EP1771639B1 - Bohrlochventil - Google Patents
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Classifications
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- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
- E21B34/10—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
- E21B34/102—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole with means for locking the closing element in open or closed position
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
- E21B2200/05—Flapper valves
Definitions
- the support member may be moved towards the extended position by any appropriate means, but is preferably gas or fluid actuated. Gas or fluid actuation may be utilised to move the support member from the extended position to the retracted position, or a return spring or the like may be provided, however it is desired that an external mechanical force must be applied to the support member in order to retract the member.
- a single member serves as both the support member and the retaining member, that is a support and retaining member may be selectively positioned to maintain the valve member in the closed position or in the open position, though in other embodiments it may be that two separate members are provided.
- the valves may be spaced apart by a distance of 305 metres (1000 feet) or more, or a distance suitable to permit the volume between the valves to accommodate, for example, screens, inflatable screens, sand screens, logging tools, drilling assemblies, completions, well intervention tool strings and well work-over type strings, or indeed anything likely to be deployed into or retrieved from a live well.
- the valves may be operated simultaneously, but are most preferably independently operable.
- the Figures illustrate a full bore isolation valve 10 in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
- the valve 10 is intended to be incorporated in a string of tubulars to be located in a well bore, typically in a concentric casing string, that is a string of casing which is run inside casing or liner previously located in the well bore.
- the valve 10 has a generally cylindrical body 12 with top and bottom subs 14, 16 adapted for connection to adjacent sections of the casing string.
- the valve body 12 further comprises a spring housing 18 which is coupled to the top sub 14, and a flapper housing 20 which extends between the spring housing 18 and the bottom sub 16.
- valve member mounted within the valve body 12 is a valve member in the form of a curved flapper 22.
- the flapper 22 is mounted to the housing 20 via a pivot pin 24 and a spring 26, the spring tending to move the flapper 22 to the closed position, as illustrated in Figure 1 .
- the flapper 22 could be mounted on a separate collar or the like within the body.
- valve 10 may be configured as a fail-safe closed valve, when utilised in the configuration illustrated in Figures 1 and 2 , or as a fail-safe open valve or fail as is when locked open, when used in the configuration illustrated in Figure 3 .
- valve 10 is normally closed, and will hold a differential pressure from below.
- a differential pressure from above will tend to open the valve.
- This configuration is useful, for example, in an under-balanced situation, where the formation pressure, in communication with the lower end of the valve 10, is higher than the well bore pressure above the valve.
- it is desired for the valve to have the facility to hold differential pressure from above, for example, if it is desired to fill the well bore with a relatively dense fluid and thus provide a further safety barrier between the formation and surface, which barrier may also serve to arrest the fall of items through the well bore which might otherwise damage the valve.
- valve 10 offers many advantages over prior art valves.
- the low profile of the valve 10 allows the valve 10 to be, for example, passed through conventional casing of larger diameters, while permitting passage of standard drill bit sizes and drill string components through the valve.
- valve 10 to be configured in a fail-safe open or fail-safe shut configuration also offers significant advantages, and extends the operational envelope of the valve.
- the valve 10 provides a mechanical barrier that is independent of well pressure. Furthermore, this allows a fluid barrier to be provided above the valve 10 in addition to the mechanical barrier provided by the valve itself, which allows provision of multiple barriers using only a single tool, and independent of well ⁇ reservoir pressure from below to make and hold the seal.
- the valve also has the ability to operate with a relatively high differential pressure across the valve.
- sand control screens which may be either solid or expandable.
- sand control screens cannot be run in accordance with conventional barrier policy in under-balanced wells, as even with a single deployment valve deep set and rotating blow-out preventors (RBOPs) or the snubbing unit as part of the surface BOP barrier environment, sand screens with holes in the tubes provide a possible leak path to the outside of the well at surface while the sand screen is located in the RBOP or snubbing unit.
- RBOPs rotating blow-out preventors
- This problem can be overcome by running two valves, one deep set which may be used for all drilling activities as normal, and a second valve near to surface, to isolate the well near surface.
- two valves as described above may be provided and a section of sand screen may be run into the well as follows.
- the well pressure from the section of the well bore isolated above the deep set valve is then bled down, and checks made to ensure that there is no leak path past the deep set valve.
- the surface BOPs may then be opened and the sand screens deployed into the well, and hung off a profile just below the shallow set valves.
- the sand screen running string is then withdrawn and the shallow set valve and the surface BOPs are closed.
- Drill pipe is then run into the surface BOPs in conventional fashion for under-balanced tripping operations.
- the shallow set valve is opened and may be locked and the drill pipe run through the valve and the end of the drill pipe stabbed into the sand screens, which releases the hang-off of the sand screen.
- the surface BOPs form a seal with the drill pipe string.
- pressure is allowed to equalise across the deep set valve, the valve is then opened and may be locked, and the sand screen then run through the open deep set valve.
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Claims (39)
- Ein Bohrlochventil (10), welches
einen Körper (12), der eine durchgehende Öffnung definiert,
ein Ventilglied (22) für das Anordnen in dem Körper (12), das zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, und
ein Öffnungsglied (30), das an dem Körper befestigt ist und derart betrieben werden kann, dass es das Ventilglied (22) von der geschlossenen in die offene Stellung bewegt,
umfasst, wobei
das Ventil
eine erste Konfiguration kennt, in welcher das Ventilglied (22) in die geschlossene Stellung vorgespannt ist und eine Druckdifferenz in einer ersten Richtung hält, und
eine zweite Konfiguration kennt, in welcher das Ventilglied (22) geschlossen ist und eine Druckdifferenz in der ersten Richtung und auch in einer entgegengesetzten zweiten Richtung aufrecht erhält. - Ventil nach Anspruch 1, worin das Ventil als unterirdisches Einsatzventil für ein Bohrloch betreibbar ist, und geeignet ist, in der ersten Konfiguration eine Druckdifferenz von unten zu halten.
- Ventil nach Anspruch 1, worin das Ventil geeignet ist, in der ersten Konfiguration eine Druckdifferenz von oben zu halten.
- Ventil nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, worin das Ventil derart konfigurierbar ist, dass die jeweilige Stellung und die geschlossene Stellung Sicherheitsstellungen sind.
- Ventil nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, worin das Ventil derart konfigurierbar ist, dass die jeweilige Stellung und die offene Stellung Sicherheitsstellungen sind.
- Ventil nach einem der Ansprüche 4 oder 5, worin das Ventil mit geschlossener Stellung als Sicherheitsstellung betreibbar ist, so dass das Ventil als Absperrventil wirkt.
- Ventil nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, worin das Ventil in einer gesperrten geöffneten Stellung oder mit offener Stellung als Sicherheitsstellung betreibbar ist.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Ventilglied derart konfigurierbar ist, dass es in die offene Stellung vorgespannt werden kann.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventilglied eine gekrümmte Klappe (22) ist.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Öffnungsglied (30) in eine Stellung vorgespannt ist, die das Schließen des Ventilglieds (22) oder das Verbleiben in der geschlossenen Position gestattet.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin unabhängig von dem Ventilglied (22) ein Ventilsitz (28) angeordnet ist.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Öffnungsglied (30) durch Gas oder Fluid betätigt wird.
- Ventil nach Anspruch 12, worin das Öffnungsglied (30) durch unter Druck stehendes Gas oder Fluid betätigt wird.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Öffnungsglied (30) nach mindestens einer Betätigungssequenz betreibbar ist.
- Ventil nach Anspruch 14, worin die Betätigungssequenz durch Betätigen des Fluiddrucks, der über mindestens ein Element aus der Gruppe Steuerleitung (36), Ring, Bohrleitung, Borlochsteuersystem oder elektrohydraulisches Steuersystem bereitgestellt wird, gesteuert wird.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Öffnungsglied (30) einen Kolben (34) beinhaltet und der auf den Kolben (34) einwirkende Fluiddruck dahingehend wirkt, dass das Öffnungsglied (30) derart bewegt wird, dass das Ventilglied (22) geöffnet wird.
- Ventilglied nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche einschließlich einem Rückstellmittel (32) zum Zurückstellen des Öffnungsglieds (30) in eine erste Stellung, in welcher das Ventilglied (22) geschlossen bleiben kann.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Ventil mindestens ein Element aus der folgenden Gruppe: ein Halteglied (38), wobei das Halteglied (38) selektiv positioniert werden kann, um das Ventilglied (22) in der Schließposition zu halten, und ein Rückhalteglied (38), das zum Zurückhalten des Ventilglieds (22) in der geöffneten Stellung konfigurierbar ist, umfasst.
- Ventil nach Anspruch 18, wobei mindestens eines aus Halteglied und Rückhaltelied eine Hülse (38) beinhaltet.
- Ventil nach einem der Ansprüche 18 oder 19, worin in einer ersten Stellung mindestens eines aus Halteglied und Rückhalteglied (38) Bewegungen des Ventilglieds (22) zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung zulässt und in einer zweiten Stellung mindestens eines aus Halteglied und Rückhalteglied (38) das Bewegen des Ventilglieds (22) verhindert oder einschränkt.
- Ventil nach Anspruch 20, worin mindestens eines aus Halteglied und Rückhalteglied (38) durch Gas oder Fluid betätigt wird.
- Ventil nach einem der Ansprüche 18, 20 oder 21, worin mindestens eines aus Halteglied und Rückhalteglied (38) nach mindestens einer Betätigungssequenz betreibbar ist.
- Ventil nach Anspruch 22, worin die Betätigungssequenz durch Betätigen von Fluiddruck, der über mindestens ein Element aus der Gruppe Steuerleitung, Ring, Bohrleitung, Borlochsteuersystem oder elektrohydraulisches Steuersystem bereitgestellt wird, gesteuert wird.
- Ventil nach einem der Ansprüche 18 bis 23, worin mindestens eines aus Halteglied und Rückhalteglied (38) einen Kolben (40) beinhaltet und auf den Kolben (40) einwirkender Fluiddruck dahingehend wirkt, dass das Halteglied (38) dahingehend bewegt wird, dass das Ventilglied (22) in der geschlossenen Stellung gehalten wird, oder dahingehend wirkt, dass das Rückhalteglied (38) in die zweite Stellung bewegt wird.
- Ventilglied nach einem der Ansprüche 18 bis 24, einschließlich Rückstellmittel zum Rückstellen mindestens einem von Halteglied und Rückhalteglied (38) in eine erste Stellung, so dass Bewegen des Ventilglieds (22) zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung möglich wird.
- Ventil nach einem der Ansprüche 18 bis 25, worin ein Universalglied (38) sowohl als das Halteglied als auch als das Rückhalteglied dient.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Ventil eine Mehrzahl von fluidbetätigten Stellgliedern (30, 38) umfasst und das Betätigungsfluid von innerhalb einer Bohrstelle zugeführt wird.
- Ventil nach Anspruch 27, worin die Stellglieder (30, 38) dazu geeignet sind, unabhängig betätigt zu werden.
- Ventil nach einem der Ansprüche 27 oder 28, worin mindestens ein Stellglied (30, 38) durch eine Betriebsfolge, die mindestens eine aus vorbestimmten Druckstärken, Druckfolgen oder ansteigenden Drücken verwendet, betätigt wird.
- Ventil nach einem der Ansprüche 27, 28 oder 29, worin die Betätigung der Stellglieder (30, 38) durch Verminderung des betätigenden Fluiddurchflusses zum Steuern von mindestens einem von Zeiteinstellung und Stellfolge der Glieder (30, 38) in Relation zueinander gesteuert wird,.
- Ventil nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin mindestens eines aus einem Halteglied für Ventilglied und Rückhalteglied (38) für Ventilglied mit einem Öffnungsglied (30) zusammenwirkt.
- Ventil nach Anspruch 31, worin ein kombiniertes Halte- und Rückhalteglied (38) und ein Öffnungsglied (30) derart zusammenwirken, dass Bewegen eines Glieds Bewegen des anderen Glieds nach sich zieht.
- Ventil nach Anspruch 32, worin das kombinierte Halte- und Rückhalteglied (38) und das Öffnungsglied (30) selektiv derart in Eingriff treten können, so dass Bewegen eines Glieds Bewegen des anderen Glieds nach sich zieht.
- Ventil nach Anspruch 33, worin das kombinierte Halte- und Rückhalteglied (38) und das Öffnungsglied (30) derart anordenbar sind, dass der Eintrag von Material hinter die Glieder eingeschränkt wird.
- Ventil nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche in Kombination mit einem Fänger zur Anordnung oberhalb des Ventils, wobei der Fänger mindestens ein Glied beinhaltet, das sich in eine Bohrung erstreckt, um weiteres Fallen eines Gegenstands, der sonst das Ventil beschädigen könnte, zu unterbinden.
- Bohrlochventil (10), welches
einen Ventilkörper (12),
ein Ventilglied (22), das in dem Körper (12) fest angeordnet ist, wobei es zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung beweglich ist, und
eine Mehrzahl fluiddruckbetätigter Stellglieder einschließlich eines Öffnungsglieds (30), welches an dem Körper fest angeordnet ist und derart bedienbar ist, dass das Ventilglied (22) von der Schließstellung in die Öffnungsstellung bewegt wird, umfasst, wobei
das Ventil für eine Mehrzahl unterschiedlicher Sicherheitsstellungsmodi konfigurierbar ist, welche das Verhalten des Ventils bei einem Ausfall des Zustroms von Betätigungsfluid für das Stellglied bestimmen, wobei diese Modi sind:a) mindestens einer aus einer Sicherheitsstellung in der jeweiligen Stellung, wobei das Ventilglied seine Konfiguration beibehält, und einer geöffneten Sicherheitsstellung, wobei das Ventilglied öffnet oder in der offenen Stellung verbleibt, undb) eine geschlossenen Sicherheitsstellung, wobei das Ventilglied schließt oder in der geschlossenen Stellung bleibt. - Verfahren zum Betreiben eines Bohrlochventils, welches umfasst:Bereitstellen eines Ventils (10) mit einem Körper (12), der eine durchgehende Öffnung definiert, einem Ventilglied (22) in dem Körper, welches zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, und einem Öffnungsglied (30), welches an dem Körper fest angeordnet ist und derart bedienbar ist, dass das Ventilglied (22) von der geschlossenen in die geöffnete Stellung bewegt wird,Konfigurieren des Ventils in einer ersten Konfiguration, in welcher das Ventilglied (22) in die geschlossene Position vorgespannt ist und eine Druckdifferenz in einer ersten Richtung hält, undKonfigurieren des Ventils in einer zweiten Konfiguration, in welcher das Ventilglied (22) geschlossen ist und eine Druckdifferenz in der ersten Richtung und auch in einer entgegengesetzten zweiten Richtung aufrecht erhält.
- Verfahren zum Betreiben eines Bohrlochventils welches umfasst:Bereitstellen eines Ventils (10) mit einem Körper (12), einem Ventilglied (22), das fest in dem Körper angeordnet und zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position beweglich ist, und einer Mehrzahl von durch Fluiddruck betätigten Stellgliedern einschließlich eines Öffnungsglieds (30), welches an dem Körper fest angeordnet ist und derart bedienbar ist, dass das Ventilglied (22) von der geschlossenen in die geöffnete Stellung bewegt wird,Konfigurieren des Ventils in mindestens einer aus einer Sicherheitsstellung in der jeweiligen Stellung, wobei das Ventilglied bei einem Ausfall des Zustroms von Betätigungsfluid seine Konfiguration beibehält, und einer geöffneten Sicherheitsstellung, wobei das Ventilglied bei einem Ausfall des Zustroms von Betätigungsfluid öffnet oder in der offenen Stellung verbleibt, undKonfigurieren des Ventils in einer Sicherheitsstellung, in welcher das Ventilglied schließt oder in der geschlossenen Position verbleibt.
- Verfahren nach Anspruch 37, das weiterhin die Bereitstellung einer Fluidsäule oberhalb des Ventils beinhaltet, wenn sich das Ventil in der zweiten Konfiguration befindet.
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