er innrettet for teleskopisk inngrep med hylseelementet (104, 106) og omfatter minst én skråstilt overflate (152) innrettet for å gli mot en indre overflate av hylseelementet (104, 106), idet glidebevegelsen forårsaker at hylseelementet (104, 106) ekspanderer.

8. Apparat ifølge krav 7,karakterisert vedat hylseelementets indre overflate har minst en skråstilt overflate (152) som er komplementær til den minst ene skråstilte overflate på kileanordningen (118, 120).

9. Apparat ifølge krav 9,karakterisert vedat de omløpende ribbene (112) er innrettet for forankring av hylseelementet (104, 106) til røret i brønnboringen.

10. Apparat ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat det omfatter flere tetningselementer (110, 114) anordnet på hylseelementet (104, 106).

11. Apparat for tetning, for bruk i et rør i en brønnboring,karakterisert vedat (a) et første forankringselement (104) som har radialt ekspanderbar forankringselement (104 106), det radialt ekspanderbare tetningselement (110) og de periferiske ribber (112); (b) et andre forankringselement (106) som har (i) et forankringselement med en ytre overflate i hvilken et periferisk spor (136) som har et buef ormet parti utformet, forankringselementet er radialt ekspanderbart, og (ii) et tetningselement (114) anordnet i sporet (136) og som har en utvidet diameterdel (134), idet tetningselement (114) er radialt ekspanderbart, slik at den utvidede diameterdelen (134) blir komprimert mot det rørformede elementet (22) for å danne en i det vesentlige gasstett forsegling; og (c) en forlengelse (102) som har en første ende tilpassbar med det første forankringselement (104) og en andre ende tilpassbar med det andre forankringselement (106); hvor de periferiske ribber (112) apparatet for tetning i røret (22) i brønnboringen og danner en væsketening med røret (22) i brønnboringen når de er ekspanderte.

12. Apparat ifølge krav 11,karakterisert vedat første og andre forankringselementer (104, 106) og forlengelsen (102) samvirker for å minimere strømmen fra et formasjonsfluid inn i røret i brønnboringen (22).

13. Apparat ifølge krav 11 eller 12,karakterisert vedat forlengelsen omfatter en av følgende elementer (i) en gruspakke, (ii) en sandskjerm, (iii) en liner.

14. Apparat ifølge ett av krav 1-13,karakterisert vedat det buede partiet utøver en i det vesentlige ensartet kompresjon av tetningen.