NO20120769A1 - Ring compartment seal utilizing energized discrete soft interface sealing elements - Google Patents

Abstract

En tetningssammenstilling (21) for å tette et ringrom (20) mellom indre (14) og ytre (12) brønnhodeelementer omfatter en energetisatorring (38) som har indre og ytre ben (41, 43) adskilt ved en slisse (39), dannet av et elastisk materiale med høy styrke og som har en sentral akse og en indre diameter tetningsring (50) dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en indre side av det indre benet (43) for å danne en tetning mellom det indre brønnhodeelementet (14) energetisatoren (38). En ytre diameter tetningsring (48) dannet av et uelastisk materiale er lokalisert på en ytre side av det ytre benet (41) for å danne en tetning mellom energetisatoren (38) og det ytre brønnhodeelementet (12). Tetningssammenstillingen (21) kan ha en innledende radial dimensjon fra indre overflate (55) av den indre diameter tetningsringen (50) til en ytre overflate (57) av den ytre diameter tetningsringen (48) som er tilpasset til å være større enn en radial bredde av ringrommet (20), og forårsaker at ben (41, 43) bøyer av mot hverandre når satt inn i ringrommet (20).A seal assembly (21) for sealing an annulus (20) between inner (14) and outer (12) wellhead elements comprises an energizer ring (38) having inner and outer legs (41, 43) separated by a slot (39) formed of a high strength elastic material having a central axis and an inner diameter sealing ring (50) formed of an inelastic material located on an inner side of the inner leg (43) to form a seal between the inner wellhead member (14) the energizers (38). An outer diameter sealing ring (48) formed of an inelastic material is located on an outer side of the outer leg (41) to form a seal between the energizer (38) and the outer wellhead member (12). The sealing assembly (21) may have an initial radial dimension from the inner surface (55) of the inner diameter of the sealing ring (50) to an outer surface (57) of the outer diameter of the sealing ring (48) adapted to be larger than a radial width. of the annulus (20), causing bones (41, 43) to bend toward each other when inserted into the annulus (20).

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION

1. Oppfinnelsens område 1. The scope of the invention

Foreliggende oppfinnelse omhandler generelt brønnhodesammenstillinger og spesielt tetningssammenstillinger for tetning mellom indre og ytre brønnhode-elementer. The present invention generally deals with wellhead assemblies and in particular sealing assemblies for sealing between inner and outer wellhead elements.

2. Beskrivelse av den beslektede teknikk 2. Description of the related art

Tetninger blir brukt mellom indre og ytre brønnhode-rørelementer for å holde internt brønntrykk. Det indre brønnhodeelementet kan være et oppheng for brønnrør som bærer en streng av brønnrør som strekker seg inn i brønnen for strømningen av produksjonsfluid. Opphenget for brønnrør lander i et ytre brønn-hodeelement, som kan være et brønnhodehus, et ventiltre eller et rørhode. En pakning (packoff) (eller annen tetningssammenstilling) tetter ringrommet mellom opphenget for brønnrør og det ytre brønnhodeelementet. Skiftevis kan det indre brønnhodeelementet være et oppheng for rørsystem lokalisert i et brønnhodehus og festet til en streng av rørsystem som strekker seg inn i brønnen. En pakning (pack off) (eller annen tetningssammenstilling) tetter ringrommet mellom opphenget for rørsystem og brønnhodehuset. I en annen alternativ design, kan det indre brønnhodeelementet være en isolasjonsmansjett, slik som kunne bli brukt for å isolere høyt trykk, abrasive fraktureringsfluider fra visse deler av brønnhodet. En pakning (eller annen tetningssammenstilling) tetter ringrommet mellom isola-sjonsmansjetten og det ytre brønnhodeelementet. Seals are used between inner and outer wellhead tubing elements to maintain internal well pressure. The inner wellhead member may be a well pipe hanger carrying a string of well pipe extending into the well for the flow of production fluid. The suspension for well pipe lands in an outer well head element, which can be a well head housing, a valve tree or a pipe head. A packing (packoff) (or other sealing assembly) seals the annulus between the suspension for well pipe and the outer wellhead element. Alternately, the inner wellhead element can be a suspension for piping located in a wellhead housing and attached to a string of piping extending into the well. A packing (pack off) (or other sealing assembly) seals the annulus between the suspension for the piping system and the wellhead housing. In another alternative design, the inner wellhead member may be an isolation sleeve, such as could be used to isolate high pressure, abrasive fracturing fluids from certain portions of the wellhead. A gasket (or other sealing assembly) seals the annulus between the insulation sleeve and the outer wellhead element.

En rekke ringromstetninger av denne naturen har blitt anvendt. Konvensjo-nelle ringromstetninger inkluderer, for eksempel, elastomere og delvis metall og elastomere ringer. Tidligere teknikks undervanns innstikk-type tetninger kan be-nytte elastomere materialer som blir komprimert til et greptilpasset ringrom. Disse er enkle design, lette å installere, bevarer en fornuftig konstant last når de blir trykkavlastet over tid på grunn av deres iboende elastisitet og er myke nok til å strømme og tette på mindre defekter. Slike materialer har imidlertid et begrenset bruksområde når det gjelder temperatur og fluidkompatibilitet. De kan svelle og brytes ned mekanisk i visse fluidmiljøer, slik som de funnet i mange brønnhoder, og kan lide av en eksplosiv svikt hvis de blir utsatt for hurtig avtagende trykk i et gassmiljø. A number of annulus seals of this nature have been used. Conventional annulus seals include, for example, elastomeric and partially metal and elastomeric rings. Prior art underwater plug-in type seals can use elastomeric materials that are compressed into a grip-adapted annulus. These are simple in design, easy to install, maintain a reasonable constant load when depressurized over time due to their inherent elasticity and are soft enough to flow and seal minor defects. However, such materials have a limited range of use in terms of temperature and fluid compatibility. They can swell and break down mechanically in certain fluid environments, such as those found in many wellheads, and can suffer an explosive failure if exposed to rapidly decreasing pressure in a gas environment.

Tidligere teknikks tetningsringer laget fullstendig av metall for å danne metall-til-metall-tetninger blir også anvendt. For å mestre intern belastning fjernt fra grenseflatene, blir metalltetninger ifølge tidligere teknikk laget av harde materialer med høy styrke som gjør tetning ved grenseflaten vanskelig og krever gene-rering av enorme laster for å tilveiebringe noen grad av skadetoleranse. Dette vil i sin tur selv forårsake skade på de samme overflatene. For å overkomme dette, har det blitt brukt belegg i form av spraybelegg eller plettering eller smeltede inn-legg, slik som hardlodding for å binde et sekundært mykere materiale til metall-tetningen. Disse beleggene er ofte vanskelige å påføre, kostbare, ineffektive i materialbruk, har en tendens til å øke hardheten av det sprayede materialet og er typisk vanskelige å påføre tykke nok til å tilveiebringe volumet av materiale krevet for å tette på alvorlige defekter. Prior art sealing rings made entirely of metal to form metal-to-metal seals are also used. To cope with internal loading remote from the interfaces, prior art metal seals are made of hard, high-strength materials that make sealing at the interface difficult and require the generation of enormous loads to provide some degree of damage tolerance. This, in turn, will itself cause damage to the same surfaces. To overcome this, coatings in the form of spray coating or plating or fused inlays, such as brazing, have been used to bond a secondary softer material to the metal seal. These coatings are often difficult to apply, expensive, inefficient in material use, tend to increase the hardness of the sprayed material, and are typically difficult to apply thick enough to provide the volume of material required to seal serious defects.

Et tredje alternativ for tidligere teknikk har vært å bruke uelastiske termoplastiske materialer slik som polytetrafluoretylen, eller støpt grafitt for den tettende apparaturen. Disse har ikke noen naturlig elastisitet og krever derfor noen sekun-dære deler, slik som interne fjærer, for å tilveiebringe en elastisk respons til mil-jøet som forandrer seg, som sikrer at tetningen beholder en fornuftig konstant last når den ikke er trykksatt over tid og sikrer slik at en tetning blir opprettholdt til alle tider. På grunn av den lave styrken av termoplastiske materialer kan de generelt ikke holde lastene krevet for å forårsake signifikant plastisk strømning ved grenseflaten og har slik ikke en tendens til å tette godt på skadede overflater. A third prior art alternative has been to use inelastic thermoplastic materials such as polytetrafluoroethylene, or cast graphite for the sealing apparatus. These do not have any natural elasticity and therefore require some secondary parts, such as internal springs, to provide an elastic response to the changing environment which ensures that the seal maintains a reasonable constant load when not pressurized over time and thus ensures that a seal is maintained at all times. Because of the low strength of thermoplastic materials, they generally cannot sustain the loads required to cause significant plastic flow at the interface and thus do not tend to seal well at damaged surfaces.

Selv om metall eller uelastiske materialer tillater et mye videre temperaturområde, ikke sveller eller brytes ned mekanisk i de fleste fluidmiljøer og ikke lider av eksplosiv gassdekomprimering, representerer de derfor mange andre tekniske problemer, mest merkbart en manglende evne til å tette på skadede overflater. Skade på undervannsdeler kan ikke bli fullstendig overvåket eller kontrollert og derfor representerer tetningssvikt på grunn av skadede overflater en signifikant kostnadsrisiko når en kjører utstyr undervanns. Although metal or inelastic materials allow a much wider temperature range, do not swell or break down mechanically in most fluid environments, and do not suffer from explosive gas decompression, they therefore present many other technical problems, most notably an inability to seal damaged surfaces. Damage to underwater parts cannot be fully monitored or controlled and therefore seal failure due to damaged surfaces represents a significant cost risk when operating equipment underwater.

Det er derfor et behov for en ringromstetning som ville opprettholde en tetning som kan tette på alvorlige overflatedefekter, operere over et mye videre temperaturområde, ikke sveller eller brytes ned mekanisk i de fleste fluidmiljøer, ikke lider av eksplosiv gassdekomprimering og kan bli tilvirket enkelt og billig. There is therefore a need for an annulus seal that would maintain a seal that can seal serious surface defects, operate over a much wider temperature range, does not swell or break down mechanically in most fluid environments, does not suffer from explosive gas decompression and can be manufactured easily and cheaply .

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

I lys av det foregående, tilveiebringer ulike utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse fordelaktig tetningssammenstillinger for å ta fatt på mangler ved tidligere teknikk. Ulike utførelsesformer av foreliggende søknad bruker myke uelas tiske materialer i en situasjon hvor tetningen er svært belastet, ved å fjerne det uelastiske materialet fra de svært belastede ustøttede arealene og erstatte det med en høy styrke energetisator. Alternative utførelsesformer bruker tykke myke metalliske materialer, i fullstendig utglødet tilstand hvis krevet, uten behov for en metallurgisk eller annen type binding til basiskomponenten. In light of the foregoing, various embodiments of the present invention advantageously provide sealing assemblies to address deficiencies of the prior art. Various embodiments of the present application use soft inelastic materials in a situation where the seal is highly stressed, by removing the inelastic material from the highly stressed unsupported areas and replacing it with a high strength energizer. Alternative embodiments use thick soft metallic materials, in the fully annealed state if required, without the need for a metallurgical or other type of bond to the base component.

Mer spesifikt, tilveiebringer foreliggende søknad en tetningssammenstilling for å tette et ringrom mellom indre og ytre brønnhodeelementer omfattende en energetisatorring som har indre og ytre ben adskilt av en slisse som er dannet av et elastisk materiale med høy styrke og har en sentral akse, en indre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en indre side av det indre benet for å danne en tetning mellom det indre brønnhodeelementet og energetisatoren, og en ytre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en ytre side av det ytre benet for å danne en tetning mellom energetisatoren og det ytre brønnhodeelementet. More specifically, the present application provides a seal assembly for sealing an annulus between inner and outer wellhead elements comprising an energizer ring having inner and outer legs separated by a slot formed of a high strength elastic material and having a central axis, an inner diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an inner side of the inner leg to form a seal between the inner wellhead member and the energizer, and an outer diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an outer side of the outer leg to form a seal between the energizer and the outer wellhead element.

I visse utførelsesformer har tetningssammenstillingen en innledende radial dimensjon fra indre overflate av den indre diameter tetningsringen til en ytre overflate av den ytre diameter tetningsringen som er tilpasset til å være større enn en radial bredde av ringrommet, og forårsaker at benene bøyer av mot hverandre når satt inn i ringrommet. Denne avbøyningen genererer radiale laster i energetisatoren som i sin tur danner kontaktlaster i begge tetningsringene. In certain embodiments, the seal assembly has an initial radial dimension from an inner surface of the inner diameter seal ring to an outer surface of the outer diameter seal ring that is adapted to be greater than a radial width of the annulus, causing the legs to deflect toward each other when seated into the annulus. This deflection generates radial loads in the energizer which in turn form contact loads in both sealing rings.

Tetningssammenstillingen kan videre omfatte mange anti-ekstrusjonsanordninger for å begrense en aksial dimensjon av hver av tetningsringene når tetningssammenstillingen blir satt. Anti-ekstrusjonsanordningene kan omfatte et ringformet bånd på den indre siden av det indre benet og som stikker frem innover fra det indre benet, et ringformet bånd på den ytre siden av det ytre benet og som stikker fram utover fra det ytre benet, og en ringformet fordypning i hvert av båndene. Hver av tetningsringene er lokalisert i én av fordypningene og stikker frem radialt derfra før setting av tetningssammenstillingen. Før setting av tetningssammenstillingen, er en aksial dimensjon av hver ringformede fordypning større enn en aksial dimensjon av hver tetningsring. De ringformede båndene er tilpasset til å kontakte de indre og ytre brønnhodeelementene når tetningsring-sammenstillingen blir satt. The seal assembly may further include multiple anti-extrusion devices to limit an axial dimension of each of the seal rings when the seal assembly is seated. The anti-extrusion devices may comprise an annular band on the inner side of the inner leg and projecting inwardly from the inner leg, an annular band on the outer side of the outer leg and projecting outwardly from the outer leg, and an annular recess in each of the bands. Each of the sealing rings is located in one of the recesses and protrudes radially therefrom prior to setting of the sealing assembly. Prior to seating of the seal assembly, an axial dimension of each annular recess is greater than an axial dimension of each seal ring. The annular bands are adapted to contact the inner and outer wellhead members when the sealing ring assembly is set.

I en alternativ utførelsesform, omfatter anti-ekstrusjonsanordningene et par av kileringer, kileringene har en sammenpassende kileoverflate som forårsaker at én av kileringene glir radialt innover og den andre glir radialt utover. I en annen alternativ utførelsesform, omfatter anti-ekstrusjonsanordningen en indre kilering som har en indre kileringoverflate, en ytre kilering som har en ytre kileringoverflate, og indre og ytre kileoverflater på en basis av energetisatoren som på glidende måte kontakter den indre kileringoverflaten og den ytre kileringoverflaten i løpet av setting av tetningssammenstillingen for å føre kileringene bort fra hverandre. In an alternative embodiment, the anti-extrusion devices comprise a pair of key rings, the key rings having a mating key surface which causes one of the key rings to slide radially inwards and the other to slide radially outwards. In another alternative embodiment, the anti-extrusion device comprises an inner spline having an inner spline surface, an outer spline having an outer spline surface, and inner and outer spline surfaces on a base of the energizer slidingly contacting the inner spline surface and the outer spline surface during setting of the seal assembly to move the key rings away from each other.

I visse andre utførelsesformer, omfatter tetningssammenstillingen videre en andre energetisatorring som har indre og ytre ben som vender i en motsatt retning til den første nevnte energetisatorringen. Den indre diameter tetningsringen og den ytre diameter tetningsringen kan være dannet av et uelastisk materiale valgt fra en gruppe bestående av bly, tinn, sølv, gull, tantal, ny polytetrafluoretylen, fylt polytetrafluoretylen eller polyetereterketon eller presstøpt grafitt. In certain other embodiments, the seal assembly further comprises a second energizer ring having inner and outer legs facing in an opposite direction to the first mentioned energizer ring. The inner diameter sealing ring and the outer diameter sealing ring may be formed of an inelastic material selected from the group consisting of lead, tin, silver, gold, tantalum, new polytetrafluoroethylene, filled polytetrafluoroethylene or polyetheretherketone or die cast graphite.

I andre utførelsesformer, tilveiebringer foreliggende søknad også en brønn-hodesammenstilling omfattende et ytre brønnhodeelement som har en boring og en akse, et indre brønnhodeelement lokalisert i boringen og som definerer et ringrom mellom de indre og ytre brønnhodeelementene, en energetisatorring som har indre og ytre ben adskilt ved en slisse, dannet av et elastisk (nominelt metallisk) materiale med høy styrke og som har en sentral akse, en indre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en indre side av det indre benet for å danne en tetning mellom det indre brønnhodeelementet og energetisatoren, og en ytre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en ytre side av det ytre benet for å danne en tetning mellom energetisatoren og det ytre brønnhodeelementet, hvori benene bøyer av mot hverandre når satt inn i ringrommet, og forårsaker at tetningsringene deformerer radialt. In other embodiments, the present application also provides a wellhead assembly comprising an outer wellhead element having a bore and an axis, an inner wellhead element located in the bore and defining an annulus between the inner and outer wellhead elements, an energizer annulus having inner and outer legs separated by a slot, formed of an elastic (nominally metallic) material of high strength and having a central axis, an inner diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an inner side of the inner leg to form a seal between the inner the wellhead member and the energizer, and an outer diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an outer side of the outer leg to form a seal between the energizer and the outer wellhead member, wherein the legs deflect against each other when inserted into the annulus, causing the sealing rings deform radially.

Brønnhodesammenstillingen kan videre omfatte mange anti-ekstrusjonsanordninger for å begrense en aksial dimensjon av hver av tetningsringene når satt i ringrommet. Anti-ekstrusjonsanordningene kan omfatte et ringformet bånd på den indre siden av det indre benet og som stikker fram innover fra det indre benet, et ringformet bånd på den ytre siden av det ytre benet og som stikker fram utover fra det ytre benet, og en ringformet fordypning i hvert av båndene, hvori før setting av tetningssammenstillingen, hver av tetningsringene blir lokalisert i én av fordypningene og stikker frem radialt derfra og en aksial dimensjon av hver ringformede The wellhead assembly may further include multiple anti-extrusion devices to limit an axial dimension of each of the seal rings when seated in the annulus. The anti-extrusion devices may comprise an annular band on the inner side of the inner leg and projecting inwardly from the inner leg, an annular band on the outer side of the outer leg and projecting outwardly from the outer leg, and an annular recess in each of the bands, wherein prior to setting the seal assembly, each of the seal rings is located in one of the recesses and protrudes radially therefrom and an axial dimension of each annular

fordypning er større enn en aksial dimensjon av hver tetningsring. recess is greater than an axial dimension of each sealing ring.

Andre utførelsesformer av foreliggende søknad tilveiebringer en apparatur for å tette et ringrom mellom indre og ytre brønnhodeelementer, tetningssammenstillingen omfatter en første energetisatorring som har indre og ytre ben adskilt ved en slisse, dannet av et elastisk (nominelt metallisk) materiale med høy styrke og som har en sentral akse, en andre energetisatorring som har indre og ytre ben som vender i en motsatt retning til den første energetisatorringen, en indre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en indre side av hvert av de indre benene for å danne en tetning mellom det indre brønnhodeele-mentet energetisatorene, en ytre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en ytre side av hvert av de ytre benene for å danne en tetning mellom energetisatorene og det ytre brønnhodeelementet, og mange anti-ekstrusjonsanordninger for å begrense en aksial dimensjon av hver av tetningsringene når tetningssammenstillingen blir satt. Other embodiments of the present application provide an apparatus for sealing an annulus between inner and outer wellhead elements, the seal assembly comprising a first energizer ring having inner and outer legs separated by a slot, formed of a high strength elastic (nominally metallic) material and having a central axis, a second energizer ring having inner and outer legs facing in an opposite direction to the first energizer ring, an inner diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an inner side of each of the inner legs to form a seal between the inner wellhead member the energizers, an outer diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an outer side of each of the outer legs to form a seal between the energizers and the outer wellhead member, and a plurality of anti-extrusion devices to limit an axial dimension of each of the sealing rings when the sealing assembly is installed.

I én utførelsesform av slik apparatur, når en kraft blir utøvet i en aksial retning for å sette apparaturen i ringrommet, flytter de indre tetningsringene seg innover for å støte opp til det indre brønnhodeelementet og de ytre tetningsringene flytter seg utover for å støte opp til det ytre brønnhodeelementet. Anti-ekstrusjonsanordningene kan omfatte en indre kilering som har en indre kileringoverflate, en ytre kilering som har en ytre kileringoverflate, og indre og ytre kileoverflater på en basis av hver energetisator som på glidende måte kontakter den indre kileringoverflaten og den ytre kileringoverflaten i løpet av setting av apparaturen for å føre kileringene bort fra hverandre. In one embodiment of such apparatus, when a force is applied in an axial direction to seat the apparatus in the annulus, the inner sealing rings move inward to abut against the inner wellhead member and the outer sealing rings move outward to abut against it the outer wellhead element. The anti-extrusion devices may include an inner key ring having an inner key ring surface, an outer key ring having an outer key ring surface, and inner and outer key surfaces on a basis of each energizer which slidingly contact the inner key ring surface and the outer key ring surface during setting of the apparatus to move the wedge rings away from each other.

Enda en annen utførelsesform av foreliggende søknad tilveiebringer en fremgangsmåte for å tette et ringrom mellom indre og ytre brønnhodeelementer, fremgangsmåten omfatter trinnene med å: (a) posisjonere en energetisator innen ringrommet, energetisatorringen har indre og ytre ben adskilt ved en slisse, dannet av et elastisk (nominelt metallisk) materiale med høy styrke og som har en sentral akse; (b) danne en tetning mellom det indre brønnhodeelementet og energetisatoren med en indre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en indre side av det indre benet; og (c) danne en tetning mellom energetisatoren og det ytre brønnhodeelementet med en ytre diameter tetningsring dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en ytre side av et ytre benet. Yet another embodiment of the present application provides a method for sealing an annulus between inner and outer wellhead elements, the method comprising the steps of: (a) positioning an energizer within the annulus, the energizer annulus having inner and outer legs separated by a slot, formed by a elastic (nominally metallic) material of high strength and having a central axis; (b) forming a seal between the inner wellhead member and the energizer with an inner diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an inner side of the inner leg; and (c) forming a seal between the energizer and the outer wellhead member with an outer diameter sealing ring formed of an inelastic material located on an outer side of an outer leg.

Trinnene (b) og (c) kan videre omfatte å utøve tilstrekkelig kraft til energetisatoren til å bøye av benene av energetisatoren mot hverandre ved elastisk de formasjon og forårsake plastisk deformasjon av den indre diameter tetningsringen og ytre diameter tetningsringen. Trinnene (b) og (c) kan bli bistått videre ved ut-øvelsen av fluidtrykk som ekspanderer energetisatoren, som forårsaker at benene av energetisatoren bøyer av bort fra hverandre, og derved forårsaker videre plastisk deformasjon av den indre diameter tetningsringen og ytre diameter tetningsringen. Fremgangsmåten kan også videre omfatte trinnet med å begrense den aksiale ekspansjonen av den indre diameter tetningsringen og den ytre diameter tetningsringen med en anti-ekstrusjonsanordning. Trinnet med å begrense den aksiale ekspansjonen av den indre diameter tetningsringen og den ytre diameter tetningsringen kan bli utført ved et ringformet bånd på den indre siden av det indre benet og som stikker fram innover fra det indre benet og et ringformet bånd på den ytre siden av det ytre benet og som stikker fram utover fra det ytre benet, hvori en ringformet fordypning blir dannet i hvert av båndene og hvori før setting av tetningssammenstillingen, er hver av tetningsringene lokalisert i én av fordypningene og stikker frem radialt derfra, og en aksial dimensjon av hver ringformede fordypning er større enn en aksial dimensjon av hver tetningsring. Steps (b) and (c) may further comprise applying sufficient force to the energizer to flex the legs of the energizer toward each other by elastic deformation and cause plastic deformation of the inner diameter sealing ring and outer diameter sealing ring. Steps (b) and (c) may be further assisted by the application of fluid pressure which expands the energizer, which causes the legs of the energizer to deflect away from each other, thereby causing further plastic deformation of the inner diameter sealing ring and outer diameter sealing ring. The method may also further comprise the step of limiting the axial expansion of the inner diameter sealing ring and the outer diameter sealing ring with an anti-extrusion device. The step of limiting the axial expansion of the inner diameter sealing ring and the outer diameter sealing ring may be performed by an annular band on the inner side of the inner leg projecting inwardly from the inner leg and an annular band on the outer side of the outer leg and projecting outwardly from the outer leg, wherein an annular recess is formed in each of the bands and wherein prior to setting the seal assembly, each of the seal rings is located in one of the recesses and projects radially therefrom, and an axial dimension of each annular recess is greater than an axial dimension of each sealing ring.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

For at måten som kjennetegnene og fordelene ved oppfinnelsen, så vel som andre som vil bli åpenbare, kan bli forstått i mer detalj, kan en mer spesiell beskrivelse av oppfinnelsen kort oppsummert over bli gitt ved referanse til utførel-sesformene derav som er illustrert i de vedlagte tegningene, som danner en del av denne spesifikasjon. Det skal imidlertid bli lagt merke til, at tegningene bare illustrerer ulike utførelsesformer av oppfinnelsen og derfor ikke er vurdert som begrensende for oppfinnelsens omfang ettersom den også kan inkludere andre effektive utførelsesformer. FIG. 1 er et tverrsnittsriss av deler av en brønnhodesammenstilling som tilveiebringer en ringromstetning; FIG. 2 er et tverrsnittsriss av en del av en tetningssammenstilling i henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; FIG. 3 er et tverrsnittsriss av tetningssammenstillingen ifølge FIG 2; FIG. 4 er et tverrsnittsriss av en del av en tetningssammenstilling i henhold til en alternativ utførelsesform av foreliggende oppfinnelse; og In order that the manner in which the features and advantages of the invention, as well as others which will become apparent, may be understood in more detail, a more particular description of the invention may be briefly summarized above by reference to the embodiments thereof which are illustrated in the the attached drawings, which form part of this specification. However, it should be noted that the drawings only illustrate various embodiments of the invention and are therefore not considered as limiting the scope of the invention as it may also include other effective embodiments. FIG. 1 is a cross-sectional view of parts of a wellhead assembly that provides an annulus seal; FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of a seal assembly according to an embodiment of the present invention; FIG. 3 is a cross-sectional view of the seal assembly of FIG 2; FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of a seal assembly according to an alternative embodiment of the present invention; and

FIG. 5 er et tverrsnittsriss av tetningssammenstillingen ifølge FIG 4. FIG. 5 is a cross-sectional view of the seal assembly of FIG 4.

FIG. 6 er et ytterligere tverrsnittsriss av tetningssammenstillingen ifølge FIG 4. FIG. 6 is a further cross-sectional view of the seal assembly of FIG 4.

DETALJERT BESKRIVELSE DETAILED DESCRIPTION

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet mer fullstendig senere heri med referanse til de ledsagende tegningene, som illustrerer utførelsesformer av oppfinnelsen. Denne oppfinnelsen kan, imidlertid, bli utformet i mange forskjellige former og skulle ikke bli betraktet som begrenset til de illustrerte utførelsesformer fremlagt heri. Snarere er disse utførelsesformene tilveiebrakt slik at denne rede-gjørelsen vil være grundig og komplett, og fullstendig vil overbringe omfanget av oppfinnelsen til fagpersonene. Like nummere refererer til like elementer gjennom det hele. Merkenotasjon, hvis brukt, indikerer lignende elementer i alternative ut-førelsesformer. The present invention will now be described more fully later herein with reference to the accompanying drawings, which illustrate embodiments of the invention. This invention may, however, be embodied in many different forms and should not be considered limited to the illustrated embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like numbers refer to like elements throughout. Brand notation, if used, indicates similar elements in alternative embodiments.

FIG. 1 illustrerer, for eksempel, deler av en brønnhodesammenstilling 10 inkludert en tetningssammenstilling 21, som kan være en tetningssammenstilling i henhold til en hvilken som helst av utførelsesformen av foreliggende søknad. Brønnhodesammenstillingen 10 kan inkludere et ytre rør 12 fiksert ved en øvre ende av en brønnboring (ikke vist) og som koaksialt omskriver et indre rør 14. Det ytre røret 12 kan være, for eksempel, et høy-trykks brønnhodehus eller et oppheng for brønnrør. Det indre røret 14 kan være, for eksempel, et oppheng for brønnrør, brønnrør, oppheng for rørsystem hanger, produksjonsrør, eller en isolasjonsmansjett. FIG. 1 illustrates, for example, parts of a wellhead assembly 10 including a seal assembly 21, which may be a seal assembly according to any of the embodiments of the present application. The wellhead assembly 10 may include an outer tube 12 fixed at an upper end of a well bore (not shown) and coaxially circumscribing an inner tube 14. The outer tube 12 may be, for example, a high-pressure wellhead housing or a well tube hanger. The inner pipe 14 can be, for example, a suspension for well pipe, well pipe, suspension for pipe system hanger, production pipe, or an insulation sleeve.

Indre rør 14 går over fra en øvre region med en større ytre diameter 26 høyere innen brønnhodesammenstillingen 10, til en lavere region med en mindre ytre diameter 28 lavere innen brønnhodesammenstillingen 10 gjennom en nedadrettet skulder 30. Ytre rør går over fra en øvre region med en større indre diameter 32 høyere innen brønnhodesammenstillingen til en lavere region med en mindre indre diameter 34 lavere innen brønnhodesammenstillingen 10 gjennom en oppadrettet skulder 36. Inner tubing 14 transitions from an upper region with a larger outer diameter 26 higher within the wellhead assembly 10, to a lower region with a smaller outer diameter 28 lower within the wellhead assembly 10 through a downwardly directed shoulder 30. Outer tubing transitions from an upper region with a larger inner diameter 32 higher within the wellhead assembly to a lower region with a smaller inner diameter 34 lower within the wellhead assembly 10 through an upward shoulder 36.

Den romlig adskilte avstanden mellom den respektive indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14, danner respektivt et ringrom 20. Innen ringrom 20 er tetningssammenstilling 21. Tetningssammenstilling 21 er ringformet. Diameteren av åpningen i senteret av den ringformede sammenstillingen 21 har slik størrelse at indre diameter tettende overflate 22 av tetningssammenstilling 21 danner kontakt med den ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14. Den ytre diameteren av den ringformede sammenstillingen 21 har slik størrelse at ytre diameter tettende overflate 24 av tetningssammenstilling 21 danner kontakt med indre overflate 16 av ytre rør 12. Utførelsesformer av tetningssammenstilling 21 er vist i FIG 2-6. The spatially separated distance between the respective inner surface 16 of the outer tube 12 and the outer diameter surface 18 of the inner tube 14 respectively forms an annular space 20. Within the annular space 20 is the sealing assembly 21. The sealing assembly 21 is annular. The diameter of the opening in the center of the annular assembly 21 is sized such that the inner diameter sealing surface 22 of the sealing assembly 21 makes contact with the outer diameter surface 18 of the inner tube 14. The outer diameter of the annular assembly 21 is sized such that the outer diameter sealing surface 24 of sealing assembly 21 forms contact with inner surface 16 of outer tube 12. Embodiments of sealing assembly 21 are shown in FIG 2-6.

Vender oss nå til FIG 2, i én utførelsesform, kan tetningssammenstillingen omfatte en energetisator 38. Energetisator 38 er vist som en enkelt "U"-snitt for-met ring som danner en oppadrettet intern slisse eller rille 39. Intern rille 39 resulterer i at energetisator 38 har et ytre ben 41 og et indre ben 43, definert ved fasongen av interne rille 39. Energetisator 38 omfatter en ytre periferifordypning 40 på den ytre overflaten 42 av energetisator 38 og en indre periferifordypning 44 på den indre overflaten 46 av energetisator 38. Ytre periferifordypning 40 inneholder en ytre diameter tettende ring 48 og indre periferifordypning 44 inneholder en indre diameter tettende ring 50. Tettende ringer 48, 50 er vist med et kompakt kvadratisk tverrsnitt men de kan ha andre alternative tverrsnitt, slik som rektang-ulære, halv-sirkelformet, sirkelformet, oval eller annen formbar fasong. Tettende ringer 48, 50 kan være ekstrudert, maskineri komplett, pressformet fra vaier og sammenføyd ved endene eller tilvirket ved andre kjente fremgangsmåter. Turning now to FIG. 2, in one embodiment, the seal assembly may include an energizer 38. The energizer 38 is shown as a single "U" section shaped ring that forms an upwardly directed internal slot or groove 39. Internal groove 39 results in energizer 38 has an outer leg 41 and an inner leg 43, defined by the shape of internal grooves 39. Energetizer 38 comprises an outer peripheral depression 40 on the outer surface 42 of energizer 38 and an inner peripheral depression 44 on the inner surface 46 of energizer 38. Outer peripheral recess 40 contains an outer diameter sealing ring 48 and inner peripheral recess 44 contains an inner diameter sealing ring 50. Sealing rings 48, 50 are shown with a compact square cross-section but they may have other alternative cross-sections, such as rectangular, semi- circular, circular, oval or other malleable shape. Sealing rings 48, 50 may be extruded, machined complete, press formed from wire and joined at the ends or manufactured by other known methods.

Som det er vist i FIG 2, når energetisator 38 ikke er posisjonert innen ringrom 20 (FIG 3), er den aksiale høyde av ytre periferifordypning 40 større enn den aksiale høyde av ytre diameter tettende ring 48 og den aksiale høyden av indre periferifordypning 44 er større enn den aksiale høyden av indre diameter tettende ring 50. Dette sørger for rom for tettende ringer 48, 50 til å ekspandere i høyde når bredden av de tettende ringene 48, 50 blir komprimert, som vist i FIG 3, når tetningssammenstilling 21 er lokalisert innen ringrom 20. Tettende ringer 48, 50 er ikke fiksert eller bundet til energetisator 38. Dette unngår en komplisert eller kostbar bindingsprosess, sørger for enkel utskifting av de tettende ringene 48, 50, og tillater de tettende ringene 48, 50 å lettere strømme inn i defekter. As shown in FIG. 2, when energizer 38 is not positioned within annulus 20 (FIG. 3), the axial height of outer peripheral recess 40 is greater than the axial height of outer diameter sealing ring 48 and the axial height of inner peripheral recess 44 is greater than the axial height of the inner diameter sealing ring 50. This provides room for the sealing rings 48, 50 to expand in height when the width of the sealing rings 48, 50 is compressed, as shown in FIG 3, when the sealing assembly 21 is located within annulus 20. Sealing rings 48, 50 are not fixed or bonded to energizer 38. This avoids a complicated or expensive bonding process, provides for easy replacement of sealing rings 48, 50, and allows sealing rings 48, 50 to flow in more easily in defects.

Energetisator 38 har periferibånd eller fremspring 52 som stikker frem utover fra ytre overflate 42 av energetisator 38 over og under ytre periferifordypning 40. Periferibånd eller fremspring 54 stikker frem innover fra indre overflate 46 av energetisator 38 over og under indre periferifordypning 44. Fremspring 52, 54 har periferiendeoverflater henholdsvis 56, 58. Ringformede fordypninger 40, 44 er lokalisert innen hvert av båndene henholdsvis 52, 54. Energizer 38 has a peripheral band or projection 52 that projects outward from outer surface 42 of energizer 38 above and below outer peripheral recess 40. Peripheral band or projection 54 projects inward from inner surface 46 of energizer 38 above and below inner peripheral recess 44. Projections 52, 54 have peripheral end surfaces 56, 58, respectively. Annular recesses 40, 44 are located within each of the bands 52, 54, respectively.

Som vist i FIG 3, når energetisator 38, er lokalisert innen ringrom 20, er ytre tettende ring 48 i tettende kontakt med indre overflate 16 av ytre rør 12 og energetisatoren 38. Indre tettende ring 50 er i tettende kontakt med ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14 og energetisator 38. Energetisator 38 er posisjonert over nedadrettet skulder 30 av indre rør 14 og under oppadrettet skulder 36 av ytre rør 12. I alternative utførelsesformer, kan skulder 30 være oppadrettet og skulder 36 kan være nedadrettet. I enda andre alternative utførelsesformer, kan skuldre 30, 36 begge vende oppover eller begge vende nedover. Intern rille 39 av energetisator 38 er åpen til trykket av brønnfluidet inneholdt innen ringrom 20. I utførelsesformen ifølge FIG 3, er trykksiden ved den høyere enden av ringrom 20 og derfor åpner intern rille 39 oppover. I alternativ utførelsesform, kan trykksiden være ved den nedre enden av ringrom 20, i så tilfelle, ville rillen 39 åpne nedover. En holderring 60 er lokalisert under energetisator 38 for å begrense nedadrettet bevegelse av energetisator 38 innen ringrom 20. As shown in FIG 3, when energizer 38 is located within annulus 20, outer sealing ring 48 is in sealing contact with inner surface 16 of outer tube 12 and energizer 38. Inner sealing ring 50 is in sealing contact with outer diameter surface 18 of the inner tube 14 and energizer 38. Energetizer 38 is positioned above downward shoulder 30 of inner tube 14 and below upward shoulder 36 of outer tube 12. In alternative embodiments, shoulder 30 may be upward and shoulder 36 may be downward. In yet other alternative embodiments, shoulders 30, 36 may both face upward or both face downward. Internal groove 39 of energizer 38 is open to the pressure of the well fluid contained within annulus 20. In the embodiment according to FIG 3, the pressure side is at the higher end of annulus 20 and therefore internal groove 39 opens upwards. In an alternative embodiment, the pressure side may be at the lower end of the annulus 20, in which case the groove 39 would open downwards. A retaining ring 60 is located below the energizer 38 to limit downward movement of the energizer 38 within the ring space 20.

Tetningssammenstilling 21 kan bli installert innen ringrom 20 med en hindring mellom den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14. I dette tilfelle, er den innledende radiale dimensjon av energetisatoren 38, målt fra endeoverflate 56 til endeoverflate 58 større enn avstanden mellom indre overflate 16 av ytre rør 12 og energetisatoren 38, ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14. Likeledes, den innledende radiale dimensjonen fra indre overflate 55 av den indre diameter tetningsringen 50 til en ytre overflate 57 av den ytre diameter tetningsringen 48 større enn en radial bredde av ringrommet mellom indre overflate 16 av ytre rør 12 og energetisatoren 38, ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14. Derfor vil ben 41, 43 av energetisator 38 måtte bøye av innover mot hverandre når satt inn innen ringrom 20. Denne innad-rettede avbøyningen av ben 41, 43 av energetisator 38 genererer en utadrettet radial elastisk last. Dette vil forårsake at tettende ringer 48, 50 blir komprimert henholdsvis mellom indre overflate 16 av ytre rør 12 og energetisatoren 38, ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14 og energetisator 38. Seal assembly 21 may be installed within annulus 20 with an obstruction between inner surface 16 of outer tube 12 and outer diameter surface 18 of inner tube 14. In this case, the initial radial dimension of energizer 38, measured from end surface 56 to end surface 58 greater than the distance between the inner surface 16 of the outer tube 12 and the energizer 38, outer diameter surface 18 of the inner tube 14. Likewise, the initial radial dimension from the inner surface 55 of the inner diameter sealing ring 50 to an outer surface 57 of the outer diameter of the sealing ring 48 greater than a radial width of the annulus between the inner surface 16 of the outer tube 12 and the energizer 38, outer diameter surface 18 of the inner tube 14. Therefore, legs 41, 43 of the energizer 38 will have to bend inwards towards each other when inserted within annulus 20. This inwardly directed deflection of legs 41, 43 of energizer 38 generates an outwardly directed radial elastic load. This will cause sealing rings 48, 50 to be compressed respectively between inner surface 16 of outer tube 12 and energizer 38, outer diameter surface 18 of inner tube 14 and energizer 38.

Kompresjonskreftene forårsaker plastisk eller permanent deformasjon av tettende ringer 48, 50, og forårsaker at de fyller fordypningene 40 og 44 og tetter med og fyller en hvilke som helst defekter i ytre rør 12 og indre rør 14. Deformasjonen av tettende ringer 48, 50 er inneholdt til det indre av fordypninger 40, 44, som virker som anti-ekstrusjonshjelpemidler. Endeoverflater 56, 58 av fremspring 52 og 54 vil kontakte henholdsvis den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14, for å begrense de utadrettede radiale kreftene på tettende ringer 48, 50. Kombinasjonen av den elastiske deformasjonen av energetisator 38 og plastisk deformasjon av tettende ringer 48, 50 danner et konstant elastisk kontakttrykk ved hver av de tettende grenseflater som ikke avtar med tid eller lasthistorie eller temperatur, og danner en tetning ved lavt trykk og også muligens ved høyt trykk. The compressive forces cause plastic or permanent deformation of sealing rings 48, 50, causing them to fill recesses 40 and 44 and seal with and fill any defects in outer tube 12 and inner tube 14. The deformation of sealing rings 48, 50 is contained to the interior of recesses 40, 44, which act as anti-extrusion aids. End surfaces 56, 58 of protrusions 52 and 54 will contact the inner surface 16 of outer tube 12 and outer diameter surface 18 of inner tube 14, respectively, to limit the outward radial forces on sealing rings 48, 50. The combination of the elastic deformation of energizer 38 and plastic deformation of sealing rings 48, 50 form a constant elastic contact pressure at each of the sealing interfaces which does not decrease with time or load history or temperature, and forms a seal at low pressure and also possibly at high pressure.

Alternativt, kan den radiale utadrettede elastiske lasten av energetisator 38 bli dannet ved fluidtrykket innen ringrom 20. I denne utførelsesformen, vil fluidtrykket innen ringrom 20 og rille 39 virke på de indre overflatene av rille 39, som er åpen til trykket av fluidet inneholdt innen ringrom 20, utøve en radial kraft på ben 41, 43. På den samme måten som diskutert over, vil dette forårsake at tettende ringer 48, 50 blir komprimert mellom henholdsvis indre overflate 16 av ytre rør 12 og energetisatoren 38, og den ytre diameter overflaten 18 av det indre rø-ret 14 og energetisator 38. Alternatively, the radial outward elastic load of energizer 38 may be generated by the fluid pressure within annulus 20. In this embodiment, the fluid pressure within annulus 20 and groove 39 will act on the inner surfaces of groove 39, which is open to the pressure of the fluid contained within annulus 20, exert a radial force on legs 41, 43. In the same manner as discussed above, this will cause sealing rings 48, 50 to be compressed between inner surface 16 of outer tube 12 and energizer 38, and outer diameter surface 18, respectively of the inner tube 14 and energizer 38.

Sammenpressingen forårsaker plastisk eller permanent deformasjon av tettende ringer 48, 50, og forårsaker at de fyller fordypningene 40 og 44. Deformasjonen av tettende ringer 48, 50 blir inneholdt til det indre av fordypninger 40, 44, som virker som anti-ekstrusjonsanordning. Endeoverflater 56, 58 av fremspring 52 og 54 vil kontakte henholdsvis den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14, for å begrense de utadrettede radiale kreftene på tettende ringer 48, 50. Kombinasjonen av den elastiske deformasjonen av energetisator 38 og plastisk deformasjon av tettende ringer 48, 50 danner et konstant elastisk kontakttrykk ved hver av de tettende grenseflatene. I dette tilfelle, kan et fall i trykk forårsake et fall i elastisk belastning av energetisatoren 38. En annen alternativ utførelsesform er å kombinere både en greptilpas-ning og fluidtrykkbelastning på energetisator 38. I denne utførelsesformen, vil energetisatoren 38 og tetningsringer 48, 50 fremdeles opprettholde en tetning i tilfelle et fullstendig tap av fluidtrykk, men de elastiske kreftene av energetisator 38 kan bli forsterket ved fluidtrykk innen ringrom 20 og rille 39. The compression causes plastic or permanent deformation of sealing rings 48, 50, causing them to fill recesses 40 and 44. The deformation of sealing rings 48, 50 is contained to the interior of recesses 40, 44, which acts as an anti-extrusion device. End surfaces 56, 58 of protrusions 52 and 54 will contact the inner surface 16 of outer tube 12 and outer diameter surface 18 of inner tube 14, respectively, to limit the outward radial forces on sealing rings 48, 50. The combination of the elastic deformation of energizer 38 and plastic deformation of sealing rings 48, 50 form a constant elastic contact pressure at each of the sealing interfaces. In this case, a drop in pressure may cause a drop in elastic loading of the energizer 38. Another alternative embodiment is to combine both a grip fit and fluid pressure loading on the energizer 38. In this embodiment, the energizer 38 and sealing rings 48, 50 will still maintain a seal in the event of a complete loss of fluid pressure, but the elastic forces of energizer 38 may be enhanced by fluid pressure within annulus 20 and groove 39.

Tettende ringer 48, 50 er dannet av myke uelastiske materialer og kan være for eksempel, et mykt metall slik som bly, tinn, sølv, gull eller tantal, en uelastisk termoplast, slik som ny polytetrafluoretylen, fylt polytetrafluoretylen eller polyetereterketon, eller andre inerte uelastiske materialer slik som presstøpt grafitt. Tett ende ringer 48, 50 kan alternativt være dannet av andre myke uelastiske materialer. Et passende mykt uelastisk materiale vil være valgt slik at tettende ringer 48, 50 vil strømme enkelt inn i defekter på den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og den ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14 og danne tilstrekkelig kontakttrykk på overflaten av en hvilken som helst slik defekt til å danne en tetning når utsatt for radial belastning. Der hvor det ikke foreligger noen defekt vil de tettende ringene 48, 50 ganske enkelt deformeres og strømme oppover og nedover i fordypningene 40, 44 for å fylle det tilgjengelige rommet, mens de danner en tetning på den defektfrie indre overflate 16 av ytre rør 12 og den ytre diameteren overflate 18 av det indre røret 14. Sealing rings 48, 50 are formed of soft inelastic materials and may be, for example, a soft metal such as lead, tin, silver, gold or tantalum, an inelastic thermoplastic, such as virgin polytetrafluoroethylene, filled polytetrafluoroethylene or polyether ether ketone, or other inert inelastic materials such as die-cast graphite. Closed end rings 48, 50 may alternatively be formed from other soft inelastic materials. A suitable soft inelastic material will be selected so that sealing rings 48, 50 will flow easily into defects on the inner surface 16 of outer tube 12 and the outer diameter surface 18 of inner tube 14 and form sufficient contact pressure on the surface of which any such defect as to form a seal when subjected to radial load. Where there is no defect, the sealing rings 48, 50 will simply deform and flow up and down the recesses 40, 44 to fill the available space, while forming a seal on the defect-free inner surface 16 of the outer tube 12 and the outer diameter surface 18 of the inner tube 14.

Energetisator 38 er dannet av materiale som er sterkt nok til å motstå det Energetisator 38 is formed of material strong enough to withstand it

interne fluidtrykket innen ringrommet 20 så vel som hvilke som helst interne laster generert ved greptilpasningen mellom energetisatoren 38, den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14, uten å undergå betydelig plastisk deformasjon, som kunne begrense lasten som kunne bli utøvet til energetisator 38 eller forårsake svikt av energetisator 38 og derfor forårsake at tetningssammenstillingen 21 svikter. Energetisator 38 må derfor være laget av materiale med høyere styrke eller som er hardere enn materialet brukt for å lage de tettende ringene 48, 50. Fortrinnsvis er energetisator 38 laget av stål, eller hvor korrosjon er en bekymring, av stål eller nikkelbasert legering. the internal fluid pressure within the annulus 20 as well as any internal loads generated by the grip fit between the energizer 38, the inner surface 16 of the outer tube 12 and the outer diameter surface 18 of the inner tube 14, without undergoing significant plastic deformation, which could limit the load which could be exerted to energizer 38 or cause failure of energizer 38 and therefore cause seal assembly 21 to fail. Energizer 38 must therefore be made of material of higher strength or which is harder than the material used to make the sealing rings 48, 50. Preferably, energizer 38 is made of steel, or where corrosion is a concern, of steel or nickel-based alloy.

I en alternativ utførelsesform, som vist i FIG 4, kan tetningssammenstillingen omfatte to energetisatorer, inkludert en primær energetisator 62 og en bakside energetisator 64. Energetisatorer 62, 64 er vist som enslige "U" snitt formede ringer. Primær energetisator 62 har en oppadrettet intern slisse eller rille 66, som resulterer i at energetisator 62 har et ytre ben 68 og et indre ben 70, definert ved fasongen av intern rille 66. Bakside energetisator 64 har en nedadrettet intern slisse eller rille 72, som resulterer i at energetisator 64 har et ytre ben 74 og et indre ben 76, definert ved fasongen av intern rille 72. Energetisatorer 62, 64 kan ha alternativt formede tverrsnitt. In an alternative embodiment, as shown in FIG 4, the seal assembly may comprise two energizers, including a primary energizer 62 and a rear energizer 64. Energizers 62, 64 are shown as single "U" section shaped rings. Primary energizer 62 has an upwardly directed internal slot or groove 66, which results in energizer 62 having an outer leg 68 and an inner leg 70, defined by the shape of internal groove 66. Rear energizer 64 has a downwardly directed internal slot or groove 72, which resulting in energizer 64 having an outer leg 74 and an inner leg 76, defined by the shape of internal groove 72. Energizers 62, 64 may have alternatively shaped cross-sections.

Primær indre diameter tetningsring 78 er lokalisert eksternt til ben 70 av primær energetisator 62 og primær ytre diameter tetningsring 80 er lokalisert eksternt til ben 68 av primær energetisator 62. Bakside indre diameter tetningsring 82 er lokalisert eksternt til ben 76 av bakside energetisator 64 og bakside ytre diameter tetningsring 84 er lokalisert eksternt til ben 74 av bakside energetisator 64. Tettende ringer 78, 80, 82, 84 er vist med et kompakt rektangulært tverrsnitt men de kan ha andre alternative tverrsnitt, slik som kvadrat, halv-sirkelformet, sirkelformet, oval eller annen formbar fasong. Tettende ringer 78, 80, 82, 84 kan være ekstrudert, maskineri komplett, pressformet fra vaier og sammenføyd ved endene eller tilvirket ved andre kjente fremgangsmåter. Primary inner diameter sealing ring 78 is located externally to leg 70 of primary energizer 62 and primary outer diameter sealing ring 80 is located externally to leg 68 of primary energizer 62. Rear inner diameter sealing ring 82 is located externally to leg 76 of rear energizer 64 and rear outer diameter sealing ring 84 is located externally to leg 74 of rear energizer 64. Sealing rings 78, 80, 82, 84 are shown with a compact rectangular cross-section but they may have other alternative cross-sections, such as square, semi-circular, circular, oval or other malleable shape. Sealing rings 78, 80, 82, 84 may be extruded, machined complete, press formed from wire and joined at the ends or manufactured by other known methods.

En indre intermediær anti-ekstrusjonsring 86 er lokalisert under primær indre diameter tetningsring 78 og over bakside indre diameter tetningsring 82. En lateral andel 102 av indre intermediær anti-ekstrusjonsring 86 strekker seg mellom primær energetisator 62 og bakside energetisator 64. En ytre intermediær anti-ekstrusjonsring 88 er lokalisert under primær ytre diameter tetningsring 80 og over bakside ytre diameter tetningsring 84. En lateral andel 104 av ytre intermediær anti-ekstrusjonsring 88 strekker seg mellom primær energetisator 62 og bakside energetisator 64. An inner intermediate anti-extrusion ring 86 is located below primary inner diameter seal ring 78 and above rear inner diameter seal ring 82. A lateral portion 102 of inner intermediate anti-extrusion ring 86 extends between primary energizer 62 and rear energizer 64. An outer intermediate anti- extrusion ring 88 is located below primary outer diameter seal ring 80 and above rear outer diameter seal ring 84. A lateral portion 104 of outer intermediate anti-extrusion ring 88 extends between primary energizer 62 and rear side energizer 64.

I utførelsesformen ifølge FIG 4, er intermediære anti-ekstrusjonsringer 86, 88 generelt kileformede med oppadrettede skuldre 83 som kontakter nedadrettede kileoverflater eller skuldre 85 av primær energetisator 62. Nedadrettet kileoverflate eller skulder 87 av anti-ekstrusjonsringer 86, 88 kontakter oppadrettede skuldre 89 av bakside energetisator 64. In the embodiment of FIG 4, intermediate anti-extrusion rings 86, 88 are generally wedge-shaped with upwardly directed shoulders 83 contacting downwardly directed wedge surfaces or shoulders 85 of primary energizer 62. Downwardly directed wedged surfaces or shoulders 87 of anti-extrusion rings 86, 88 contact upwardly directed shoulders 89 of backside energizer 64.

Primære anti-ekstrusjonsringer 90, 91 er lokalisert over primære tetningsringer 78, 80 og bakside anti-ekstrusjonsringer 92, 93 er lokalisert under bakside tetningsringer 82, 84. I utførelsesformen ifølge FIG 4, består de primære anti-ekstrusjonsringene 90, 91 av et par av ringer med et kileformet tverrsnitt. Ytre primær anti-ekstrusjonsring 90 har en øvre overflate som i hovedsak er horisontal og en vinklet nedadrettet overflate 94. Indre primær anti-ekstrusjonsring 91 har en nedre overflate som i hovedsak er horisontal og en vinklet oppadrettet overflate 96. Nedadrettet overflate 94 av ytre primær anti-ekstrusjonsring 90 kontakter oppadrettet overflate 96 av indre primær anti-ekstrusjonsring 91. Indre bakside anti-ekstrusjonsring 92 har en øvre overflate som i hovedsak er horisontal og en vinklet nedadrettet overflate 98. Ytre primær anti-ekstrusjonsring 93 har en nedre overflate som i hovedsak er horisontal og en vinklet oppadrettet overflate 100. Nedadrettet overflate 98 av indre bakside anti-ekstrusjonsring 92 kontakter oppadrettet overflate 100 av ytre bakside anti-ekstrusjonsring 93. Primary anti-extrusion rings 90, 91 are located above primary sealing rings 78, 80 and rear anti-extrusion rings 92, 93 are located below rear sealing rings 82, 84. In the embodiment according to FIG 4, the primary anti-extrusion rings 90, 91 consist of a pair of rings with a wedge-shaped cross-section. Outer primary anti-extrusion ring 90 has a substantially horizontal upper surface and an angled downward surface 94. Inner primary anti-extrusion ring 91 has a substantially horizontal lower surface and an angled upward surface 96. Downward surface 94 of outer primary anti-extrusion ring 90 contacts upward surface 96 of inner primary anti-extrusion ring 91. Inner back anti-extrusion ring 92 has an upper surface which is substantially horizontal and an angled downward surface 98. Outer primary anti-extrusion ring 93 has a lower surface which in substantially horizontal and an angled upward surface 100. Downward surface 98 of inner back anti-extrusion ring 92 contacts upward surface 100 of outer back anti-extrusion ring 93.

Før de blir satt inn i et ringrom, er den indre diameteren av de indre diameter tetningsringene 78, 82 mindre enn den indre diameteren av de primære anti- ekstrusjonsringene 90, 91 intermediær indre anti-ekstrusjonsring 86, og bakside Before being inserted into an annulus, the inner diameter of the inner diameter sealing rings 78, 82 is smaller than the inner diameter of the primary anti-extrusion rings 90, 91 intermediate inner anti-extrusion ring 86, and back

anti-ekstrusjonsringer 92, 93. Likeledes er den ytre diameteren av de ytre diameter tetningsringene 80, 84 større enn den ytre diameteren av primære anti-ekstrusjonsringer 90, 91 intermediær ytre anti-ekstrusjonsring 88 og bakside anti-ekstrusjonsringer 92, 93. I tillegg er høyden av tetningsringene 78, 80 kortere enn avstanden mellom de primære anti-ekstrusjonsringene 90, 91 og de intermediære anti-ekstrusjonsringene 86, 88. Høyden av tetningsringene 82, 84 er kortere enn avstanden mellom de intermediære anti-ekstrusjonsringene 86, 88 og bakside anti-ekstrusjonsringene 92, 93. Dette tillater rom for at tettende ringer 78, 80, 82, 84 kan ekspandere i høyde når bredden av de tettende ringene 78, 80, 82, 84 blir komprimert, som vist i FIG 5, når tetningssammenstilling 21 er lokalisert innen ringrom 20. Tettende ringer 78, 80, 82, 84 er ikke fiksert eller bundet til energetisatorer 62, 64. Dette unngår en komplisert eller kostbar bindingsprosess, sørger for enkel utskiftning av de tettende ringene 78, 80, 82, 84, og tillater at de tettende ringene 78, 80, 82, 84 strømmer enklere inn i defekter. anti-extrusion rings 92, 93. Likewise, the outer diameter of the outer diameter sealing rings 80, 84 is larger than the outer diameter of primary anti-extrusion rings 90, 91, intermediate outer anti-extrusion ring 88 and rear anti-extrusion rings 92, 93. In addition the height of the sealing rings 78, 80 is shorter than the distance between the primary anti-extrusion rings 90, 91 and the intermediate anti-extrusion rings 86, 88. The height of the sealing rings 82, 84 is shorter than the distance between the intermediate anti-extrusion rings 86, 88 and the back the anti-extrusion rings 92, 93. This allows room for the sealing rings 78, 80, 82, 84 to expand in height as the width of the sealing rings 78, 80, 82, 84 is compressed, as shown in FIG 5, when the sealing assembly 21 is located within ring space 20. Sealing rings 78, 80, 82, 84 are not fixed or tied to energizers 62, 64. This avoids a complicated or expensive bonding process, ensures easy replacement of the sealing ends e rings 78, 80, 82, 84, allowing the sealing rings 78, 80, 82, 84 to flow more easily into defects.

Når tetningssammenstilling 21 ifølge FIG 5 er posisjonert innen et ringrom 20, er primær ytre diameter tetningsring 80 i tettende kontakt med indre overflate 16 av ytre rør 12 og med den primære energetisator 62. Primær indre diameter tetningsring 78 er i tettende kontakt med ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14 og med primær energetisator 62. Bakside ytre diameter tetningsring 84, er i tettende kontakt med indre overflate 16 av ytre rør 12 og med bakside energetisatoren 64. Bakside indre diameter tetningsring 82 er i tettende kontakt med ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14 og med bakside energetisator 64. Tetningssammenstilling 21 er posisjonert over nedadrettet skulder 30 av indre rør 14 og under oppadrettet skulder 36 av ytre rør 12. When seal assembly 21 according to FIG 5 is positioned within an annulus 20, primary outer diameter seal ring 80 is in sealing contact with inner surface 16 of outer tube 12 and with primary energizer 62. Primary inner diameter seal ring 78 is in sealing contact with outer diameter surface 18 of the inner tube 14 and with primary energizer 62. Back side outer diameter sealing ring 84 is in sealing contact with inner surface 16 of outer tube 12 and with the back side energizer 64. Back side inner diameter sealing ring 82 is in sealing contact with outer diameter surface 18 of the inner tube 14 and with rear energizer 64. Seal assembly 21 is positioned above the downward shoulder 30 of the inner tube 14 and below the upward shoulder 36 of the outer tube 12.

Som vist i FIG 6, når tetningssammenstilling 21 er fullstendig satt innen ringrom 20, vil bakside anti-ekstrusjonsringer 92, 93 være forhindret fra videre nedadrettet bevegelse. For eksempel kan bakside anti-ekstrusjonsringer 92, 93 lande på skuldre 106 på den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14. I alternative utførelsesformer, kan en holderring eller lignende anordning være brukt isteden. As shown in FIG 6, when seal assembly 21 is fully seated within annulus 20, rear anti-extrusion rings 92, 93 will be prevented from further downward movement. For example, backside anti-extrusion rings 92, 93 may land on shoulders 106 on inner surface 16 of outer tube 12 and outer diameter surface 18 of inner tube 14. In alternative embodiments, a retainer ring or similar device may be used instead.

Ved å fortsette å utøve en nedadrettet kraft til primære anti-ekstrusjonsringer 90, 91, vil nedadrettet overflate 98 av indre bakside anti-ekstrusjonsring 92 kontakte og gli langs oppadrettet overflate 100 av ytre bakside anti-ekstrusjons ring 93. Dette forårsaker at den indre bakside anti-ekstrusjonsringen 92 beveger seg mot og kommer i kontakt med indre overflate 16 av ytre rør 12 og at ytre bakside anti-ekstrusjonsring 93 beveger seg mot og kommer i kontakt med ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14. Bakside anti-ekstrusjonsringer 92, 93 vil sammen så dekke hele diameteren av ringrom 20, og begrense den nedadrettede ekspansjonen av bakside tetningsringer 82, 84. By continuing to apply a downward force to primary anti-extrusion rings 90, 91, downward surface 98 of inner back anti-extrusion ring 92 will contact and slide along upward surface 100 of outer back anti-extrusion ring 93. This causes the inner back the anti-extrusion ring 92 moves towards and comes into contact with the inner surface 16 of the outer tube 12 and that the outer back anti-extrusion ring 93 moves towards and comes into contact with the outer diameter surface 18 of the inner tube 14. Back anti-extrusion rings 92 , 93 will together then cover the entire diameter of annulus 20, and limit the downward expansion of rear sealing rings 82, 84.

Denne nedadrettede kraften på primære anti-ekstrusjonsringer 90, 91 vil forårsake at primær energetisator 62 beveger seg mot bakside energetisator 64. Dette forårsaker at oppadrettede skuldre 83 av intermediær anti-ekstrusjonsring kontakter nedadrettede skuldre 85 av primær energetisator 62, og nedadrettet skulder 87 av anti-ekstrusjonsringer 86, 88 kontakter oppadrettede skuldre 89 av bakside energetisator 64, og tvinger den intermediære ytre anti-ekstrusjonsringen 88 til å bevege seg mot indre overflate 16 av ytre rør 12 og intermediær indre anti-ekstrusjonsring 86 til å bevege seg mot ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14. Bevegelse av anti-ekstrusjonsringene 86, 88 kan være begrenset henholdsvis enten ved indre overflate 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14, eller ved at de lukkede endene av energetisatorer 62, 64 kontakter øvre og nedre overflater av laterale deler 102, 104 av anti-ekstrusjonsringer 86, 88. This downward force on primary anti-extrusion rings 90, 91 will cause primary energizer 62 to move toward rear energizer 64. This causes upward shoulders 83 of intermediate anti-extrusion ring to contact downward shoulders 85 of primary energizer 62, and downward shoulder 87 of anti -extrusion rings 86, 88 contact upward shoulders 89 of backside energizer 64, forcing intermediate outer anti-extrusion ring 88 to move toward inner surface 16 of outer tube 12 and intermediate inner anti-extrusion ring 86 to move toward outer diameter surface 18 of the inner tube 14. Movement of the anti-extrusion rings 86, 88 can be limited respectively either by the inner surface 16 of the outer tube 12 and the outer diameter surface 18 of the inner tube 14, or by the closed ends of energizers 62, 64 contacts upper and lower surfaces of lateral parts 102, 104 of anti-extrusion rings 86, 88.

Den nedadrettede kraften på primære anti-ekstrusjonsringer 90, 91 vil i tillegg forårsake at nedadrettet overflate 94 av ytre primær anti-ekstrusjonsring 90 kontakter og glir langs oppadrettet overflate 96 av indre primær anti-ekstrusjonsring 91. Dette vil resultere i at indre primær anti-ekstrusjonsring 90 beveger seg mot og kommer i kontakt med ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14 og ytre primær anti-ekstrusjonsring 91 beveger seg mot og kommer i kontakt med indre overflate 16 av ytre rør 12. Primære anti-ekstrusjonsringer 90, 91 vil sammen så dekke hele diameteren av ringrom 20, og begrense den oppadrettede ekspansjonen av primære tetningsringer 78, 80. En holdende mekanisme, slik som holdende ring 108 vil bli brukt for å opprettholde den nedadrettede kraften på primære anti-ekstrusjonsringer. The downward force on primary anti-extrusion rings 90, 91 will additionally cause downward surface 94 of outer primary anti-extrusion ring 90 to contact and slide along upward surface 96 of inner primary anti-extrusion ring 91. This will result in inner primary anti- extrusion ring 90 moves toward and contacts outer diameter surface 18 of inner tube 14 and outer primary anti-extrusion ring 91 moves toward and contacts inner surface 16 of outer tube 12. Primary anti-extrusion rings 90, 91 will together then cover the entire diameter of annulus 20, and limit the upward expansion of primary seal rings 78, 80. A retaining mechanism, such as retaining ring 108 will be used to maintain the downward force on primary anti-extrusion rings.

Tetningssammenstilling 21 kan være installert innen ringrom 20 med en hindring mellom den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14. Sammenpressingen på energetisatorene 62, 64 forårsaker at ben 68, 70 av primær energetisator 62 og ben 74, 76 av bakside energeti sator 64 bøyer av innover, og genererer en utadrettet radial elastisk last. Dette vil forårsake at tettende ringer 80, 84 blir komprimert mellom henholdsvis indre overflate 16 av ytre rør 12 og energetisatorene 62, 64, og tettende ringer 78, 82 blir komprimert mellom henholdsvis ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14 og energetisatorer 62, 64. Kompresjonskreftene forårsaker plastisk deformasjon av tettende ringer 78, 80, 82, 84, og forårsaker at de deformeres og blir tynnere og høyere. Økningen i høyde av tettende ringer 78, 80 er holdt til rommet mellom de primære anti-ekstrusjonsringene 90, 91 og de intermediære anti-ekstrusjonsringene 86, 88. Økningen i høyde av tettende ringer 82, 84 er holdt til rommet mellom de intermediære anti-ekstrusjonsringene 86, 88 og bakside anti-ekstrusjonsringene 92, 93. Kombinasjonen av den elastiske deformasjonen av energetisatorer 62, 64 og plastisk deformasjon av tettende ringer 78, 80, 82, 84 danner et konstant elastisk kontakttrykk ved hver av de tettende grenseflatene som ikke avtar med tid eller lasthistorie eller temperatur, og danner en tetning ved lavt trykk Seal assembly 21 may be installed within annulus 20 with an obstruction between inner surface 16 of outer tube 12 and outer diameter surface 18 of inner tube 14. The compression of energizers 62, 64 causes legs 68, 70 of primary energizer 62 and legs 74 , 76 of the backside energizer 64 deflects inwards, generating an outwardly directed radial elastic load. This will cause sealing rings 80, 84 to be compressed between, respectively, inner surface 16 of outer tube 12 and energizers 62, 64, and sealing rings 78, 82 to be compressed between, respectively, outer diameter surface 18 of inner tube 14 and energizers 62, 64 The compressive forces cause plastic deformation of sealing rings 78, 80, 82, 84, causing them to deform and become thinner and taller. The increase in height of sealing rings 78, 80 is kept to the space between the primary anti-extrusion rings 90, 91 and the intermediate anti-extrusion rings 86, 88. The increase in height of sealing rings 82, 84 is kept to the space between the intermediate anti- the extrusion rings 86, 88 and backside anti-extrusion rings 92, 93. The combination of the elastic deformation of energizers 62, 64 and plastic deformation of sealing rings 78, 80, 82, 84 forms a constant elastic contact pressure at each of the sealing interfaces which does not decrease with time or load history or temperature, and forms a seal at low pressure

og også muligens ved høyt trykk. and also possibly at high pressure.

Alternativt kan den radiale utadrettede elastiske lasten av energetisatorer 62, 64 bli dannet ved fluidtrykket innen riller 66, 72, som utøver en utadrettet kraft på ben 68, 70, 74, 76, og forårsaker utadrettede radiale avbøyninger av benene 68, 70, 74, 76. På den samme måten som diskutert over, vil dette forårsake at tettende ringer 78, 80, 82, 84 blir komprimert mellom henholdsvis indre overflate 16 av ytre rør 12 og energetisatorene 62, 64, og den ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14 og energetisatorer 62, 64. Kompresjonskreftene forårsaker plastisk deformasjon av tettende ringer 78, 80, 82, 84, og forårsaker at de deformeres og blir tynnere og høyere. Økningen i høyde av tettende ringer 78, 80 er holdt til rommet mellom de primære anti-ekstrusjonsringene 90, 91 og de intermediære anti-ekstrusjonsringene 86, 88. Økningen i høyde av tettende ringer 82, 84 er holdt til rommet mellom de intermediære anti-ekstrusjonsringene 86, 88 og bakside anti-ekstrusjonsringene 92, 93. Kombinasjonen av den elastiske deformasjonen av energetisatorer 62, 64 og plastisk deformasjon av tettende ringer 78, 80, 82, 84 danner et konstant elastisk kontakttrykk ved hver av de tettende grenseflatene. Alternatively, the radial outward elastic load of energizers 62, 64 may be generated by the fluid pressure within grooves 66, 72, which exerts an outward force on legs 68, 70, 74, 76, causing outward radial deflections of legs 68, 70, 74, 76. In the same manner as discussed above, this will cause sealing rings 78, 80, 82, 84 to be compressed between the inner surface 16 of the outer tube 12 and the energizers 62, 64, and the outer diameter surface 18 of the inner tube, respectively 14 and energizers 62, 64. The compressive forces cause plastic deformation of sealing rings 78, 80, 82, 84, causing them to deform and become thinner and taller. The increase in height of sealing rings 78, 80 is kept to the space between the primary anti-extrusion rings 90, 91 and the intermediate anti-extrusion rings 86, 88. The increase in height of sealing rings 82, 84 is kept to the space between the intermediate anti- the extrusion rings 86, 88 and backside anti-extrusion rings 92, 93. The combination of the elastic deformation of energizers 62, 64 and plastic deformation of sealing rings 78, 80, 82, 84 forms a constant elastic contact pressure at each of the sealing interfaces.

Tettende ringer 78, 80, 82, 84 er dannet av myke uelastiske materialer og kan være for eksempel, et mykt metall slik som bly, tinn, sølv, gull eller tantal, en uelastisk termoplast, slik som ny polytetrafluoretylen, fylt polytetrafluoretylen eller polyetereterketon, eller andre inerte uelastiske materialer slik som presstøpt grafitt. Tettende ringer 78, 80, 82, 84 kan alternativt være dannet av andre myke uelastiske materialer. Et passende mykt uelastisk materiale vil være valgt slik at tettende ringer 78, 80, 82, 84 enkelt vil strømme inn i defekter på den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og den ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14 og danne tilstrekkelig kontakttrykk på overflaten av en hvilken som helst slik defekt til å danne en tetning når underkastet radial belastning. Der hvor det ikke er noen foreliggende defekt vil de tettende ringene 78, 80, 82, 84 ganske enkelt deformeres og strømme oppover og nedover for å fylle det tilgjengelige rommet, mens de danner en tetning på den defektfrie indre overflaten 16 av ytre rør 12 og den ytre diameter overflaten 18 av det indre røret 14. Sealing rings 78, 80, 82, 84 are formed of soft inelastic materials and may be, for example, a soft metal such as lead, tin, silver, gold or tantalum, an inelastic thermoplastic, such as new polytetrafluoroethylene, filled polytetrafluoroethylene or polyetheretherketone, or other inert inelastic materials such as die cast graphite. Sealing rings 78, 80, 82, 84 may alternatively be formed from other soft inelastic materials. A suitable soft inelastic material will be selected so that sealing rings 78, 80, 82, 84 will easily flow into defects on the inner surface 16 of outer tube 12 and the outer diameter surface 18 of inner tube 14 and form sufficient contact pressure on the surface of any such defect to form a seal when subjected to radial load. Where there is no defect present, the sealing rings 78, 80, 82, 84 will simply deform and flow up and down to fill the available space, while forming a seal on the defect-free inner surface 16 of outer tube 12 and the outer diameter surface 18 of the inner tube 14.

Energetisatorer 62, 64 er dannet av materiale, slik som stål eller nikkel eller legering derav, som er sterkt nok til å motstå det interne fluidtrykk innen ringrommet 20 så vel som hvilke som helst interne laster generert ved greptilpasningen mellom energetisatorene 62, 64, den indre overflaten 16 av ytre rør 12 og ytre diameter overflate 18 av det indre røret 14, uten å undergå betydelig plastisk deformasjon, som kunne begrense lasten som kunne bli utøvet til energetisatorer 62, 64 eller forårsake svikt av energetisator 62, 64 og derved forårsake at tetningssammenstillingen 21 svikter. Energetisatorer 62, 64 må derfor være laget av materiale med høyere styrke eller som er hardere enn materialet brukt for å lage de tettende ringene 78, 80, 82, 84. Energizers 62, 64 are formed of material, such as steel or nickel or alloy thereof, that is strong enough to withstand the internal fluid pressure within annulus 20 as well as any internal loads generated by the grip fit between energizers 62, 64, the internal surface 16 of outer tube 12 and outer diameter surface 18 of inner tube 14, without undergoing significant plastic deformation, which could limit the load that could be applied to energizers 62, 64 or cause failure of energizer 62, 64 and thereby cause the seal assembly to 21 fails. Energizers 62, 64 must therefore be made of material with higher strength or which is harder than the material used to make the sealing rings 78, 80, 82, 84.

I tegningene og spesifikasjonen, har det blitt vist en typisk foretrukken utfø-relsesform av oppfinnelsen, og selv om spesifikke begreper blir anvendt, er be-grepene brukt bare i en beskrivende betydning og ikke for formål med begrens-ning. Oppfinnelsen har blitt beskrevet i betydelig detalj med spesifikk referanse til disse illustrerte utførelsesformene. Det vil imidlertid være åpenbart at ulike modi-fikasjoner og endringer kan bli gjort innen ånden og omfanget av oppfinnelsen som beskrevet i den foregående spesifikasjonen. For eksempel, selv om primært illustrert i konteksten av et oppheng for brønnrør landet innen et modifisert høy-trykks-brønnhodehus, vil en fagperson erkjenne vil at den presenterte tetningssammenstillingen og fremgangsmåtene enkelt kan bli anvendt med hensyn til rør-system innen modifisert brønnrør eller annet rørsystem. In the drawings and specification, there has been shown a typically preferred embodiment of the invention, and although specific terms are used, the terms are used only in a descriptive sense and not for purposes of limitation. The invention has been described in considerable detail with specific reference to these illustrated embodiments. However, it will be obvious that various modifications and changes can be made within the spirit and scope of the invention as described in the preceding specification. For example, although primarily illustrated in the context of a suspension for well tubing landed within a modified high-pressure wellhead casing, one skilled in the art will recognize that the presented seal assembly and methods may be readily applied with respect to piping systems within modified well tubing or other piping system.

Claims (15)

1. Tetningssammenstilling (21) for å tette et ringrom (20) mellom indre (14) og ytre (12) brønnhodeelementer, idet tetningssammenstillingen omfatter: en energetisatorring (38) som har indre (43) og ytre (41) ben adskilt ved en slisse (39), dannet av et elastisk materiale med høy styrke og som har en sentral akse; en indre diameter tetningsring (50) dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en indre side av det indre benet (43) for å danne en tetning mellom det indre brønnhodeelementet energetisatoren (38); og en ytre diameter tetningsring (48) dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en ytre side av det ytre benet (41) for å danne en tetning mellom energetisatoren (38) og det ytre brønnhodeelementet (12).1. Seal assembly (21) for sealing an annulus (20) between inner (14) and outer (12) wellhead elements, the seal assembly comprising: an energizer ring (38) having inner (43) and outer (41) legs separated by a slot (39), formed of an elastic material of high strength and having a central axis; an inner diameter sealing ring (50) formed of an inelastic material located on an inner side of the inner leg (43) to form a seal between the inner wellhead member and the energizer (38); and an outer diameter sealing ring (48) formed of an inelastic material located on an outer side of the outer leg (41) to form a seal between the energizer (38) and the outer wellhead member (12). 2. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 1, hvori tetningssammenstillingen (21) har en innledende radial dimensjon fra indre overflate (55) av den indre diameter tetningsringen (50) til en ytre overflate (57) av den ytre diameter tetningsringen (48) som er tilpasset til å være større enn en radial bredde av ringrommet (20), som forårsaker at ben (41, 43) av energetisatoren (38) bøyer av mot hverandre når satt inn i ringrommet (20).2. Seal assembly (21) according to claim 1, wherein the seal assembly (21) has an initial radial dimension from inner surface (55) of the inner diameter sealing ring (50) to an outer surface (57) of the outer diameter sealing ring (48) which is adapted to be greater than a radial width of the annulus (20), which causes legs (41, 43) of the energizer (38) to deflect towards each other when inserted into the annulus (20). 3. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 1 videre omfattende mange anti-ekstrusjonsanordninger for å begrense en aksial dimensjon av hver av tetningsringene (48, 50) når tetningssammenstillingen blir satt.3. Seal assembly (21) according to claim 1 further comprising a plurality of anti-extrusion devices to limit an axial dimension of each of the seal rings (48, 50) when the seal assembly is set. 4. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 3, hvori anti-ekstrusjonsanordningene omfatter: et ringformet bånd (54) på den indre siden av det indre benet (43) og som stikker fram innover fra det indre benet (43); et ringformet bånd (52) på den ytre siden av det ytre benet (41) og som stikker fram utover fra det ytre benet (41); en ringformet fordypning (40, 44) i hvert av båndene (52, 54); og hvori hver av tetningsringene (48, 50) er lokalisert i én av fordypningene (40, 44) og radialt stikker frem derfra før setting av tetningssammenstillingen (21).4. Seal assembly (21) according to claim 3, wherein the anti-extrusion devices comprise: an annular band (54) on the inner side of the inner leg (43) and projecting inwards from the inner leg (43); an annular band (52) on the outer side of the outer leg (41) and projecting outward from the outer leg (41); an annular recess (40, 44) in each of the bands (52, 54); and wherein each of the sealing rings (48, 50) is located in one of the recesses (40, 44) and radially protrudes therefrom prior to seating of the sealing assembly (21). 5. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 4, hvori før setting av tetningssammenstillingen (21), er en aksial dimensjon av hver ringformet fordypning (40, 44) større enn en aksial dimensjon av hver tetningsring (48, 50).5. Sealing assembly (21) according to claim 4, wherein before setting the sealing assembly (21), an axial dimension of each annular recess (40, 44) is greater than an axial dimension of each sealing ring (48, 50). 6. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 4, hvori de ringformede båndene (52, 54) er tilpasset til å kontakte de indre (14) og ytre (12) brønnhodeelementer når tetningssammenstillingen (21) blir satt.6. Seal assembly (21) according to claim 4, wherein the annular bands (52, 54) are adapted to contact the inner (14) and outer (12) wellhead elements when the seal assembly (21) is set. 7. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 3, hvori anti-ekstrusjonsanordningene omfatter et par av kileringer (90, 91), kileringene har en sammenpassende kileoverflate (96, 94) som forårsaker at én av kileringene glir radialt innover og den andre glir radialt utover.7. Seal assembly (21) according to claim 3, wherein the anti-extrusion devices comprise a pair of wedge rings (90, 91), the wedge rings having a mating wedge surface (96, 94) which causes one of the wedge rings to slide radially inward and the other to slide radially outward . 8. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 3, hvori anti-ekstrusjonsanordningene omfatter: en indre kilering (88) som har en indre kileringoverflate (83); en ytre kilering (86) som har en ytre kileringoverflate; og indre og ytre kileoverflater (85) på en basis av energetisatoren (62) som på glidende måte kontakter den indre kileringoverflaten og den ytre kileringoverflaten (83) i løpet av setting av tetningssammenstillingen (21) for å bringe kileringene bort fra hverandre.8. A seal assembly (21) according to claim 3, wherein the anti-extrusion devices comprise: an inner key ring (88) having an inner key ring surface (83); an outer spline (86) having an outer spline surface; and inner and outer spline surfaces (85) on a base of the energizer (62) slidingly contacting the inner spline surface and the outer spline surface (83) during seating of the seal assembly (21) to bring the splines apart. 9. Tetningssammenstilling (21) ifølge krav 1, hvori den indre diameter tetningsringen (50) og den ytre diameter tetningsringen (48) er dannet av et uelastisk materiale valgt fra en gruppe bestående av bly, tinn, sølv, gull, tantal, ny polytetrafluoretylen, fylt polytetrafluoretylen, polyetereterketon eller presstøpt grafitt.9. Seal assembly (21) according to claim 1, wherein the inner diameter sealing ring (50) and the outer diameter sealing ring (48) are formed from an inelastic material selected from a group consisting of lead, tin, silver, gold, tantalum, new polytetrafluoroethylene , filled polytetrafluoroethylene, polyetheretherketone or die-cast graphite. 10. Tetningssammenstilling ifølge krav 1 videre omfattende: en andre energetisatorring (64) som har indre (76) og ytre (74) ben som vender i en motsatt retning til den første nevnte energetisatorringen; indre diameter tetningsringer (78, 82) lokalisert på en indre side av hvert av de indre benene for å danne en tetning mellom det indre brønnhodeelementet (14) og energetisatorene; ytre diameter tetningsringer (80, 84) lokalisert på en ytre side av hvert av de ytre benene for å danne en tetning mellom energetisatorene og det ytre brønn-hodeelementet (12); og mange anti-ekstrusjonsanordninger (90, 91, 86, 88, 92, 93) for å begrense en aksial dimensjon av hver av tetningsringene (78, 82, 80, 84) når tetningssammenstillingen (21) blir satt.10. Seal assembly according to claim 1 further comprising: a second energizer ring (64) having inner (76) and outer (74) legs facing in an opposite direction to said first energizer ring; inner diameter sealing rings (78, 82) located on an inner side of each of the inner legs to form a seal between the inner wellhead member (14) and the energizers; outer diameter sealing rings (80, 84) located on an outer side of each of the outer legs to form a seal between the energizers and the outer wellhead member (12); and a plurality of anti-extrusion devices (90, 91, 86, 88, 92, 93) to limit an axial dimension of each of the seal rings (78, 82, 80, 84) when the seal assembly (21) is seated. 11. Fremgangsmåte for å tette et ringrom (20) mellom indre (14) og ytre (12) brønnhodeelementer, idet fremgangsmåten omfatter trinnene med å: (a) posisjonere en energetisatorring (38) innen ringrommet (20), idet energetisatorringen (38) har indre (43) og ytre (41) ben adskilt ved en slisse (39), dannet av et elastisk materiale og som har en sentral akse; (b) danne en tetning mellom det indre brønnhodeelementet (14) og energetisatoren (38) med en indre diameter tetningsring (50) dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en indre side av det indre benet (43); og (c) danne en tetning mellom energetisatoren (38) og det ytre brønnhode-elementet (12) med en ytre diameter tetningsring (48) dannet av et uelastisk materiale lokalisert på en ytre side av det ytre benet (41).11. Method for sealing an annulus (20) between inner (14) and outer (12) wellhead elements, the method comprising the steps of: (a) positioning an energizer ring (38) within the annulus (20), the energizer ring (38) has inner (43) and outer (41) legs separated by a slot (39), formed of an elastic material and having a central axis; (b) forming a seal between the inner wellhead member (14) and the energizer (38) with an inner diameter sealing ring (50) formed of an inelastic material located on an inner side of the inner leg (43); and (c) forming a seal between the energizer (38) and the outer wellhead member (12) with an outer diameter sealing ring (48) formed of an inelastic material located on an outer side of the outer leg (41). 12. Fremgangsmåte ifølge 11, hvori trinnene (b) og (c) videre omfatter å utøve tilstrekkelig kraft til energetisatoren (38) til å bøye av benene (41, 43) av energetisatoren mot hverandre ved elastisk deformasjon og forårsake plastisk deformasjon av den indre diameter tetningsringen (50) og ytre diameter tetningsringen (48).12. Method according to 11, wherein steps (b) and (c) further comprise exerting sufficient force to the energizer (38) to bend the legs (41, 43) of the energizer towards each other by elastic deformation and cause plastic deformation of the inner diameter sealing ring (50) and outer diameter sealing ring (48). 13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvori trinnene (b) og (c) videre omfatter å tilveiebringe et fluid under trykk innen slissen (39) for å utøve en radial kraft på benene (41, 43) og forårsake plastisk deformasjon av den indre diameter tetningsringen (50) og ytre diameter tetningsringen (48).13. Method according to claim 11, wherein steps (b) and (c) further comprise providing a fluid under pressure within the slot (39) to exert a radial force on the legs (41, 43) and cause plastic deformation of the inner diameter the sealing ring (50) and outer diameter sealing ring (48). 14. Fremgangsmåte ifølge krav 11 videre omfattende trinnet med å begrense den aksiale ekspansjonen av den indre diameter tetningsringen (50) og den ytre diameter tetningsringen (48) med en anti-ekstrusjonsanordning.14. Method according to claim 11 further comprising the step of limiting the axial expansion of the inner diameter sealing ring (50) and the outer diameter sealing ring (48) with an anti-extrusion device. 15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvori trinnet med å begrense den aksiale ekspansjonen av den indre diameter tetningsringen (50) og den ytre diameter tetningsringen (48) blir utført ved et ringformet bånd (54) på den indre siden av det indre benet (43) og som stikker fram innover fra det indre benet (43) og et ringformet bånd (52) på den ytre siden av det ytre benet (41) og som stikker fram utover fra det ytre benet (41), hvori en ringformet fordypning (40, 44) er dannet i hvert av båndene (52, 54) og hvori før setting av energetisatorringen (38): hver av tetningsringene (48, 50) er lokalisert i én av fordypningene (40, 44) og stikker frem radialt derfra; og en aksial dimensjon av hver ringformede fordypning (40, 44) er større enn en aksial dimensjon av hver tetningsring (48, 50).15. Method according to claim 14, wherein the step of limiting the axial expansion of the inner diameter sealing ring (50) and the outer diameter sealing ring (48) is performed by an annular band (54) on the inner side of the inner leg (43 ) and which protrudes inwards from the inner leg (43) and an annular band (52) on the outer side of the outer leg (41) and which protrudes outwards from the outer leg (41), in which an annular recess (40 , 44) are formed in each of the bands (52, 54) and wherein prior to setting of the energizer ring (38): each of the sealing rings (48, 50) is located in one of the recesses (40, 44) and protrudes radially therefrom; and an axial dimension of each annular recess (40, 44) is greater than an axial dimension of each sealing ring (48, 50).