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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Unterirdische Sicherheitsventile werden im Allgemeinen als Teil der Produktionsrohrleitung innerhalb von Öl- und Gasbohrlöchern installiert, um vor unerwünschter Übertragung von Hochdruck- und Hochtemperatur-Formationsfluiden an die Oberfläche zu schützen. Diese unterirdischen Sicherheitsventile sind dazu gestaltet, Fluidproduktion aus der Formation als Reaktion auf eine Vielzahl von abnormalen und potentiell gefährlichen Bedingungen einzuschließen.
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Eingebaut in die Produktionsrohrleitung werden unterirdische Sicherheitsventile typischerweise als über die Rohrleitung rückholbare Sicherheitsventile (Tubing Retrievable Safety Valves - „TRSV“) bezeichnet, da sie durch Zurückziehen der Produktionsrohrleitung zurück an die Oberfläche rückgeholt werden können. TRSV werden normalerweise durch Hydraulikfluiddruck betrieben, der typischerweise an der Oberfläche gesteuert wird und über Hydrauliksteuerleitungen an das TRSV übertragen wird. Hydraulikfluiddruck muss auf das TRSV ausgeübt werden, um das TRSV in der offenen Position zu platzieren. Wenn Hydraulikfluiddruck verloren geht, wechselt das TRSV in die geschlossene Position, um zu verhindern, dass Formationsfluide durch die TRSV im Bohrloch nach oben steigen und die Oberfläche erreichen. Somit werden TRSV im Allgemeinen als ausfallsicher charakterisiert, da deren Standardposition die geschlossene Position ist.
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Da TRSV häufig jahrelang unter schwierigen Betriebsbedingungen im Einsatz sind, ist ein Ausfall des TRSV möglich. Zum Beispiel kann ein TRSV in der geschlossenen Position irgendwann Leckpfade bilden. Alternativ kann ein TRSV in der geschlossenen Position sich nicht ordnungsgemäß öffnen, wenn es betätigt wird. Aufgrund des Potentials für Betriebsprobleme bei Nichtvorhandensein eines hinreichend funktionierenden TRSV ist es unerlässlich, dass das fehlerhafte TRSV sofort ausgetauscht oder repariert wird. Da sie in die Produktionsrohrleitung eingebracht sind, erfordert das Reparieren oder Austauschen eines fehlerhaften TRSV jedoch ein Entfernen der gesamten Produktionsrohrleitung, was ein kostenintensives Unternehmen darstellen kann.
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Um den Kosten- und Zeitaufwand beim Reparieren oder Austauschen eines fehlerhaften TRSV zu vermeiden, kann stattdessen ein per Drahtseil rückholbares Sicherheitsventil (Wireline Retrievable Safety Valve - „WLRSV“) in dem TRSV installiert und betrieben werden, um die gleiche Sicherheitsfunktion wie das TRSV bereitzustellen. WLRSV sind typischerweise dazu gestaltet, von der Oberfläche über ein Drahtseil in das Bohrloch hinabgelassen zu werden, und werden dann innerhalb des ursprünglichen TRSV verriegelt. Dieser Ansatz kann eine weitaus effizientere und kosteneffektivere Alternative zum Herausziehen der Produktionsrohrleistung, um so das fehlerhafte TRSV auszutauschen oder zu reparieren, sein. Ein allgemeines Hindernis beim Verwenden von WLRSV besteht jedoch darin, wie Hydraulikdruck an das WLRSV für einen ordnungsgemäßen Betrieb nach der Installation bereitgestellt werden soll.
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US 2011 / 0 240 299 A1 betrifft ein Verfahren zum Betätigen eines Ventils in einem Bohrloch, welches ein Speichern von Energie als Ergebnis eines Druckunterschieds über eine geschlossene Verschlussvorrichtung des Ventils und das Freigeben mindestens eines Teils der gespeicherten Energie beim Öffnen der Verschlussvorrichtung umfassen kann. Ein Ventil zur Verwendung in einem Bohrloch kann eine Verschlussvorrichtung, eine Vorspannvorrichtung und einen Aktuator umfassen, der als Reaktion auf eine Druckdifferenz an der Verschlussvorrichtung Energie in der Vorspannvorrichtung speichert. Ein Bohrlochsystem kann einen Rohrstrang und ein Ventil umfassen, das den Flüssigkeitsstrom durch den Rohrstrang steuert. Das Ventil kann eine Verschlussvorrichtung und einen Aktuator umfassen, der das Ventil zumindest teilweise als Reaktion auf einen Druckunterschied an der Verschlussvorrichtung betätigt.
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US 2006 / 0 196 669 A1 betrifft ein Sicherheitsventil für den Untergrund, das so konfiguriert ist, dass es den Flüssigkeitsstrom durch einen Produktionsrohrstrang steuert. Es wird ein Sicherheitsventil für den Einsatz unter der Oberfläche eines Bohrlochs bereitgestellt. Das Ventil umfasst einen Steuerkolben und einen Ausgleichskolben. Das Ventil ist so konfiguriert, dass es über eine Steuerleitung mit einem Steuergerät an der Oberfläche verbunden ist, so dass der Steuerkolben als Reaktion auf den Empfang von unter Druck stehendem Fluid von dem Steuergerät über die Steuerleitung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position betätigt werden kann. Der Ausgleichskolben ist so konfiguriert, dass er den hydrostatischen Druck in der Steuerleitung kompensiert. Das Ventil kann eine Durchgangsbohrung haben, und der Steuerkolben kann so konfiguriert sein, dass er den Rohrleitungsdruck in der Ventilbohrung nutzt, um den Steuerkolben in die zweite Position zu drücken.
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US 5 598 864 A betrifft ein Sicherheitsventil für den Untergrund mit einem rohrförmigen Ventilgehäuse, ein Ventilverschlusselement, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position beweglich ist, ein axial verschiebbares Durchflussrohr zum Öffnen des Ventilverschlusselements, eine Feder zum Vorspannen des Durchflussrohrs in eine geschlossene Position, eine Kolben- und Zylinderbaugruppe, um das Durchflussrohr in eine offene Position zu bewegen, und einen Stopfen, der in eine Öffnung im Ventilgehäuse eingesetzt ist. Diese Öffnung steht in Fluidverbindung mit der Kolben- und Zylinderbaugruppe. Der Stopfen kann aus der Öffnung herausgeschoben werden, um das Sicherheitsventil zu sperren und eine sekundäre hydraulische Flüssigkeitsverbindung mit dem Inneren des Sicherheitsventils herzustellen, um sekundäre Werkzeuge, wie z. B. Sekundärventile für Drahtleitungen, die in das gesperrte Sicherheitsventil eingesetzt sind, zu betätigen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die folgenden Figuren sind zur Veranschaulichung bestimmter Aspekte der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen und sollen nicht als ausschließliche Ausführungsformen angesehen werden. Der offenbarte Gegenstand ist zu beträchtlichen Modifikationen, Änderungen, Kombinationen und Äquivalenten hinsichtlich Form und Funktion in der Lage, ohne vom Geltungsbereich dieser Offenbarung abzuweichen.
- 1 veranschaulicht ein Bohrlochsystem, das die Grundlagen der vorliegenden Offenbarung enthalten kann.
- 2 veranschaulicht progressive Querschnittsseitenansichten des Sicherheitsventils aus 1.
- 3A und 3B sind Querschnittsseitenansichten einer beispielhaften Ausführungsform der Bypass-Umleitungsuntereinheit aus 1.
- 4 ist eine Querschnittsseitenansicht der Bypass-Umleitungsuntereinheit aus 3A und 3B mit einem darin positionierten beispielhaften per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil.
- 5A und 5B stellen eine alternative Konfiguration des Verriegelungsmechanismus aus 3A und 3B dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft unterirdische Sicherheitsventile und insbesondere eine Bypass-Umleitungsuntereinheit, die dazu verwendet wird, Hydraulikfluiddruck von einem unterirdischen Sicherheitsventil zu einem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil umzuleiten.
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Hierin beschriebene Ausführungsformen stellen eine Bypass-Umleitungsuntereinheit bereit, die dazu verwendet wird, ein per Rohrleitung rückholbares unterirdisches Sicherheitsventil zu stützen und Steuerleitungsdruck und Ausgleichsleitungsdruck von dem unterirdischen Sicherheitsventil zu einem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil umzuleiten, wenn das unterirdische Sicherheitsventil eine Fehlfunktion aufweist oder anderweitig nicht betreibbar ist. Die Bypass-Umleitungsuntereinheit beinhaltet ein im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse, das einen Strömungskanal definiert. Ein Steuerleitungs-Bypass-Kolben ist beweglich innerhalb einer Steuerleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet, die in einer Wand des Gehäuses definiert ist, und ein Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben ist beweglich innerhalb einer Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet, die in der Wand des Gehäuses definiert ist. Ein äußerer Magnet ist beweglich innerhalb einer Magnetkammer angeordnet, die in der Wand des Gehäuses definiert ist. Der äußere Magnet ist betrieblich mit dem Steuer- und dem Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben so gekoppelt, dass axiale Bewegung des äußeren Magneten entsprechend den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben bewegt. Ein Strömungsrohrprofil, das innerhalb des Strömungskanals positioniert ist, stellt einen inneren Magneten bereit, der magnetisch so mit dem äußeren Magneten gekoppelt ist, dass die Bewegung des Strömungsrohrprofils entsprechend den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben bewegt.
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Wenn bestimmt wird, dass das unterirdische Sicherheitsventil eine Fehlfunktion aufweist oder anderweitig nicht betreibbar ist, kann das Strömungsrohrprofil zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegt werden. In der ersten Position zirkulieren der Steuerleitungsdruck und der Ausgleichsleitungsdruck durch die Bypass-Umleitungsuntereinheit zu dem unterirdischen Sicherheitsventil, wohingegen in der zweiten Position der Steuerleitungsdruck in den Strömungskanal umgeleitet wird und der Ausgleichsleitungsdruck wird in eine Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung umgeleitet wird. Ein per Drahtseil rückholbares Sicherheitsventil, das danach herabgelassen und innerhalb der Bypass-Umleitungsuntereinheit positioniert wird, kann dann den umgeleiteten Steuerleitungsdruck und Ausgleichsleitungsdruck verwenden, um die gleichen Sicherheitsfunktionen wie das unterirdische Sicherheitsventil bereitzustellen.
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1 ist ein Bohrlochsystem 100, das eine oder mehrere Grundlagen der vorliegenden Offenbarung beinhalten kann, nach gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie veranschaulicht, kann das Bohrlochsystem 100 ein Steigrohr 102 beinhalten, das von einer Bohrlochkopfinstallation 104, die an einem Meeresboden 106 positioniert ist, verläuft. Das Steigrohr 102 kann zum Beispiel zu einer Offshore-Öl- und Gasplattform (nicht gezeigt) verlaufen. Ein Bohrloch 108 verläuft von der Bohrlochkopfinstallation 104 durch verschiedene unterirdische Formationen 110 nach unten. Das Bohrloch 108 ist als verkleidet dargestellt, es kann aber gleichermaßen ein nicht verkleidetes Bohrloch 108 sein, ohne dabei vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Obwohl 1 das Bohrlochsystem 100 im Kontext einer Offshore-Öl- und Gasanwendung abbildet, versteht es sich für den Fachmann, dass die verschiedenen Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, gleichermaßen gut zur Verwendung in landbasierten Anwendungen, die sich an einer beliebigen geographischen Stelle befinden, geeignet sind. Somit sollte jedoch zu verstehen sein, dass diese Offenbarung nicht auf eine beliebige Art von Bohrloch beschränkt ist.
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Das Bohrlochsystem 100 kann ferner ein unterirdisches Sicherheitsventil 112 und eine Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 umfassen, die mit einem Rohrstrang 116, der in das Bohrloch 108 eingebracht ist und von der Bohrlochkopfinstallation 104 verläuft, verbunden sind. Der Rohrstrang 116, der Produktionsrohrleitung umfassen kann, kann eine Fluidleitung für kommunizierende Fluide (z. B. Kohlenwasserstoffe), die aus den unterirdischen Formationen 110 extrahiert werden, über die Bohrlochkopfinstallation 104 zu der Bohrlochoberfläche bereitstellen.
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Eine Steuerleitung 118 und eine Ausgleichsleitung 120 können jeweils zu der Bohrlochkopfinstallation 104 verlaufen, wie wiederum die Steuer- und die Ausgleichsleitung 118, 120 in einen Kranz 122 überträgt, der zwischen dem Bohrloch 108 und dem Rohrstrang 116 definiert ist. Die Steuer- und die Ausgleichsleitung 118, 120 können aus einem Steuerverteiler oder Drucksteuersystem (nicht gezeigt), der/das sich zum Beispiel an einer Produktionsplattform befindet, einer Unterwasser-Steuerstation oder einem Drucksteuersystem, das sich an der Erdoberfläche oder in einem Bohrloch befindet, entspringen. Die Steuer- und die Ausgleichsleitung 118, 120 verlaufen von der Bohrlochkopfinstallation 104 innerhalb des Kranzes 122 und kommunizieren schließlich mit dem unterirdischen Sicherheitsventil 112 (nachfolgend „das Sicherheitsventil 112“).
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Wenn in den Rohrstrang 116 eingebaut, kann das Sicherheitsventil 112 als ein per Rohrleitung rückholbares Sicherheitsventil („TRSV“) bezeichnet werden. Die Steuerleitung 118 kann dazu verwendet werden, das Sicherheitsventil 112 zwischen offenen und geschlossenen Positionen zu betätigen. Insbesondere ist die Steuerleitung 118 eine Hydraulikleitung, die Hydraulikfluid zu dem Sicherheitsventil 112 befördert. Das Hydraulikfluid wird unter Druck in der Steuerleitung 118 aufgebracht, um das Sicherheitsventil 112 zu öffnen und in seiner offenen Position zu halten, wodurch es Produktionsfluiden ermöglicht wird, im Bohrloch durch das Sicherheitsventil 112, durch den Rohrstrang 116 und zu dem Oberflächenstandort für die Produktion nach oben zu strömen. Um das Sicherheitsventil 112 zu schließen, wird der Hydraulikdruck in der Steuerleitung 118 reduziert oder eliminiert. Wenn die Steuerleitung 118 durchtrennt oder unbrauchbar ist oder wenn ein Notfall an einem Oberflächenstandort vorliegt, ist die Standardposition für das Sicherheitsventil 112 die geschlossene Position, um Fluide daran zu hindern, nach dem Sicherheitsventil 112 im Bohrloch nach oben zu steigen und anderweitig ein Blowout zu verhindern.
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Die Ausgleichsleitung 120 liefert einen Ausgleichshydraulikdruck, um die Auswirkungen von hydrostatischem Druck, der auf die Steuerleitung 118 wirkt, zu kompensieren. Um es dem Sicherheitsventil 112 zu ermöglichen, bei größeren Tiefen zu arbeiten, ist es oft erforderlich, die hydrostatischen Kräfte im Bohrloch, die durch das Sicherheitsventil 112 aufgenommen werden, auszugleichen. Die Ausgleichsleitung 120 liefert Hydraulikdruck an das Sicherheitsventil 112, um eine Kompensationskraft, die diesen hydrostatischen Kräften begegnet, wodurch es dem Sicherheitsventil 112 ermöglicht wird, bei größeren Bohrlochtiefen zu arbeiten.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird der Hydraulikdruck, der durch die Steuer- und die Ausgleichsleitung 118, 120 befördert wird, zuerst durch die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 empfangen. Wie veranschaulicht, sind die Steuer- und die Ausgleichsleitung 118, 120 kommunikativ zuerst mit der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 gekoppelt, bevor sie im Bohrloch nach unten verlaufen und sich mit dem Sicherheitsventil 112 verbinden. Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann dazu konfiguriert sein, den Hydraulikdruck von der Steuer- und der Ausgleichsleitung 118, 120 zu empfangen und an das Sicherheitsventil 112 zu leiten, um das Sicherheitsventil unter normalen Bedingungen zu betätigen. Wenn bestimmt wird, dass das Sicherheitsventil 112 eine Fehlfunktion aufweist oder anderweitig nicht betreibbar ist, kann die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 jedoch betätigt werden, um den Hydraulikdruck zu einem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil (nicht gezeigt) umzuleiten, das danach durch den Rohrstrang 116 abgesenkt wird und innerhalb der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 positioniert wird. Sobald das per Drahtseil rückholbare Sicherheitsventil ordnungsgemäß angelandet und gesichert ist, kann die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 so gestaltet und anderweitig konfiguriert werden, um das Hydraulikfluid in der Steuer- und der Ausgleichsleitung 118, 120 zu dem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil umzuleiten und es dem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil somit zu ermöglichen, die gleichen Sicherheitsfunktionen wie das Sicherheitsventil 112 bereitzustellen.
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Nun sind unter Bezugnahme auf 2 progressive Querschnittsseitenansichten einer beispielhaften Ausführungsform des Sicherheitsventils 112 aus 1 veranschaulicht. Das Sicherheitsventil 112 ist in 2 in aufeinanderfolgenden Querschnittsansichten abgebildet, wobei der obere Abschnitt von 2 einen oberen Abschnitt des Sicherheitsventils 112 abbildet und der untere Abschnitt von 2 einen nachfolgenden unteren Abschnitt des Sicherheitsventils 112 abbildet. Wie veranschaulicht, kann das Sicherheitsventil 112 ein Gehäuse 202 beinhalten, das ein oberes Ende 204a im Bohrloch und in unteres Ende 204b im Bohrloch aufweist. Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 (1) kann betrieblich mit dem Sicherheitsventil 112 an dem oberen Ende 204a des Bohrlochs gekoppelt werden und das untere Ende 204b des Bohrlochs kann betrieblich mit unteren Abschnitten des Rohrstrangs 116 gekoppelt werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „betrieblich gekoppelt“ auf ein direktes oder indirektes Kopplungseingreifen zwischen zwei Komponenten über beliebige bekannte Kopplungsmittel, wie etwa Gewinde, mechanische Befestigungsvorrichtungen (z. B. Bolzen, Schrauben, Stifte usw.), Schweißen oder eine beliebige Kombination davon.
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Ein Steuerleitungsanschluss 206a ist in dem Gehäuse 202 zum Verbinden der Steuerleitung 118 mit dem Sicherheitsventil 112 bereitgestellt. Die Ausgleichsleitung 120 kann kommunikativ mit dem Gehäuse 202 an einem Ausgleichsleitungsanschluss 206b etwa 90° zum Steuerleitungsanschluss 206a versetzt gekoppelt sein (nur der allgemeine Standort des Ausgleichsleitungsanschlusses 206b ist in 2 gezeigt). Wie vorstehend abgegeben, können die Steuer- und die Ausgleichsleitung 118, 120 jeweils von der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 verlaufen (1). Der Steuerleitungsanschluss 206a platziert die Steuerleitung 118 in Fluidkommunikation mit einer Kolbenbohrung 208, die in dem Gehäuse 202 definiert ist und in der Lage ist, Hydraulikfluiddruck dorthin zu befördern. Die Kolbenbohrung 208 kann ein verlängerter Kanal oder eine verlängerte Leitung sein, der/die längs entlang eines Abschnitts der axialen Länge des Sicherheitsventils 112 verläuft.
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Eine Kolbenbaugruppe 210 ist innerhalb der Kolbenbohrung 208 angeordnet und ist dazu konfiguriert, sich darin axial zu verschieben. Die Kolbenbaugruppe 210 beinhaltet einen Kolbenkopf 212, der mit einem oberen Anschlag 214, der innerhalb der Kolbenbohrung 208 definiert ist, zusammenpasst und diesen anderweitig vorspannt, wenn die Kolbenbaugruppe 210 in Richtung des Steuerleitungsanschlusses 206a nach oben gedrückt wird. Der obere Anschlag 214 kann ein radialer Vorsprung sein, der innerhalb der Kolbenbohrung 208 definiert ist und eine Oberfläche mit reduziertem Durchmesser aufweist, die dazu konfiguriert ist, in eine entsprechende Oberfläche des Kolbenkopfs 212 einzugreifen. In anderen Ausführungsformen kann der obere Anschlag 214 eine beliebige Vorrichtung oder ein beliebiges Mittel sein, die/das innerhalb der Kolbenbohrung 208 angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, die axiale Bewegung der Kolbenbaugruppe 210 zu stoppen, wenn sich diese in Richtung des Steuerleitungsanschlusses 206a bewegt.
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Die Kolbenbaugruppe 210 beinhaltet auch eine Kolbenstange 216, die längs von der Kolbenbaugruppe 210 durch zumindest einen Abschnitt der Kolbenbohrung 208 verläuft. An einem distalen Ende davon kann die Kolbenstange 216 mit einer Aktormuffe 218 gekoppelt sein, die die Kolbenbaugruppe 210 effektiv mit einem Strömungsrohr 220, das innerhalb des Sicherheitsventils 112 beweglich angeordnet ist, koppelt. Insbesondere kann die Aktormuffe 218 in eine Vorspannvorrichtung 222 (z. B. eine Druckfeder, eine Reihe von Belleville-Unterlegscheiben oder dergleichen) eingreifen, die axial zwischen der Aktormuffe 218 und einem Betätigungsflansch 224, der Teil des proximalen Endes des Strömungsrohrs 220 bildet, angeordnet ist. Wenn die Aktormuffe 218 auf die Vorspannvorrichtung 222 mit axialer Kraft einwirkt, bewegen sich der Betätigungsflansch 224 und das Strömungsrohr 220 entsprechend axial.
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Das Sicherheitsventil 112 beinhaltet ferner ein Klappenventil 226 und eine zugehörige Klappe 227, die selektiv zwischen offenen und geschlossenen Positionen beweglich ist, um Fluidstrom durch einen Strömungskanal 228, der durch das Innere des Sicherheitsventils 112 definiert ist, entweder zu verhindern oder zu ermöglichen. Das Klappenventil 226 ist in 2 in seiner geschlossenen Position gezeigt, wodurch die Klappe 227 in der Lage ist, Fluidstrom in und durch den Strömungskanal 228 von unten im Bohrloch (d. h. nach rechts in 2) wesentlich zu blockieren. Zumindest eine Torsionsfeder 230 spannt die Klappe 227 vor, um in deren geschlossene Position zu schwenken.
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Das Strömungsrohr 220 ist in der Lage, nach unten zu verdrängen (d. h. nach rechts in 2), um in die Klappe 227 einzugreifen und die Federkraft der Torsionsfeder 230 zu überwinden. Wenn das Strömungsrohr 220 in seine nach unten gerichtete Position ausgefahren ist, greift es in die Klappe 227 ein und bewegt diese aus ihrer geschlossenen Position in eine offene Position (dargestellt in gestrichelten Linien). Wenn das Strömungsrohr 220 zurück in die Richtung nach oben versetzt wird (d. h. nach links in 2), ist die Torsionsfeder 230 in der Lage, die Klappe 227 zurück in deren geschlossene Position zu schwenken. Axiale Bewegung der Kolbenbaugruppe 210 innerhalb der Kolbenbohrung 208 zwingt das Strömungsrohr 220 dazu, sich innerhalb des Strömungskanals 228 entsprechend axial zu bewegen und in Abhängigkeit von deren relativer Position entweder die Klappe 227 zu öffnen und es zu ermöglichen, diese zu schließen.
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Das Sicherheitsventil 112 kann ferner eine untere Kammer 232 innerhalb des Gehäuses 202 definieren. In einigen Ausführungsformen kann die untere Kammer 232 einen Teil der Kolbenbohrung 208 bilden, wie etwa eine längliche Verlängerung davon. Eine Triebfeder 234, wie etwa eine Spulen- oder Druckfeder, kann innerhalb der unteren Kammer 232 angeordnet sein. Die Triebfeder 234 spannt den Betätigungsflansch 224 und die Betätigungsmuffe 218 nach oben vor, was wiederum die Kolbenbaugruppe 210 in der gleichen Richtung vorspannt. Dementsprechend wird die Expansion der Triebfeder 234 die Kolbenbaugruppe 210 dazu veranlassen, sie innerhalb der Kolbenbohrung 208 nach oben zu bewegen.
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Es ist zu beachten, dass, obwohl die Triebfeder 234 als eine spulenförmige Druckfeder dargestellt ist, jede Art von Vorspannvorrichtung anstelle von oder zusätzlich zu der Triebfeder 234 verwendet werden kann, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann ein komprimiertes Gas wie etwa Stickstoff mit entsprechenden Dichtungen anstelle der Triebfeder 234 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann das komprimierte Gas in einer separaten Kammer enthalten sein und bei Bedarf genutzt werden.
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Nun wird ein beispielhafter Betrieb des Sicherheitsventils 112, um die Klappe 227 selektiv zu öffnen und zu schließen, bereitgestellt. Hydraulikdruck kann über die Steuerleitung 118 an den Steuerleitungsanschluss 206a bereitgestellt werden. Wenn Hydraulikdruck an die Kolbenbohrung 208 bereitgestellt wird, wird die Kolbenbaugruppe 210 dazu gezwungen, sich innerhalb der Kolbenbohrung 208 axial nach unten zu bewegen und die Kolbenstange 216 überträgt mechanisch die Hydraulikkraft an die Betätigungsmuffe 218 und den Betätigungsflansch 224, wodurch das Strömungsrohr 220 entsprechend in der Richtung nach unten verschoben wird. In anderen Worten bewegt sich das Strömungsrohr 220, wenn sich Kolbenbaugruppe 210 innerhalb der Kolbenbohrung 208 bewegt, entsprechend in die gleiche Richtung. Wenn sich das Strömungsrohr 220 nach unten bewegt, greift es in die Klappe 227 ein, überwindet die Federkraft der Torsionsfeder 230 und schwenkt dadurch die Klappe 227 in ihre offene Position, um es Fluiden zu ermöglichen, von unten aus dem Bohrloch in den Strömungskanal 228 einzudringen.
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Wenn sich die Kolbenbaugruppe 210 innerhalb der Kolbenbohrung 208 axial nach unten bewegt, wird die Triebfeder 234 innerhalb der unteren Kammer 232 zusammengedrückt und baut zunehmend Federkraft auf. In zumindest einer Ausführungsform wird die Kolbenbaugruppe 210 ihre axiale Bewegung in der Richtung nach unten fortsetzen und dadurch die Triebfeder 234 weiter zusammendrücken, bis ein unterer Anschlag 236, der innerhalb der Kolbenbohrung 208 angeordnet ist, erreicht wird. Eine Metall-zu-Metall-Dichtung kann zwischen der Kolbenbaugruppe 210 und dem unteren Anschlag 236 erstellt werden, sodass die Migration von Fluiden (z. B. Hydraulikfluiden, Produktionsfluiden usw.) dort hindurch im Allgemeinen verhindert wird.
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Wenn es gewünscht ist, die Klappe 227 zu schließen, kann der über die Steuerleitung 118 bereitgestellte Hydraulikdruck reduziert oder eliminiert werden, wodurch es ermöglicht wird, dass sich die Federkraft in der Triebfeder 234 aufbaut, um die Kolbenbaugruppe 210 freizugeben und innerhalb der Kolbenbohrung 208 nach oben zu verschieben und dadurch entsprechend das Strömungsrohr 220 in der gleichen Richtung zu bewegen. Wenn sich das Strömungsrohr 220 axial nach oben bewegt, bewegt es sich letztendlich aus dem Eingriff mit der Klappe 227, wodurch es ermöglicht wird, dass die Federkraft der Torsionsfeder 230 die Klappe 227 zurück in ihre geschlossene Position klappt.
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Die Kolbenbaugruppe 210 wird weiterhin ihre axiale Bewegung in der Aufwärtsrichtung fortsetzen, bis der Kolbenkopf 212 der Kolbenbaugruppe 210 den oberen Anschlag 214 erreicht und effektiv eine weitere Aufwärtsbewegung der Kolbenbaugruppe 210 verhindert. Der Eingriff zwischen dem Kolbenkopf 212 und dem oberen Anschlag 214 kann eine mechanische Metall-zu-Metall-Dichtung zwischen den zwei Komponenten erzeugen, um die Migration von Fluiden (z. B. Hydraulikfluiden, Produktionsfluiden usw.) dort hindurch zu verhindern.
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Um es dem Sicherheitsventil 112 zu ermöglichen, in Tiefen zu arbeiten, in denen die Vorspannkraft, die durch die Triebfeder 234 bereitgestellt wird, durch die hydrostatische Kraft der Fluids in der Steuerleitung 118 überwunden werden würde, ist es erforderlich, die hydrostatischen Kräfte auszugleichen. Um dem hydrostatischen Druck der Steuerleitung 118 entgegenzuwirken, liefert die Ausgleichsleitung 120 Hydraulikdruck unter der Kolbenbaugruppe 210. Somit, wenn das Sicherheitsventil 112 auf einer Tiefe positioniert ist, in der der hydrostatische Druck in der Steuerleitung 118 ausreichend ist, die Vorspannkraft der Triebfeder 234 zu überwinden, kann eine Kompensationskraft über die Ausgleichsleitung 120 angewendet werden. Die Ausgleichskraft ermöglicht es dem Sicherheitsventil 112, unabhängig von der Vorspannkraft, die durch die Triebfeder 234 angewendet wird, auf verschiedenen Tiefen positioniert zu werden.
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3A und 3B sind Querschnittsseitenansichten einer beispielhaften Ausführungsform der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 aus 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Wie veranschaulicht, kann die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 ein längliches, im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse 302 beinhalten, das ein erstes oder oberes Ende 304a im Bohrloch und in zweites oder unteres Ende 304b im Bohrloch aufweist. Ein Strömungskanal 306 ist innerhalb des Gehäuses 302 definiert und verläuft zwischen den unteren und oberen Enden 304a,b im Bohrloch. Das obere Ende 304a im Bohrloch des Gehäuses 302 kann betrieblich mit dem Rohrstrang 116 gekoppelt sein (1) und das untere Ende 304b im Bohrloch kann betrieblich mit dem oberen Ende 204a im Bohrloch (2) des Sicherheitsventils 112 gekoppelt sein (2). Dementsprechend kann der Strömungskanal 306 der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 fluidisch mit dem Rohrstrang 116 und dem Strömungskanal 228 (2) des Sicherheitsventils 112 kommunizieren.
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Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann auch einen Steuerleitungs-Bypass-Kolben 308 beinhalten, der beweglich innerhalb einer Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310, die in der Wand des Gehäuses 302 definiert ist, angeordnet ist. Wie veranschaulicht, kann der Steuerleitungs-Bypass-Kolben 308 einen Kopf 312 und einen länglichen Schaft 314, der axial von dem Kopf 312 verläuft, beinhalten. Der Kopf 312 kann einen Außendurchmesser zeigen, der größer als der von dem länglichen Schaft 314 ist. Der Steuerleitungs-Bypass-Kolben 308 kann auch einen radialen Vorsprung 316 beinhalten, der an einer Zwischenstelle zwischen dem Kopf 312 und dem gegenüberliegenden Ende des länglichen Schafts 314 angeordnet ist. Ähnlich dem Kopf 312 zeigt der radiale Vorsprung 316 einen Außendurchmesser größer als der von dem länglichen Schaft 314.
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Eine erste dynamische Dichtung 318a kann innerhalb der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 positioniert sein und über dem länglichen Schaft 314 zwischen dem Kopf 312 und dem radialen Vorsprung 316 angeordnet sein. Wie hierin verwendet, wird der begriff „dynamische Dichtung“ verwendet, um eine Dichtung anzugeben, die Druck und/oder Fluidisolierung zwischen Elementen bereitstellt, die relative Verdrängung dazwischen aufweisen, zum Beispiel eine Dichtung, die gegenüber einer sich verschiedenen Oberfläche abdichtet, oder eine Dichtung, die an einem Element vorhanden ist und gegenüber dem anderen Element abdichtet. Die erste dynamische Dichtung 318a kann dazu konfiguriert sein, „dynamisch“ gegen die äußere Oberfläche des länglichen Schafts 314 und die Innenwand der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 abzudichten, wenn sich der Steuerleitungs-Bypass-Kolben 308 axial innerhalb der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 verschiebt. Wenn es stationär ist, kann die erste dynamische Dichtung 318a einen Punkt von Fluidisolierung innerhalb der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 bereitstellen.
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Die erste dynamische Dichtung 318a kann auch einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, darunter unter anderem ein elastomeres Material, ein Metall, ein Verbundstoff, ein Gummi, ein Keramikwerkstoff, ein beliebiges Derivat davon und eine beliebige Kombination davon. In einigen Ausführungsformen kann die erste dynamische Dichtung 318a einen oder mehrere O-Ring oder dergleichen umfassen. In anderen Ausführungsformen kann die erste dynamische Dichtung 318a jedoch eine Reihe von V-Ringen oder CHEVRON®-Packringen oder eine andere hinreichende Dichtungskonfiguration (z. B. Dichtungen, die rund, V-förmig, U-förmig, quadratisch, oval, T-förmig usw. sind) umfassen, so wie dem Fachmann allgemein bekannt.
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Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann ferner einen Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 320 beinhalten, der beweglich innerhalb einer Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322, die in der Wand des Gehäuses 302 definiert ist, angeordnet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Steuerleitungs- und Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrungen 310, 322 in dem Gehäuse 302 in einem Winkel von 180° zueinander versetzt. In anderen Ausführungsformen können die Steuerleitungs- und Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrungen 310, 322 in anderen Winkeln voneinander versetzt sein, wie etwa 45°, 90°, 135° oder ein beliebiger Winkel zwischen 0° und 180°, ohne dabei vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
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Der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 320 kann im Wesentlichen gleich dem Steuerleitungs-Bypass-Kolben 308 sein. Insbesondere kann der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 320 auch einen Kopf 324, einen länglichen Schaft 326 und einen radialen Vorsprung 328 beinhalten, der an einer Zwischenstelle zwischen dem Kopf 324 und dem gegenüberliegenden Ende des länglichen Schafts 326 angeordnet ist. Ferner können der Kopf 324 und der radiale Vorsprung 328 jeweils einen Außendurchmesser zeigen, der größer als der von dem länglichen Schaft 326 ist.
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Eine zweite dynamische Dichtung 318b kann innerhalb der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 positioniert sein und über dem länglichen Schaft 326 zwischen dem Kopf 324 und dem radialen Vorsprung 328 angeordnet sein. Die zweite dynamische Dichtung 318b kann dazu konfiguriert sein, „dynamisch“ gegen die äußere Oberfläche des länglichen Schafts 326 und die Innenwand der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 abzudichten, wenn sich der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 320 axial innerhalb der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 verschiebt. Wenn es stationär ist, kann die zweite dynamische Dichtung 318b einen Punkt von Fluidisolierung innerhalb der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 bereitstellen. Die zweite dynamische Dichtung 318b kann aus ähnlichen Materialien und einem ähnlichen Konstrukt wie die erste dynamische Dichtung 318a hergestellt sein.
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Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann auch einen ersten oder äußeren Magneten 330a bereitstellen, der beweglich innerhalb einer Magnetkammer 332, die in der Wand des Gehäuses 302 definiert ist, angeordnet ist. Die Magnetkammer 332 kann einen ringförmigen Hohlraum aufweisen und kann fluidisch mit der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 kommunizieren, aber eine dritte dynamische Dichtung 318c, die in der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 angeordnet ist, verhindert eine Fluidkommunikation zwischen der Magnetkammer 332 und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322. Die dritte dynamische Dichtung 318c kann dazu konfiguriert sein, „dynamisch“ gegen die äußere Oberfläche des länglichen Schafts 326 und die Innenwand der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 abzudichten, wenn sich der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 320 axial innerhalb der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 verschiebt. Die dritte dynamische Dichtung 318c kann aus ähnlichen Materialien und einem ähnlichen Konstrukt wie die erste und zweite dynamische Dichtung 318a,b hergestellt sein.
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Der Steuer- und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320 können jeweils betrieblich mit dem äußeren Magneten 330a gekoppelt sein, sodass axiale Bewegung des äußeren Magneten 330a innerhalb der Magnetkammer 332 entsprechend den Steuer- bzw. den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320 jeweils innerhalb der Steuer- bzw. Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 310, 322 bewegt. In einigen Ausführungsformen können zum Beispiel die Enden der länglichen Schäfte 314, 326 über ein beliebiges bekanntes Kopplungsmittel, wie etwa Gewinde, mechanische Befestigungsvorrichtungen (z. B. Bolzen, Schrauben, Stifte usw.), Schweißen oder eine beliebige Kombination davon, direkt mit dem äußeren Magneten 330a gekoppelt sein. In anderen Ausführungsformen können eines oder beide der Enden der länglichen Schäfte 314, 326 mit einer oder mehreren dazwischenliegenden strukturellen Komponenten (nicht gezeigt) indirekt mit dem äußeren Magneten 330a gekoppelt sein.
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In einigen Ausführungsformen kann der äußere Magnet 330a eine monolithische, ringförmige Struktur umfassen. In anderen Ausführungsformen kann der äußere Magnet 330a jedoch zwei oder mehr bogenförmige Segmente oder Abschnitte, die miteinander gekoppelt sind, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der äußere Magnet 330a eine beliebige Art von Dauermagnet umfassen, darunter unter anderem Neodymium-Eisen-Bor (NdFeB)-Magnete, NdFeB-Verbundmagneten, Samarium-Kobalt-Magneten, Alnico-Magneten, Keramikmagneten (Hartferrit) und eine beliebige Kombination davon. In anderen Ausführungsformen kann der äußere Magnet 330a einen Elektromagneten umfassend, der manuell oder programmierbar aktiviert wird.
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Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann ferner ein Strömungsrohrprofil 334 beinhalten, das innerhalb des Strömungskanals 306 positioniert ist. Das Strömungsrohrprofil 334 kann eine muffenartige, im Allgemeinen zylindrische Struktur umfassen, die zwischen einer ersten Position, wie in 3A gezeigt, und einer zweiten Position, wie in 3B gezeigt, beweglich ist. In einigen Ausführungsformen kann das Strömungsrohrprofil 334 an dem Gehäuse 302 in der ersten Position mit einer oder mehreren abscherbaren Vorrichtungen 336 wie etwa Scherstifte, Scherschrauben, ein Scherring usw. gesichert sein. Wie veranschaulicht, kann das Strömungsrohrprofil 334 ein Innenprofil 338 beinhalten, das an dessen innerer radialer Oberfläche definiert ist. Ein Sperrwerkzeug 348 (3B) kann dazu konfiguriert sein, mit dem Innenprofil 338 platziert zu seinen und mit diesem zusammenzupassen, so wie nachfolgend detaillierter beschrieben. Sobald es mit dem Strömungsrohrprofil 334 am Innenprofil 338 gekoppelt ist, kann das Sperrwerkzeug 348 dann dazu verwendet werden, die abscherbaren Vorrichtungen 336 abzuscheren, und dabei behilflich sein, das Strömungsrohrprofil 334 zu der zweiten Position zu bewegen.
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Ein innerer Magnet 330b kann mit dem Strömungsrohrprofil 334 gekoppelt werden und anderweitig einen integralen Teil davon bilden. Ähnlich dem äußeren Magneten 330a kann der innere Magnet 330b eine monolithische, ringförmige Struktur umfassen, kann aber alternativ zwei oder mehr bogenförmige Segmente oder Abschnitte, die miteinander gekoppelt sind, umfassen. Ferner kann der innere Magnet 330b, ähnlich dem äußeren Magneten 330a, eine beliebige Art von Dauermagnet umfassen, kann aber alternativ einen Elektromagneten umfassen, der manuell oder programmierbar aktiviert wird.
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Der äußere und der innere Magnet 330a,b können innerhalb des Gehäuses 302 konzentrisch angeordnet und magnetisch gekoppelt sein. Daraus resultierend bewegt eine beliebige axiale Bewegung des inneren Magneten 330b entsprechend den äußeren Magneten 330a innerhalb der Magnetkammer 332, was wie vorstehend dargelegt den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320 dazu veranlasst, sich auch innerhalb der Steuer- bzw. Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 310, 322 zu bewegen. Dementsprechend bewegt ein Bewegen des Strömungsrohrprofils 334 aus der ersten Position (3A) in die zweite Position (3B) entsprechend den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320.
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Ein Steuerleitungsanschluss 340 kann in dem Gehäuse 302 zum Verbinden der Steuerleitung 118 mit der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 bereitgestellt sein. Insbesondere platziert der Steuerleitungsanschluss 340 die Steuerleitung 118 in Fluidkommunikation mit der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310, um Steuerleitungsdruck dorthin zu befördern. Ein Ausgleichsleitungsanschluss 342 kann ebenfalls in dem Gehäuse 302 zum Verbinden der Ausgleichsleitung 120 mit der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 und insbesondere zum Platzieren der Ausgleichsleitung 120 in Fluidkommunikation mit der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322, um Ausgleichsleitungsdruck dorthin zu befördern, bereitgestellt sein. Wie hierin verwendet, beziehen sich „Steuerleitungsdruck“ und „Ausgleichsleitungsdruck“ auf den Fluiddruck, der durch das Hydraulikfluid, das in der Steuerleitung 118 bzw. der Ausgleichsleitung 120 bereitgestellt ist, ausgeübt wird.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 3A-3B ist nun ein beispielhafter Betrieb der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 bereitgestellt. 3A zeigt die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in einer ersten oder normalen Betriebskonfiguration und 3B zeigt die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in einer zweiten oder Bypass-Betriebskonfiguration. In der normalen Betriebskonfiguration sind der Steuerleitungsdruck von der Steuerleitung 118 und der Ausgleichsleitungsdruck von der Ausgleichsleitung 120 jeweils in der Lage, durch die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 und zu dem Sicherheitsventil 112 (2) zu zirkulieren, sodass das Sicherheitsventil 112 ordnungsgemäß betrieben werden kann. Insbesondere wird der Steuerleitungsdruck über die Steuerleitung 118 und den Steuerleitungsanschluss 340 an die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 bereitgestellt. Die erste dynamische Dichtung 318a verhindert, dass der Steuerleitungsdruck hinter und zu dem Kopf 312 des Steuerleitungs-Bypass-Kolbens 308 migriert. Vielmehr wird der Steuerleitungsdruck in Richtung des gegenüberliegenden Endes des Steuerleitungs-Bypass-Kolbens 308 und in die Magnetkammer 332 gezwungen, so wie durch die Pfeile angezeigt. Der äußere Magnet 330a greift nicht abdichtend in die inneren Wände der Magnetkammer 332 ein und somit ist der Steuerleitungsdruck in der Lage, hinter dem äußeren Magneten 330a in die Magnetkammer 332 zu migrieren. Der Steuerleitungsdruck kann dann die Magnetkammer 332 über einen Steuerleitungsauslass 344, der den Steuerleitungsdruck zu dem Steuerleitungsanschluss 206a des Sicherheitsventils 112 befördert, verlassen.
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Ferner wird der Ausgleichsleitungsdruck über die Ausgleichsleitung 120 und den Ausgleichsleitungsanschluss 342 an die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 bereitgestellt. Die zweite dynamische Dichtung 318b verhindert, dass der Ausgleichsleitungsdruck zu dem Kopf 324 des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens 320 migriert, und die dritte dynamische Dichtung 318c verhindert, dass der Ausgleichsleitungsdruck in die Magnetkammer 332 migriert. Dementsprechend vermischen sich der Steuerleitungsdruck und der Ausgleichsleitungsdruck nicht in der Magnetkammer 332. Vielmehr verlässt der Ausgleichsleitungsdruck die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 über einen Ausgleichsleitungsauslass 346, der in dem Gehäuse 302 bereitgestellt ist und der den Ausgleichsleitungsdruck zu dem Ausgleichsleitungsanschluss 206b des Sicherheitsventils 112 befördert (2).
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Wenn das Sicherheitsventil 112 (2) eine Fehlfunktion aufweist oder anderweitig nicht betreibbar ist, kann die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in die Bypass-Betriebskonfiguration betätigt werden, um den Steuerleitungsdruck und den Ausgleichsleitungsdruck an ein per Drahtseil rückholbares Sicherheitsventil bereitzustellen. Um dies zu erreichen, kann ein Sperrwerkzeug 348 (3B) durch den Rohrstrang 116 zu der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 vorgeschoben werden. In einigen Ausführungsformen kann das Sperrwerkzeug 348 an einem Drahtseil oder einer Slickline befestigt sein, das/die von einem Oberflächenstandort aus eingesetzt wird und im Bohrloch nach unten entweder durch die Schwerkraft oder durch Hydraulikdruck, der auf den Rohrstrang 116 einwirkt, vorgeschoben wird. In anderen Ausführungsformen kann das Sperrwerkzeug 348 jedoch an einem Strang von Rohrelementen befestigt sein, wie etwa Produktionsrohrleitungen oder Bohrrohre, und zu der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 vorgeschoben werden.
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Beim Platzieren der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann das Sperrwerkzeug 348 dazu konfiguriert sein, sich mit dem Strömungsrohrprofil 334 zu koppeln. Insbesondere kann das Sperrwerkzeug 348 ein Außenprofil 350 definierten, das dazu konfiguriert ist, mit dem Innenprofil 338 des Strömungsrohrprofils 334 zusammenzupassen. In einigen Ausführungsformen kann das Außenprofil 350 eine bearbeitete Oberfläche umfassen, die zu dem Innenprofil 338 passt. In anderen Ausführungsformen kann das Außenprofil 350 jedoch eine oder mehrere federgespannte, betätigbare oder rückholbare Passfedern, Klauen oder Klemmen umfassen, die dem Innenprofil 338 entsprechen können.
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Sobald das Sperrwerkzeug 348 mit dem Strömungsrohrprofil 334 gekoppelt ist, kann eine axiale Last an dem Strömungsrohrprofil 334 angelegt werden, um die abscherbaren Vorrichtungen 336 abzuscheren und somit das Strömungsrohrprofil 334 von dem Gehäuse 302 zu befreien. In einigen Ausführungsformen kann die axiale Last eine Aufprallkraft umfassen, die aus dem Stauchen des Sperrwerkzeugs 348 von einem Oberflächenstandort in Abwärtsrichtung resultiert. In anderen Ausführungsformen kann die axiale Last jedoch eine hydraulische Kraft umfassen, die durch das Sperrwerkzeug 348 an dem Strömungsrohrprofil 334 angelegt wird. Insbesondere kann das Sperrwerkzeug 348 so bemessen und anderweitig konfiguriert sein, um die inneren Wände des Rohrstrangs 116 abzudichten oder im Wesentlichen abzudichten (1). In diesen Fällen kann ein Druckbeaufschlagen des Rohrstrangs 116 im Bohrloch von dem Sperrwerkzeug 348 nach oben eine hydraulische Last auf dem Sperrwerkzeug 348 platzieren, die in eine axiale Last, die zum Versagen der abscherbaren Vorrichtungen 336 erforderlich ist, umgewandelt wird.
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Wenn die abscherbaren Vorrichtungen 336 gebrochen sind, ist das Strömungsrohrprofil 334 dann frei, um sich axial innerhalb des Strömungskanals 306 zu bewegen. Ein Anlegen von Fluiddruck innerhalb des Rohrstrangs 116 (1) im Bohrloch von dem Sperrwerkzeug 348 nach oben platziert eine axiale Last auf dem Strömungsrohrprofil 334, die das Strömungsrohrprofil 334 in der Bohrlochrichtung nach unten (d. h. von links nach rechts in 3A-3B) von der ersten Position (3A) zu der zweiten Position (3B) bewegt. Wenn sich das Strömungsrohrprofil 334 in der Bohrlochrichtung nach unten bewegt, bewegt sich der äußere Magnet 330a entsprechend innerhalb der Magnetkammer 332, da er magnetisch mit dem inneren Magneten 330b gekoppelt ist, der sich mit dem Strömungsrohrprofil 334 bewegt. Ferner, da der Steuer- und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320 jeweils betrieblich mit dem äußeren Magneten 330a gekoppelt sind, resultiert ein Bewegen des Strömungsrohrprofils 334 auch in einem Bewegen des Steuer- und des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens 308, 320 in der Bohrlochrichtung nach unten innerhalb der Steuer- bzw. der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 310, 322.
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Bewegen des Steuerleitungs-Bypass-Kolbens 308 in der Bohrlochrichtung nach unten kann einen ersten Scherstift 352a, der in der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 angeordnet ist, abscheren. Insbesondere kann der vergrößerte Durchmesser des Kopfs 312 des Steuerleitungs-Bypass-Kolbens 308 in den ersten Scherstift 352a eingreifen, wenn sich der Steuerleitungs-Bypass-Kolben 308 in der Bohrlochrichtung nach unten bewegt. Unter Annahme einer ausreichenden axialen Last kann der Kopf 312 die Abschergrenze des ersten Scherstifts 352a überwinden. Im intakten Zustand verhindert der erste Scherstift 352a, dass Druck in dem Strömungskanal 306 in die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 eindringt und ungewollt den Steuerleitungs-Bypass-Kolben 308 nach unten drückt. Beim Abscheren des ersten Scherstifts 352a wird jedoch ein innerer Steuerleitungsanschluss 354 freigelegt, der die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 mit dem Strömungskanal 306 in Fluidkommunikation bringt. Sobald der innere Steuerleitungsanschluss 354 freigelegt ist, wird Steuerleitungsdruck in den Strömungskanal 306 umgeleitet und an der Oberfläche wahrgenommen, da es nicht länger möglich ist, Druck innerhalb der Steuerleitung 118 zu halten. Es versteht sich, dass dies eine positive Anzeige darüber bereitstellen wird, dass sich das Strömungsrohrprofil 334 zu der zweiten Position bewegt hat.
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Bewegen des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens 320 in der Bohrlochrichtung nach unten kann einen zweiten Scherstift 352b, der in der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 322 angeordnet ist, abscheren und dadurch einen äußeren Ausgleichsleitungsanschluss 356 freilegen. Insbesondere kann der vergrößerte Durchmesser des Kopfs 324 des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens 320 in den zweiten Scherstift 352b eingreifen, wenn sich der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 320 in der Bohrlochrichtung nach unten bewegt, und unter Annahme einer ausreichenden axialen last kann der Kopf 324 den zweiten Scherstift 352b abscheren. Der äußere Ausgleichsleitungsanschluss 356 kann die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 in Fluidkommunikation mit einer Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung 358 platzieren.
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Der Steuer- und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320 können axial in der Bohrlochrichtung nach unten bewegt werden, bis sie in entsprechende untere Anschläge 360 eingreifen, die in der Steuer- bzw. der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 310, 322 angeordnet sind. Insbesondere können die radialen Vorsprünge 316, 328 des Steuer- bzw. des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens 308, 320 jeweils in einen entsprechenden unteren Anschlag 360 eingreifen und dadurch weitere axiale Bewegung des Steuer- und des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens 308, 320 verhindern. Ferner bewegt Bewegen des Steuer- und des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens 308, 320 axial in der Bohrlochrichtung nach unten entsprechend die erste und die zweite dynamische Dichtung 318a,b so, dass die erste dynamische Dichtung 318a axial nach dem Steuerleitungsanschluss 340 bewegt wird und die zweite dynamische Dichtung 318b axial nach dem Ausgleichsleitungsanschluss 340 bewegt wird.
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Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann unter Verwendung eines Verriegelungsmechanismus 362 in der Bypass-Betriebskonfiguration gehalten werden. In zumindest einer Ausführungsform, wie in 3A-3B gezeigt, kann der Verriegelungsmechanismus 362 in der Magnetkammer 332 angeordnet sein und kann eine Reihe von abgewinkelten Zähnen 364a, die an dem äußeren Magneten 330a definiert sind, und eine gegenüberliegende Reihe von abgewinkelten Zähnen 364b, die an der Wand der Magnetkammer 332 definiert sind, umfassen. Die abgewinkelten Zähne 364a an dem äußeren Magneten 330a können so abgewinkelt sein, dass der äußere Magnet 330a dazu in der Lage ist, über die abgewinkelten Zähne 364b der Magnetkammer 332 zu laufen, wenn sich der äußere Magnet 330a in der Bohrlochrichtung nach unten innerhalb der Magnetkammer 332 bewegt. Sobald sich die abgewinkelten Zähne 364a,b vermischen, wird jedoch, wie in 3B gezeigt, die Bewegung in der Bohrlochrichtung nach oben (d. h. nach links in 3B) im Wesentlichen verhindert. Dementsprechend kann der Verriegelungsmechanismus 362 dazu konfiguriert sein, zu verhindern, dass der Steuer- und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320 im Bohrloch nach oben zurückkehren.
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Unter besonderer Bezugnahme auf 3B, mit der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in der Bypass-Betriebskonfiguration, verhindert die erste dynamische Dichtung 318a, dass der Steuerleitungsdruck, der an die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 bereitgestellt wird, in die Magnetkammer 332 eindringt. Vielmehr ist der Steuerleitungsdruck in der Lage, aus der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 über den nun freiliegenden inneren Steuerleitungsanschluss 354 in den Strömungskanal 306 zu entweichen, wie durch die Pfeile angezeigt. Ferner, mit der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in der Bypass-Betriebskonfiguration, verhindert die zweite dynamische Dichtung 318b, dass der Ausgleichsleitungsdruck, der an die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 bereitgestellt wird, in den Ausgleichsleitungsauslass 346 eintritt. Vielmehr ist der Ausgleichsleitungsdruck in der Lage, aus der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung 322 über den nun freiliegenden äußeren Ausgleichsleitungsanschluss 356 in die Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung 358 zu entweichen, wie durch die Pfeile angezeigt. Wie in 3B angegeben, kann die Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung 358 dazu konfiguriert sein, den Ausgleichsdruck zu einer Ausgleichskammer eines per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventils (WLRSV) zu befördern. Mit der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in der Bypass-Betriebskonfiguration kann ein per Drahtseil rückholbares Sicherheitsventil (nicht gezeigt) in den Rohrstrang 116 (1) eingebracht werden, das, wie vorstehend angegeben, die Funktion des Sicherheitsventils 112 ersetzen kann (2).
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4 veranschaulicht eine Querschnittsseitenansicht der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 mit einem darin positionierten beispielhaften per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil 402, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Das per Drahtseil rückholbare Sicherheitsventil 402 kann innerhalb des Rohrstrangs 116 ( 1) auf einem Beförderungsmittel 404 (z. B. Drahtseil, Slickline, Rohrschlange usw.) zu der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 vorgeschoben werden. Die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann obere und untere Sichtungsbohrungen 406a und 406b an gegenüberliegenden axialen Seiten des inneren Steuerleitungsanschlusses 354 bereitstellen und anderweitig definieren. Sichern des per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventils 402 innerhalb der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 kann Übergreifen des inneren Steuerleitungsanschlusses 354 und Abdichten der oberen und unteren Dichtungsbohrungen 406a,b mit Dichtpaketen 408a bzw. 408b, die in dem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil 402 beinhaltet sind, beinhalten. Daraus resultierend kann der Steuerleitungsdruck, der aus der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung 310 über den inneren Steuerleitungsanschluss 354 austritt, in das per Drahtseil rückholbare Sicherheitsventil 402 eingespeist werden und dazu verwendet werden, das per Drahtseil rückholbare Sicherheitsventil 402 zwischen offener und geschlossener Position zu betätigen.
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5A und 5B zeigen eine alternative Konfiguration des Verriegelungsmechanismus 362, die dazu verwendet wird, die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in der Bypass-Betriebskonfiguration zu halten, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Insbesondere sind die 5A und 5B Querschnittsseitenansichten eines Abschnitts der Bypass-Umleitungsuntereinheit 114, wobei 5A die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in der normalen Betriebskonfiguration zeigt und 5B die Bypass-Umleitungsuntereinheit 114 in der Bypass-Betriebskonfiguration zeigt, wie vorstehend im Allgemeinen beschrieben.
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Um Gegensatz zu der in den 3A-3B gezeigten Ausführungsform kann der Verriegelungsmechanismus 362 einen spannartigen Verriegelungsmechanismus bereitstellen und anderweitig definieren. Insbesondere kann eine Spannvorrichtung 502 in der Magnetkammer 332 angeordnet sein und kann einen oder mehrere axial verlaufende Spannfinger 504 beinhalten. Das Ende des äußeren Magneten 330a kann einen externen Fanghals 506 definieren, der dazu konfiguriert ist, durch die Spannfinger 504 aufgenommen zu werden. Wenn sich das Strömungsrohrprofil 334 in der Bohrlochrichtung nach unten bewegt, bewegt sich der äußere Magnet 330a entsprechend innerhalb der Magnetkammer 332, da er magnetisch mit dem inneren Magneten 330b gekoppelt ist, der sich mit dem Strömungsrohrprofil 334 bewegt. Der externe Fanghals 506 greift schließlich in die Spannfinger 504 ein, die sich radial nach außen biegen, um den externen Fanghals 506 aufzunehmen und zu sichern. Sobald die Spannfinger 504 den externen Fanghals 506 aufnehmen, wird die Bewegung des äußeren Magneten 330a zurück in die Bohrlochrichtung nach oben (d. h. nach links in 5A-5B) im Wesentlichen verhindert. Dementsprechend kann der Verriegelungsmechanismus 362, der in den 5A-5B gezeigt ist, dazu konfiguriert sein, zu verhindern, dass sich der Steuer- und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben 308, 320 im Bohrloch nach oben zurückbewegen.
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Hierin offenbarte Ausführungsformen schließen Folgendes ein:
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A. Eine Bypass-Umleitungsuntereinheit, beinhaltend ein Gehäuse, das einen Strömungskanal definiert, einen Steuerleitungs-Bypass-Kolben, der beweglich innerhalb einer Steuerleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, die in einer Wand des Gehäuses definiert ist, einen Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben, der beweglich innerhalb einer Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, die in einer Wand des Gehäuses definiert ist, einen äußeren Magneten, der beweglich innerhalb einer Magnetkammer angeordnet ist, die in der Wand des Gehäuses definiert ist, wobei der äußere Magnet betrieblich so mit dem Steuer- und dem Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben gekoppelt ist, dass axiale Bewegung des äußeren Magneten entsprechend den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben bewegt, und ein Strömungsrohrprofil, das innerhalb des Strömungskanals positioniert ist und das einen inneren Magneten bereitstellt, der magnetisch mit dem äußeren Magneten gekoppelt ist, sodass die Bewegung des Strömungsrohrprofils entsprechend den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben bewegt. Das Strömungsrohrprofil ist zwischen einer ersten Position, wobei der Steuerleitungsdruck durch die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung und die Magnetkammer zirkuliert und der Ausgleichsleitungsdruck durch die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung zirkuliert, zu einer zweiten Position, wobei der Steuerleitungsdruck in den Strömungskanal umgeleitet wird und der Ausgleichsleitungsdruck in eine Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung umgeleitet wird, beweglich.
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B. Ein Bohrlochsystem, beinhaltend einen Rohrstrang, der innerhalb eines Bohrlochs verlängerbar ist, ein unterirdisches Sicherheitsventil, das mit dem Rohrstrang verbunden ist, eine Bypass-Umleitungsuntereinheit, die mit dem Rohrstrang verbunden ist und betrieblich mit dem unterirdischen Sicherheitsventil gekoppelt ist, eine Steuerleitung, die Steuerleitungsdruck an die Bypass-Umleitungsuntereinheit bereitstellt, eine Ausgleichsleitung, die Ausgleichsleitungsdruck an die Bypass-Umleitungsuntereinheit bereitstellt. Die Bypass-Umleitungsuntereinheit beinhaltet ein Gehäuse mit einem ersten Ende, das betrieblich mit dem Rohrstrang gekoppelt ist, ein zweites Ende, das betrieblich mit dem unterirdischen Sicherheitsventil gekoppelt ist, und einen Strömungskanal, der zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Ende verläuft, einen Steuerleitungs-Bypass-Kolben, der beweglich innerhalb einer Steuerleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, die in einer Wand des Gehäuses definiert ist und mit der Steuerleitung in Fluidkommunikation steht, einen Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben, der beweglich innerhalb einer Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, die in der Wand des Gehäuses definiert ist und mit der Ausgleichsleitung in Fluidkommunikation steht, einen äußeren Magneten, der beweglich innerhalb der Magnetkammer angeordnet ist, die in der Wand des Gehäuses definiert ist, wobei der äußere Magnet betrieblich so mit dem Steuer- und dem Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben gekoppelt ist, dass axiale Bewegung des äußeren Magneten entsprechend den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben bewegt, und ein Strömungsrohrprofil, das innerhalb des Strömungskanals positioniert ist und das einen inneren Magneten bereitstellt, der magnetisch mit dem äußeren Magneten gekoppelt ist, sodass die Bewegung des Strömungsrohrprofils entsprechend den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben bewegt. Das Strömungsrohrprofil ist zwischen einer ersten Position, wobei der Steuerleitungsdruck durch die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung, die Magnetkammer und zu dem unterirdischen Sicherheitsventil zirkuliert und der Ausgleichsleitungsdruck durch die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung und zu dem unterirdischen Sicherheitsventil zirkuliert, zu einer zweiten Position, wobei der Steuerleitungsdruck in den Strömungskanal umgeleitet wird und der Ausgleichsleitungsdruck in eine Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung umgeleitet wird, beweglich.
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C. Ein Verfahren, beinhaltend Befördern von Steuerleitungsdruck zu einer Bypass-Umleitungsuntereinheit, die mit einem Rohrstrang verbunden ist, der innerhalb eines Bohrlochs verläuft, wobei die Bypass-Umleitungsuntereinheit ein Gehäuse bereitstellt, das einen Strömungskanal definiert, Empfangen des Steuerleitungsdrucks an einer Steuerleitungs-Bypass-Bohrung, die in einer Wand des Gehäuses definiert ist, und Leiten des Steuerleitungsdrucks zu einem unterirdischen Sicherheitsventil, das mit dem Rohrstrang verbunden ist, über eine Magnetkammer, die in der Wand des Gehäuses definiert ist, Befördern des Ausgleichsleitungs-Bypass-Drucks zu der Bypass-Umleitungsuntereinheit, Empfangen des Ausgleichsleitungsdrucks an einer Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung, die in einer Wand des Gehäuses definiert ist, und Leiten des Ausgleichsleitungsdrucks zu dem unterirdischen Sicherheitsventil über die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung, und Bewegen eines Strömungsrohrprofils, das innerhalb des Strömungskanals positioniert ist, von einer ersten Position, wobei der Steuerleitungsdruck und der Ausgleichsleitungsdruck zu dem unterirdischen Sicherheitsventil zirkulieren, zu einer zweiten Position, wobei der Steuerleitungsdruck in den Strömungskanal umgeleitet wird und der Ausgleichsleitungsdruck in eine Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung umgeleitet wird.
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Jede der Ausführungsformen A, B und C kann eines oder mehrere der folgenden zusätzlichen Elemente in einer beliebigen Kombination aufweisen: Element 1: ferner umfassend eine erste dynamische Dichtung, die mit dem Steuerleitungs-Bypass-Kolben innerhalb der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung beweglich ist, eine zweite dynamische Dichtung, die mit dem Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben innerhalb der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung beweglich ist, und eine dritte dynamische Dichtung, die in der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung positioniert ist, um Fluidkommunikation zwischen der Magnetkammer und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung zu verhindern. Element 2: wobei das Strömungsrohrprofil ferner ein Innenprofil definiert, das ein Außenprofil eines Sperrwerkzeugs aufnimmt, das dazu verwendet wird, das Strömungsrohrprofil aus der ersten Position in die zweite Position zu bewegen. Element 3: ferner umfassend eine oder mehrere abscherbare Vorrichtungen, die das Strömungsrohrprofil am Gehäuse sichern. Element 4: ferner umfassend einen ersten Scherstift, der in der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist und durch den Steuerleitungs-Bypass-Kolben abscherbar ist, wenn sich das Strömungsrohrprofil zu der zweiten Position bewegt, wodurch ein innerer Steuerleitungsanschluss freigelegt wird und die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung in Fluidkommunikation mit dem Strömungskanal bringt, und einen zweiten Scherstift, der in der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist und durch den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben abscherbar ist, wenn sich das Strömungsrohrprofil zu der zweiten Position bewegt, wodurch ein äußerer Ausgleichsleitungsanschluss freigelegt wird und die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung in Fluidkommunikation mit einer Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung bringt. Element 5: ferner umfassend einen Verriegelungsmechanismus, der den äußeren Magneten und den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben in Position hält, nachdem sich das Strömungsrohrprofil in die zweite Position bewegt. Element 6: wobei der Verriegelungsmechanismus eine Reihe von ersten abgewinkelten Zähnen, die an dem äußeren Magneten definiert sind, und eine Reihe von zweiten abgewinkelten Zähnen, die an einer Wand der Magnetkammer definiert sind, umfasst, wobei die Reihen von ersten und zweiten abgewinkelten Zähnen so abgewinkelt sind, dass der äußere Magnet in der Lage ist, über die zweite Reihe von abgewinkelten Zähnen zu laufen, wenn sich der äußere Magnet in eine erste Richtung bewegt, aber verhindert, dass sich der äußere Magnet in eine zweite Richtung entgegen der ersten Richtung bewegt. Element 7: wobei der Verriegelungsmechanismus eine Spannvorrichtung, die in der Magnetkammer angeordnet ist, beinhaltend einen oder mehrere axial verlaufende Spannfinger, einen externen Fanghals, der an einem Ende des äußeren Magneten definiert ist und konfiguriert ist, durch die Spannfinger aufgenommen zu werden, umfasst.
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Element 8: wobei das Strömungsrohrprofil ferner ein Innenprofil definiert, das Bohrlochsystem ferner umfassend ein Sperrwerkzeug, das ein Außenprofil bereitstellt, das mit dem Innenprofil zusammenpasst und das Strömungsrohrprofil aus der ersten Position in die zweite Position bewegt. Element 9: ferner umfassend einen ersten Scherstift, der in der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist und durch den Steuerleitungs-Bypass-Kolben abscherbar ist, wenn sich das Strömungsrohrprofil zu der zweiten Position bewegt, wodurch ein innerer Steuerleitungsanschluss freigelegt wird und die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung in Fluidkommunikation mit dem Strömungskanal bringt, und einen zweiten Scherstift, der in der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist und durch den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben abscherbar ist, wenn sich das Strömungsrohrprofil zu der zweiten Position bewegt, wodurch ein äußerer Ausgleichsleitungsanschluss freigelegt wird und die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung in Fluidkommunikation mit einer Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung bringt. Element 10: ferner umfassend einen Verriegelungsmechanismus, der den äußeren Magneten und den Steuer- und den Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben in Position hält, nachdem sich das Strömungsrohrprofil in die zweite Position bewegt. Element 11: ferner umfassend ein per Drahtseil rückholbares Sicherheitsventil, das innerhalb der Bypass-Umleitungsuntereinheit positionierbar ist, wobei das per Drahtseil rückholbare Sicherheitsventil den Steuerleitungsdruck empfängt, der in den Strömungskanal umgeleitet wird, und wobei das per Drahtseil rückholbare Sicherheitsventil eine Ausgleichskammer bereitstellt, die kommunikativ mit der Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung zum Empfangen des Ausgleichsleitungsdrucks, der in die Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung umgeleitet wird, gekoppelt ist.
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Element 12: die Bypass-Umleitungsuntereinheit ferner beinhaltend einen Steuerleitungs-Bypass-Kolben, der beweglich innerhalb der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, einen Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben, der beweglich innerhalb der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, wobei Bewegen eines Strömungsrohrprofils, das innerhalb des Strömungskanals positioniert ist, ferner Bewegen eines inneren Magneten, der mit dem Strömungsrohrprofil gekoppelt ist, Bewegen eines äußeren Magneten, der beweglich innerhalb der Magnetkammer angeordnet ist und magnetisch mit dem inneren Magneten gekoppelt ist, wobei der äußere Magnet betrieblich mit dem Steuer- und dem Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben gekoppelt ist, und Bewegen des Steuer- und des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens, wenn sich der äußere und der innere Magnet bewegen, umfasst. Element 13: ferner umfassend Sichern des äußeren Magneten und des Steuer- und des Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolbens in Position mit einem Verrieglungsmechanismus, nachdem sich das Strömungsrohrprofil in die zweite Position bewegt. Element 14: wobei, wenn das Strömungsrohrprofil in der zweiten Position ist, das Verfahren ferner Verhindern, mit einer ersten dynamischen Dichtung, die mit dem Steuerleitungs-Bypass-Kolben innerhalb der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung beweglich ist, dass der Steuerleitungsdruck das unterirdische Sicherheitsventil erreicht, Verhindern, mit einer zweiten dynamischen Dichtung, die mit dem Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben innerhalb der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung beweglich ist, dass der Ausgleichsleitungsdruck das unterirdische Sicherheitsventil erreicht, und Verhindern, mit einer dritten dynamischen Dichtung, die in der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung positioniert ist, von Fluidkommunikation zwischen der Magnetkammer und der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung umfasst. Element 15: wobei das Strömungsrohrprofil ferner ein Innenprofil definiert und Bewegen des Strömungsrohrprofils aus der ersten Position in die zweite Position Befördern eines Sperrwerkzeugs mit einem Außenprofil zu der Bypass-Umleitungsuntereinheit, Koppeln des Sperrwerkzeugs mit dem Strömungsrohrprofil durch Zusammenfügen des Innen- und des Außenprofils und Anlegen einer axialen Last auf das Strömungsrohrprofil über das Sperrwerkzeug, um das Strömungsrohrprofil in die zweite Position zu bewegen, umfasst. Element 16: wobei Anlegen einer axialen Last Anlegen einer nach unten gerichteten Stauchaufprallkraft auf das Strömungsrohrprofil über das Sperrwerkzeug und somit Abscheren von einer oder mehreren abscherbaren Vorrichtungen, die das Strömungsrohrprofil mit dem Gehäuse koppeln, und Druckbeaufschlagen des Rohrstrangs im Bohrloch von dem Sperrwerkzeug nach oben und dadurch Bewegen des Strömungsrohrprofils in die zweite Position umfasst. Element 17: wobei Bewegen des Strömungsrohrprofils aus der ersten Position in die zweite Position Abscheren eines ersten Scherstifts, der in der Steuerleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, mit dem Steuerleitungs-Bypass-Kolben und dadurch Freilegen eines inneren Steuerleitungsanschlusses, der die Steuerleitungs-Bypass-Bohrung in Fluidkommunikation mit dem Strömungskanal bringt, und Abscheren eines zweiten Scherstifts, der in der Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung angeordnet ist, mit dem Ausgleichsleitungs-Bypass-Kolben und dadurch Freilegen eines äußeren Ausgleichsleitungsanschlusses, der die Ausgleichsleitungs-Bypass-Bohrung in Fluidkommunikation mit der Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung bringt, umfasst. Element 18: ferner umfassend Positionieren eines per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventils innerhalb der Bypass-Umleitungsuntereinheit, Empfangen des Steuerleitungsdrucks, der in den Strömungskanal umgeleitet wird, mit dem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil und Empfangen des Ausgleichsleitungsdrucks, der in die Ausgleichsleitungsüberbrückung umgeleitet wird, an einer Ausgleichskammer, die in dem per Drahtseil rückholbaren Sicherheitsventil definiert ist und kommunikativ mit der Ausgleichsleitungsüberbrückungsleitung gekoppelt ist.
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Als ein nicht einschränkendes Beispiel schließen beispielhafte Kombinationen, die für A, B und C anwendbar sind, Folgendes ein: Element 5 mit Element 6; Element 5 mit Element 7; Element 12 mit Element 13; und Element 15 mit Element 16.
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Folglich sind die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren gut geeignet, um die erwähnten Ziele und Vorteile sowie diejenigen, die damit zusammenhängen, zu erreichen. Die oben offenbarten bestimmten Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend, da die Lehren der vorliegenden Offenbarung modifiziert und auf verschiedene, jedoch äquivalente Arten umgesetzt werden kann, welche für den Fachmann, für den die in dieser Patentschrift enthaltenen Lehren von Vorteil sind, ersichtlich sind. Ferner sind keine Einschränkungen bezüglich der hierin gezeigten Details zu Aufbau oder Gestaltung beabsichtigt, sofern nicht in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben. Demnach versteht sich, dass die bestimmten veranschaulichenden Ausführungsformen, welche vorangehend offenbart wurden, abgeändert, kombiniert oder modifiziert werden können, und alle derartigen Abwandlungen in dem Umfang der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt werden. Die hierin veranschaulichend offenbarten Systeme und Verfahren können in Abwesenheit eines beliebigen Elements, das hierin nicht spezifisch offenbart wird, und/oder eines beliebigen hierin offenbarten optionalen Elements auf geeignete Weise ausgeführt werden. Während Zusammensetzungen und Verfahren als verschiedene Komponenten oder Schritte „umfassend“, „enthaltend“ oder „einschließend“ beschrieben werden, können die Zusammensetzungen und Verfahren auch „im Wesentlichen bestehen aus“ den verschiedenen Komponenten und Schritten oder daraus „bestehen“. Alle vorangehend offenbarten Zahlen und Bereiche können in gewissem Maße variieren. In jedem Fall, in dem ein numerischer Bereich mit einer Untergrenze und einer Obergrenze offenbart wird, sind alle Zahlen und alle eingeschlossenen Bereiche, die in den Bereich fallen, spezifisch offenbart. Insbesondere ist jeder hierin offenbarte Wertebereich (in der Form „von etwa a bis etwa b“ oder ebenso „von ungefähr a bis b“ oder ebenso „von ungefähr a-b) so zu verstehen, dass er alle Zahlen und Bereiche, die in dem breiteren Wertebereich eingeschlossen sind, darlegt. Zudem haben die in den Ansprüchen verwendeten Begriffe ihre gewöhnliche, herkömmliche Bedeutung, sofern sie durch den Patentinhaber nicht ausdrücklich und eindeutig anders definiert sind. Des Weiteren sind die wie in den Patentansprüchen verwendeten unbestimmten Artikel „ein“ oder „eine“ hierin derart definiert, dass sie ein oder mehr als eines der Elemente bezeichnen, die sie einleiten. Sollte jeglicher Widerspruch in der Verwendung eines Wortes oder Begriffes in dieser Beschreibung und einem oder mehreren Patenten oder anderen Schriften, die hierin durch Bezugnahme enthalten sein können, sollten die Definitionen, die mit dieser Beschreibung übereinstimmen, übernommen werden.
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Wie hierin verwendet, wird durch die Wendung „mindestens eine(s) von“, die einer Reihe von Elementen mit den Begriffen „und“ oder „oder“, um beliebige der Elemente zu trennen, vorausgeht, die Liste als Ganzes und nicht jedes Glied der Liste (d. h. jedes Element) modifiziert. Die Wendung „mindestens eine(s) von“ ermöglicht eine Bedeutung, die mindestens eines von einem beliebigen der Elemente und/oder mindestens eine von einer beliebigen Kombination der Elemente und/oder mindestens eines von jedem der Elemente einschließt. Beispielsweise beziehen sich die Wendungen „mindestens eines von A, B und C“ oder „mindestens eines von A, B oder C“ jeweils auf lediglich A, lediglich B oder lediglich C; eine beliebige Kombination von A, B und C; und/oder mindestens eines von jedem von A, B und C.
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Die Verwendung richtungsanzeigender Begriffe wie beispielsweise über, unter, oberer, unterer, aufwärts, abwärts und dergleichen erfolgt in Bezug auf die veranschaulichenden Ausführungsformen, wie sie bei den Figuren abgebildet sind, wobei die Aufwärtsrichtung in Richtung der Oberseite der entsprechenden Figur und die Abwärtsrichtung in Richtung der Unterseite der entsprechenden Figur zu verstehen ist, wobei die Bohrlochrichtung nach oben in Richtung der Oberfläche des Bohrlochs und die Bohrlochrichtung nach unten in Richtung des Fußes des Bohrlochs zu verstehen sind.
