DE3802092A1

DE3802092A1 - Sicherheitsventil

Info

Publication number: DE3802092A1
Application number: DE3802092A
Authority: DE
Inventors: Thomas M Deaton
Original assignee: Otis Engineering Corp
Current assignee: Otis Engineering Corp
Priority date: 1987-01-28
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1988-08-11
Also published as: US4708163A; NL8800162A

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Sicherheitsventile werden beispielsweise bei der Förderung von Erdgas benötigt. Diese Sicherheitsventile arbeiten unter der Erdoberfläche (Bohrlochoberfläche). Direkt arbeitende (durch Druckdifferenz betätigte) Untertage-Sicherheitsventi le sind bekannt aus den US-PS′en 30 70 119 von George M. Raughlins und 31 26 908 von George C. Dickens. Diese Si cherheitsventile werden geschlossen durch eine Zunahme der Fluidflußrate durch das Ventil. Beide Patentschriften be schreiben einen Balltyp- (Kugeltyp-) Sperrmechanismus zum Of fenhalten des jeweiligen Ventilschließsystems, bis der Strö mungswert durch das betreffende Ventil den vorgewählten Wert überschreitet.

Ein direkt wirkendes Untertage-Sicherheitsventil, das durch einen vorgewählten Wert einer Druckdifferentialänderung ge schlossen wird, ist aus der US-PS 43 39 001 bekannt. Dort ist ein Balltyp-Sperrmechanismus gezeigt, der das Ventil of fenhält, bis der Wert der Änderung des Druckes der Fluide in dem Ventil den vorgewählten Wert überschreitet.

Ein weiteres direkt wirkendes Untertage-Sicherheitsventil ist in der nachveröffentlichten DE-OS 37 01 422 der Anmelde rin beschrieben.

Die Offenbarung aller genannten Schriften soll gleichzeitig Offenbarung für die in der vorliegenden Anmeldung beschriebe nen Anwendungszwecke sein.

Verschiedene Typen von direkt wirkenden Untertage-Sicher heitsventilen sind auf dem Markt erhältlich unter der Be zeichnung "Stormchoke", für die in den USA für die Anmelde rin unter der Nummer 6 95 910 ein US-Warenzeichen registriert ist.

Ständiges Problem bei der Verwendung direkt wirkender Sicher heitsventile ist die Fähigkeit der Ventile, zwischen Fluid fluktuationen während normaler Förderungsvorgänge in dem Bohrloch und Übergangsströmungsbedingungen zu unterscheiden, die durch einen Unfall oder Notfall an der Bohrlochoberflä che (Erdoberfläche) verursacht werden. Dieses Problem ist insbesondere schwierig bei Erdgasbohrlöchern mit sehr hohen Durchflußraten. Ein Vorteil direkt arbeitender Sicherheits ventile ist, daß sie in großen Tiefen in Bohrlöchern instal liert werden können. Bei solchen Tiefen können die Werte von Druckänderungen aufgrund normalen Flusses durch das Sicher heitsventil dicht bei den Werten von Druckänderungen während Notfall oder Unfall-Flußbedingungen liegen. Wichtiges Merk mal der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, ein direkt arbeitendes Sicherheitsventil präzise so einzustellen, daß es unterscheiden kann zwischen einer kleinen Druckdifferenz, die akzeptiert werden kann, und einer kleinen Druckdiffe renz, die eine Notfallbedingung indiziert. Beispielsweise bei einem Fließdruck von 13,872 MPa (entsprechend 138,72 bar oder 2.012 psig = pounds per square inch gauge) am Lochboden kann eine normale Druckdifferenz durch das Sicherheitsventil um 0,207 MPa (entsprechend 2,07 bar oder 30 psig) liegen, während eine Differenz von 0,241 MPa (entsprechend 2,41 bar oder 35 psig) bereits eine Notfallbedingung anzeigen würde. Die normalen Durchflußraten für solche Bohrlöcher können zwi schen 400 000 und 2200 000 m³ (entsprechend 15 Millionen bis 75 Millionen Kubikfuß) Erdgas pro Tag liegen.

Die US-PS 41 61 215 beschreibt ein magnetbetätigtes Sicher heitsventil, das in Abhängigkeit von elektrischen Signalen von der Erdoberfläche (Bohrlochoberfläche) geöffnet und ge schlossen werden kann. Die US-PS 46 17 960 beschreibt ein System zum Schließen eines Untertage-Sicherheitsventils in Abhängigkeit von einem elektromagnetischen Signal von der Bohrlochoberfläche. Der Inhalt dieser beiden Patentschriften wird ebenfalls als Offenbarung in diese Anmeldung mit einbe zogen.

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Sicherheitsventil zur Installation in einer Bohrloch-Förderleitung. Das Sicher heitsventil weist ein Gehäuse mit einem Längsfluß-Durchgang auf, der sich durch das Gehäuse erstreckt, ferner einen Ven tilschließmechanismus mit einer ersten Position, die den Flu idfluß durch den Längsfluß-Durchgang erlaubt und einer zwei ten Position, in der der Fluidfluß durch den Längsfluß-Durch gang blockiert wird, eine Einrichtung zum Einklinken bzw. Einrasten des Ventilschließmechanismus in seiner ersten Posi tion, eine Balgeinrichtung, die an dem Ventilschließmechanis mus befestigt ist und teilweise eine Kammer mit variablem Volumen definiert innerhalb des Gehäuses, eine Einrichtung zum Inverbindungsetzen des Fluiddrucks zwischen dem Inneren der Kammer mit dem variablen Volumen und dem Längsfluß-Durch gang, eine Einrichtung zum Ausgleichen des Fluiddrucks zwi schen dem Äußeren der Balgeinrichtung und der Außenseite des Gehäuses, wobei die Balgeinrichtung die Klinkeinrichtung freigibt und den Ventilschließmechanismus aus seiner ersten Position in seine zweite Position verschiebt.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet einen Einrastmechanis mus, der so eingestellt werden kann, daß er auf eine vorge wählte kleine Differenz reagiert. Der gleiche Einrastmecha nismus kann auf das Ansprechen eines kleinen elektromagneti schen Signals angepaßt werden. Ein Untertage-Sicherheitsven til gemäß der vorliegenden Erfindung kann zuverlässig ge schlossen werden ohne eine große Kraft, weder eine mechani sche noch eine elektrische, zur Betätigung des Ventils zu erfordern.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und verbessertes differentialdruckbetätigtes Sicherheitsven til vorzuschlagen, das lösbar durch einen Einrastmechanismus offengehalten wird, bis die Änderung des Differentialdrucks einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die Druckdifferenz wird abgenommen zwischen dem Fluiddruck innerhalb der Kammer mit dem variablen Volumen innerhalb des Ventils und dem Flu iddruck außerhalb des Ventils. Das Ventil kann so gewählt werden, daß es auf kleine Änderungen im Differentialdruck anspricht.

Eine andere Aufgabe ist es, ein differentialdruckbetätigtes Sicherheitsventil vorzuschlagen, das eine erste Druckzone und eine zweite Druckzone besitzt, mit Einrichtungen zum Aus gleichen des Drucks in der zweiten Druckzone mit dem Fluid druck außerhalb des Sicherheitsventils.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sicherheitsventil vorzuschlagen, das beim Auftreten von Ände rungen im Differentialdruck schließt und beim Ausgleich der Druckdifferenz sich öffnet.

Eine weitere Aufgabe ist es, einen Klinkmechanismus und ei nen Freigabemechanismus für ein Sicherheitsventil vorzuschla gen, die auf kleine Änderungen im Differentialdruck der durch das Ventil fließenden Fluide reagieren. Eine Reaktion auf kleine Druckänderungen ist erwünscht für Sicherheitsven tile, die in großen Tiefen in Bohrlöchern mit großen Mengen geförderten Gases installiert werden sollen. Weitere Aufga ben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen in Zeichnungen und Ansprüchen hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Dar stellung eines direkt wirkenden Untertage-Sicher heitsventils gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Untertage-Sicherheitsventils ähnlich Fig. 1 gemäß einer zweiten Ausführungs form;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene und teilweise in Draufsicht gezeigte Ansicht des Sicherheitsven tils aus Fig. 1 in seiner ersten offenen Positi on;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene und teilweise in Draufsicht dargestellte Ansicht eines Sicher heitsventils aus Fig. 1 in seiner zweiten ge schlossenen Position;

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 3 mit der Einrast (Klink-) Einrichtung;

Fig. 6 eine vergrößerte, teilweise geschnittene und teilweise in Draufsicht dargestellte, teilweise weggebrochene Darstellung des Sicherheitsventils in einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Steuersystems für das Sicherheitsventil gemäß Fig. 6.

In den Fig. 1 und 2 ist je eine Bohrlochkomplettierung 20 dargestellt. Einander entsprechende Komponenten tragen dabei das gleiche Bezugszeichen. Die Bohrlochkomplettierung 20 weist ein Futterrohr 28 auf, das sich von der Bohrungs- oder Erdoberfläche bis zu einer nicht dargestellten, Kohlenwas serstoff-(Hydrokarbon)-haltigen Formation erstreckt. Eine Förderleitung 21 ist konzentrisch im Futterrohr 28 angeord net und erstreckt sich vom Bohrlochkopf 23 durch einen Produktionspacker 22, welcher zwischen der Förderleitung 21 und dem Futterrohr 28 abdichtet. Der Packer 22 leitet die Formationsfluide wie Erdöl, Erdgas, Wasser und ähnliches durch nicht dargestellte Perforationen in dem Futterrohr 28 in die Förderleitung 21. Die Perforationen sind so angeord net und ausgebildet, daß sie das Eindringen der Formations fluide in das Futterrohr und damit die Förderleitung erlau ben. Flußkontrollventile 24 und 25 an der Bohrlochoberfläche regeln den Fluß der Fluide von der Förderleitung 21. Eine Bohrlochkopf-Kappe 27 ist auf dem Bohrlochkopf 23 angeord net, um Servicearbeiten an der Bohrlochkomplettierung 20 über die Förderleitung 21 durch Arbeitsstränge nach der "Wireline"-Technik zu ermöglichen, was die Installation und die Entfernung von verschiedenen Flußkontrollgeräten im Bohr loch wie beispielsweise des Sicherheitsventils 30 ein schließt. Andere Servicearbeiten für das Bohrloch, die durch die Förderleitung 21 durchgeführt werden können, sind Messun gen von Temperatur und Druck am Bohrlochboden.

Sowohl das Untertage-Sicherheitsventil 30 als auch das Untertage-Sicherheitsventil 30 a können in der Förderleitung 21 installiert werden, um den Fluß der Fluide zum Bohrlochkopf über die Förderleitung 21 von einer Stelle unten im Bohrloch (downhole) zu regeln. Sicherheitsventil 30 bezieht sich dabei auf das mechanisch betätigte Ventil der Fig. 1, 3, 4 und 5; Sicherheitsventil 30 a bezieht sich auf das elektromagnetisch betätigte Ventil der Fig. 2, 6 und 7. Als Teil der Förderleitung 21 ist ein Absetzteil oder Landenip pel (landing nipple) 29 eingesetzt, um die Höhenlage des Ventils 30 bzw. 30 a im Bohrloch (downhole) festzulegen. Ein Verriegelungsstück oder lock mandrel 90 ist mit Schlüsseln 91 versehen, um ein angepaßtes Profil an der In nenseite des Absetzteils 29 lösbar zu erfassen. Das Verriegelungsstück 90 ist auch mit Dichtungen 92 an seiner Außenwand versehen, um zusammen mit der benachbarten Wandung des Absetzteils 29 eine Barriere gegen die Fluide zu bilden. Die Dichtung 92 bewirkt einen Fluß für die Fluide nur inner halb der Förderleitung 21 durch das Verriegelungsstück 90 und das daran befestigte Sicherheitsventil 30. Die US-PS 32 08 531 (Jack W. Tamplen) zeigt ein Absetzteil und ein Verriegelungsstück, die für das Sicherheitsventil gemäß der Erfindung geeignet sind.

Das Sicherheitsventil 30 weist einen Ventilschließmechanismus 40 vom Kegel-Typ (poppet type val ve, Tellerventil, Schnüffelventil) auf. Der Ventilschließmechanismus 40 bewegt sich in Längsrichtung zwi schen einer ersten, offenen Position (Fig. 3) und einer zwei ten, geschlossenen Position (Fig. 4). Der Ventilschließmechanismus 40 arbeitet in Abhängigkeit von Än derungen des Fluiddruckes. Wie in der US-PS 32 73 588 (W.W. Dollison) gezeigt ist, können Untertage-Sicherheitsven tile zusätzlich zum Kegel-Typ- auch mit Kugel-(Ball-) oder Klappen-(Flapper)-Typ-Ventilschließmechanismen eingesetzt werden. Die Offenbarung der US-PS 32 73 588 wird für alle Anwendungszwecke in dieser Anmeldung mit einbezogen.

Die Außenseite des Sicherheitsventils 30 ist definiert durch ein Gehäuse 32, durch das sich der Längsfluß-Durchgang 33 erstreckt. Um Herstellung und Zusammenbau zu erleichtern, hat das Gehäuse 32 wenigstens drei Montagegruppen 32 a; 32 b; 32 c. Jede Montagegruppe des Gehäuses 32 ist im wesentlichen zylindrisch mit einer sich hindurch erstreckenden Längsbohrung. Jede Montagegruppe ist über ein Gewinde mit der jeweils angrenzenden Montagegruppe verbunden. Passende O-Ring-Dichtungen unterbinden einen uner wünschten Austausch der Fluide auf der Innen- und Außenseite des Gehäuses 32. Die Längsbohrungen jeder Montagegruppe des Gehäuses 32 sind so konzentrisch angeordnet oder justiert, daß sie teilweise auch den Längsfluß-Durchgang 33 bilden oder mit definieren. Am äußersten Ende der Montagegruppe 32 c ist ein Ventilsitz 35 ausgebildet. Er ist innerhalb der Montagegruppe 32 b angeordnet.

Die Montagegruppe 32 c des Gehäuses 32 wirkt als eine Verbin dung zu jeglichem passenden Schließteil wie z.B. dem Verrie gelungsstück oder Lock Mandrel 90. Sie verankern das Sicherheitsventil 30 innerhalb einer Förderleitung. Vorzugs weise bildet das Schließteil zusammen mit der Förderleitung eine Dichtung oberhalb des Sicherheitsventils 30, so daß die durch die Förderleitung 21 geförderten Fluide nur durch das Sicherheitsventil 30 fließen können.

Mehrere Öffnungen 34 erstrecken sich radial durch die Montagegruppe 32 b des Gehäuses 32, um Fluidfluß mit dem Längsfluß-Durchgang 33 zu bewirken. Der Ventilschließmechanismus 40 ist gleitend angeordnet inner halb der Montagegruppen 32 a und 32 b des Gehäuses 32, um den Fluidfluß durch den Durchgang 33 zu steuern bzw. zu regeln. Der Ventilschließmechanismus 40 weist mehrere Komponenten auf, einschließlich eines Ventilkegel-Elements 41. Wenn der Ventilschließmechanismus 40 in seiner ersten Position ist, ist das Ventilkegel-Element 41 längs beabstandet von dem Ventilsitz 35. Wenn der Ventilschließmechanismus in seiner zweiten Position ist, liegt das Ventilkegel-Element 41 fest an dem Ventilsitz 35 an, um unerwünschten Fluidfluß durch den Längsfluß-Durchgang 33 zu verhindern.

Das Ventilkegel-Element 41 ist ein relativ langer, hohler Zylinder mit einem verschlossenen Ende 46, durch das sich lediglich die Bohrung 42 längs erstreckt. Das Ende 46 ist so ausgebildet, daß es mit dem Ventilsitz 35 eine fluiddichte Dichtung bildet.

Die anderen Komponenten des Ventilschließmechanismus 40 sind befestigt am bzw. werden getragen vom Ventilkegel-Element 41. Diese Komponenten enthalten eine Balgeinrichtung 50, einen Balgträger 53 und eine Federein richtung oder Feder 54. Das Ventilkegel-Element 41 wird au ßerdem durch einen Sockel 45 gebildet, der sich von dem Ende 46 nach unten erstreckt. Eine hohle Nase 43 ist über ein Gewinde mit der Bohrung 42 verbunden und erstreckt sich in den Längsfluß-Durchgang 33. Eine erste Durchlaßeinrichtung 44 stellt eine Verbindung zwischen dem Fluiddruck zwischen dem Durchgang 33 und dem Inneren der Nase 43 her.

Der Balgträger 53 ist über ein Gewinde mit der Bohrung 42 verbunden und ist innerhalb des Sockels 45 angeordnet. Wenn die Ventilschließeinrichtung 40 zusammengesetzt ist, bewegen sich das Ventilkegel-Element 41 und der Balgträger 53 in Übereinstimmung miteinander wie eine einzige Einheit. Die Balgeinrichtung 50 kann sich längs biegen in Bezug auf das Ventilkegel-Element 41. Das Ausmaß an Biegung ist begrenzt, um Beschädigungen an der Balgeinrichtung 50 zu verhindern, die durch hohe Differentialdrücke entstehen könnten.

Die Federeinrichtung oder Feder 54 wird auf dem Äußeren des Sockels 45 getragen. Ein Ringraum 49 wird zwischen dem Äuße ren des Sockels 45 und dem Inneren des Gehäuses 32 gebildet, das dazu benachbart ist. Die Feder 54 ist zwischen der Schulter 37 auf der Innenseite der Montagegruppe 32 b des Gehäuses 32 und der Schulter 55 nahe dem äußeren unteren En de des Sockels 45 entgegengesetzt dem Ende 46 angeordnet. Die Feder 54 spannt den Ventilschließmechanismus 40 in seine erste Position vor. Der Schaltweg des Ventilschließmechanismus 40 wird begrenzt einerseits da durch, daß das Ende 46 auf der Schulter 38 ruht (erste Posi tion in Fig. 3) und andererseits dadurch, daß das Ende 46 den ringförmigen Ventilsitz 35 kontaktiert (zweite Position in Fig. 4).

Die Montagegruppe 32 b des Gehäuses 32 trägt auf ihrer Innen seite eine ringförmige Dichtung 36, um gemeinsam mit der Au ßenseite des Ventilkegel-Elements 41, das benachbart dazu ist, eine Fluidbarriere zu bilden. Die Dichtung 36 ist so bemessen, daß sie dem Ventilkegel-Element 41 erlaubt, längs durch sie hindurchzugleiten. Verschiedene Komponenten des Ventilschließmechanismus 40 einschließlich der Balgeinrichtung 50 arbeiten mit der ringförmigen Dichtung 36 zusammen, um das Innere des Gehäuses 32 in eine erste Druckzone 51 und in eine zweite Druckzone 52 zu unterteilen. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Fä higkeit des Ventilschließmechanismus 40, zuverlässig und wie derholt auf geringe Wechsel im Differentialdruck zwischen der Zone 51 und der Zone 52 zu reagieren.

Ein Stecker 39 ist über ein Gewinde 55 mit dem äußeren unte ren Ende der Montagegruppe 32 a des Gehäuses 32 verbunden. Ein Verschlußring 56 kann verwendet werden, um die Gewinde verbindung zwischen dem Stecker 39 und der Montagegruppe 32 a einzustellen. Der Stecker 39 weist einen Sockel 65 auf, der sich innerhalb des Gehäuses 32 längs bis zum Positionsflansch 57 erstreckt. Der Flansch 57 weist einen Abschnitt auf, mit dem der Ventilschließmechanismus 40 in seine erste Position eingeklinkt, eingerastet oder verrie gelt werden kann. Der Stecker 39 besitzt ebenso einen zwei ten Durchlaß 58, der sich durch ihn hindurchstreckt, um eine Einrichtung zum Ausgleichen des Fluiddrucks zwischen dem Äu ßeren des Gehäuses 32 und der zweiten Druckzone 52 zu ermög lichen. Die Regelungsöffnung oder -Blende 59 kann in den Durchlaß 58 eingeschraubt werden, um die Fluiddurchströmrate durch den Durchlaß 58 zu regeln bzw. zu steuern. Die Rege lungsöffnung oder -Blende 59 ist eine von mehreren Einstell vorrichtungen, die vorgesehen werden können, um die Empfind lichkeit des Ventils 30 auf Fluiddruckänderungen in dem Längsfluß-Durchgang 33 einzustellen.

Der primäre Zweck der Balgeinrichtung 50 ist es, den Ventilschließmechanismus 40 aus seiner ersten Position frei zugeben in Abhängigkeit von einer vorgewählten Druckdiffe renz zwischen der ersten Druckzone 51 und der zweiten Druckzone 52. Die Balgeinrichtung 50 besitzt mehrere Kompo nenten, um diesen Zweck auszuführen, unter anderem den Balgträger 53 und Klinkenfinger 70. Die Balgeinrichtung 50 ist flexibel angeordnet zwischen einer ersten Endkappe 80 und einer zweiten Endkappe 81. Der obere Abschnitt des Balgträgers 53 wirkt als erste Endkappe 80. Die zweite Endkappe 81 kann sich relativ zum Balgträger 53 und den Klinkenfingern 70 bewegen, wenn die Balgeinrichtung 50 sich bei Änderungen des Differenzdrucks ausdehnt und zusammen zieht. Die zweite Endkappe 81 arbeitet ähnlich mit dem gleit fähigen Ring 104, der später beschrieben wird.

Wenigstens einer und vorzugsweise zwei oder mehr Klinkenfinger 70 sind an dem Balgträger 53 angeordnet. Ein Ende eines jeden Klinkfingers oder Klinkenfingers 70 ist mit tels eines Schwenkhebels 71 an dem Balgträger 53 befestigt. Der Schwenkhebel 71 erlaubt eine begrenzte Rotationsbewegung des daran befestigten Klinkfingers 70. Die Schulter 72 er streckt sich von jedem Finger 70 in Richtung auf das Gehäuse 32. Der Flansch 57 an dem Stecker 39 ist so groß be messen, daß er die Schultern 72 berührt. Der Flansch 57 und die Schultern 72 sind so angeordnet, daß die zweite Endkappe 81 der Balgeinrichtung 50 den Ventilschließmechanismus 40 in seiner ersten Position hält, wenn die Schulter 72 innerhalb des Flansches 57 ist. Daher sind die Klinkenfinger 70, die Schwenkhebel 71, die zweite Endkappe 81, die Schultern 72 und der Flansch 57 Teil der Einrichtung, die den Ventilschließmechanismus 40 in seiner ersten Position festklinkt. Dadurch, daß der Balgträger 53 an dem Gehäuse 32 mittels des Steckers 39 festgeklinkt wird, werden hohe Fluiddurchflußraten durch den Längsfluß-Durchgang 33 daran gehindert, den Ventilschließmechanismus 40 in seine zweite Position zu bewe gen. Dadurch kann das Sicherheitsventil 30 in Erdgasbohrlö chern mit sehr hohen Durchflußraten eingesetzt werden.

Der Flansch 57 besitzt eine nach innen angeschrägte Oberfläche 66, die so ausgebildet ist, daß sie die Schultern 72 der Klinkenfinger 70 kontaktiert. Eine Bewegung nach unten des Ventilschließmechanismus 40 und der daran be festigten Balgeinrichtung 50 bewirkt eine leichte Drehung der Finger 70 um die Schwenkhebel 71. Der Flansch 57 ist so ausgebildet, daß er die Klinkenfinger 70 in Eingriff mit dem Gehäuse 32 hält. Wenn die Balgeinrichtung 50 in ihrer voll ständig ausgestreckten Position ist (Fig. 3), ist die zweite Endkappe 81 benachbart zum unteren Ende 73 der Klinkenfinger 70 positioniert, um die Klinkenfinger 70 zum Einwärtsdrehen zu hindern. Die Schultern 72 sind mit einer leichten Abschrägung nachbehandelt, so daß dann, wenn eine Differenz im Druck die Balgeinrichtung 50 zusammenzieht, die zweite Endkappe 81 sich nach oben bewegt, um den Klinkenfingern 70 zu erlauben, sich nach innen zu schwenken, weg von dem ringförmigen Flansch 57, und so den Ventilschließmechanismus 40 freigeben.

Der Fluiddruck in dem Längsfluß-Durchgang 33 ist in Verbin dung mit der Druckzone 51 (dem Inneren der Balgeinrichtung 50) über einen ersten Durchlaß 44, eine Bohrung 42, und einen Durchgang 60 durch die erste Endkappe 80. Daher stellen der erste Durchlaß 44 und der Durchflußweg, der durch die Bohrung 42 und den Durchgang 60 gebildet werden, eine Einrichtung zum Inverbindungbringen des Fluiddrucks zwischen der variablen Volumenkammer und dem Fluiddruck der durch den Längsfluß-Durchgang 33 fließt, dar. Der Sitz 61 eines kleinen Ventils ist über ein Gewinde ver bunden mit dem Durchgang 60, um den Fluidfluß durch diesen zu steuern. Eine Ventilspindel oder -Stange 62 ist innerhalb der Balgeinrichtung 50 angeordnet, um eine Fluidbarriere mit dem Ventilsitz 61 zu bilden. Die Ventilspindel 62 und der Ventilsitz 61 arbeiten als Nadelventil, um den Fluidfluß von der Balgeinrichtung 50 zu steuern. Wenn die Ventilspindel 62 den Ventilsitz 61 berührt, wird der Fluiddruck innerhalb der Balgeinrichtung 50 gehalten, um ein weiteres Zusammenfallen zu verhindern. Die Ventilspindel 62 ist ein robustes Struk turelement, das an der zweiten Endkappe 81 befestigt ist, um Beschädigungen an der Balgeinrichtung 50 zu verhindern, wenn diese einem übernormalen Differenzdruck zwischen der Druckzone 51 und der Druckzone 52 ausgesetzt sein sollte.

Ein Kolben 83 erstreckt sich vom Balgträger 53 und stößt ge gen die zweite Endkappe 81. Eine Feder 84 ist innerhalb des Balgträgers 53 angeordnet und übt Kraft auf den Kolben 83 aus. Eine Einstellmutter 85 ist in Gewindeverbindung mit dem Balgträger 53, um eine wechselnde Kompression der Feder 84 zu ermöglichen. Durch das Zusammendrücken der Feder 84 wird mehr Kraft auf den Kolben 83 ausgeübt, welcher nun seiner seits Druck auf die Balgeinrichtung 50 ausübt. Dadurch arbei ten die Feder 84 über den Kolben 83 und die Druckdifferenz zwischen der Druckzone 51 und der Druckzone 52 zusammen, um die Balgeinrichtung 50 zu aktivieren und den Ventilschließme chanismus freizugeben.

Die folgende Beschreibung der Arbeitsweise erfolgt unter der Annahme, daß das Sicherheitsventil 30 in einem Erdgas för dernden Bohrloch eingebaut ist, das so aufgebaut ist wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Das Sicherheitsventil 30 wird geöffnet durch den Zutritt von Fluiddruck von der Bohrlochoberfläche durch die Flußkontrollventile 24 und 25 in die Förderleitung 21, um jede Druckdifferenz über den Ventilschließmechanismus 40 aus zugleichen. Der gleiche Fluiddruck ist über den Durchlaß 44 und den Flüssigkeitsweg, der durch die Bohrung 42 und den Durchgang 60 gebildet wird, an die erste Druckzone 51 ange schlossen. Wenn der Fluiddruck in den Zonen 51 und 52 gleich ist, wird die Kraft der Federeinrichtung 54 das Ventilkegel-Element 41 längs relativ zum Gehäuse 32 bewegen, um den Ventilschließmechanismus 40 zu öffnen. Der Balgträger 53 bewegt sich gemeinsam mit dem Ventilkegel-Element 41. Wenn die abgeschrägte Oberfläche 66 des Flansches 57 in Kontakt mit den Klinkenfingern 70 gerät, werden die Klinkenfinger 70 leicht einwärts drehen und die Schultern 72 mit dem Flansch 57 berühren und den Ventilschließmechanismus 40 in seiner ersten Position fest klinken bzw. einrasten. Das Sicherheitsventil 30 ist auf die se Weise geöffnet, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, um Flu idfluß zur Bohrlochoberfläche über den Längsfluß-Durchgang 33 und die Förderleitung 21 zu erlauben. Normale und übliche Strömungsbedingungen resultieren in ei ner kleinen Differenz im Fluiddruck zwischen dem Längsfluß-Durchgang 33 (erste Druckzone 51) und dem Äußeren des Gehäuses 32 (zweite Druckzone 52).

Gewisse Schwankungen im Fluiddruck und der Fluiddurchflußra te durch den Längsfluß-Durchgang 33 können auch bei normalen Bohrlochbedingungen, insbesondere bei Erdgasbohrlöchern, er wartet werden. Druckveränderungen innerhalb des Längsfluß-Durchgangs 33 werden an die erste Druckzone 51 über den Durchlaß 44 weitergegeben. In kritischen Augenblik ken oder bei Notfallbedingungen wie beispielsweise einer Be schädigung am Bohrlochkopf 23, wenn Flüssigkeit aus der Förderleitung 21 entweichen kann, wird die resultierende Zu nahme der Fluiddurchflußrate durch den Längsfluß-Durchgang 33 eine entsprechende Abnahme an Fluid druck unter normale erwartete Grenzen verursachen. Wie be reits früher bemerkt, ist die zweite Druckzone 52 dem Fluid druck vom Äußeren des Gehäuses 32 ausgesetzt. Daher wird ein ungewöhnlicher, unüblicher Druckabfall innerhalb des Längsfluß-Durchgangs 33 in einer Änderung der Differenz- Druckkraft resultieren, die so wirkt, daß sie die Balgeinrichtung 50 zusammendrückt. Ein vorgewählter Betrag an Druckkraft kann die Balgeinrichtung 50 längs weg vom Flansch 57 bewegen. Diese Bewegung wird die Klinkenfinger 70 vom Gehäuse 32 freigeben. Die auf die Balgeinrichtung 50 wir kenden Kräfte können als nächstes die Feder 54 überwinden und das Ventilkegel-Element 41 und den Balgträger 53 nach oben bewegen, wodurch sie das Ende 46 in Kontakt mit dem Ventilsitz 35 zwingen. Dadurch werden der erste Durchlaß 44, der Durchflußweg durch den Balgträger 53, der zweite Durchlaß 58 und die ringförmige Dichtung 36 zu einem Teil der Einrichtung, die den Ventilschließmechanismus 40 aus sei ner ersten Position in seine zweite Position bewegt, nachdem die Klinkenfinger 70 ausgerastet sind.

Der Kolben 83, die Feder 84 und die Einstellmutter 85 weisen einen Teil der Einrichtung zum Einstellen der Druckdifferenz auf, die die Balgeinrichtung 50 aktiviert. Wie bereits be merkt, übt eine erhöhte Kompression der Feder 84 eine Kraft über den Kolben 83 und die zweite Endkappe 81 aus, die dem Differenzdruck assistiert, um die Balgeinrichtung 50 zusam menzudrücken. Die Empfindlichkeit des Sicherheitsventils 30 kann außerdem dadurch eingestellt werden, daß ein anderer Ventilsitz 61 mit anders bemessenen Öffnungen eingesetzt wird. Der Ventilsitz 61 wirkt als Öffnung zur Steuerung der Rate der Druckänderung innerhalb der Balgeinrichtung 50. Ein Einsetzen eines Ventilsitzes 61 mit einer größeren Öffnung im Durchgang 60 resultiert in einer Balgeinrichtung 50, die auf kleinere Änderungen im Druck innerhalb des Längsfluß-Durchgangs 33 reagiert. Falls der Ventilsitz 61 eine kleinere Öffnung aufweist, wird eine größere Druckände rung innerhalb des Längsfluß-Durchgangs 33 erforderlich, um die Balgeinrichtung 50 zu aktivieren. Auf ähnliche Weise kon nen unterschiedlich bemessene Regelöffnungen oder -Blenden 59 in den zweiten Durchlaß 48 eingesetzt werden, um die Empfindlichkeit des Sicherheitsventils 30 auf Druckände rungen zwischen dem Äußeren des Gehäuses 32 und der zweiten Druckzone 52 einzustellen.

Das Sicherheitsventil 30 oder 30 a kann in jedem geeigneten Bohrloch mit Flußleitungen eingesetzt werden, das eine ent sprechende Örtlichkeit unten im Bohrloch aufweist, um das Sicherheitsventil aufzunehmen und den Fluidfluß hindurchzu leiten. Andere Bohrlochkomplettierungen können beispielswei se mehrere Förderleitungen oder auch nur ein Futterrohr 28 aufweisen.

Das Sicherheitsventil 30 a (alternative Ausführungsform) weist einen Ventilschließmechanismus vom Kegeltyp (poppet type, Tellerventil, Pilzventil) auf, der längs zwischen ei ner ersten, offenen Position (Fig. 6) und einer zweiten, ge schlossenen Position (nicht dargestellt) bewegt werden kann. In Fig. 2 reagiert der Ventilschließmechanismus 40 a auf ein elektromagnetisches Signal von der Bohrlochoberfläche (Erdoberfläche). Die Außenseite des Sicherheitsventils 30 a ist definiert durch ein Gehäuse 132, durch das sich der Längsfluß-Durchgang 33 hindurch erstreckt. Um Herstellung und Zusammenbau zu erleichtern, hat das Gehäuse 132 wenig stens drei Montagegruppen 132 a, 132 b und 132 c. Jede Montage gruppe des Gehäuses 132 ist im wesentlichen zylindrisch mit einer sich hindurcherstreckenden Längsbohrung. Jede Montage gruppe ist über Gewinde mit der jeweils angrenzenden Montage gruppe verbunden. Dies geschieht auf die gleiche Weise wie dies zuvor oben für das Sicherheitsventil 30 beschrieben ist. Ein Ventilsitz 35 ist auf dem äußersten Ende der Montagegruppe 132 c ausgebildet und innerhalb der Montagegruppe 132 b angeordnet. Die Montagegruppe 132 c führt die gleiche Funktion durch wie sie oben für die Montagegruppe 32 c beschrieben ist.

Mehrere Öffnungen 34 erstrecken sich radial durch die Montagegruppe 132 b des Gehäuses 132, um Fluidaustausch mit dem Längsfluß-Durchgang 33 zu ermöglichen. Der Ventilschließmechanismus 40 a ist gleitfähig innerhalb der Montagegruppen 132 a und 132 b des Gehäuses 132 angeordnet, um den Fluidfluß längs des Längsfluß-Durchgangs 33 zu steuern. Der Ventilschließmechanismus 40 a weist mehrere Komponenten auf, einschließlich des Ventilkegel-Elements 41 a. Wenn der Ventilschließmechanismus 40 a in seiner ersten Position ist, ist das Ventilkegel-Element 41 a längsbeabstandet vom Ventilsitz 35. Wenn der Ventilschließmechanismus 40 a in sei ner zweiten Position ist, liegt das Ventilkegel-Element 41 a fest an dem Ventilsitz 35 an, um unerwünschten Fluidfluß durch den Längsfluß-Durchgang 33 zu verhindern.

Das Ventilkegelelement 41 a ist ein relativ langer Zylinder mit einem Ende, das so bemessen ist, daß es eine fluiddichte Dichtung mit dem ringförmigen Ventilsitz 35 bildet. Klinkenelemente 100 sind über ein Gewinde 101 mit dem ande ren Ende des Ventilkegel-Elements 41 a verbunden. Federnde Elemente bzw. eine Feder 54 werden auf der Außenseite des Ventilkegel-Elements 41 a angeordnet zwischen einer Schulter 37 auf der Innenseite der Montagegruppe 132 b des Gehäuses 132 und der Schulter 55 nahe der Klinkeneinrichtung 100. Die Feder 54 spannt den Ventilschließmechanismus 40 a in seine erste Position vor. Der Schaltweg des Ventilschließmechanismus 40 a wird begrenzt dadurch, daß einerseits das Ende 46 auf der Schulter 38 ruht (erste Stellung oder Position, Fig. 6) und andererseits da durch, daß das Ende 46 den ringförmigen Ventilsitz 35 kon taktiert (zweite Position, nicht dargestellt).

Die Klinkeinrichtung 100 weist mehrere Klinkenfinger 103 auf, die von dem Ventilschließmechanismus 40 a getragen wer den. Die Klinkenfinger 103 und 70 sind einander in Ausgestal tung und Funktion ähnlich. Jeder Klinkenfinger 103 besitzt eine Schulter 72, die so bemessen ist, daß sie den Flansch 57 auf der Innenseite der Montagegruppe 132 a des Gehäuses 132 berührt. Die Schultern 72 und der Flansch 57 wirken so zusammen, daß sie einen Abschnitt der Einrichtung bilden, die lösbar die Klinkenfinger 103 in Eingriff mit dem Gehäuse 132 bringt. Bin gleitfähiger Ring 104 paßt benach bart zum Ende 73 der Klinkenfinger 103, um die Klinkenfinger 103 davon abzuhalten, einwärts zu schwenken, wenn der Ventilschließmechanismus 40 a in seiner ersten Posi tion ist. Eine Feder 105 ist innerhalb des Klinkenmechanismus 100 angeordnet, um eine Einrichtung zu bilden, die den gleitfähigen Ring 104 vorspannt in seiner erste Position, die die Klinkenfinger 103 radial nach außen ausstreckt. Der gleitfähige Ring 104 und die Feder 105 arbei ten auf eine Weise ähnlich der Balgeinrichtung 50 und der zweiten Endkappe 81, um die Klinkenfinger 103 bzw. 70 freizu geben. Der gleitfähige Ring 104 und die zweite Endkappe 81 sind Bezeichnungen, die auswechselbar verwendet werden kön nen, um einander entsprechende Strukturen in den Sicherheitsventilen 30 und 30 a zu beschreiben.

Durch das Ausüben von Kraft auf den gleitfähigen Ring 104 wird die Feder 105 zusammengedrückt, während der gleitfähige Ring 104 bewegt wird in seine zweite Position (nicht darge stellt), die den Klinkenfingern 103 erlaubt, nach innen sich zurückzuziehen. Die Einrichtung zum Ausüben dieser Kraft und zum Freigeben der Klinkenfinger 103 zum Bewegen des Ventilschließmechanismus 40 a in seine zweite Position weist auf einen Elektromagneten (Solenoiden) 110 und einen Kolben 111, der gleitfähig darin angeordnet ist.

Das Gehäuse 132 weist ein elektrisches Modul 133 auf, das über ein Gewinde 134 darin befestigt ist. Das Äußere des elektrischen Moduls 133 ist ein Metallzylinder, der geeignet ist, in der Umgebung unten im Bohrloch verwendet zu werden, um eine elektrische Energieversorgung 115 und elektrische Schaltkreise wie beispielsweise einen Empfänger 116 und ei nen Decoder 117 zu schützen, die darin enthalten sind. Der Empfänger 116 ist so abgestimmt, daß er elektromagnetische Signale von einer Oberflächeneinheit 135 aufnehmen kann. Wenn das geeignete Signal von dem Empfänger 116 an den Decoder 117 abgegeben wird, wird der Magnet 110 über die Energieversorgung 115 mit Energie versorgt, um den Kolben 111 in seine zweite Position zu bewegen. Diese Bewe gung des Kolbens 111 drückt die Feder 105 zusammen und gibt die Klinkenfinger 103 frei.

Das Ende 46 des Ventilkegel-Elements 41 a wird dem Fluiddruck innerhalb des Längsfluß-Durchgangs 33 ausgesetzt. Ein oder mehrere Durchlässe 108 erstrecken sich radial durch das Gehäuse 132, um den Fluiddruck zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Gehäuses 132 auszugleichen. Dieser Abschnitt des Gehäuses 132 wird als Druckzone 109 bezeichnet. Die Durchlässe 108 sind längs unterhalb der Öffnungen 34 beab standet, so daß der Ventilschließmechanismus 40 a der Diffe renz zwischen dem Fluiddruck, der durch den Längsfluß-Durchgang 33 fließt, und dem Fluiddruck in der Druckzone 109 des Gehäuses ausgesetzt wird. Der Kontakt zwi schen dem Ende 46 und der Schulter 38, wenn der Ventilschließmechanismus 40 a in seiner ersten Position ist, verhindert einen Ausgleich des Drucks zwischen dem Längsfluß-Durchgang 33 und der Zone 109. In einigen Bohrloch komplettierungen kann es erforderlich werden, eine elastome re Dichtung in einem ringförmigen Einschnitt 116 a einzuset zen, um eine Fluidbarriere mit dem Äußeren des Ventilkegel-Elements 41 a benachbart dazu zu bilden. Der Durchlaß 108 und die Druckzone 109 bilden einen Abschnitt der Einrichtung, mit der die Differenz zwischen dem Fluid druck in dem Längsfluß-Durchgang 33 und dem Fluiddruck außer halb des Gehäuses 132 dem Ventilschließmechanismus 40 a zuge führt wird. Die Druckdifferenz kann auf diese Weise den Ventilschließmechanismus 40 a in seine zweite Position ver schieben, nachdem die Klinkenfinger 103 den Kolben 111 frei gegeben haben.

Die Feder 118 ist in dem Magneten 110 enthalten, um den Kolben 111 in seine erste Position vorzuspannen, die den Klinkenfingern 103 erlaubt, den Ventilschließmechanismus 40 a in seiner ersten Position zu halten.

Die Oberflächeneinheit 135 weist verschiedene elektronische Schaltkreise auf, wie beispielsweise eine Energieversorgung 136, einen Recorder 137, eine Schalttafel oder eine Eingabeeinrichtung 138, einen Codierer (Encoder) 139 und einen Transmitter 140. In den US-PS′en 46 17 960, 30 32 111 und 36 65 955 sind verschiedene elektrische Schalt kreise und Komponenten offenbart, die für ein solches Sicherheitsventil 30 a befriedigend eingesetzt werden können. Durch die Auswahl geeignet bemessener Federn 105 und 118 kann die Klinkeneinrichtung 100 zuverlässig in Abhängigkeit auch von einem elektromagnetischen Signal betätigt werden und erfordert lediglich einen kleinen elektrischen Energiebe trag von der Energieversorgung 115 unten im Bohrloch. Daher kann das Sicherheitsventil 30 a unten im Bohrloch für eine beträchtliche Zeitspanne verbleiben, ohne herausgeholt wer den zu müssen, um ersetzt oder gewartet zu werden.

Der Ventilschließmechanismus 40 a verbleibt in seiner ge schlossenen Position auch dann, wenn der Magnet 110 deener gisiert wird, solange eine Druckdifferenz zwischen dem Längsfluß-Durchgang 33 und der Druckzone 109 existiert. Die se Eigenschaft des Sicherheitsventils 30 a erhöht die Lebens dauer der Energieversorgung 115 unten im Bohrloch. Wenn der Fluiddruck innerhalb des Längsfluß-Durchgangs 33 mit dem Flu iddruck außerhalb des Gehäuses 132 ausgeglichen ist, führt die Feder 54 den Ventilschließmechanismus 40 a in seine erste Position zurück, die Feder 105 führt den gleitfähigen Ring 104 in seine erste Position zurück und die Feder 118 führt den Kolben 111 in seine erste Position zurück. Das Sicherheitsventil 30 a wird auf diese Weise offen eingerastet bis die Klinkeneinrichtung 100 durch ein elektromagnetisches Signal von der Bohrlochoberfläche (Erdoberfläche) betätigt wird.

Die vorstehende Beschreibung erläutert lediglich einige Aus führungsformen der vorstehenden Erfindung. Für den Fachmann sind weitere Modifikationen denkbar.

Ein Untertage-Sicherheitsventil ist während normaler Be triebsbedingungen in einem Bohrloch in seine offene Position vorgespannt. Übersteigt die Druckdifferenz zwischen dem Flu iddruck innerhalb des Sicherheitsventils und dem Fluiddruck außerhalb des Sicherheitsventils einen vorgewählten Wert, wird ein druckempfindlicher Balg betätigt und schließt das Ventil. Ein Klinkmechanismus ist vorgesehen, um unerwünsch tes Schließen des Sicherheitsventils bei akzeptablen Druckän derungen aufgrund normaler Änderungen in den Betriebsbedin gungen im Bohrloch zu verhindern. In einer alternativen Aus führungsfom arbeitet das Sicherheitsventil in Abhängigkeit von elektromagnetischen Signalen von der Erdoberfläche.

Claims

1. Sicherheitsventil für die Installation in Leitungen für Fluide, insbesondere für Leitungen zur Förderung von Erdgas, Erdöl, Wasser oder dgl., gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse (32; 132) mit einem Längsfluß-Durch gang (33), der sich durch das Gehäuse (32; 132) erstreckt;
b) einen Ventilschließmechanismus (40; 40 a), der in einer ersten Position dem Fluidfluß durch den Längsfluß-Durchgang (33) erlaubt und in einer zweiten Position den Fluidfluß durch den Längs fluß-Durchgang (33) blockiert;
c) eine Einrichtung zum Vorspannen des Ventil schließmechanismus (40; 40 a) in seine erste Posi tion;
d) eine Balgeinrichtung (50), die zum Teil eine Kam mer mit einem variablen Volumen innerhalb des Gehäuses (32; 132) definiert;
e) eine Einrichtung, um den Fluiddruck zwischen der Kammer mit dem variablen Volumen und dem Fluid druck in dem Längsfluß-Durchgang (33) in Verbin dung zu bringen;
f) eine Klinkeinrichtung zum Einrasten des Ventil schließmechanismus (40; 40 a) in seine erste Posi tion;
g) eine in der Balgeinrichtung (50) enthaltene Ein richtung zum Freigeben der Klinkeinrichtung; und
h) eine Einrichtung zum Verschieben des Ventil schließmechanismus (40; 40 a) aus seiner ersten Position in seine zweite Position, nachdem die Klinkeinrichtung freigegeben wurde.

2. Sicherheitsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) einen Klinkenfinger, der auf der Außenseite der Balgeinrichtung getragen wird;
b) eine Einrichtung zum freigebbaren Ergreifen des Klinkenfingers mit dem Gehäuse; und
c) einen Abschnitt der Balgeinrichtung (50), der den Klinkenfinger in Eingriff mit dem Gehäuse (32; 132) hält.

3. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Flansch (57) auf der Innenseite des Gehäuses (32; 132) und eine Schulter (72) an dem Klinken finger (70), die so bemessen ist, daß sie den Flansch (57) kontaktieren kann.

4. Sicherheitsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Balgeinrichtung flexibel zwischen einer er sten Endkappe (80) und einer zweiten Endkappe (81) angeordnet ist;
b) die Balgeinrichtung die Kammer mit dem variablen Volumen in eine erste Druckzone (51) und in eine zweite Druckzone (52) einteilt; und
c) eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Fluid druck zwischen dem Äußeren des Gehäuses (32) und der zweiten Druckzone (52) ausgleicht.

5. Sicherheitsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß eine vorgewählte oder vorwählbare Druckdiffe renz zwischen der ersten Druckzone (51) und der zweiten Druckzone (52) die Balgeinrichtung (50) zum Freigeben der Klinkeinrichtung aktiviert.

6. Sicherheitsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net,

a) daß ein Ringraum (49) zwischen dem Äußeren des Ventilschließmechanismus (40) und der Innenseite des Gehäuses (32) ausgebildet ist;
b) daß der Ringraum (49) einen Abschnitt der Kammer mit dem variablen Volumen enthält;
c) daß die verbindende Einrichtung einen ersten Durchlaß (44) aufweist, der sich von der Innen seite der Balgeinrichtung (50) durch den Ventil schließmechanismus (40) erstreckt, um eine Flüs sigkeitsverbindung mit dem Längsfluß-Durchgang (33) herzustellen; und
d) daß die Ausgleichseinrichtung einen zweiten Durchlaß (58) aufweist, der sich durch das Gehäu se (32) ersteckt.

7. Sicherheitsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net,

a) daß eine Ventilstange (62) konzentrisch inner halb der Balgeinrichtung (50) angeordnet ist, wobei ein Ende fest an der zweiten Endkappe (81) befestigt ist; und
b) daß das andere Ende der Ventilstange (62) so be messen ist, daß sie die erste Endkappe (80) be rührt, wenn die Balgeinrichtung (50) um einen vorgewählten Betrag zusammengedrückt ist, wo durch die Ventilstange (62) und die Endkappen (80; 81) zusammenarbeiten, um überhöhte Differenz drücke am Beschädigen der Balgeinrichtung (50) zu hindern.

8. Sicherheitsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Druckdifferenz zwischen der ersten Druckzo ne (51) und der zweiten Druckzone (52) als Teile derje nigen Einrichtung wirken, die den Ventilschließmechanis mus (40) aus seiner ersten Position in seine zweite Po sition bewegen.

9. Sicherheitsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Balgeinrichtung (50) einen Balgträger (53) aufweist, der an einem Ventilkegel-Element (41) befestigt und teilweise innerhalb dieses Ele ments (41) angeordnet ist;
b) ein Abschnitt des Balgträgers (53) als erste End kappe (80) arbeitet; und
c) wenigstens zwei oder mehr Klinkenfinger (70) an dem Balgträger (53) schwenkbar befestigt sind.

10. Sicherheitsventil für die Installation in Leitungen für Fluide, insbesondere für Leitungen zur Förderung von Erdgas, Erdöl, Wasser oder dgl., gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse (32; 132);
b) einen Längsfluß-Durchgang (33), der sich durch das Gehäuse (32; 132) erstreckt;
c) einen Ventilschließmechanismus (40; 40 a), der in einer ersten Position dem Fluid den Fluß durch den Längsfluß-Durchgang (33) erlaubt und in ei ner zweiten Position den Fluidfluß durch den Längsfluß-Durchgang (33) blockiert;
d) ein Ventilkegel-Element (41) des Ventilschließme chanismus (40; 40 a), das gleitfähig innerhalb des Gehäuses (32; 132) angeordnet ist;
e) eine Einrichtung zum Vorspannen des Ventilkegel- Elements (41; 41 a) zur Bewegung des Ventilschließ mechanismus (40; 40 a) in seine erste Position;
f) eine ringförmige Dichtung (36) zwischen der Au ßenseite des Ventilkegel-Elements (41; 41 a) und der Innenseite des Gehäuses (32; 132);
g) eine Balgeinrichtung (50), die innerhalb des Ven tilkegel-Elements (41; 41 a) angeordnet und flexi bel mit diesem verbunden ist;
h) ein Ventilsitz (35), die von dem Gehäuse (32; 132) getragen wird und mit dem Ventilkegel- Element (41; 41 a) in Verbindung gebracht werden kann;
i) eine Kammer mit einem variablen Volumen, die in nerhalb des Gehäuses (32; 132) ausgebildet ist und teilweise von der Balgeinrichtung (50) gebil det wird und gemeinsam mit der Ringdichtung (36) die Kammer in eine erste Druckzone (51) und eine zweite Druckzone (52) einteilt;
j) eine Einrichtung, die den Ventilschließmechanis mus (40; 40 a) in seiner ersten Position fest klinkt bzw. einrastet;
k) eine Einrichtung zum Inverbindungbringen des Flu iddruckes zwischen dem Längsfluß-Durchgang (33) und der ersten Druckzone (51); und
l) eine Einrichtung zum Ausgleichen des Fluiddruk kes zwischen dem Äußeren des Gehäuses (32; 132) und der zweiten Druckzone (52).

11. Sicherheitsventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß

a) die inverbindungbringende Einrichtung außerdem einen ersten Durchlaß (44) aufweist und sich ein Durchfluß durch das Ventilkegel-Element (41; 41 a) erstreckt, um den Fluiddruck mit der Innenseite der Balgeinrichtung (50) in Verbindung zu brin gen; und
b) die ausgleichende Einrichtung außerdem einen zweiten Durchlaß (58) aufweist, der sich durch das Gehäuse (32; 132) erstreckt, wodurch die Balg einrichtung (50) in Abhängigkeit auf Druckunter schiede zwischen der ersten Druckzone (51) und der zweiten Druckzone (52) reagiert.

12. Sicherheitsventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß

a) ein Klinkenfinger (70) auf der Außenseite der Balgeinrichtung (50) getragen wird;
b) eine Einrichtung vorgesehen ist, die lösbar den Klinkenfinger (70) mit dem Gehäuse (32; 132) in Eingriff bringt; und
c) ein Abschnitt der Balgeinrichtung (50) den Klin kenfinger (70) in Eingriff mit dem Gehäuse (32; 132) hält.

13. Sicherheitsventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum lösbaren Ergreifen des Klinkenfingers (70) einen ringförmigen Flansch auf der Innenseite des Gehäuses (32; 132) aufweist und eine Schulter (72) an dem Klinkenfinger (70), die so bemes sen ist, daß sie den Flansch kontaktieren kann.

14. Sicherheitsventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß eine Einrichtung zum Einstellen der Druckdiffe renz vorgesehen ist, die die Balgeinrichtung (50) akti viert.

15. Sicherheitsventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum Einstellen außerdem eine Blende innerhalb des ersten Durchlasses (44) aufweist, um die Druckänderungen darin zu regulieren.

16. Sicherheitsventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtung zum Einstellen außerdem eine zweite Blende aufweist, die innerhalb des zweiten Durch lasses (58) angeordnet ist, um die Druckänderungen dar in zu regulieren.

17. Sicherheitsventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Balgeinrichtung (50) außerdem einen Balgträ ger (53) aufweist, der an einem Ventilkegel-Ele ment (41) befestigt und teilweise innerhalb die ses Elements (41) angeordnet ist;
b) ein Abschnitt des Balgträgers (53) als erste End kappe (80) arbeitet; und
c) wenigstens zwei oder mehr Klinkenfinger (70) an dem Balgträger (53) schwenkbar befestigt sind.

18. Sicherheitsventil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Einrichtung zum Einstellen außerdem einen Kolben (83) aufweist, der innerhalb des Balgträ gers (53) angeordnet ist;
b) eine zweite Feder das eine Ende des Kolbens (83) gegen die zweiten Endkappe (82) drückt; und
c) eine Einstellmutter die Federspannung der zwei ten Feder variiert, wodurch die Federspannung über den Kolben (83) mit der Druckdifferenz zu sammenarbeitet, die die Balgeinrichtung (50) ak tiviert.

19. Sicherheitsventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß

a) eine Ventilstange (62) konzentrisch innerhalb der Balgeinrichtung (50) angeordnet ist, wobei ein Ende fest an der zweiten Endkappe (81) befe stigt ist; und
b) das andere Ende der Ventilstange (62) so bemes sen ist, daß sie die erste Endkappe (80) be rührt, wenn die Balgeinrichtung (50) um einen vorgewählten Betrag zusammengedrückt ist, wo durch die Ventilstange (62) und die Endkappen (80; 81) zusammenarbeiten, um überhöhte Differenz drücke am Beschädigen der Balgeinrichtung (50) zu hindern.

20. Sicherheitsventil für die Installation in Leitungen für Fluide, insbesondere für Leitungen zur Förderung von Erdgas, Erdöl, Wasser oder dgl., gekennzeichnet durch

a) ein Gehäuse (32; 132) mit einem Längsfluß-Durch gang (33), der sich durch das Gehäuse (32; 132) erstreckt;
b) einen Ventilschließmechanismus (40; 40 a), der in einer ersten Position dem Fluidfluß durch den Längsfluß-Durchgang (33) erlaubt und in einer zweiten Position den Fluidfluß durch den Längs fluß-Durchgang (33) blockiert;
c) eine Einrichtung zum Vorspannen des Ventil schließmechanismus (40; 40 a) in seine erste Posi tion;
d) mehrere Klinkenfinger (70), die von dem Ventil schließmechanismus, (40; 40 a) getragen werden;
e) eine Einrichtung, die die Klinkenfinger (70) mit dem Gehäuse (32; 132) in lösbaren Eingriff bringt wodurch die Klinkenfinger (70) den Ventilschließ mechanismus (40; 40 a) in seiner ersten Position halten;
f) eine Einrichtung zum Lösen der Klinkenfinger (70), um dem Ventilschließmechanismus (40; 40 a) zu ermöglichen, in seine zweite Position zu ge langen;
g) eine Einrichtung, die die Druckdifferenz zwi schen dem Druck des durch den Längsfluß-Durch gang (33) fließenden Fluids und dem Fluid außer halb des Gehäuses (32; 132) dem Ventilschließme chanismus (40; 40 a) zuführen, wodurch die Druck differenz den Ventilschließmechanismus (40; 40 a) in seine zweite Position bewegt;
h) ein Ventilkegel-Element (41; 41 a) des Ventil schließmechanismus, das innerhalb des Gehäuses (32; 132) gleitfähig angeordnet ist; und
i) einen gleitfähigen Ring (104) als Teil der lös bar verbindenden Einrichtung mit einer ersten Position, die die Klinkenfinger (70) radial nach außen streckt und einer zweiten Position, die den Klinkenfingern (70) erlaubt, sich nach innen zurückzuziehen; und durch eine Einrichtung zum Vorspannen des gleitfähigen Rings in eine erste Position.

21. Sicherheitsventil nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch

22. Sicherheitsventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Einrichtung zum Lösen der Klinkenfinger ei nen Elektromagneten (110) mit einem gleitfähigen Kolben (111) darin aufweist;
b) der Kolben (111) eine erste Position aufweist, die den Klinkenfingern erlaubt, den Ventil schließmechanismus (40; 40 a) in seiner ersten Po sition zu halten, und eine zweite Position, die die Klinkenfinger (70) freigibt;
c) eine elektrische Energieversorgung (115), um den Magneten (110) mit Energie zu versorgen; und
d) einen elektrischen Schaltkreis, der die Energie versorgung (115) mit dem Magneten (110) abhängig von elektromagnetischen Signalen von der Erdober fläche verbindet.

23. Sicherheitsventil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß Einrichtungen zum Vorspannen des Kolbens (111) in seine erste Position vorgesehen sind.

24. Sicherheitsventil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Balgeinrichtung (50) als Einrichtung zum Vor spannen des gleitfähigen Rings (104) in seine erste Position wirkt;
b) die Balgeinrichtung (50) teilweise die Kammer mit dem variablen Volumen innerhalb des Gehäuses (32; 132) bildet;
c) die Balgeinrichtung (50) die Kammer mit dem va riablen Volumen in eine erste Druckzone (51) und eine zweite Druckzone (52) einteilt;
d) eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Fluid druck zwischen der ersten Druckzone (51) und dem Fluiddruck durch den Längsfluß-Durchgang (33) in Verbindung bringt; und
e) eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Fluid druck zwischen dem Äußeren des Gehäuses (32; 132) und der zweiten Druckzone (52) ausgleicht.

25. Sicherheitsventil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich net, daß

a) eine Stange konzentrisch innerhalb der Balgein richtung (50) angeordnet ist, wobei ein Ende fest mit dem gleitfähigen Ring (104) verbunden ist; und
b) das andere Ende der Stange so bemessen ist, daß es einen Abschnitt des Ventilschließmechanismus (40; 40 a) erfaßt, nachdem ein vorgewählter Betrag an Kompression der Balgeinrichtung (50) erreicht ist, wodurch die Stange und der gleitfähige Ring (104) zusammenarbeiten, um überhöhte Differenti aldrücke daran zu hindern, die Balgeinrichtung (50) zu beschädigen.

26. Sicherheitsventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Balgeinrichtung (50) außerdem einen Balgträ ger (53) aufweist, der an einem Ventilkegel-Ele ment (41) befestigt und teilweise innerhalb die ses Elements (41) angeordnet ist;
b) die Balgeinrichtung die Kammer mit dem variablen Volumen in eine erste Druckzone (51) und in eine zweite Druckzone (52) einteilt; und
c) ein Abschnitt des Balgträgers (53) als erste End kappe (80) arbeitet.

27. Sicherheitsventil nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich net, daß eine Einrichtung zum Einstellen der Druckdiffe renz vorgesehen ist, die die Balgeinrichtung (50) akti viert.

28. Sicherheitsventil nach Anspruch 27, dadurch gekennzeich net, daß

a) die Einrichtung zum Einstellen außerdem einen Kolben (83) aufweist, der innerhalb des Balgträ gers (53) angeordnet ist;
b) eine zweite Feder das eine Endes des Kolbens (83) gegen die zweiten Endkappe (82) drückt; und
c) eine Einstellmutter die Federspannung der zwei ten Feder variiert, wodurch die Federspannung über den Kolben (83) mit der Druckdifferenz zu sammenarbeitet, die die Balgeinrichtung (50) ak tiviert.