DE69838568T2

DE69838568T2 - Durchflussregelvorrichtung für den Einsatz in einer Tiefbohrung und dazugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE69838568T2
Application number: DE69838568T
Authority: DE
Inventors: Mark A. Lewisville Schnatzmeyer
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 1997-07-21
Filing date: 1998-07-20
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2018-07-21
Also published as: US5957208A; NO983340D0; EP0893575A2; EP0893575A3; EP0893575B1; DE69838568D1; CA2243793C; NO317210B1; AU7615998A; CA2243793A1; NO983340L; AU733356B2; BR9802730B1; BR9802730A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung, die zum Regeln des Fluidstroms in einem unterirdischen Bohrloch benutzt wird, und stellt insbesondere, in einem hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel, eine Drossel zur selektiven Regulierung des Fluidstroms in einen in einem Bohrloch positionierten Rohrstrang hinein oder heraus zur Verfügung.
Bei der Fertigstellung eines unterseeischen Bohrloches wird das Bohrloch gewöhnlich erstellt ohne eine Bohranlage oder Arbeitsplattform vor Ort zu haben. In dieser Situation ist es bekannt, dass jegliche Probleme, die mit Ausrüstungsgegenständen oder anderen Aspekten der Fertigstellung auftreten, die Bewegung einer Bohranlage vor Ort erfordert, um das Problem zu lösen. Diese Vorgänge sicht typischerweise sehr teuer und sollten wenn möglich vermieden werden.
Ein benötigter Ausrüstungsgegenstand, insbesondere bei unterseeischen Fertigstellungen, ist eine Strömungsregelungsvorrichtung, die zur Reduzierung oder Drosselung des Fluidstroms in den Arbeitsrohrstrang hinein benutzt wird. Die Vorrichtung würde insbesondere dort hilfreich sein, wo mehrere Zonen erstellt werden und es ist erwünscht, dass die Rate des Fluidstroms in den Rohrstrang hinein von jeder Zone aus reguliert werden kann. Zusätzlich können Regulierungsbehörden verlangen, dass die Produktionsraten von jeder Zone gemeldet werden, was die Benutzung der Vorrichtung oder anderer Methoden zur Bestimmung und/oder Regelung der Produktionsrate von jeder Zone aus erfordert. Sicherheitsbedenken können ebenfalls die Regelung der Produktionsraten von jeder Zone aus diktieren.
Solch ein Ausrüstungsgegenstand würde auch bei Einzelzonenfertigstellungen hilfreich sein. Zum Beispiel kann, bei einem aus einer Einzelzone erstellten Einzelbohrloch, ein Betreiber bestimmen, dass es wünschenswert ist die Strömungsrate von der Zone in das Bohrloch hinein zu reduzieren, um die Beschädigung des Bohrlochs zu begrenzen, die Wasserkegelbildung zu reduzieren und/oder die ultimative Ausbeute zu erhöhen.
Untertageventile, wie beispielsweise gleitende Seitentüren, sind für den Betrieb in einer vollständig geschlossenen oder vollständig offenen Konfiguration ausgelegt und daher nicht hilfreich für die variable Regulierung des hindurchgehenden Fluidstroms. Untertagedrosseln sind typischerweise mit einer festen Öffnung ausgestattet, die nicht geschlossen werden kann. Diese sind unter Tage angeordnet, um die Strömung von einer bestimmten Formation oder Bohrloch zu begrenzen. Unglücklicherweise sind konventionelle Untertageventile und -drosseln auch in ihrer Nützlichkeit begrenzt, weil Phantasie erforderlich ist die feste Öffnung zu wechseln oder das Ventil zu öffnen oder zu schließen.
Was benötigt wird ist eine Strömungsregelungsvorrichtung, die robust, betriebssicher und langlebig ist, so dass sie für Fertigstellungen benutzt werden kann, ohne häufige Wartung, Reparatur oder Austausch zu erfordern. Um wechselnde Bedingungen auszugleichen, sollte die Vorrichtung einstellbar sein ohne Messdraht-, Drahtleitungs- oder andere Vorgänge zu erfordern, die eine Bohranlage für ihren Funktion benötigen, oder die zusätzliche im Bohrloch zu installierende Ausrüstungsgegenstände benötigen. Die Vorrichtung sollte gegen Erosion beständig sein, sogar wenn sie zwischen ihren vollständig offenen und geschlossenen Positionen konfiguriert ist, und sollte im Stande sein den Fluidstrom genau zu regulieren. Zusätzlich würde es erwünscht sein, dass die Vorrichtung Einrichtungen besitzt, die ihre regelmäßige Rekalibration zulassen, die die Verwendung von einem redundanten Trimmsatz zulassen und die die Selektion aus mehreren Strömungsanschlusssätzen zulassen, um in einem erweiterten Bereich von Strömungsbedingungen zu regulieren.
Solch ein Untertageeinrichtung mit variabler Drosselung würde es einem Betreiber ermöglichen die Lagerstättenproduktion in dem Bohrloch zu maximieren. Dies würde sowohl bei Fertigstellungen über Tage als auch unterseeisch hilfreich sein, eingeschlossen jegliche Bohrung, wo es erwünscht ist den Fluidstrom zu regeln, wie beispielsweise Gasbohrungen, Ölbohrungen und Wasser- und chemische Injektionsbohrungen. Zusammenfassend in jeglichem Untertageumfeld zur Strömungsregelung von Fluiden.
Eine Methode und Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff der beigefügten unabhängigen Ansprüche ist in der U.S. Patentnummer 4,134,454 offenbart. Eine Vorrichtung entsprechend dem beigefügten unabhängigen Vorrichtungsanspruch ist auch in der U.S. Patentnummer 4,429747 offenbart.
Entsprechend ist es ein Ziel des Vorliegenden solch eine Strömungsregelungsvorrichtung, die eine variable Drosselung der Untertageströmung sowie die Fähigkeit den Fluidstrom abzuschalten gestattet, und zugehörige Methoden zur Fluidstromregelung in einer unterirdischen Bohrung zur Verfügung zu stellen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Methode zur Fluidstromregelung zur Verfügung, wie im beigefügten unabhängigen Anspruch 1 rezitiert. Eine Methode, enthaltend weitere neuartige und vorteilhafte Einrichtungen, wird zur Verfügung gestellt, wie in irgendeinem der beigefügten abhängigen Ansprüche 2-6 rezitiert.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Drossel zur Verfügung, wie im beigefügten unabhängigen Anspruch 7 rezitiert. Eine Drossel, enthaltend weitere neuartige und vorteilhafte Einrichtungen, wird zur Verfügung gestellt, wie in irgendeinem der beigefügten abhängigen Ansprüche 8-14 rezitiert.
Durch Ausübung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung, entsprechend eines Ausführungsbeispiels hiervon, wird nachfolgend eine Vorrichtung beschrieben, die eine Drossel zur Verwendung bei einer unterirdischen Bohrung ist. Die beschriebene Drossel stellt Unempfindlichkeit, Einfachheit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Redundanz bei der Regulierung des Fluidstroms in einen Rohrstrang hinein oder heraus innerhalb der Bohrung zur Verfügung.
Im Großen und Ganzen wird eine Drossel zur Verfügung gestellt, die einen tubulären inneren Käfig, ein äußeres Gehäuse, eine Hülse, einen auf dem Käfig und der Hülse ausgebildeten Trimmsatz und ein Ventil umfasst. Die Hülse ist gleitend am Käfig innerhalb des Gehäuses angeordnet. Die Manipulation der Hülse durch einen konventionellen Aktuator führt dazu, dass der Trimmsatz wie gewünscht teilweise öffnet, vollständig öffnet und schließt. Die Feder spannt das Ventil gegen eine Position vor, in welcher der Fluidstrom durch den Trimmsatz nicht zugelassen wird.
Eine Drossel ist nachfolgend auch mit Mehrfachtrimmsätzen beschrieben, wodurch bei der Verwendung der Trimmsätze Selektivität und Redundanz zur Verfügung gestellt wird. Die Hülse wird relative zum Käfig vom Aktuator zur Benutzung eines ersten Trimmsatzes verschoben und wird vom Aktuator zur Benutzung eines zweiten Trimmsatzes weiter verschoben. Solche Verschiebung kann axial, peripher, spiralförmig oder anderweitig sein.
Ebenfalls nachfolgend beschrieben ist ein in der Drossel zur Verfügung gestellter Verschlussmechanismus zur Aufrechterhaltung des Ventils in einer offenen Position. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel veranlasst die Verschiebung der Hülse zur Öffnung eines der Trimmsätze das Ventil sich zu öffnen und sperrt das Ventil in der offenen Position. Auf diese Weise kann der Fluidstrom durch den Trimmsatz in geeigneter Weise reguliert werden, während das Ventil einen relativ ungehinderten Fluidstrom durch einen Seitenwandabschnitt des Gehäuses zulässt.
Des Weiteren werden die Mehrfachtrimmsätze nachfolgend beschrieben als zusammengesetzt aus voneinander räumlich getrennten Anschlüssen und Öffnungen, die auf dem Käfig bzw. der Hülse ausgebildet sind. Ein entsprechendes Paar von Anschlüssen und Öffnungen kann durch Verschiebung der Hülse relativ zum Käfig um eine erste vorbestimmte Distanz benutzt werden. Ein anderes korrespondierendes Paar von Anschlüssen und Öffnungen kann durch Verschiebung der Hülse relativ zum Käfig um eine zweite vorbestimmte Distanz benutzt werden.
Die Trimmsätze verwenden ein Design, welches sowohl Erosion als auch Abnutzung der Drosselkomponenten verhindert, und lässt die Vermischung von Fluiden zu, die aus mehreren Zonen der Bohrung produziert wurden. Solche Vermischung von Fluiden kann durch Manipulation der Hülse mit dem Aktuator präzise reguliert werden.
Jetzt wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
1A-1B Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten eines Ausführungsbeispiels von einer Drossel entsprechend der vorliegenden Erfindung sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher sie, befestigt an einem Aktuator und verbunden in einem Produktionsrohrstrang, anfänglich in einer unterirdischen Bohrung betrieben wird;
2A-2B Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten von der Drossel der 1A-1B sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher ein Ventil davon offen gesperrt wurde;
3A-3B Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten von der Drossel der 1A-1B sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher ein erster Trimmsatz davon vollständig geöffnet wurde;
4A-4B Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten von der Drossel der 1A-1B sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher eine Hülse davon zwischen dem ersten Trimmsatz und einem zweiten Trimmsatz positioniert wurde;
5A-5B Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten von der Drossel der 1A-1B sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher der zweite Trimmsatz teilweise geöffnet ist;
6 eine Viertelschnittdarstellung von einem Abschnitt von der Drossel der 1A-1B ist, die eine erste alternative Trimmkonfiguration zeigt;
7 eine Viertelschnittdarstellung von einem Abschnitt von der Drossel der 1A-1B ist, die eine zweite alternative Trimmkonfiguration zeigt;
8A-8B Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten eines weiteren Ausführungsbeispiels von einer Drossel entsprechend der vorliegenden Erfindung sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher sie, befestigt an einem Aktuator und verbunden in einem Produktionsrohrstrang, anfänglich in einer unterirdischen Bohrung betrieben wird;
9A-9B etwas vergrößerte Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten von der Drossel der 8A-8B sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher ein Ventilabschnitt davon geschlossen vorgespannt ist;
10A-10B etwas vergrößerte Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten von der Drossel der 8A-8B sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher eine an den Ventilabschnitt angreifende Vorspannkraft entfernt wurde; und
11A-11B etwas vergrößerte Viertelschnittdarstellungen von aufeinander folgenden axialen Abschnitten von der Drossel der 8A-8B sind, wobei die Drossel in einer Konfiguration gezeigt wird, in welcher der Ventilabschnitt offen gesperrt ist und ein Trimmsatz der Drossel teilweise geöffnet ist.
Stellvertretend ist in den 1A-1B eine Drossel 10 abgebildet, welche Prinzipien der gegenwärtigen Erfindung verkörpern. In der folgenden Beschreibung der Drossel 10 und anderer hierin beschriebener Vorrichtungen und Methoden, werden aus Zweckmäßigkeit Richtungsbezeichnungen, wie „oberhalb", „unterhalb", „oberer", „unterer" usw., bei der Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnung verwendet. Obwohl die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Drossel 10 und andere Vorrichtungen usw. in aufeinander folgenden axialen Sektionen dargestellt sind, versteht es sich, dass die Sektionen eine kontinuierliche Baugruppe bilden. Zusätzlich versteht es sich, dass die verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Orientierungen genutzt werden können, wie etwa geneigt, invertiert, horizontal, vertikal usw., ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Die Drossel 10 ist verschraubend und dichtend an einem Aktuator 12 befestigt, wobei ein unterer Abschnitt davon in 1A gezeigt ist. In einer Weise, die nachfolgend hierin ausführlicher beschrieben wird, wird ein Aktuator 12 zur Aktivierung der Drossel 10 benutzt. Der Aktuator 12 kann hydraulisch, elektrisch, mechanisch, magnetisch oder anderweitig geregelt sein, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Der stellvertretend abgebildete Aktuator 12 kann ein SCRAMS ICV hydraulisch geregelter Aktuator sein, der hergestellt wird und verfügbar ist von PES, Incorporated in The Woodlands, Texas. Der Aktuator 12 kann dichtend und strukturell an der Drossel 10 in einer Weise befestigt sein, die gleich der Weise ist in der der Aktuator und die Drossel in der gleichzeitig anhängigen, hierin durch Bezug aufgenommenen Anmeldung mit der Anwaltslistennummer 970331 U1 USA befestigt sind. Der Aktuator 12 umfasst eine innere tubuläre Achse 14, die axial relativ zur Drossel 10 durch entsprechenden an den Aktuator 12 über sich zur Erdoberfläche erstreckende Regelleitungen (nicht gezeigt) angelegten hydraulischen Druck verschiebbar ist.
In einer Methode der Benutzung der Drossel 10 werden die Drossel und der Aktuator 12 als Teil des sich zur Erdoberfläche erstreckenden Produktionsrohrstranges 18 in der unterirdischen Bohrung positioniert. Wie stellvertretend in den 1A-1B dargestellt, kann das Fluid (gekennzeichnet durch die Pfeile 20) axial durch die Drossel 10 und den Aktuator 12 und über den Rohrstrang 18 zur Erdoberfläche strömen. Das Fluid 20 kann beispielsweise von einer Zone der Bohrung unterhalb der Drossel 10 produziert werden. In diesem Fall würde ein zusätzlicher Abschnitt des Rohrstranges 18, umfassend einen Packer (nicht gezeigt), in einer konventionellen Weise an einem unteren Adapter 22 der Drossel 10 befestigt und in die Bohrung gesetzt werden, um die Zone unterhalb der Drossel von anderen Zonen der Bohrung zu isolieren, wie etwa eine Zone in Fluidkommunikation mit einer die Drossel umgebenden Fläche 24.
In einer hierin nachfolgend ausführlicher beschriebenen Weise ermöglicht die Drossel 10 die genaue Regulierung des Fluidstroms zwischen der äußeren Fläche 24 und einer sich durch die Drossel ersteckenden inneren axialen Fluidpassage 26. In einer weiteren Methode der Benutzung der Drossel 10 können mehrere Drosseln in dem Rohrstrang 18 installiert sein, wobei jede der Drosseln zu einer entsprechenden einzelnen der mehreren von der Bohrung durchschnittenen Zonen gehört und die Zonen voneinander außen zum Rohstrang isoliert sind. Folglich ermöglicht die Drossel 10 auch die genaue Regulierung der Rate des Fluidstroms von jeder der mehreren Zonen, wobei die Fluide im Rohrstrang 18 vermischt werden.
Es versteht sich, dass, obwohl der Rohrstrang 18 stellvertretend in den beigefügten Zeichnungen mit dem Fluid 20 durch den unteren Adapter 22 eintretend und durch die Fluidpassage 26 aufwärts strömend dargestellt ist, der untere Adapter 22 sogar abgeriegelt sein kann oder anderweitig von solch einem Fluidstrom in einer konventionellen Weise isoliert sein kann, wie etwa durch Anbringung eines Blindstopfens darin, oder das Fluid 20 abwärts durch die Fluidpassage 26 strömen kann, um beispielsweise das Fluid in eine von der Bohrung durchschnittene Formation zu injizieren, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zur Zweckmäßigkeit und Klarheit der Beschreibung werden die Drossel 10 und der zugehörige Rohrstrang 18 hierin nachfolgend so beschrieben, wie es in einer Methode der Produzierung von Fluiden aus mehreren Zonen der Bohrung benutzt werden kann, die Fluide innerhalb des Rohrstranges vermischt werden, und es sich ausdrücklich versteht, dass die Drossel 10 in anderen Methode benutzt werden kann, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Ein äußeres Gehäuse 16 der Drossel 10 ist verschraubend und dichtend an einem Aktuator 12 befestigt, wobei sich die innere Achse 14 dazu abwärts erstreckt. Das Gehäuse 16 kann an dem Aktuator 12 in einer Weise gleich der in der aufgenommenen, gleichzeitig anhängigen Anmeldung befestigt sein. Zum Beispiel kann die Achse 14 axial gleitend und dichtend in einem oberen Anschlussstecker (nicht gezeigt), der wiederum dichtend und verschraubend an dem Gehäuse 16 befestigt ist, aufgenommen werden.
Zum Aktivieren der Drossel 10 wird die Achse 14 axial relativ zum Gehäuse 16 verschoben, um eine innere sich axial erstreckende und allgemein tubuläre Hülse 54 relativ zu einem inneren allgemein tubulären und koaxial angeordneten Käfig 30 der Drossel zu verschieben. Der Käfig 30 ist innerhalb des Gehäuses 16 gesichert, wobei der Käfig verschraubend an einem Stoppring 32 befestigt ist, der dichtend in einer internen Bohrung 34 des Gehäuses aufgenommen ist. Der Stoppring 32 ist axial zwischen einer internen Schulter 36 des Gehäuses 16 und dem unteren Adapter 22 arretiert, der verschraubend und dichtend an dem Gehäuse 16 befestigt ist.
Das Gehäuse 16 umfasst eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten Durchlässen 38, von denen nur einer in 1B sichtbar ist. Die Durchlässe 38 werden durch das Gehäuse 16 ausgebildet und stellen dadurch die Fluidkommunikation zwischen der Fläche 24 außerhalb der Drossel 10 und dem Innenraum des Gehäuses zur Verfügung. Ein Ventil 40 innerhalb des Gehäuses 16 umfasst eine axial gleitend angeordnete Hülse 42 und einen peripheren Sitz 44, der innen auf dem Gehäuse ausgebildet ist.
Das Ventil 40 ist in 1B in geschlossener Position gezeigt, wobei die Hülse 42 dichtend in den Sitz 44 eingreift. Eine auf der Hülse 42 getragene periphere Dichtung 46 greift dichtend in das Gehäuse 16 ein. Mit dem Ventil 40 in seiner geschlossenen Position, kooperieren die Dichtung 46, die Hülse 42 und der Sitz 44, um den Fluidstrom durch die Durchlässe 38 zu unterbinden.
Das Ventil 40 ist abwärts gegen seine geschlossene Position von einem Vorspannglied 48 vorgespannt. Das Vorspannglied 48 ist stellvertretend als eine Kompressionsfeder dargestellt, aber es versteht sich, dass andere Vorspannglieder, wie etwa elastische Glieder, Federscheiben usw., verwendet werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Die Feder 48 wird axial zwischen einem innerhalb des Gehäuses 16 innen verschraubend installierten Stopprings 50 und einer zwischen der Feder und der Ventilhülse 42 axial installierten allgemein tubulären Übergangshülse 52 zusammengedrückt. Vorzugsweise stellt solch eine axiale Kompression der Feder 48 eine anfängliche Vorlast zur Verfügung, die von der Feder durch die Transferhülse 52 an die Ventilhülse 42 übertragen wird, um ausreichende axiale Kraft für die Ventilhülse zum angemessenen dichtenden Eingriff in den Sitz 44 zur Verfügung zu stellen.
Wie stellvertretend dargestellt, bilden die Ventilhülse 42 und der Sitz 44 eine Metall-zu-Metall-Dichtung aus, aber es versteht sich, dass andere Dichtungsanordnungen, wie etwa eine Dichtungsanordnung, die eine elastomere Dichtung usw. benutzt, verwendet werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Der Anmelder bevorzugt eine Metall-zu-Metall-Dichtung wegen ihrer Resistenz gegen Erosion, Umgebungszuständen usw. Vorzugsweise sind die Dichtungsoberflächen der Ventilhülse 42 und des Sitzes 44 zur Erosionsresistenz aus gehärtetem Metall oder Karbid ausgebildet, obwohl andere Materialien benutzt werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Die allgemein tubuläre Trimmhülse 54 ist verschraubend an der Aktuatorachse 14 angebracht und erstreckt sich abwärts davon. Die Trimmhülse 54 ist koaxial an dem Käfig 30 angeordnet und ist eng gleitend relativ dazu angepasst. Diese enge radiale Anpassung zwischen der Trimmhülse 54 und dem Käfig 30 wird verwendet, um dem Fluidstrom radial dazwischen entgegenzutreten oder substanziell zu hemmen. Alternativ können eine oder mehrere Dichtungen auf einem oder beiden der Trimmhülse 54 und des Käfigs 30 mitgeführt werden, wenn es erwünscht ist den Fluidstrom radial zwischen der Hülse und dem Käfig komplett zu eliminieren.
In einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kooperieren die Trimmhülse 54 und der Käfig 30, um eine oder mehrere Trimmsätze 56, 58 auszubilden. Wie hierin verwendet, wird die Bezeichnung „Trimmsatz" zur Bezugnahme auf ein Element oder eine Kombination von Elementen benutzt, die die Funktion des Reduzierens, Drosselns oder anderweitigen Regulierens des hindurchgehenden Fluidstroms ausüben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der obere Trimmsatz 56 eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten Öffnungen 60, die durch einen Seitenwandabschnitt der Trimmhülse 54 ausgebildet sind, und eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten, vergleichsweise kleinen Strömungsanschlüssen 62 und eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten, vergleichsweise großen Strömungsanschlüssen 64, die durch einen Seitenwandabschnitt des Käfigs 30 ausgebildet sind.
Es wird ohne Weiteres von jemandem mit üblichen Fähigkeiten in der Technik begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 54 relativ zum Käfig 30, wie stellvertretend in den 1A-1B dargestellt, positioniert ist, der Fluidstrom durch die Trimmsätze 56, 58 substanziell gehemmt ist. Die Trimmhülse 54 blockiert die Strömung radial durch die Anschlüsse 62, 64, 68, 70 und der Käfig 30 blockiert die Strömung radial durch die Öffnungen 60, 66. Jedoch ist zu beachten, dass Fluid durch radiales Strömen zwischen dem Käfig und der Hülse axial von einem Anschluss 62, 64, 66, 68 zu einer Öffnung 60, 66 strömen kann, aber dass solche Strömung durch die enge radiale Anpassung zwischen der Hülse und dem Käfig erheblich begrenzt sein würde. Bei jedem Vorgang in der in den 1A-1B gezeigten Konfiguration der Drossel 10 ist die Strömung durch die Trimmsätze 56, 58 von dem Ventil 40 unterbunden, welches, wie oben beschrieben, in seiner geschlossenen Position ist.
Die Öffnungen 60 sind axial mit den Öffnungen 66 ausgerichtet und die Öffnungen 60, 66 sind mit den Entsprechenden der Anschlüsse 62, 64, 68, 70 axial ausgerichtet. Es wird ohne Weiteres begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 54 axial aufwärts relativ zum Käfig 30 verschoben wird, zum Beispiel durch Betätigen des Aktuators 12, um die Aktuatorachse 14 aufwärts zu verschieben, eventuell eine der Öffnungen 66 radial mit einem der Anschlüsse 68 ausgerichtet wird, wodurch ein ungehinderter Fluidstrom durch diese zugelassen wird. Natürlich kann die Trimmhülse 54 axial positioniert werden, um den Fluidstrom durch den Anschluss 68 durch variables Ausrichten einer der Öffnungen 66 mit einem der Anschlüsse 68 variabel zu behindern, wodurch solcher Fluidstrom reguliert wird. Folglich ist diese Drosselung des Fluidstroms durch die Anschlüsse 68 und andere Anschlüsse, wie hierin ausführlicher beschrieben, stufenlos.
Vorzugsweise ist ein radial gegenüberliegendes Paar von den Anschlüssen 68 mit einem radial gegenüberliegenden Paar von den Öffnungen 66 ausgerichtet, wenn der Fluidstrom durch diese zugelassen wird, um erosive Effekte am Käfig 30 und der Trimmhülse 54, die durch solchen Fluidstrom verursacht werden, zu begrenzen. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Öffnungen 66 eine sich nach innen erstreckende Strömungsablenkungslippe 72 haben, die auf einer Umfangskante von diesen ausgebildet ist, um die erosiven Effekte weiter zu begrenzen. Die Lippe 72 kann in einigen Beziehungen gleich zu der auf einem kommerziell erhältlichen Master Flo Trim (RTM) zur Verfügung gestellten sein, welcher hergestellt wird und verfügbar ist von Master Flo in Ontario, Kanada.
Die vorhergehende Beschreibung der Art der Fluidstromregulierung durch die Öffnungen 66 und Anschlüsse 68 wird substanziell gleich auf die Öffnungen 66 und Anschlüsse 70 angewendet, mit der Ausnahme, dass, wie stellvertretend in den 1A-1B dargestellt, ein alternatives Paar der Öffnungen 66 zur Regulierung des Fluidstroms durch ein Paar der Anschlüsse 70 benutzt wird. Ebenfalls ist zu beachten, dass, wenn die Trimmhülse 54 axial aufwärts relativ zum Käfig 30 ausreichend weit für die Anschlüsse zum Beginnen des Kreuzens der Anschlüsse 70 verschoben wird, die Anschlüsse 68 für einen unbehinderten Fluidstrom durch diese vollständig geöffnet werden.
Die Anschlüsse 68 sind vergleichsweise kleiner als die Anschlüsse 70, um eine anfängliche relativ feine, regulierte Strömung durch diese zu ergeben, während die Anschlüsse 70 vergleichsweise groß sind, um einen weiten Bereich von regulierter Strömung durch diese zu ergeben. Jedoch versteht es sich, dass andere Konfigurationen der Anschlüsse 68, 70 benutzt werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen; zum Beispiel kann jeder der Trimmsätze 56, 58 anstelle von zwei Paaren nur ein einzelnes Paar von Anschlüssen umfassen. Zusätzlich können die Anschlüsse 62, 64 identisch zu den Anschlüssen 68, 70 sein oder sie können unterschiedlich konfiguriert sein. Zum Beispiel können die Anschlüsse 62, 64 größer als die Anschlüsse 68, 70 sein, um einen sogar größeren Bereich von regulierter Strömung durch diese zur Verfügung zu stellen. Folglich können die Strömungsanschlüsse 62, 64, 68, 70 anderweitig dimensioniert, anderweitig positioniert, anderweitig zueinander dimensioniert und anderweitig zueinander positioniert sein, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Es ist ohne Weiteres offensichtlich, dass, wenn die Trimmhülse 54 axial aufwärts relativ zum Käfig 30 weiter verschoben ist, die Öffnungen 66 nicht länger vollständig oder teilweise mit den Anschlüssen 68, 70 ausgerichtet sind. Jedoch kann die fortgesetzte Aufwärtsverschiebung der Trimmhülse 54 eventuell dazu führen, dass die Öffnungen 60 in einer Weise gleich zu der oben für den unteren Trimmsatz 58 beschriebenen variabel mit den Anschlüssen 62, 64 ausgerichtet sind und dabei durch diese der Fluidstrom variabel reguliert wird.
Folglich kann der obere Trimmsatz 56, im Falle einer Beschädigung des unteren Trimmsatzes 58 und umgekehrt, als eine Sicherung oder Reserve verwendet werden. Alternativ kann einer der Trimmsätze 56, 58 zur regelmäßigen Rekalibration des anderen der Trimmsätze 56, 58 in einer Weise gleich zu der in der aufgenommenen gleichzeitig anhängigen Anmeldung verwendet werden. Daher können die Trimmsätze 56, 58 Redundanz in der Drossel 10 zur Verfügung stellen oder können anderweitig die Funktionalität der Drossel erhöhen. Die Bereitstellung des separaten Ventils 40 unterbindet, dass die durch die Regulierung der Ströme durch die Trimmsätze 56, 58 induzierte Erosion die Fähigkeit der Drossel 10 für den Fluidstrom durch die Durchlässe 38 geschlossen zu werden beeinträchtigt.
Eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten und sich axial erstreckenden Aussparungen 74 (nur eine von diesen ist in 1B sichtbar) sind außen an der Trimmhülse 54 ausgebildet. Die Aussparungen 74 lassen die relativ unbehinderte Fluidkommunikation zwischen den Trimmsätzen 56, 58 und den Durchlässen 38 zu, wenn das Ventil 40 in seiner geöffneten Konfiguration ist (siehe 2A-2B). Ein radial reduzierter äußerer Abschnitt 76 der Trimmhülse 54 liegt unter einer Serie von peripher voneinander räumlich getrennten Nocken 78 (nur eine von diesen ist in 1B sichtbar). Die Nocken 78 sind radial durch die Ventilhülse 42 gleitend installiert. In einer Weise, die hierin nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, kontaktieren die Nocken 78 axial eine ansteigende Schulter 80, die außen auf der Trimmhülse 54 ausgebildet ist, wenn die Trimmhülse axial aufwärts verschoben wird, wodurch eine axiale Verschiebung aufwärts der Nocken und der Ventilhülse 42 mit der Trimmhülse gegen die Vorspannkraft der Feder 48 verursacht wird.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 2A-2B, ist die Drossel 10 stellvertretend in einer Konfiguration dargestellt, bei der die Trimmhülse 54 durch die Betätigung des Aktuators 12 axial aufwärts etwas verschoben wurde, um die Aktuatorachse 14 relativ zum Gehäuse 16 aufwärts zu verschieben. Die Schulter 80 auf der Trimmhülse 54 hat axial die Nocken 78 kontaktiert, wodurch ebenfalls eine axiale Verschiebung aufwärts der Ventilhülse 42 und der Nocken relativ zum Gehäuse 16 verursacht wird. Die Nocken 78 wurden, aufgrund des Kontaktes zwischen der ansteigenden Schulter 80 und den Nocken, radial nach außen im Eingriff mit einer radial vergrößerten, peripheren Aussparung, die innen auf dem Gehäuse 16 ausgebildet ist, verschoben.
Mit den Nocken 78 im Eingriff mit der Aussparung 82, lässt die Trimmhülse 54 eine weitere axiale Verschiebung aufwärts relativ zu den Nocken zu. Folglich ist, wie in den 2A-2B gezeigt, die Trimmhülse 54 jetzt axial gleitend innerhalb der Nocken 78 angeordnet. Der Eingriff der Nocken 78 mit der Aussparung 82 unterbindet jedoch die axiale Verschiebung der Ventilhülse 42, die jetzt in ihrer axialen Position gesperrt ist, wobei die Ventilhülse den Sitz 44 nicht dichtend kontaktiert. Daher kann Fluid von der äußeren Fläche 24 durch die Durchlässe 38 und in den Innerraum des Gehäuses 16 strömen. Andere sperrende Einrichtungen, wie etwa Klemmringe, Sprengringe usw., können anstelle der Nocken 78 verwendet werden, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Zu beachten ist, dass, obwohl eine sehr kleine Rate des Fluidstroms von den Durchlässen 38 zur Fluidpassage 26 zugelassen werden kann, solche Strömung substanziell durch die überlagernde Verknüpfung der Trimmhülse 54 mit dem Käfig 30 behindert ist, weil keine der Öffnungen 60, 66 auch nur teilweise mit einem der Anschlüsse 62, 64, 68, 70 ausgerichtet ist. Folglich stellen die 2A-2B die Drossel 10 in einer Konfiguration dar, in welcher das Ventil 40 geöffnet ist, aber keiner der Trimmsätze 56, 58 geöffnet ist.
Die Hülse 54 kann zu dieser Position durch die Aktuatorachse 14, durch ein Verschiebungswerkzeug eingreifend mit einem Verschiebungsprofil, welches innen auf der Hülse oder der Aktuatorachse ausgebildet ist, oder durch jede andere geeignete Methode verschoben werden, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zusätzlich kann die Hülse 54 in einer gewünschten Position durch Benutzung einer oder mehrerer lösbarer Sperrungseinrichtungen gesperrt werden. Ein geeignetes Verschiebungsprofil und Sperrungseinrichtung sind in unserer europäischen Patenanmeldung Nummer, eingereicht am 20. Juli 1998 und betitelt mit „Flow Control Apparatus For Use In Subterranean Wells and Associated Methods", beschrieben.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 3A-3B, ist die Drossel 10 stellvertretend dargestellt, wobei die Hülse 54 weiter axial aufwärts relativ zum Käfig 30 verschoben ist. Zu beachten ist, dass das Ventil 40 gesperrt offen bleibt, wobei die Nocken 78 mit der Aussparung 82 eingreifen. Die Öffnungen 66 sind radial mit den Anschlüssen 68, 70 ausgerichtet, wodurch eine unbehinderte Strömung durch den unteren Trimmsatz 58 zugelassen wird. Fluid (gekennzeichnet durch die Pfeile 84) kann jetzt ungehindert von der Fläche 24, einwärts durch die Durchlässe 38, in die Aussparung 74, einwärts durch die Öffnungen 66, und einwärts durch die Anschlüsse 68, 70 in die Fluidpassage 26 strömen, wo sie sich mit dem Fluid 20 vermischen kann.
Es ist ohne Weiteres offensichtlich für eine Person mit üblichen Fähigkeiten in der Technik, dass, mit geeigneten Modifikationen, beispielsweise Austauschen von Käfig 30 und Hülse 54, der Käfig 30 stattdessen durch die Achse 14 relativ zur Hülse 54 verschoben werden kann, um variabel begrenzte Fluidkommunikation zwischen der Fläche 24 und der Fluidpassage 26 zuzulassen. Alternativ könnten sowohl der Käfig 30 als auch die Hülse 54 relativ zum Gehäuse 16 und zueinander verschoben sein. Ganz gleich in welcher Weise die relative Verschiebung zwischen dem Käfig 30 und der Hülse 54 auftritt, lässt solche relative Verschiebung die variable Drosselung des Fluidstroms durch die Strömungsanschlüsse 68, 70 zu und die Verschiebung relativ zum Gehäuse 16 lässt den dichtenden Eingriff am Sitz 44, wenn gewünscht, zu.
Vorzugsweise sind die Öffnungen 66 und Anschlüsse 68, 70 mit den Durchlässen 38 in der vollständig offenen Konfiguration der Drossel 10 ausgerichtet sind und des Weitern ist es bevorzugt, dass die Anschlüsse 68, 70, Öffnungen 66 und Durchlässe 38 gleichgroß sind, um dem Widerstand gegenüber der Strömung durch diese zu minimieren, Reibungsverluste zu reduzieren und Erosionen der Drossel 10 zu minimieren. Jedoch versteht es sich offensichtlich, dass es nicht notwendig ist in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung für die Anschlüsse 68, 70, Öffnungen 66 und Durchlässe 38 in der direkten Ausrichtung zueinander zu sein, auch nicht für die Anschlüsse 68, 70 oder irgendeiner Kombination von diesen identisch in der Größe, Form oder Anzahl mit den Öffnungen 68, 70 und/oder Durchlässen 38 zu sein. Wenn die Anschlüsse 68, 70 und Öffnungen 66 nicht mit den Durchlässen 38 in der vollständig offenen Konfiguration der Drossel 10 ausgerichtet sind, dann wird vorzugsweise ein ausreichend großer ringförmiger Zwischenraum zwischen der Außenseite der Hülse 54 und der Innenseite des Gehäuses 16 oder der Hülse 42 zur Verfügung gestellt, so dass der Fluidstrom dazwischen minimalen Widerstand hat.
Obwohl die 3B den Käfig 30 und die Hülse 54 stellvertretend so positioniert darstellt, dass die Anschlüsse 68, 70 und die Öffnungen 66 direkt mit den Korrespondierenden der Durchlässe 38 ausgerichtet sind, versteht es sich offensichtlich, dass solche direkte Ausrichtung nicht für den Betrieb der Drossel 10 notwendig ist. Um jedoch solche direkte Ausrichtung der Anschlüsse 68, 70 und Öffnungen 66 mit den Durchlässen 38 zu erreichen, können der Käfig 30, die Hülse 54 und/oder die Achse 14 am Gehäuse 16 in einer Weise rotationsmäßig gesichert sein, die eine Fehlausrichtung zwischen den Anschlüssen, Öffnungen und Durchlässen unterbindet. Zum Beispiel kann ein sich radial nach außen erstreckender Vorsprung oder Keil auf dem Käfig 30 und/oder der Hülse 54 zur Verfügung gestellt werden und zusammenwirkend gleitend mit einer Rille oder Keilnut, die innen auf dem Gehäuse 16 usw. ausgebildet ist, eingreifen, um dadurch die relative periphere Verschiebung zwischen dem Käfig und dem Gehäuse zu unterbinden.
Vorzugsweise sind die Anschlüsse 68 diametral zueinander entgegengesetzt und die Anschlüsse 70 sind diametral zueinander entgegengesetzt. Es wird angenommen, dass die diametrale entgegengesetzte Orientierung der Anschlüsse 68, 70 zu einer Reduzierung der Erosion des Käfigs 30 führt, weil nach innen geleitetes, durch einen von zwei diametral entgegengesetzten Anschlüssen strömendes Fluid 84 mit dem nach innen durch den anderen Anschluss strömenden Fluid interferiert, wodurch eine Abnahme der Fluidgeschwindigkeit verursacht wird und entsprechend eine Abnahme der kinetischen Energie des Fluids verursacht wird. Folglich leiten die im Zentrum des Käfigs 30 auftreffenden Fluidströme die Fluidenergie auf sich selbst ab und reduzieren die Erosion durch das Eindämmen von Turbulenz und Drosselungsabnutzung innerhalb des Käfigs.
Zusätzlich ist es bevorzugt, dass jeder der Strömungsanschlusssätze 62, 64, 68, 70 individuelle Anschlüsse von gleicher Größe, die in Paaren, wie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, oder größeren Anzahlen zur Verfügung gestellt werden, umfasst, solange die Geometrie der Anschlüsse so aufgebaut ist, dass Zusammenstoß zwischen den durch die Anschlüsse strömenden Fluiden resultiert, und so dass solcher Zusammenstoß im oder nahe des Zentrums des Käfigs 30 und weg von den Anschlüssen oder anderen strömungsregelnden Elementen der Drossel 10 auftritt. Als ein Beispiel von alternativen bevorzugten Anordnungen des Stömungsanschlusssatzes 70, könnten drei Anschlüsse mit gleicher Größe und Geometrie zur Verfügung gestellt werden, die räumlich getrennt entlang des Umfangs des Käfigs 30 mit 120 Grad voneinander entfernt sind, oder können vier Anschlüsse mit gleicher Größe und Geometrie zur Verfügung gestellt werden, die räumlich getrennt entlang des Umfangs des Käfigs mit 90 Grad voneinander entfernt sind, usw.
Es ist ein besonderer Vorteil des hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung, dass Abschnitte davon während der normalen Benutzung erodieren können, ohne die Fähigkeit der Drossel 10 zum Verschließen des hindurchgehenden Fluidstroms zu beeinträchtigen. Zum Beispiel können die Lippen 72, die Strömungsanschlusssätze 62, 64, 68, 70 und die Innenseite des Käfigs 30 usw. erodieren, ohne den Sitz 44 oder die Dichtung 46 zu beschädigen. Folglich bewahrt die Drossel 10, wo es aus Sicherheitszwecken wichtig ist die feste Fluiddichtungsintegrität des Bohrloches zu gewährleisten, ihre Fähigkeit den hindurchgehenden Fluidstrom abzusperren, selbst wenn ihre Fluiddrosselungselemente degradiert sind.
Es wird ohne Weiteres begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 54 etwas abwärts relativ zum Käfig 30 verschoben wurde, der Fluidstrom durch den unteren Trimmsatz 58 infolge der Teilüberlappung der Trimmhülse über die Anschlüsse 70 und/oder Anschlüsse 68 teilweise behindert werden würde. Auf diese Weise kann die Strömungsrate des Fluids 84 durch den unteren Trimmsatz 58 bequem reguliert werden. Zu beachten ist, dass solche Regulierung des Fluidstroms durch den unteren Trimmsatz 58 bewerkstelligt wird, ohne die Konfiguration des Ventils 40 zu beeinträchtigen, wobei die Nocken 78 im Eingriff mit der Aussparung 82 bleiben. Jedoch wird es ebenfalls ohne Weiteres begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 54 axial abwärts ausreichend weit verschoben ist, damit der radial reduzierte Abschnitt 76 unter den Nocken 78 liegt, es dann für die Nocken zugelassen wird sich radial nach innen einzuziehen, und die Feder 48 die Ventilhülse 42 axial abwärts zur geschlossenen Position des Ventils 40 drückt.
Der Fluidstrom bleibt substanziell durch den oberen Trimmsatz 56 behindert. Folglich wird durch das Verschieben der Trimmhülse 54 relativ zum Käfig 30, wie in den 3A-3B gezeigt, der untere Trimmsatz 58 für den Fluidstrom hindurch selektiert, während der obere Trimmsatz 56 substanziell unbenutzt ist. Auf diese Weise kann der untere Trimmsatz 58 für eine anfängliche Zeitperiode verwendet werden, zum Beispiel bis der untere Trimmsatz signifikant erodiert oder anderweitig unbrauchbar wird, und dann der obere Trimmsatz 56 für die Benutzung, wie hierin ausführlicher nachfolgend beschrieben, selektiert werden kann. Alternativ kann der untere Trimmsatz 58 während eines bestimmten Strömungszustandes verwendet werden, wie etwa einer anfänglichen Fertigstellung, und der obere Trimmsatz 56 für andere Strömungszustände verwendet werden, zum Beispiel wo das produzierte Fluid 84 sich über die Lebensdauer der Bohrung verändert.
Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Fluide 20, 84 innerhalb der Fluidpassage 26 vermischt werden können und die Strömungsrate von jedem, durch die Benutzung einer oder mehrerer der Drosseln 10, wie hierin zuvor beschrieben, genau reguliert werden kann. Zum Beispiel kann eine weitere Drossel, gleich der dargestellten Drossel 10, unterhalb der Drossel 10 installiert werden, um die Strömungsrate des Fluids 20 zu regulieren, während die Drossel 10 die Strömungsrate des Fluids 84 reguliert. Alternativ kann die Drossel, wo die Drossel 10 in einem Injektionsbetrieb verwendet wird, zur Regulierung der Rate des Fluidstroms nach außen durch die Durchlässe 38 benutzt werden und kann, alleine oder in Kombination mit zusätzlichen Drosseln, zum genauen Regulieren der Fluidstromraten in mehrere Zonen in einer Bohrung benutzt werden. Natürlich kann die Drossel 10 hilfreich in Einzelzonenfertigstellungen sein, um den Fluidstrom in die Zone hinein oder aus ihr heraus zu regulieren.
Es ist ohne Weiteres für jemanden mit üblichen Fähigkeiten in der Technik offensichtlich, dass die durch den Rohrstrang 18 produzierten relativen Anteile der Fluide 20, 84 bequem durch das selektive Zulassen von größeren oder kleineren Fluidstromraten durch die oberen oder unteren Trimmsätze 56, 58 reguliert werden können.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 4A-4B, ist die Drossel 10 stellvertretend in einer Zwischenkonfiguration dargestellt, in der die Trimmhülse 54 weiter aufwärts relativ zum Käfig 30 verschoben wurde, und beide der Trimmsätze 56, 58 substanziell gegenüber dem hindurchgehenden Fluidstrom verschlossen sind. Die Öffnungen 60, 66 sind axial zwischen den Anschlüssen 62, 64 und den Anschlüssen 68, 70 angeordnet. In dieser Konfiguration ist die Drossel 10 im Übergang zwischen der Verwendung des unteren Trimmsatzes 58 und der Verwendung des oberen Trimmsatzes 56. Zu beachten ist, dass das Ventil 40 offen bleibt.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 4A-4B, ist die Drossel 10 stellvertretend in einer Konfiguration dargestellt, in der die Trimmhülse 54 weiter aufwärts relativ zum Käfig 30 verschoben wurde, wodurch der obere Trimmsatz 56 für den hindurchgehenden Fluidstrom selektiert wird. Zu beachten ist, dass die Öffnungen 60 nicht vollständig mit den Anschlüssen 64 ausgerichtet sind, und dass die Anschlüsse 64 daher teilweise behindert sind. Die Lippe 72 lenkt das hindurchströmende Fluid 84 ab, um die Erosion der Trimmhülse 54 und des Käfigs 30 zu reduzieren.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde hierin zuvor beschrieben, wobei die Trimmhülse 54 axial relative zum Käfig 30 verschoben ist, um einen Trimmsatz zu öffnen oder aus mehreren Trimmsätzen 56, 58 zu selektieren. Es ist ohne Weiteres für jemanden mit üblichen Fähigkeiten in der Technik offensichtlich, dass die Trimmhülse 54 auch peripher relativ zum Käfig 30 verschoben werden kann, um gleiche Resultate zu erreichen. Zum Beispiel kann, unter erneuter Bezugnahme auf die 3A-3B, wenn die Trimmhülse 54 gegenüber dem Käfig 30 gedreht ist, einer oder beide der Anschlüsse 68, 70 teilweise oder komplett durch die Trimmhülse behindert werden, wodurch der Fluidstrom durch den unteren Trimmsatz 58 reguliert wird. Alternativ können, wenn nur ein radial entgegengesetztes Paar der Öffnungen 66 durch die Trimmhülse 54 ausgebildet ist, die Anschlüsse 68 für hindurchgehenden Fluidstrom durch Rotation der Trimmhülse zu einer anderen radialen Position selektiert werden. Als eine weitere Alternative, können, anstelle der axialen Ausrichtung der Trimmsätze 56, 58, ihre entsprechenden Öffnungen 60, 66 und Anschlüsse 62, 64, 68, 70 unausgerichtet sein, so dass ein Trimmsatz für den hindurchgehenden Fluidstrom selektiert ist, wenn die Trimmhülse 54 in einem Bereich der radialen Positionen relativ zum Käfig 30 ist, und der andere Trimmsatz selektiert ist, wenn die Trimmhülse in einem anderen Bereich der radialen Positionen ist. Als eine noch andere Alternative, können die Trimmsätze 56, 58 spiralförmig auf der Trimmhülse 54 und/oder dem Käfig 30 verteilt sein, so dass die spiralförmige Verschiebung der Trimmhülse relativ zum Käfig die Selektierung aus den Trimmsätzen bewerkstelligt. Folglich kann jede Art der Verschiebung der Trimmhülse 54 relativ zum Käfig 30, um einen Trimmsatz zu öffnen oder aus mehreren Trimmsätzen 56, 58 zu selektieren, benutzt werden, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Wie hierin zuvor angegeben, können die Öffnungen 60, 66 und Anschlüsse 62, 64, 68, 70 unterschiedlich konfiguriert, unterschiedlich angeordnet sein, bestimmte von ihnen können eliminiert werden usw., ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 6, ist, abgesehen vom Rest der Drossel 10, eine alternative Konfiguration der Trimmhülse 54 und des Käfigs 30 stellvertretend dargestellt.
Nur ein axialer Abschnitt der Trimmhülse 54 und des Käfig 30 ist in 6 gezeigt, wobei es sich versteht, dass der Rest der Trimmhülse und des Käfigs und der Rest der Drossel 10 gleich zu dem in den 1A-5B gezeigten und hierin zuvor beschriebenen ist.
Ein auf der Trimmhülse 54 und dem Käfig 30 ausgebildeter Trimmsatz 86 umfasst eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten, allgemein reckeckförmigen Öffnungen 88, die durch einen Seitenwandabschnitt der Trimmhülse ausgebildet werden, und ein Paar von radial entgegengesetzten, vergleichsweise großen Strömungsanschlüssen 90 (nur eine von diesen ist teilweise in 6 sichtbar) und zwei axial voneinander räumlich getrennte Paare von radial entgegengesetzten, vergleichsweise kleinen Strömungsanschlüssen 92 (nur eines von jedem Paar ist in 6 sichtbar), die durch einen Seitenwandabschnitt des Käfigs ausgebildet sind. Jede der Öffnungen 88 hat ein axial entgegengesetztes Paar von sich nach innen erstreckenden Strömungsablenkungslippen 94, die auf einer Umfangskante von diesen ausgebildet sind.
Es wird ohne Weiteres gebrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 54 axial abwärts relativ zum Käfig 30 verschoben ist, eventuell die Öffnungen 88 vollständig oder teilweise mit den Anschlüssen 90, 92 ausgerichtet werden. Anfänglich wird ein Paar der unteren Lippen 94 das obere Paar der Anschlüsse 92 variabel überspannen, wodurch eine relativ feine Regulierung des Fluidstroms durch den Trimmsatz 86 zur Verfügung gestellt wird. Anschließend werden beide Paare der unteren Lippen 94 das Paar der Anschlüsse 90 variabel überspannen, wodurch eine relativ grobe Regulierung des Fluidstroms durch den Trimmsatz 86 zur Verfügung gestellt wird. Wenn der Trimmsatz seine axiale Verschiebung abwärts relativ zum Käfig 30 fortsetzt, wird das Paar der unteren Lippen 94 eventuell das untere Paar der Anschlüsse 92 überspannen, und ein Paar der oberen Lippen 94 wird anfangen das obere Paar der Anschlüsse 92 zu überspannen. Die weitere Abwärtsverschiebung der Trimmhülse 54 relativ zum Käfig 30 wird verursachen, dass die oberen Lippen 94 die Anschlüsse 90 allmählich überspannen, wobei erneut eine grobe Regulierung zur Verfügung gestellt wird, und dann werden die oberen Lippen 94 das untere Paar von Anschlüssen 92 überspannen, wodurch erneut eine relativ feine Regulierung des Fluidstroms durch den Trimmsatz 86 zur Verfügung gestellt wird.
Folglich können die Öffnungen 88 und Anschlüsse 90, 92 so konfiguriert werden, um unterschiedliche Raten der Strömungsregulierung zur Verfügung zu stellen, und diese unterschiedlichen Raten der Strömungsregulierung können durch die Verschiebung der Trimmhülse 54 in unterschiedliche Richtungen relativ zum Käfig 30 erzielt werden. Die in der 6 gezeigte Konfiguration kann hilfreich sein, um eine anfängliche, relativ feine Regulierung, eine zwischenzeitliche, relativ grobe Regulierung und eine relativ feine, abschließende Regulierung zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise kann feine Regulierung zur Verfügung gestellt werden, wenn der Trimmsatz 86 geöffnet wird, grobe Regulierung kann zur Verfügung gestellt werden, wenn relativ ungehinderte Strömung durch den Trimmsatz zugelassen wird, und feine Regulierung kann zur Verfügung gestellt werden, wenn der Trimmsatz geschlossen wird. Zu beachten ist, dass, wenn die Trimmhülse 54 peripher oder spiralförmig relativ zum Käfig 30, wie hierin zuvor beschrieben, verschoben ist, die Lippen 94 auf den lateralen Umfangskanten der Öffnungen 88 ausgebildet sein können und die Anschlüsse 90, 92 peripher zwischen den Öffnungen positioniert sein können.
Alternativ kann die Strömungsablenkungslippe auf der ganzen Umfangskante einer Öffnung ausgebildet sein. Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf 7, ist, abgesehen vom Rest der Drossel 10, eine weitere alternative Konfiguration der Trimmhülse 54 und des Käfigs 30 stellvertretend dargestellt. Nur ein axialer Abschnitt der Trimmhülse 54 und des Käfig 30 ist in 7 gezeigt, wobei es sich versteht, dass der Rest der Trimmhülse und des Käfigs und der Rest der Drossel 10 gleich zu dem in den 1A-5B gezeigten und hierin zuvor beschriebenen ist.
Die Öffnungen 96 sind durch einen Seitenwandabschnitt der Trimmhülse 54 ausgebildet. Die Öffnungen 96 sind peripher voneinander räumlich getrennt und sind allgemein ringförmig. Eine Strömungsablenkungslippe 98 erstreckt sich radial nach innen vom Rand von jeder der Öffnungen 96. Die Funktion des Trimmsatzes 100, der Öffnungen 96 und eine Serie von durch einen Seitenwandabschnitt des Käfigs 30 ausgebildete Anschlüsse 102, 104 umfasst, ist, mit einigen Ausnahmen, gleich zu der des oben geschriebenen Trimmsatzes 86. Die Trimmhülse 54 ist aufwärts relativ zum Käfig 30 entweder axial, spiralförmig oder anderweitig verschoben, um den Trimmsatz 100 für hindurchgehende regulierte Strömung zu öffnen. Zusätzlich spielt es keine Rolle, welche Abschnitte der Umfangskanten der Öffnungen 96 die Anschlüsse 102, 104 überspannen, da die Lippen 98 auf der gesamten Weite der Kanten ausgebildet sind und die Kanten ringförmig sind.
Somit wurde die Drossel 10 und die Methoden zur Fluidstromregelung in einer Bohrung mittels einer Drossel beschrieben, die Redundanz, Zuverlässigkeit, Unempfindlichkeit, Langlebigkeit zur Verfügung stellen, und keine komplexen Mechanismen benötigen. Natürlich können Modifikationen, Ersetzungen, Hinzufügungen, Wegnahmen usw. am hierin beschriebenen, exemplarischen Ausführungsbeispiel vorgenommen werden, wobei Veränderungen offensichtlich für jemanden mit üblichen Fähigkeiten in der Technik sein würden, und solche Veränderungen durch die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann die Aktuatorachse 14 lösbar an der Trimmhülse 54 befestigt sein, so dass, wenn der Aktuator 12 funktionsunfähig wird, die Trimmhülse 54 unanhängig von der Achse verschoben werden kann. Als ein weiteres Beispiel, kann die Trimmhülse 54 peripher, anstatt axial, verschoben werden, um selektiv mehrere Trimmsätze zu öffnen, wie etwa radial am Käfig 30 positionierte Trimmsätze, anstatt axial relativ zum Käfig positioniert zu werden. Entsprechend ist die vorherige detaillierte Beschreibung offensichtlich als nur durch den Weg der Darstellung und des Beispiels gegeben zu verstehen, wobei der Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung allein durch die beigefügten Ansprüche begrenzt werden.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 8A-8B, ist eine weitere Drossel 110, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, stellvertretend in aufeinander folgenden axialen Abschnitten dargestellt. Die Drossel 110 ist verschraubend und dichtend an einem Aktuator 112 befestigt, wobei ein unterer Abschnitt davon in 8A gezeigt ist. In einer Weise, die nachfolgend hierin ausführlicher beschrieben wird, wird ein Aktuator 112 zur Aktivierung der Drossel 110 benutzt. Der Aktuator 112 kann hydraulisch, elektrisch, mechanisch, magnetisch oder anderweitig geregelt sein, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Der stellvertretend abgebildete Aktuator 112 kann ein SCRAMS ICV hydraulisch geregelter Aktuator sein, auf den oben Bezug genommen wurde. Der Aktuator 112 kann dichtend und strukturell an der Drossel 110 in einer Weise befestigt sein, die gleich der Weise ist in der der Aktuator und die Drossel in der gleichzeitig anhängigen, hierin durch Bezug aufgenommenen Anmeldung mit der Anwaltslistennummer 970331 U1 USA befestigt sind. Der Aktuator 112 umfasst eine innere tubuläre Achse 114, die axial relativ zur Drossel 110 durch entsprechenden an den Aktuator 112 über sich zur Erdoberfläche erstreckende Regelleitungen (nicht gezeigt) angelegten hydraulischen Druck verschiebbar ist.
In einer Methode der Benutzung der Drossel 110 werden die Drossel und der Aktuator 112 als Teil des sich zur Erdoberfläche erstreckenden Produktionsrohrstranges 118 in der unterirdischen Bohrung positioniert. Wie stellvertretend in den 8A-8B dargestellt, kann das Fluid (gekennzeichnet durch die Pfeile 120) axial durch die Drossel 110 und den Aktuator 112 und über den Rohrstrang 118 zur Erdoberfläche strömen. Das Fluid 120 kann beispielsweise von einer Zone der Bohrung unterhalb der Drossel 110 produziert werden. In diesem Fall würde ein zusätzlicher Abschnitt des Rohrstranges 118, umfassend einen Packer (nicht gezeigt), in einer konventionellen Weise an einem unteren Adapter 122 der Drossel 110 befestigt und in die Bohrung gesetzt werden, um die Zone unterhalb der Drossel von anderen Zonen der Bohrung zu isolieren, wie etwa eine Zone in Fluidkommunikation mit einer die Drossel umgebenden Fläche 124.
In einer hierin nachfolgend ausführlicher beschriebenen Weise ermöglicht die Drossel 110 die genaue Regulierung des Fluidstroms zwischen der äußeren Fläche 124 und einer sich durch die Drossel ersteckenden inneren axialen Fluidpassage 126. In einer weiteren Methode der Benutzung der Drossel 110 können mehrere Drosseln in dem Rohrstrang 118 installiert sein, wobei jede der Drosseln zu einer entsprechenden einzelnen der mehreren von der Bohrung durchschnittenen Zonen gehört und die Zonen voneinander außen zum Rohstrang isoliert sind. Folglich ermöglicht die Drossel 110 auch die genaue Regulierung der Rate des Fluidstroms von jeder der mehreren Zonen, wobei die Fluide im Rohrstrang 118 vermischt werden.
Es versteht sich, dass, obwohl der Rohrstrang 118 stellvertretend in den beigefügten Zeichnungen mit dem Fluid 120 durch den unteren Adapter 22 eintretend und durch die Fluidpassage 126 aufwärts strömend dargestellt ist, der untere Adapter 122 sogar abgeriegelt sein kann oder anderweitig von solch einem Fluidstrom in einer konventionellen Weise isoliert sein kann, wie etwa durch Anbringung eines Blindstopfens darin, oder das Fluid 120 abwärts durch die Fluidpassage 126 strömen kann, um beispielsweise das Fluid in eine von der Bohrung durchschnittene Formation zu injizieren, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zur Zweckmäßigkeit und Klarheit der Beschreibung werden die Drossel 110 und der zugehörige Rohrstrang 118 hierin nachfolgend so beschrieben, wie es in einer Methode der Produzierung von Fluiden aus mehreren Zonen der Bohrung benutzt werden kann, die Fluide innerhalb des Rohrstranges vermischt werden, und es sich ausdrücklich versteht, dass die Drossel 110 in anderen Methode benutzt werden kann, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Eine äußere Gehäusebaugruppe 116 der Drossel 110 ist verschraubend und dichtend an einem Aktuator 112 befestigt, wobei sich die innere Achse 114 dazu abwärts erstreckt. Die Gehäusebaugruppe 116 kann an dem Aktuator 112 in einer Weise gleich der in der aufgenommenen, gleichzeitig anhängigen Anmeldung befestigt sein. Zum Beispiel kann die Achse 114 axial gleitend und dichtend in einem oberen Anschlussstecker (nicht gezeigt), der wiederum dichtend und verschraubend an der Gehäusebaugruppe 116 befestigt ist, aufgenommen werden.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 9A-9B, ist die Drossel 110 stellvertretend in einem etwas vergrößerten Maßstab zur verbesserten Deutlichkeit der Beschreibung dargestellt. In den 9A-9B kann man deutlich sehen, dass, zum Aktivieren der Drossel 110, die Achse 114 axial relativ zur Gehäusebaugruppe 116 verschoben ist, um eine innere, sich axial erstreckende und allgemein tubuläre Trimmhülse 128 relativ zu einem inneren, allgemein tubulären und koaxial angeordneten Käfig 130 der Drossel axial zu verschieben. Der Käfig 130 ist innerhalb der Gehäusebaugruppe 116 gesichert, wobei der Käfig einen darauf ausgebildeten radial vergrößerten Abschnitt 132 hat, der dichtend in einer internen Bohrung 134 der Gehäusebaugruppe aufgenommen ist. Der radial vergrößerte Abschnitt 132 ist axial zwischen einer internen Schulter 136 der Gehäusebaugruppe 116 und dem unteren Adapter 122 arretiert, der verschraubend und dichtend an der Gehäusebaugruppe 116 befestigt ist. Folglich wird die axiale Verschiebung des Käfigs 130 relativ zur Gehäusebaugruppe 116 unterbunden.
Die Gehäusebaugruppe 116 umfasst eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten Durchlässen 138, von denen nur einer in 9B sichtbar ist. Die Durchlässe 138 werden durch die Gehäusebaugruppe 116 ausgebildet und stellen dadurch die Fluidkommunikation zwischen der Fläche 124 außerhalb der Drossel 110 und dem Innenraum der Gehäusebaugruppe zur Verfügung. Ein Ventil 140 innerhalb der Gehäusebaugruppe 116 umfasst eine axial gleitend angeordnete Hülse 142 und einen peripheren Sitz 144, der innen auf dem Gehäuse ausgebildet ist.
Das Ventil 140 ist in 9B in geschlossener Position gezeigt, wobei die Hülse 142 dichtend in den Sitz 144 eingreift. Eine innen auf der Gegäusebaugruppe 116 getragene periphere Dichtung oder Abdichtung 146 greift dichtend in die Hülse 142 ein. Mit dem Ventil 140 in seiner geschlossenen Position, kooperieren die Dichtung 146, die Hülse 142 und der Sitz 144, um den Fluidstrom durch die Durchlässe 138 zu unterbinden.
Das Ventil 140 ist gegen seine geschlossene Position von einer Vorspanneinrichtung 148 vorgespannt. Die Vorspanneinrichtung 148 ist stellvertretend als ein Stapel von Federscheiben oder Belleville-Federn dargestellt, aber es versteht sich, dass andere Vorspanneinrichtungen, wie etwa elastische Glieder, Kompressionsfedern usw., verwendet werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Die Einrichtung 148 wird axial zwischen einem innerhalb der Gehäusebaugruppe 116 innen installierten ringförmigen Ring 150 und einem oberen tubulären Abschnitt 152 der Ventilhülse 142 zusammengedrückt. Vorzugsweise stellt solch eine axiale Kompression der Einrichtung 148 eine anfängliche Vorlast zur Verfügung, die von der Einrichtung an den Ventilhülsenabschnitt 152 übertragen wird, um ausreichende axiale Kraft für die Ventilhülse 142 zum angemessenen dichtenden Eingriff in den Sitz 144 zur Verfügung zu stellen.
Wie stellvertretend dargestellt, hat die Ventilhülse 142 ein sehr hartes Material, wie etwa Stellit 106, welches zum dichtenden Eingriff mit dem Sitz 144 auf einer unteren Seite davon eingesetzt ist, aber es versteht sich, dass andere Dichtungsanordnungen, wie etwa eine Dichtungsanordnung, die eine elastomere oder andere elastische Dichtung, ein anderer Typ von Metall-zu-Metall-Dichtung usw. benutzt, verwendet werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Der Anmelder bevorzugt eine Metall-zu-Metall-Dichtung wegen ihrer Resistenz gegen Erosion, Umgebungszuständen usw. Vorzugsweise sind die Dichtungsoberflächen der Ventilhülse 142 und des Sitzes 44 zur Erosionsresistenz aus gehärtetem Metall oder Karbid ausgebildet oder haben ein Material, wie etwa das daran eingesetzte Stellit 106, obwohl andere Materialien benutzt werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Insbesondere können die Hülse 142 und der Sitz 144 in einigen Beziehungen gleich zu den in den WellStar^® und SP-1^TM Sicherheitsventilen, die hergestellt werden und verfügbar sind von Halliburton Energy Services in Duncan, Oklahoma, zu findenden sphärischen Klappdichtungsanordnungen konfiguriert sein. Ohne Rücksicht auf den Typ und die Konfiguration des Dichtungseingriffs zwischen der Hülse 142 und dem Sitz 144, ist es bevorzugt, dass der effektive Durchmesser eines solchen Dichtungseingriffs gleich dem Durchmesser ist mit dem die Dichtung 146 dichtend in die Hülse eingreift, so dass die Hülse druckausbalanciert ist, wenn das Ventil 140, wie in 9B gezeigt, in seiner geschlossenen Position ist. Jedoch versteht es sich offensichtlich, dass es für die Ventilhülse 142 nicht notwendig ist in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung druckausbalanciert zu sein.
Die allgemein tubuläre Trimmhülse 128 ist verschraubend an der Aktuatorachse 114 angebracht und erstreckt sich abwärts davon. Die Trimmhülse 128 ist koaxial an dem Käfig 130 angeordnet und ist eng gleitend relativ dazu angepasst. Diese enge radiale Anpassung zwischen der Trimmhülse 128 und dem Käfig 130 wird verwendet, um dem Fluidstrom radial dazwischen entgegenzutreten oder substanziell zu hemmen. Alternativ können eine oder mehrere Dichtungen auf einem oder beiden der Trimmhülse 128 und des Käfigs 130 mitgeführt werden, wenn es erwünscht ist den Fluidstrom radial zwischen der Hülse und dem Käfig komplett zu eliminieren.
In einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung kooperieren die Trimmhülse 128 und der Käfig 130, um einen Trimmsatz 156 auszubilden. Wie hierin verwendet, wird die Bezeichnung „Trimmsatz" zur Bezugnahme auf ein Element oder eine Kombination von Elementen benutzt, die die Funktion des Reduzierens, Drosselns oder anderweitigen Regulierens des hindurchgehenden Fluidstroms ausüben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der obere Trimmsatz 156 eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten, vergleichsweise kleinen Strömungsanschlüssen 162 und eine Serie von peripher voneinander räumlich getrennten, vergleichsweise großen Strömungsanschlüssen 164, die durch einen Seitenwandabschnitt des Käfigs 130 ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Trimmhülse 128 Öffnungen umfassen, wie etwa Öffnungen 60, 66 der oben beschriebenen Drossel 10, und die Drossel 110 kann mehrere Trimmsätze umfassen, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Es wird ohne Weiteres von jemandem mit üblichen Fähigkeiten in der Technik begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 128 relativ zum Käfig 130, wie stellvertretend in den 9A-9B dargestellt, positioniert ist, der Fluidstrom durch den Trimmsatz 156 substanziell gehemmt ist. Die Trimmhülse 128 blockiert die Strömung radial durch die Anschlüsse 162, 164. Jedoch ist zu beachten, dass Fluid durch radiales Strömen zwischen dem Käfig 130 und der Hülse 128 axial von einem Anschluss 62, 64 strömen kann, aber dass solche Strömung durch die enge radiale Anpassung zwischen der Hülse und dem Käfig erheblich begrenzt sein würde. Bei jedem Vorgang in der in den 9A-9B gezeigten Konfiguration der Drossel 110 ist die Strömung durch den Trimmsatz 156 von dem Ventil 140 unterbunden, welches, wie oben beschrieben, in seiner geschlossenen Position ist.
Es wird ohne Weiteres begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 128 axial aufwärts relativ zum Käfig 130 verschoben wird, zum Beispiel durch Betätigen des Aktuators 112, um die Aktuatorachse 114 aufwärts zu verschieben, eventuell die Öffnungen 162, 164 von der Hülse 128 freigegeben werden, wodurch ein ungehinderter Fluidstrom durch diese zugelassen wird. Natürlich kann die Trimmhülse 128 axial positioniert werden, um den Fluidstrom durch die Anschlüsse 162, 164 durch variable axiale Positionierung der Hülse 128 relativ zum Käfig 130 variabel zu behindern, wodurch solcher Fluidstrom reguliert wird. Folglich ist diese Drosselung des Fluidstroms durch die Anschlüsse 162, 164, wie hierin ausführlicher beschrieben, stufenlos.
Vorzugsweise wird ein radial gegenüberliegendes Paar von jedem der Anschlüssen 162, 164 zur Verfügung gestellt, um erosive Effekte am Käfig 130 und der Trimmhülse 128, die durch hindurchgehenden Fluidstrom verursacht werden, zu begrenzen. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Trimmhülse 128 eine sich nach außen erstreckende Strömungsablenkungslippe 172 hat, die auf einem unteren Ende von dieser ausgebildet ist, um die erosiven Effekte weiter zu begrenzen. Die Lippe 172 kann in einigen Beziehungen gleich zu der auf dem Master Flo Trim, auf den oben Bezug genommen wurde, zur Verfügung gestellten sein.
Die Anschlüsse 162 sind vergleichsweise kleiner als die Anschlüsse 164, um eine anfängliche relativ feine, regulierte Strömung durch diese zu ergeben, während die Anschlüsse 164 vergleichsweise groß sind, um einen weiten Bereich von regulierter Strömung durch diese zu ergeben. Jedoch versteht es sich, dass andere Konfigurationen der Anschlüsse 162, 164 benutzt werden können, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen; zum Beispiel kann der Trimmsatz 156 anstelle von zwei Paaren nur ein einzelnes Paar von Anschlüssen umfassen. Zusätzlich können die Anschlüsse 162, 164 identisch sein oder sie können unterschiedlich konfiguriert sein. Folglich kann jeder der Strömungsanschlüsse 162, 164 anderweitig dimensioniert, anderweitig positioniert, anderweitig zueinander dimensioniert und anderweitig zueinander positioniert sein, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Ein radial reduzierter äußerer Abschnitt 176 der Trimmhülse 128 liegt unter einer Serie von peripher voneinander räumlich getrennten Nocken 178 (nur eine von diesen ist in 9B sichtbar). Die Nocken 178 sind radial durch den oberen Abschnitt 152 der Ventilhülse 142 gleitend installiert. In einer Weise, die hierin nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, kontaktieren die Nocken 178 axial eine ansteigende Schulter 180, die außen auf der Trimmhülse 128 ausgebildet ist, wenn die Trimmhülse axial aufwärts verschoben wird, wodurch eine axiale Verschiebung aufwärts der Nocken und der Ventilhülse 142 mit der Trimmhülse verursacht wird.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 10A-10B, ist die Drossel 110 stellvertretend in einer Konfiguration dargestellt, bei der die Trimmhülse 128 durch die Betätigung des Aktuators 112 axial aufwärts etwas verschoben wurde, um die Aktuatorachse 114 relativ zur Gehäusebaugruppe 116 aufwärts zu verschieben. Die Schulter 180 auf der Trimmhülse 128 hat axial die Nocken 178 kontaktiert, wodurch ebenfalls eine axiale Verschiebung aufwärts der Ventilhülse 142 und der Nocken relativ zur Gehäusebaugruppe 116 ermöglicht wird.
Zusätzlich wird jetzt zugelassen, dass sich eine Serie von peripheren voneinander räumlich getrennten Nocken 158 (nur eine von diesen ist in 10A sichtbar), die durch den Ring 150 radial gleitend installiert sind, radial nach innen in Richtung des radial reduzierten Abschnitts 176 der Trimmhülse 128 verschieben können. Vor solch einer Aufwärtsverschiebung der Trimmhülse 128 wurden die Nocken 158 von einem radial vergrößerten Abschnitt 160, der auf der Aktuatorachse 114 (siehe 9A) ausgebildet ist, radial nach außen arretiert. Die Nocken 158 widerstanden der axialen Vorspannkraft, die von der Vorspanneinrichtung 148 ausgeübt wurde, durch axialen Kontakt mit einer ansteigenden Schulter 154, die intern auf der Gehäusebaugruppe 116 ausgebildet ist. Jedoch, mit der positionierten Trimmhülse, wie in den 10A-10B gezeigt, kontaktieren die Nocken 158 jetzt axial sowohl die Schulter 154 als auch eine ansteigende Schulter 166, die außen auf der Aktuatorachse 114 ausgebildet ist. Es wird ohne Weiteres begrüßt, dass sich, wenn die Trimmhülse 128 weiter axial aufwärts relativ zur Gehäusebaugruppe 116 verschoben wird, die Nocken 158 weiter radial nach innen verschieben, bis sie radial zwischen dem radial reduzierten Abschnitt 176 der Trimmhülse und einer axialen Bohrung 168, die innerhalb der Gehäusebaugruppe 116 (siehe 11A) ausgebildet ist, angeordnet sind. Auf diese Weise wird zugelassen, dass sich die Ventilhülse 142 axial aufwärts mit der Trimmhülse 128 verschiebt, während der Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 148, durch axialen Kontakt zwischen den Nocken 158 und der Schulter 166 und durch axialen Kontakt zwischen den Nocken 178 und der Schulter 180, widerstanden wird.
Weitere axiale Aufwärtsverschiebung der Trimmhülse 128 relativ zur Gehäusebaugruppe 116 verursacht, dass sich das Ventil 140 öffnet, weil die Ventilhülse 142 nicht länger im dichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz 144 ist. In diesem Fall kann Fluid von der äußeren Fläche 124 durch die Durchlässe 138 und in den Innenraum der Gehäusebaugruppe 116 strömen. Andere sperrende Einrichtungen können verwendet werden, um zu verursachen, dass sich die Ventilhülse 142 mit der Trimmhülse 128 verschiebt, und/oder um der Vorspanneinrichtung 138 während der Verschiebung der Ventilhülse zu widerstehen; zum Beispiel können Klemmringe, Sprengringe usw. anstelle der Nocken 158, 178 verwendet werden, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Zu beachten ist, dass, obwohl eine sehr kleine Rate des Fluidstroms von den Durchlässen 138 zur Fluidpassage 126 zugelassen werden kann, wenn sich das Ventil 140 anfänglich geöffnet hat, aber bevor einer der Anschlüsse 162, 164 von der Trimmhülse 128 teilweise oder vollständig freigegeben wurde, solche Strömung substanziell durch die überlagernde Verknüpfung der Trimmhülse 128 mit dem Käfig 130 behindert ist.
Die Trimmhülse 128 kann zu der in den 10A-10B gezeigten Position durch die Aktuatorachse 114, durch ein Verschiebungswerkzeug eingreifend mit einem Verschiebungsprofil, welches innen auf der Hülse oder der Aktuatorachse ausgebildet ist, oder durch jede andere geeignete Methode verschoben werden, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zusätzlich kann die Hülse 128 in einer gewünschten Position durch Benutzung einer oder mehrerer lösbarer Sperrungseinrichtungen gesperrt werden. Ein geeignetes Verschiebungsprofil und Sperrungseinrichtung sind in unserer gleichzeitig anhängigen europäischen Patenanmeldung, auf die oben Bezug genommen wurde, beschrieben.
Unter jetziger zusätzlicher Bezugnahme auf die 11A-11B, ist die Drossel 110 stellvertretend dargestellt, wobei die Trimmhülse 128 weiter axial aufwärts relativ zum Käfig 130 verschoben ist. Zu beachten ist, dass das Ventil 140 in einer vollständig geöffneten Position gesperrt ist, wobei die Nocken 178 radial nach außen mit einer radial vergrößerten peripheren Aussparung 182, die innen auf der Gehäusebaugruppe 116 ausgebildet ist, eingreifen. Mit den folglich von der Schulter 180 gelösten Nocken 178, verschiebt sich die Ventilhülse 142 nicht länger mit der Trimmhülse 128. Zusätzlich ist zu beachten, dass sich die Nocken 158 innerhalb der Bohrung 168 weiter radial nach innen verschoben haben. Folglich bleiben die Nocken 158 mit der Schulter 166 (siehe 10A) im Eingriff und eine weitere axiale Aufwärtsverschiebung der Trimmhülse 128 relativ zur Gehäusebaugruppe 116 lässt zu, dass sich die Vorspanneinrichtung 148 axial expandieren kann.
Die Anschlüsse 162 sind jetzt vollständig von der Trimmhülse 128 freigegeben und die Anschlüsse 164 sind teilweise von der Trimmhülse freigegeben. Fluid (gekennzeichnet durch die Pfeile 184) kann jetzt von der Fläche 124, einwärts durch die Durchlässe 138, und einwärts durch die Anschlüsse 162, 164 in die Fluidpassage 126 strömen, wo sie sich mit dem Fluid 120 vermischen kann. Die Trimmhülse 128 kann weiter axial aufwärts verschoben werden, um die Anschlüsse 164 vollständig freizugeben, und kann bezüglich der Anschlüsse 162, 164 variabel positioniert werden, um variabel den hindurchgehenden Fluidstrom zu regulieren.
Vorzugsweise ist der Aktuator 112 von dem Typ, der sich nicht mit der Trimmhülse 128 aufwärts oder abwärts verschiebt, sofern nicht speziell dazu betätigt, d.h. die Trimmhülse ist nicht aufwärts oder abwärts durch die Achse 114 oder andere Glieder vorgespannt, bis solche Vorspannung speziell gewünscht ist. Auf diese Weise gehört die Drossel 110 nicht zu einem „normalerweise geschlossen" oder „normalerweise offen" Typ und ein Versagen des Aktuators 112 beeinträchtigt nicht die Position der Trimmhülse 128 relativ zum Käfig 130 oder die Position der Ventilhülse 142 relativ zum Sitz 144. Ebenfalls ist zu beachten, dass die Vorspanneinrichtung 148 nur das Ventil 140 gegen seine geschlossene Position vorspannt, wenn die Trimmhülse 128 ausreichend weit abwärts verschoben wurde, um den Fluidstrom durch die Anschlüsse 162, 164 substanziell zu unterbinden, und dass die Vorspanneinrichtung die Trimmhülse aufwärts nur vorspannt, nachdem die Nocken 178 sich in den radial reduzierten Abschnitt 176 eingezogen haben, nachdem die Trimmhülse ausreichend weit abwärts verschoben wurde, um den Fluidstrom durch die Anschlüsse 162, 164 substanziell zu unterbinden, und bevor die Nocken 158 radial nach außen von dem radial vergrößerten Abschnitt 160 abgestützt werden. Jedoch versteht es sich offensichtlich, dass andere Aktuatoren mit der Drossel 110 benutzt werden können und die Trimmhülse 128 anderweitig vorgespannt sein kann, zum Beispiel, um die Drossel als normalerweise geschlossen oder normalerweise offen zu konfigurieren, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
Es wird begrüßt, dass die Drossel 110 in ihre in den 10A-10B gezeigte Konfiguration zurückgebracht werden kann durch bloßes Abwärtsverschieben der Trimmhülse 128 relativ zur Gehäusebaugruppe 116 durch Benutzen des Aktuators 112. Solche Abwärtsverschiebung der Trimmhülse 128 würde zulassen, dass die Nocken 178 erneut radial nach innen in den Eingriff dem radial reduzierten Abschnitt 176 einziehen und die Schulter 180 zu kontaktieren, wodurch zugelassen wird, dass sich die Ventilhülse 142 mit der Trimmhülse abwärts verschiebt. Ausreichende Abwärtsverschiebung der Trimmhülse 128 würde auch den dichtenden Eingriff der Ventilhülse 142 mit dem Sitz 144 zulassen und solch dichtender Eingriff würde durch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 148 verstärkt werden.
Zu beachten ist, dass die Vorspanneinrichtung 148 durch die Abwärtsverschiebung der Trimmhülse 128 zusammengedrückt ist, bevor sich die Nocken 178 radial nach innen in den radial reduzierten Abschnitt 176 verschieben. Zusätzliche Abwärtsverschiebung der Trimmhülse 128 lässt zu, dass sich die Nocken 158 radial nach außen in den Eingriff mit der Aussparung 182 erstrecken, wobei der radial vergrößerte Abschnitt 160 die Nocken 158 radial nach außen abstützt, wodurch das Ventil 140 in seiner geschlossenen Position gesperrt wird.
Es ist ohne Weiteres offensichtlich für eine Person mit üblichen Fähigkeiten in der Technik, dass, mit geeigneten Modifikationen, beispielsweise Austauschen von Käfig 130 und Hülse 128, der Käfig 130 stattdessen durch die Achse 114 relativ zur Hülse verschoben werden kann, um variabel begrenzte Fluidkommunikation zwischen der Fläche 124 und der Fluidpassage 126 zuzulassen. Alternativ könnten sowohl der Käfig 130 als auch die Hülse 128 relativ zur Gehäusebaugruppe 116 und zueinander verschoben sein. Ganz gleich in welcher Weise die relative Verschiebung zwischen dem Käfig 130 und der Hülse 128 auftritt, lässt solche relative Verschiebung die variable Drosselung des Fluidstroms durch die Strömungsanschlüsse 162, 164 zu und die Verschiebung relativ zur Gehäusebaugruppe 116 lässt den dichtenden Eingriff am Sitz 44, wenn gewünscht, zu.
Vorzugsweise ist jeder der Anschlüsse 162, 164 mit einem der Durchlässe 138 ausgerichtet sind und des Weitern ist es bevorzugt, dass die verbundenen Strömungsflächen der Anschlüsse 162, 164 und die verbundenen Strömungsflächen der Durchlässe 138 gleichgroß sind, um dem Widerstand gegenüber der Strömung durch diese zu minimieren, Reibungsverluste zu reduzieren und Erosionen der Drossel 110 zu minimieren. Jedoch versteht es sich offensichtlich, dass es nicht notwendig ist in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung für die Anschlüsse 162, 164 und Durchlässe 138 in der direkten Ausrichtung zueinander zu sein, auch nicht für die Anschlüsse 162, 164 oder irgendeiner Kombination von diesen identisch in der Größe, Form oder Anzahl der Durchlässe 138 zu sein. Wenn die Anschlüsse 162, 164 nicht mit den Durchlässen 138 in der vollständig offenen Konfiguration der Drossel 110 ausgerichtet sind, dann wird vorzugsweise ein ausreichend großer ringförmiger Zwischenraum zwischen der Außenseite des Käfigs 130 und der Innenseite der Gehäusebaugruppe 116 zur Verfügung gestellt, so dass der Fluidstrom dazwischen minimalen Widerstand hat.
Obwohl die 11B den Käfig 130 stellvertretend so positioniert darstellt, dass die Anschlüsse 162, 164 direkt mit den Korrespondierenden der Durchlässe 138 ausgerichtet sind (der abgebildete Anschluss 164 ist mit einem um 90 Grad zum abgebildeten Durchlass 138 angeordneten Durchlass 138 ausgerichtet), versteht es sich offensichtlich, dass solche direkte Ausrichtung nicht für den Betrieb der Drossel 110 notwendig ist. Um jedoch solche direkte Ausrichtung der Anschlüsse 162, 164 mit den Durchlässen 138 zu erreichen, können der Käfig 130, die Hülse 128 und/oder die Achse 114 relativ zur Gehäusebaugruppe 116 in einer Weise rotationsmäßig gesichert sein, die eine Fehlausrichtung zwischen den Anschlüssen und Durchlässen unterbindet. Zum Beispiel kann ein sich radial nach außen erstreckender Vorsprung oder Keil auf dem Käfig 130 und/oder der Hülse 128 zur Verfügung gestellt werden und zusammenwirkend gleitend mit einer Rille oder Keilnut, die innen auf der Gehäusebaugruppe 116 usw. ausgebildet ist, eingreifen, um dadurch die relative periphere Verschiebung zwischen dem Käfig und der Gehäusebaugruppe zu unterbinden.
Vorzugsweise sind die Anschlüsse 162 diametral zueinander entgegengesetzt und die Anschlüsse 164 sind diametral zueinander entgegengesetzt. Es wird angenommen, dass die diametrale entgegengesetzte Orientierung der Anschlüsse 162, 164 zu einer Reduzierung der Erosion des Käfigs 130 führt, weil nach innen geleitetes, durch einen von zwei diametral entgegengesetzten Anschlüssen strömendes Fluid 84 mit dem nach innen durch den anderen Anschluss strömenden Fluid interferiert, wodurch eine Abnahme der Fluidgeschwindigkeit verursacht wird und entsprechend eine Abnahme der kinetischen Energie des Fluids verursacht wird. Folglich leiten die im Zentrum des Käfigs 130 auftreffenden Fluidströme die Fluidenergie auf sich selbst ab und reduzieren die Erosion durch das Eindämmen von Turbulenz und Drosselungsabnutzung innerhalb des Käfigs.
Zusätzlich ist es bevorzugt, dass jeder der Strömungsanschlusssätze 162, 164 individuelle Anschlüsse von gleicher Größe, die in Paaren oder größeren Anzahlen zur Verfügung gestellt werden, umfasst, solange die Geometrie der Anschlüsse so aufgebaut ist, dass Zusammenstoß zwischen den durch die Anschlüsse strömenden Fluiden resultiert, und so dass solcher Zusammenstoß im oder nahe des Zentrums des Käfigs 130 und weg von den Anschlüssen oder anderen strömungsregelnden Elementen der Drossel 110 auftritt. Als ein Beispiel von alternativen bevorzugten Anordnungen des Stömungsanschlusssatzes 164, könnten drei Anschlüsse mit gleicher Größe und Geometrie zur Verfügung gestellt werden, die räumlich getrennt entlang des Umfangs des Käfigs 130 mit 120 Grad voneinander entfernt sind, oder können vier Anschlüsse mit gleicher Größe und Geometrie zur Verfügung gestellt werden, die räumlich getrennt entlang des Umfangs des Käfigs mit 90 Grad voneinander entfernt sind, usw.
Es ist ein besonderer Vorteil des hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung, dass Abschnitte davon während der normalen Benutzung erodieren können, ohne die Fähigkeit der Drossel 110 zum Verschließen des hindurchgehenden Fluidstroms zu beeinträchtigen. Zum Beispiel können die Lippen 172, die Strömungsanschlusssätze 162, 164 und die Innenseite des Käfigs 130 usw. erodieren, ohne den Sitz 144, die Dichtung 146 oder das Material 106 zu beschädigen. Folglich bewahrt die Drossel 110, wo es aus Sicherheitszwecken wichtig ist die feste Fluiddichtungsintegrität des Bohrloches zu gewährleisten, ihre Fähigkeit den hindurchgehenden Fluidstrom abzusperren, selbst wenn ihre Fluiddrosselungselemente degradiert sind.
Es wird ohne Weiteres begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 128 relativ zum Käfig 130 verschoben ist, der Fluidstrom durch den Trimmsatz 156 infolge der teilweisen oder vollständigen Überlappung der Trimmhülse über die Anschlüsse 162 und/oder Anschlüsse 164 teilweise oder gänzlich behindert werden kann. Auf diese Weise kann die Strömungsrate des Fluids 184 durch den Trimmsatz 156 bequem reguliert werden. Zu beachten ist, dass solche Regulierung des Fluidstroms durch den Trimmsatz 156 bewerkstelligt wird, ohne die Konfiguration des Ventils 140 zu beeinträchtigen, wobei die Nocken 178 im Eingriff mit der Aussparung 182 bleiben. Jedoch wird es ebenfalls ohne Weiteres begrüßt, dass, wenn die Trimmhülse 128 axial abwärts ausreichend weit verschoben ist, damit der radial reduzierte Abschnitt 176 unter den Nocken 178 liegt, es dann für die Nocken zugelassen wird sich radial nach innen einzuziehen, und sich die Ventilhülse 142 axial abwärts mit der Trimmhülse zur geschlossenen Position des Ventils 140 verschiebt.
Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Fluide 120, 184 innerhalb der Fluidpassage 126 vermischt werden können und die Strömungsrate von jedem, durch die Benutzung einer oder mehrerer der Drosseln 110, wie hierin zuvor beschrieben, genau reguliert werden kann. Zum Beispiel kann eine weitere Drossel, gleich der dargestellten Drossel 110, unterhalb der Drossel 110 installiert werden, um die Strömungsrate des Fluids 120 zu regulieren, während die Drossel 110 die Strömungsrate des Fluids 184 reguliert. Alternativ kann die Drossel, wo die Drossel 110 in einem Injektionsbetrieb verwendet wird, zur Regulierung der Rate des Fluidstroms nach außen durch die Durchlässe 138 benutzt werden und kann, alleine oder in Kombination mit zusätzlichen Drosseln, zum genauen Regulieren der Fluidstromraten in mehrere Zonen in einer Bohrung benutzt werden. Es ist daher ohne Weiteres offensichtlich für jemanden mit üblichen Fähigkeiten in der Technik, dass die durch den Rohrstrang 118 im Fall einer Mehrzonenfertigstellung produzierten relativen Anteile der Fluide 120, 184 bequem durch das selektive Zulassen von größeren oder kleineren Fluidstromraten durch den Trimmsatz 156 reguliert werden können. Natürlich kann die Drossel 110 auch in Einzelzonenfertigstellungen hilfreich sein, um den Fluidstrom in die Zone hinein oder aus ihr heraus zu regulieren.
Wie stellvertretend in 11B dargestellt, lenkt die Lippe 172 das durch die Anschlüsse 164 strömende Fluid 164 ab, um die Erosion der Trimmhülse 128 und des Käfigs 130 zu reduzieren. Es ist daher ohne Weiteres offensichtlich für jemanden mit üblichen Fähigkeiten in der Technik, dass die Trimmhülse 128 mit anders orientierten Strömungsablenkungslippen zur Verfügung gestellt werden kann und ebenfalls peripher oder anderweitig relativ zum Käfig 130 verschoben sein kann, um gleiche Ergebnisse zu erreichen. Wenn beispielsweise die Trimmhülse 128 mit Öffnungen, wie etwa die Öffnungen 60, 66 der zuvor beschriebenen Drossel 10, zur Verfügung gestellt werden und die Trimmhülse gegenüber dem Käfig 130 gedreht ist, einer oder beide der Anschlüsse 162, 164 teilweise oder komplett durch die Trimmhülse behindert werden, wodurch der Fluidstrom durch den Trimmsatz 156 reguliert wird. Diese und andere alternative Anordnungen der Trimmhülse 128, Strömungsablenkungslippe 172, Anschlüsse 162, 164 und jede durch die Trimmhülse ausgebildete Öffnungen können benutzt werden, ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Folglich kann im Einklang mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung jede Art der Verschiebung der Trimmhülse 128 relativ zum Käfig 130, um einen Trimmsatz zu öffnen oder aus mehreren Trimmsätzen zu selektieren, benutzt werden.
Somit wurde die Drossel 110 und die Methoden zur Fluidstromregelung in einer Bohrung mittels einer Drossel beschrieben, die Zuverlässigkeit, Unempfindlichkeit, Langlebigkeit zur Verfügung stellen, und keine komplexen Mechanismen benötigen. Natürlich können Modifikationen, Ersetzungen, Hinzufügungen, Wegnahmen usw. am hierin beschriebenen, exemplarischen Ausführungsbeispiel vorgenommen werden, wobei Veränderungen offensichtlich für jemanden mit üblichen Fähigkeiten in der Technik sein würden, und solche Veränderungen durch die Prinzipien der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel und wie hierin zuvor angedeutet, können die Anschlüsse 162, 164 und die Durchlässe 138 unterschiedlich konfiguriert, unterschiedlich angeordnet sein, bestimmte vom ihnen können eliminiert werden usw., ohne sich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zusätzlich kann die Aktuatorachse 114 lösbar an der Trimmhülse 128 befestigt sein, so dass, wenn der Aktuator 112 funktionsunfähig wird, die Trimmhülse 128 unanhängig von der Achse verschoben werden kann. Als ein weiteres Beispiel, kann die Trimmhülse 128 peripher, anstatt axial, verschoben werden, um selektiv mehrere Trimmsätze zu öffnen, wie etwa radial am Käfig 130 positionierte Trimmsätze, anstatt axial relativ zum Käfig positioniert zu werden. Entsprechend ist die vorherige detaillierte Beschreibung offensichtlich als nur durch den Weg der Darstellung und des Beispiels gegeben zu verstehen. Es wird begrüßt, dass die Erfindung innerhalb des Geltungsbereiches der beigefügten Ansprüche modifiziert werden kann.

Claims

Verfahren zum Regeln des Fluidstroms in einen in einem unterirdischen Bohrloch positionierten Rohrstrang (18), wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Anbringen eines Aktuators (12) an dem Rohrstrang (18); betriebsmäßiges Anbringen einer Drossel (10) an dem Aktuator (12), wobei die Drossel (10) Fluidstrom durch einen Seitenwandabschnitt davon regulieren kann und wobei die Drossel (10) einen ersten und einen zweiten Trimmsatz (56, 58) und ein Ventil (40) aufweist; Betätigen des Aktuators (12) zum Öffnen des Ventils (40); Betätigen des Aktuators (12) zum Aktivieren des ersten Trimmsatzes und dadurch Regulieren des Fluidstroms durch den ersten Trimmsatz (56); Betätigen des Aktuators (12) zum Aktivieren des ersten Trimmsatzes und dadurch Regulieren des Fluidstroms durch den zweiten Trimmsatz (58); dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Trimmsatz unabhängig voneinander aktiviert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Betätigens des Aktuators (12) zum Regulieren des Fluidstroms durch den ersten Trimmsatz (56) ferner beinhaltet, dass Fluidstrom durch den zweiten Trimmsatz (58) im Wesentlichen verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Betätigens des Aktuators (12) zum Öffnen des Ventils (40) ferner das Sperren des Ventils (40) in einer offenen Position beinhaltet und ferner den Schritt des Haltens des Ventils (40) in der offenen Position während der Schritte des Betätigens des Aktuators (12) zum Regulieren des Fluidstroms durch den ersten Trimmsatz (56) und des Betätigens des Aktuators (12) zum Regulieren des Fluidstroms durch den zweiten Trimmsatz (58) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Trimmsatz (56, 58) an einer Hülse (54) ausgebildet ist, die koaxial relativ zu einem Käfig (30) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Betätigens des Aktuators (12) zum Öffnen des Ventils (40) durch Verschieben der Hülse (54) oder des Käfigs (30) relativ zu dem jeweils anderen von Hülse (54) und Käfig (30) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Betätigens des Aktuators (12) zum Regulieren des Fluidstroms durch den ersten Trimmsatz (56) durch Verschieben der Hülse (54) oder des Käfigs (30) relativ zu dem jeweils anderen von Hülse (54) und Käfig (30) erfolgt.
Drossel (10, 110), die betriebsmäßig in einem unterirdischen Bohrloch positioniert werden kann, wobei die Drossel (10, 110) Folgendes umfasst: einen ersten Trimmsatz zum variablen Regulieren des Fluidstroms, gebildet durch einen allgemein tubulären Käfig (30, 130) mit wenigstens einem Strömungsanschluss (64, 164), der an einem Seitenwandabschnitt davon ausgebildet ist, und eine allgemein röhrenförmige Hülse (54, 128), die gleitend relativ zum Käfig (30, 130) angeordnet ist, wobei die Hülse (54, 128) relativ zum Käfig (30, 130) variabel positionierbar ist, um Fluidstrom durch den Strömungsanschluss (64, 164) variabel zu regulieren; ein Ventil (40, 140), das Fluidstrom durch den Strömungsanschluss (64, 164) selektiv verhindern und zulassen kann; und einen zweiten Trimmsatz zum variablen Regulieren von Fluidstrom; dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Trimmsatz unabhängig voneinander betätigt werden können.
Drossel (10, 110) nach Anspruch 7, wobei das Ventil (40, 140) die Aufgabe hat, Fluidstrom durch den Anschluss (64, 164) durch eine Gleitverschiebung der Hülse (54, 128) selektiv zu verhindern und zuzulassen.
Drossel (10) nach Anspruch 7, wobei die Hülse (54) wenigstens eine Öffnung (60) aufweist, die durch einen Seitenwandabschnitt davon ausgebildet ist.
Drossel (10) nach Anspruch 9, wobei die Öffnung (60) eine an einem peripheren Rand davon ausgebildete einwärts verlaufende Lippe (72) aufweist.
Drossel (110) nach Anspruch 7, wobei die Hülse (128) eine an einem Ende davon ausgebildete auswärts verlaufende Lippe (172) aufweist.
Drossel (10, 110) nach Anspruch 7, die ferner eine Vorspannvorrichtung (48, 148) umfasst, wobei die Vorspannvorrichtung (48, 148) so konfiguriert ist, dass sie das Ventil (40, 140) selektiv entweder zum Verhindern oder zum Zulassen von Fluidstrom durch den Strömungsanschluss (64, 164) vorspannt.
Drossel (10, 110) nach Anspruch 7, wobei die Hülse (54, 128) betriebsmäßig in das Ventil (40, 140) eingreift und das Ventil (40, 140) sperrt, so dass Fluidstrom durch den Strömungsanschluss (64, 164) zugelassen wird, wenn die Hülse (54, 128) um eine vorbestimmte Distanz relativ zum Käfig (30, 130) verschoben wird.
Drossel (10, 110) nach Anspruch 7, wobei die Hülse (54, 128) im Wesentlichen frei von darauf aufgebrachten Vorspannkräften ist, wenn das Ventil (40, 140) einen Fluidstrom durch den Strömungsanschluss (64, 164) verhindert.