FR2519725A1

FR2519725A1 - Fluid displacement well safety valve - has housing contg. a flow tube which controls a valve element

Info

Publication number: FR2519725A1
Application number: FR8200220A
Authority: FR
Inventors: Ronald Earl Pringle
Original assignee: Camco Inc
Current assignee: Camco Inc
Priority date: 1982-01-08
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1983-07-18

Abstract

A subsurface well safety valve comprises a housing having a valve closure with a flow tube longitudinally movable in the housing for controlling movement of the valve closure. A seal-less gas chamber communicates with a fluid passageway to receive fluid pressure from the well surface. A piston in the housing is connected to the flow tube and has its ends exposed to pressure in the passageway on both sides of a time delay restriction. Used for controlling fluid flow through a well conduit. The valve can be used at great depths in wells and actuated by small differentials in hydraulic control lines. The gas in the closing gas chamber is unlikely to escape.

Description

I1 est connu depuis longtemps d'utiliser des soupapes de sécurité de puits, comme décrit dans le brevet des EUA nO 3.782.461 et dans la demande de brevet des EUA nO 027.207 déposée le 5 avril 1978, qui comportent une chambre à gaz pour fermer la soupape, cette soupape étant actionnée en position ouverte par une pression hydraulique transmise à partir de la surface du puits. Cependant, lorsqu'on utilise de telles soupapes de sécurité dans des applications ou elles sont posées à une très grande profondeur, la pression hydrostatique du fluide de commande dans la conduite hydraulique de commande d'écoulement peut dépasser 350 bars.Bien que les soupapes de sécurité classiques puissent être chargées de fa çon à produire une pression de fermeture supérieure à 350 bars pour surmonter les pressions hydrostatiques existantes, un frottement excessif est alors créé sur tous les joints d'étanchéité utilisés et on court le risque d'une perte de la charge de gaz,ce qui aurait pour effet que la soupape tom- berait en panne, en position ouverte. It has long been known to use well safety valves, as described in US Patent No. 3,782,461 and in US Patent Application No. 027,207 filed April 5, 1978, which have a gas chamber for closing the valve, this valve being actuated in the open position by hydraulic pressure transmitted from the surface of the well. However, when such safety valves are used in applications where they are installed at a very great depth, the hydrostatic pressure of the control fluid in the hydraulic flow control line can exceed 350 bar. conventional safety devices can be loaded in such a way as to produce a closing pressure greater than 350 bars to overcome existing hydrostatic pressures, excessive friction is then created on all the seals used and there is the risk of loss of gas charge, which would cause the valve to fail in the open position.

La présente invention a pour but de réaliser une soupape de sécurité de puits qui peut être utilisée à de plus grandes profondeurs dans des puits, qui peut être actionnée par de petites différences de pression dans les conduites de commande hydrauliques et dans laquelle le gaz contenu dans la chambre à gaz de commande de fermeture ne risque pas de s'en échapper. The object of the present invention is to provide a well safety valve which can be used at greater depths in wells, which can be actuated by small pressure differences in the hydraulic control lines and in which the gas contained in the closing control gas chamber cannot escape.

Par conséquent, la présente invention se rapporte à une soupape de sécurité de puits souterraine ayant un corps traversé par un alésage et un tube d'écoulement commandant un organe obturateur qui se déplace entre une position ouverte et une position fermée dans l'alésage. Des moyens sont prévus pour solliciter le tube d'écoulement dans une première direction afin de provoquer le déplacement de l'organe obturateur jusqu'à la position ouverte. Une chambre à gaz est formée dans le corps et un passage à fluide est formé dans le corps et agencé pour recevoir une pression de fluide transmise à partir de la surface du puits pour accroître la pression du gaz contenu dans la chambre. Le passage comporte un étrangle ment limitant l'écoulement du fluide hors-du corps.Des moyens formant piston disposés dans le corps sont raccordés au tube d'écoulement.et ont une première extrémité exposée à la pression régnant dans le passage d'un premier côté de l'é tranglement et une seconde extrémité exposée à la pression rognant dans le passage du second côté de l'étranglement et sou ive à la pression régnant dans la chambre à gaz. Lorsque la pression régnant du premier côté de l'étranglement est réduite, le gaz comprimé agit sur le fluide situé du second c6té de-l6tranglement de façon à déplacer les moyens formant piston dans une direction telle qu'ils provoquent la fermeture de la soupape. Therefore, the present invention relates to an underground well safety valve having a body through which a bore passes and a flow tube controlling a shutter member which moves between an open position and a closed position in the bore. Means are provided for urging the flow tube in a first direction in order to cause the shutter member to move to the open position. A gas chamber is formed in the body and a fluid passage is formed in the body and arranged to receive fluid pressure transmitted from the surface of the well to increase the pressure of the gas contained in the chamber. The passage has a constriction limiting the flow of fluid out of the body. Piston means disposed in the body are connected to the flow tube. And have a first end exposed to the pressure prevailing in the passage of a first side of the throttle and a second end exposed to pressure trimming in the passage of the second side of the throttle and supporting the pressure prevailing in the gas chamber. When the pressure prevailing on the first side of the throttle is reduced, the compressed gas acts on the fluid located on the second side of the throttle so as to move the piston means in a direction such that they cause the valve to close.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étranglement comporte un clapet anti-retour en parallèle avec les moyens formant piston pour mettre rapidement la chambre à gaz sous pression. According to another characteristic of the invention, the throttle comprises a non-return valve in parallel with the means forming a piston for rapidly putting the gas chamber under pressure.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la chambre à gaz est démunie de joints d'étanchéité de sorte que la charge de gaz ne peut s'en échapper. La chambre à gaz peut comporter une enceinte munie d'un orifice à fluide à sa base et/ou un soufflet protégé. According to yet another characteristic of the invention, the gas chamber is devoid of seals so that the gas charge cannot escape from it. The gas chamber may include an enclosure provided with a fluid orifice at its base and / or a protected bellows.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une soupape disposée en amont de l'étranglement pour remplir initialement de gaz sous pression le passage et la chambre. According to yet another characteristic of the invention, there is provided a valve arranged upstream of the throttle to initially fill with pressure gas the passage and the chamber.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens formant piston montés dans le passage limitent mais permettent l'écoulement du fluide dans le passage. According to yet another characteristic of the invention, the means forming a piston mounted in the passage limit but allow the flow of the fluid in the passage.

Une autre caractéristique de l'invention réside en ce que des moyens d'actionnement à tiges sont montés dans le corps et sont raccordés entre les moyens formant piston et le tube d'écoulement. Les moyens d'actionnement à tiges peuvent être exposés d'un côté à la pression régnant dans l'alésage et qui agit dans la direction de fermeture de la soupape, la seconde extrémité des moyens d'actionnement à tiges étant exposée à la pression de commande hydraulique en provenance de la surface du puits et qui agit dans la direc tion d'ouverture de la soupape. Dans un autre mode de réalisation, les moyens d'actionnement à tiges sont exposés à leurs extrémités opposées à la pression régnant dans l'alésage de telle sorte que les moyens d'actionnement à tiges sont insensibles à la pression régnant dans l'alésage. Another characteristic of the invention lies in that rod actuation means are mounted in the body and are connected between the piston means and the flow tube. The rod actuating means may be exposed on one side to the pressure prevailing in the bore and which acts in the closing direction of the valve, the second end of the rod actuating means being exposed to the pressure of hydraulic control coming from the surface of the well and which acts in the direction of opening of the valve. In another embodiment, the rod actuating means are exposed at their ends opposite to the pressure prevailing in the bore so that the rod actuating means are insensitive to the pressure prevailing in the bore.

Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, la surface de la section transversale des moyens formant piston est supérieure à la surface de la section transversale desmoyens d'actionnement à tiges pour assurer la fermeture de la soupape de sécurité lors de la suppression de la pression hydraulique de commande en provenance de la sur face. According to yet another characteristic of the present invention, the area of the cross section of the piston means is greater than the area of the cross section of the rod actuating means to ensure the closing of the safety valve when the removal of the hydraulic control pressure from the face.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre de ses modes de réalisation actuellement préférés donnée uniquement à titre d'exemple illustratif et considérée à la lumière des dessins annexés dans lesquels:
les Fig. 1A et lB,qui doivent être considérées placées dans le prolongement l'une de l'autre,représentent une vue partielle en élévation, avec coupe partielle, d'une soupape de sécurité de puits utilisant un mode de réalisation de la présente invention représentée en position ouverte;
la Fig. 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1A;
la Fig. 3 est une vue en coupe prise suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1B;
la Fig. 4 est une vue en coupe prise suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2; et
la Fig. 5 est une vue partielle en élévation, avec coupe partielle, d'un autre mode de réalisation de la présente invention qui est équilibré en pression par la pression régnant dans l'alésage de la soupape, pression à laquelle il est insensible.Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows of its currently preferred embodiments given solely by way of illustrative example and considered in the light of the appended drawings in which:
Figs. 1A and 1B, which must be considered placed in the extension of one another, represent a partial elevation view, with partial section, of a well safety valve using an embodiment of the present invention shown in open position;
Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1A;
Fig. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 1B;
Fig. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 2; and
Fig. 5 is a partial elevational view, partly in section, of another embodiment of the present invention which is pressure balanced by the pressure prevailing in the valve bore, the pressure at which it is insensitive.

On se référera maintenant aux dessins et en particulier aux Fig. 1A et 1B sur lesquelles on a désigné la soupape de sécurité par la référence générale 10, cette soupape comportant un corps 12 ayant un alésage traversant 14 dans lequel est formé un siège 16 de soupapeetunélément obturateur approprié tel qu'un clapet 18 articulé au corps 12 par un axe de pivot 20. Dans les conditions normales de fonctionnement, la soupape de sécurité 10 est ouverte pour permettre l'écoulement de la production du puits par l'alésage 14 mais on peut fermer la soupape de sécurité 10 à partir de la surface du puits dans le cas où des conditions anormales surviennent. Reference will now be made to the drawings and in particular to FIGS. 1A and 1B on which the safety valve has been designated by the general reference 10, this valve comprising a body 12 having a through bore 14 in which is formed a valve seat 16 and a suitable shutter element such as a valve 18 articulated to the body 12 by a pivot axis 20. Under normal operating conditions, the safety valve 10 is open to allow the production of the well to flow through the bore 14, but the safety valve 10 can be closed from the surface from the well in case abnormal conditions occur.

Un organe tubulaire ou tube d'écoulement 20 peut se déplacer télescopiquement dans le corps 12 et à travers le siège de soupape 16. Comme on peut le voir plus particulièrement sur a Fig. 1B, lorsque le tube d'écoulement 22 est déplacé jusqu'à une position basse, le tube 22 repousse le clapet 18 en éloignement du siège de soupape 16. Ainsi, la soupape 10 est maintenue dans la position ouverte tant que le tube 22 est dans la. position basse. Lorsque le tube d'écoulement 22 est déplacé vers le haut, le clapet 18 peut se déplacer vers le haut jusqu'à venir en appui sur le siège 16 sous l'action du fluide qui s'écoule vers le haut dans l'alésage 14 et derrière le clapet 18. A tubular member or flow tube 20 can move telescopically in the body 12 and through the valve seat 16. As can be seen more particularly in a FIG. 1B, when the flow tube 22 is moved to a low position, the tube 22 pushes the valve 18 away from the valve seat 16. Thus, the valve 10 is maintained in the open position as long as the tube 22 is in the. low position. When the flow tube 22 is moved upwards, the valve 18 can move upwards until it comes to bear on the seat 16 under the action of the fluid which flows upwards in the bore 14 and behind the valve 18.

Des moyens peuvent être prévus pour solliciter le tube d'écoulement 22 dans une première direction afin de provoquer le déplacement de l'organe obturateur 18 jusqu'à la position ouverte, tels qu'un ressort 26 agissant contreunpremier épaulement 28 formé dans le corps 12 et contre un second épaulement 30 solidaire du tube d'écoulement 22. Means can be provided to urge the flow tube 22 in a first direction in order to cause the displacement of the shutter member 18 to the open position, such as a spring 26 acting against the first shoulder 28 formed in the body 12 and against a second shoulder 30 integral with the flow tube 22.

Comme représenté sur les Fig. lA, 1B, 3 et 4 auxquelles on se référera maintenant, un organe annulaire 32 est positionné dans le corps 12. La soupape 10 comporte une chambre à gaz qui peut comporter une série de cavités 34 percées à partir de labase dans l'organe annulaire 32 et qui ont des orifices d'entrée 36 formés à la base des cavités 34. A la place des cavités ou en plus de celles-ci on peut utiliser un soufflet annulaire protégé 38 rempli de gaz. Un passage à fluide est formé dans le corps, ce passage partant d'un orifice 40 qui est conçu pour être raccordé à une conduite de commande 42 qui aboutit 4 la surface du puits en vue d'être raccordée à une. source de fluide hydraulique qui sert à fournir un fluide dè commande hydraulique pour actionner la soupape 10.Le passage à fluide va de l'orifice 40 jusqu'aux chambres à gaz qui comprennent les cavités 34 et le soufflet 38 pour ac crotte la pression du gaz qui y est contenu. Le passage comprend une partie 44 en communication avec l'orifice 40 et une ou plusieurs parties 46 et il peut comporter un passage 48,tous traversant l'organe annulaire 32,et un passage annulaire 50 qui communique avec les orifices 36 et le soufflet 38. Ainsi, lorsqu'on'applique une pression hydraulique à partir de la surface du puits à l'orifice 40, le fluide hydraulique peut s'écouler par les passages 44, 46, 48, 50 et comprimer le gaz contenu dans les chambres 34 et 38. On notera plus particulièrement que la charge de gaz contenue dans les chambres 34 et 38 n'est pas exposée à des joints d'étanchéité et n'est pas ainsi susceptible de s'échapper. As shown in Figs. 1A, 1B, 3 and 4 which will now be referred to, an annular member 32 is positioned in the body 12. The valve 10 includes a gas chamber which may include a series of cavities 34 drilled from the base in the annular member 32 and which have inlet orifices 36 formed at the base of the cavities 34. In place of or in addition to the cavities, it is possible to use a protected annular bellows 38 filled with gas. A fluid passage is formed in the body, this passage leaving an orifice 40 which is designed to be connected to a control line 42 which terminates at the surface of the well in order to be connected to one. source of hydraulic fluid which is used to supply a hydraulic control fluid for actuating the valve 10. The fluid passage goes from the orifice 40 to the gas chambers which include the cavities 34 and the bellows 38 for increasing the pressure of the gas contained therein. The passage comprises a part 44 in communication with the orifice 40 and one or more parts 46 and it may include a passage 48, all passing through the annular member 32, and an annular passage 50 which communicates with the orifices 36 and the bellows 38 Thus, when hydraulic pressure is applied from the surface of the well to the orifice 40, the hydraulic fluid can flow through the passages 44, 46, 48, 50 and compress the gas contained in the chambers 34 and 38. It will be noted more particularly that the gas charge contained in the chambers 34 and 38 is not exposed to seals and is therefore not liable to escape.

Le passage comporte un étranglement qui limite l'écoule ment du fluide. Un ou plusieurs pistons 52, par exemple quatre, peuvent être disposés dans les passages 46, ces pistons étranglant mais permettant l'écoulement par les passages 46.Ainsi, les pistons 52 ont des premières extrémités 54 exposées à la pression régnant dans le passage 44 transmise par l'orifice 40 et des secondes extrémités 56, exposées à la pression régnant dans les chambres à gaz 34 et 38. Ainsi, lorsque du fluide hydraulique est envoyé dans l'orifice 40 et le passage, cè fluide hydraulique s'écoule dans le passage 44 et dans les passages 46 autour des pistons 52 pour comprimer le gaz contenu dans les chambres 34 et 38.Cependant, lorsque la pres seion cesse d'être appliquée à l'orifice 40, le gaz comprimé contenu dans les chambres à gaz 34 et 38 agit contre les extrémités 56 des pistons 52.les déplaçant vers le haut. Au lieu d'utiliser les pistons pour former l'étranglement, on peut utiliser un petit orifice en parallèle avec les pistons 52. The passage has a constriction which limits the flow of the fluid. One or more pistons 52, for example four, can be arranged in the passages 46, these pistons throttling but allowing the flow through the passages 46. Thus, the pistons 52 have first ends 54 exposed to the pressure prevailing in the passage 44 transmitted through the orifice 40 and second ends 56, exposed to the pressure prevailing in the gas chambers 34 and 38. Thus, when hydraulic fluid is sent into the orifice 40 and the passage, this hydraulic fluid flows in the passage 44 and in the passages 46 around the pistons 52 to compress the gas contained in the chambers 34 and 38. However, when the pressure ceases to be applied to the orifice 40, the compressed gas contained in the gas chambers 34 and 38 acts against the ends 56 of the pistons 52. Moving them upwards. Instead of using the pistons to form the constriction, it is possible to use a small orifice in parallel with the pistons 52.

Pour comprimer plus rapidement le gaz contenu dans les chambres 34 et 38, un clapet anti-retour 58 peut être monté dans le passage 48 qui est en parallèle avec les passages 46 de telle sorte que le fluide hydraulique provenant de l'ori fice 40 peut s'écouler par le passage 48 dans une direction appropriée pour comprimer le gaz contenu dans les chambres à gaz 34 et 38, le clapet empêchant un échappement de la pression du gaz par le passage 48. To more quickly compress the gas contained in the chambers 34 and 38, a non-return valve 58 can be mounted in the passage 48 which is in parallel with the passages 46 so that the hydraulic fluid coming from the orifice 40 can flow through the passage 48 in a suitable direction to compress the gas contained in the gas chambers 34 and 38, the valve preventing the gas pressure from escaping through the passage 48.

Les pistons 52 sont reliés au tube d'écoulement 22 qu'ils actionnent du fait qu'ils sont fixés à un anneau 60 (Fig. 1A et 4 > lequel est à son tour fixé à une ou plusieurs tiges d'actionnement 62, de préférence deux, lesquelles sont à leur tour fixées à un organe 64 de raccordement au tube d'écoulement 22. Les tiges d'actionnement 62 s'étendent dans une rainure 66 formée dans l'organe annulaire 32 et traversent des joints d'étanchéité 68. Par conséquent, le déplacement des pistons 52 provoque un déplacement longitudinal du tube d'écoulement 22.On doit également noter que,dans Ie mode de réalisation représenté sur la Fig. 1A, les tiges d'actionnement 62 sont soumises,au dessus des joints 6 & à la pression hydrostatique et du fluide de commande régnant dans la conduite de commande qui agit dans une direction dans laquelle elle tend à déplacer le tube d'écoulement 22 vers le bas, provoquant l'ouverture de l'organe obturateur 18 tandis que la pression de la colonne de production régnant dans l'alésage 14 agit sur les tiges d'actionnement 62 au-dessous des joints d'étanchéité 68 dans une direction dans laquelle elle tend à déplacer le tube d'écoulement 22 vers le haut, provoquant de ce fait la fermeture de l'organe obturateur 18. The pistons 52 are connected to the flow tube 22 which they actuate because they are fixed to a ring 60 (FIGS. 1A and 4> which is in turn fixed to one or more actuating rods 62, of preferably two, which are in turn fixed to a member 64 for connection to the flow tube 22. The actuating rods 62 extend in a groove 66 formed in the annular member 32 and pass through seals 68 Consequently, the displacement of the pistons 52 causes a longitudinal displacement of the flow tube 22. It should also be noted that, in the embodiment shown in FIG. 1A, the actuating rods 62 are subjected, above the seals 6 & hydrostatic pressure and control fluid prevailing in the control line which acts in a direction in which it tends to move the flow tube 22 downward, causing the opening of the shutter member 18 while that the pressure of the production column prevailing da The bore 14 acts on the actuating rods 62 below the seals 68 in a direction in which it tends to move the flow tube 22 upward, thereby causing the closure of the obturator 18.

Afin de fournir unr force de fermeture élevée, il est préférable de remplir préalablement de gaz comprimé les ca vités 34 et le soufflet 38 en utilisant un gaz tel que de l'azote. Ainsi, lors de l'assemblage de la soupape 10,le soufflet annulaire 38 est rempli d'azote. En outre, on peut précharger le gaz contenu dans les cavités 34 en retournant la soupape 10 à l'envers et en introduisant une charge d'azote comprima par l'orifice 40 à travers le clapet anti-retour 70 de telle sorte que les passages à fluide 44, 46, 48, 50 et 34 sont préchargés.On peut alors introduire la soupape 10 dans la colonne de production et le clapet anti-retour 70 reste en plaoejusqu'à ce que la soupape 10 soit mise en place dans le puits et que la pression hydraulique transmise par la conduite de commande 42 écarte la bille du clapet 70 pour actionner la soupape 10. En outre, il est préférable que la surface de la section transversale des pistons 52 soit plus grande que la surface de la section transversale des tiges d'actionnement 62 par exemple huit fois plus grande pour fournir un facteur de sécurité approprié pour fermer la soupape de sécurité 10 à la suite du relâchement de la pression du fluide hydraulique de commande provenant de la surface transmis par la conduite de commande 42. In order to provide a high closing force, it is preferable to fill the cavities 34 and the bellows 38 with compressed gas beforehand using a gas such as nitrogen. Thus, during the assembly of the valve 10, the annular bellows 38 is filled with nitrogen. In addition, the gas contained in the cavities 34 can be preloaded by turning the valve 10 upside down and introducing a charge of nitrogen compressed by the orifice 40 through the non-return valve 70 so that the passages with fluid 44, 46, 48, 50 and 34 are preloaded. The valve 10 can then be introduced into the production column and the non-return valve 70 remains in place until the valve 10 is placed in the well. and that the hydraulic pressure transmitted by the control line 42 spreads the ball of the valve 70 to actuate the valve 10. In addition, it is preferable that the area of the cross section of the pistons 52 is larger than the area of the cross section actuating rods 62 for example eight times larger to provide a suitable safety factor for closing the safety valve 10 following the release of the pressure of the hydraulic control fluid from the surface transmitted by the line d e command 42.

Etant donné que le fluide de commande hydraulique exerce une force hydrostatique sur les tiges d'actionnement 62 audessus des joints d'étanchéité 68 qui s'oppose à la force dirigée vers le haut appliquée aux tiges d'actionnement 62 par la pression régnant dans l'alésage 14, la force hydrostatique applique une sollicitation au tube d'écoulement 22 dans une direction dans laquelle elle tend à provoquer le déplacement de l'organe-obturateur 18 à sa position ouverte. Par conséquent, dans le cas où la pression de la colonne de production régnant dans l'alésage 14 est faible, on peut supprimer le ressort de sollicitation 26. Since the hydraulic control fluid exerts a hydrostatic force on the actuating rods 62 above the seals 68 which opposes the upward force applied to the actuating rods 62 by the pressure prevailing in the the bore 14, the hydrostatic force applies a stress to the flow tube 22 in a direction in which it tends to cause the displacement of the shutter member 18 in its open position. Consequently, in the case where the pressure of the production column prevailing in the bore 14 is low, the biasing spring 26 can be eliminated.

En service, le mode de réalisation des Fig. 1 à 4 est introduit dans une colonne de production de puits dans un puits de forage de préférence avec une charge de gaz introduite dans les chambres 34 et 38 et une pression hydraulique appliquée dans la conduite 42 de fluide de commande. On met le fluide hydraulique de la conduite de commande sous une pression plus élevée pour charger davantage le gaz contenu dans les chambres 34 et38. Le ressort 26 et les forces hydrauliques agissant sur les tiges d'actionnement 62 repoussent le tube d'écoulement 22 vers le bas pour ouvrir la soupape à clapet 18. Bien que le fluide hydraulique sous pression provenant de la conduite de commande 42 s'écoule également autour des pistons 52 dans leurs chambres 46, le fluide hydraulique s'écoule rapidement à travers le clapet anti-retour 58 et le passage 48 de façon à accroitre rapidement la pression du gaz dans les chambres à gaz pour produire un chargement rapide en préparation d'une fermeture désirée
quelcopque de la soupape 10. Après que la soupape a été en
position ouverte pendant un certain temps, la pression de
fluide de commande s'égalise de part et d'autre des pistons
52.Lorsqu'.on désire fermer la soupape de sécurité 10, on
abaisse la pression de commande hydraulique dans la conduite
de commande 42 et la pression du gaz contenu dans les
chambres 34 et/ou 38 déplace le fluide hydraulique et les
pistons 52 vers le haut,ceux-ci entrainant avec eux les tiges
d'actionnement 62 lesquelles à leur tour déplacent le tube d'écoulement 22 vers le haut pour permettre au clapet 18 de
se fermer et de rester fermé sous l'action de la pression de
la colonne de production qui agit sur la face arrière du cla
pet 18. Une fois la soupape 10 fermée, la pression du fluide
de commande s'égalise de part et d'autre des pistons 52 en
fuyant par les étranglements ou jeux entre les pistons 52 et
les cylindres 46.Ensuite, après que la pression de la co
lonne de production a été égalisée de part et d'autre du
clapet 18, comme il est classique, la soupape 10 est ouverte
par la force duressort 26 et par la pression hydrostatique
dans la conduite de commande 42 qui agit sur la surface de
section transversale des pistons d'actionnement 52 si ces
forces sont supérieures à la force engendrée par la pression
de la colonne de production qui agit sur les tiges 62 d'ac
tionnement de la soupape. Si la pression de la colonne de
production est supérieure à la pression hydrostatique régnant
dans la conduite de commande, une pression doit être appli
quée dans la conduite de commande pour surmonter la pression
du tube de production vagissant sur les tiges 62 d'actionne
ment de la soupape.In service, the embodiment of Figs. 1 to 4 is introduced into a well production column in a wellbore preferably with a gas charge introduced into the chambers 34 and 38 and a hydraulic pressure applied in the pipe 42 of control fluid. The hydraulic fluid in the control line is put under a higher pressure to further charge the gas contained in the chambers 34 and 38. The spring 26 and the hydraulic forces acting on the actuating rods 62 push the flow tube 22 downwards to open the flap valve 18. Although the hydraulic fluid under pressure coming from the control line 42 flows also around the pistons 52 in their chambers 46, the hydraulic fluid flows rapidly through the non-return valve 58 and the passage 48 so as to rapidly increase the pressure of the gas in the gas chambers to produce a rapid loading in preparation of a desired closure
any valve 10. After the valve has been turned on
open position for a while, the pressure of
control fluid is equalized on both sides of the pistons
52.When you wish to close the safety valve 10, you
lowers hydraulic control pressure in line
42 and the pressure of the gas contained in the
chambers 34 and / or 38 displaces the hydraulic fluid and the
pistons 52 upwards, these carrying the rods with them
actuator 62 which in turn move the flow tube 22 upward to allow the valve 18 to
close and remain closed under the action of pressure from
the production column which acts on the rear side of the cla
pet 18. Once the valve 10 is closed, the fluid pressure
control equalizes on both sides of the pistons 52 in
leaking through the throttles or clearances between the pistons 52 and
the cylinders 46. Then after the pressure of the co
lonne of production was equalized on both sides of the
valve 18, as is conventional, valve 10 is open
by the spring force 26 and by the hydrostatic pressure
in the control line 42 which acts on the surface of
cross section of the actuating pistons 52 if these
forces are greater than the force generated by the pressure
of the production column which acts on the stems 62 of ac
valve operation. If the column pressure of
production is higher than the prevailing hydrostatic pressure
pressure must be applied in the control line
in the control line to overcome the pressure
of the production tube wandering on the rods 62
valve.

Cependant, les tiges d'actionnement peuvent être équili
brées de façon que toutes les forces exercées par la pression
de la colonne de production dans l'alésage et par la pression
hydrostatique régnant dans la conduite de commande d'écoule
ment sur la tige d'actionnement soient égales. Sur la Fig. 5
à laquelle on se référera maintenant, on a représenté un
autre mode de réalisation de la présente invention dont les
éléments ont été désignés par les mêmes références que ceux des Fig. 1 à 4 suivies de l'indice "a". Dans ce mode de réalisation,une pièce rapportée 80 est disposée dans le passage 44a cette pièce étant traversée par une ouverture 82 de telle sorte que la pression hydraulique de commande d'écoulement peut être transmise à travers elle.Les tiges d'actionnement 62a traversent la pièce rapportée 80 avec interposition de joints d'étanchéitd 84 et pénètrent dans une cavité 86. Une ouverture 88 est formée dans le corps 12a entre la cavité 86 et l'alésage 14a. Par conséqúent, les tiges d'actionnement 62a sont exposées au-dessus des joints d'étanchéité 84 à la pression de la colonne de production qui agit dans un sens et au-dessous des joints 68a à la pression de la colonne de production qui agit dans l'autre sens de telle sorte que les tiges d'actionnement 62a sont insensibles à la pression de la colonne de production. De même, les tiges d'actionnement 62a sont exposées entre les joints 84 et 68a au fluide de commande hydraulique qui agit dans les deux sens et elles sont, par conséquent, insensibles à la pression hydrostatique et du fluide de commande.However, the actuating rods can be balanced
brées so that all the forces exerted by the pressure
of the production column in the bore and by the pressure
hydrostatic prevailing in the flow control line
on the actuating rod are equal. In Fig. 5
to which we will now refer, we have represented a
another embodiment of the present invention, the
elements have been designated by the same references as those of FIGS. 1 to 4 followed by the index "a". In this embodiment, an insert 80 is disposed in the passage 44a, this part being traversed by an opening 82 so that the hydraulic flow control pressure can be transmitted through it. The actuating rods 62a pass through the insert 80 with the interposition of seals 84 and penetrate into a cavity 86. An opening 88 is formed in the body 12a between the cavity 86 and the bore 14a. Consequently, the actuating rods 62a are exposed above the seals 84 to the pressure of the production column which acts in one direction and below the seals 68a to the pressure of the production column which acts in the other direction so that the actuating rods 62a are insensitive to the pressure of the production column. Similarly, the actuating rods 62a are exposed between the seals 84 and 68a to the hydraulic control fluid which acts in both directions and they are, therefore, insensitive to the hydrostatic pressure and the control fluid.

Par conséquent, la présente invention est entièrement appropriée pour atteindre les objectifs et offrir les avantages mentionnés ainsi que d'autres qui lui sont propres. Therefore, the present invention is fully suitable for achieving the objectives and providing the advantages mentioned as well as others of its own.

Bien qu'on ait décrit, aux fins de la divulgation, les modes de réalisation de l'invention actuellement préférés, de nombreux Changements en ce qui concernelesdétails de construction et l'agencement des pièces viendront immédiatement à l'esprit des spécialistes de la technique, de tels changements entrant dans l'esprit de l'invention et dans le cadre des revendications annexées et étant couverts par elles. Although the presently preferred embodiments of the invention have been described for the purpose of disclosure, many changes in construction details and arrangement of parts will immediately come to the mind of those skilled in the art. , such changes being within the spirit of the invention and within the scope of the appended claims and being covered by them.

Claims

1 - Underground well safety valve for controlling the flow of the fluid in a well conduit, characterized in that it comprises: a body (12) traversed by a bore If4); a shutter member (18) mounted in the body and movable between open and closed positions in the bore; a flow tube (22) movable longitudinally in the body for controlling the movement of the shutter member; means (26) for urging the flow tube in a first direction to cause the closure member to move to the open position; a gas chamber (34; 38) formed in the body; a passage (44, 46, 48, 50) to fluid formed in the body and arranged to receive a pressure of fluid coming from the surface of the well, this passage comprising a constriction limiting the flow of the fluid out of the body; piston means (52) mounted in the body and connected to the flow tube, said piston means having a first end exposed to the pressure prevailing in the passage of a first side of the constriction and a second end exposed to the pressure prevailing in the passage on the second side of the throttle and subjected to the pressure prevailing in the gas chamber so that when the pressure prevailing on the first side of the throttle is reduced, the compressed gas acts on the fluid located on the second side of the throttle so as to move the piston means in a direction such that they cause the valve to close.

2 - Safety valve according to claim 1, characterized in that the throttle comprises a non-return valve (58).

3 - Safety valve according to claim 1, characterized in that the throttle est'constitué by a limited space around the piston means (52).

4 - Safety valve according to claim 1, characterized in that the gas chamber (34) has an orifice (36) formed at its base.

5 - Safety valve according to claim 1, characterized in that the gas chamber comprises a bellows (38).

6 - Safety valve according to claim 1, characterized in that the bellows (38) is protected and preloaded.

7 - Safety valve according to claim 1, characterized in that it comprises a valve (70) disposed upstream of the throttle to introduce a pressurized gas into the passage and into the gas chamber.

8 - Underground well safety valve for controlling the flow of fluid in a well conduit, characterized in that it comprises: a body (12) through which a bore (14) passes; a shutter member (18) mounted in the body and movable between open and closed positions in the bore; a flow tube (22) movable longitudinally in the body for controlling the movement of the shutter member; means (26) for urging the flow tube in a first direction to cause the closure member to move to the open position; a gas chamber (34, 38) formed in the body; a fluid passage (44, 46, 48, 50) formed in the body between the gas chamber and an orifice (40) arranged to receive a fluid pressure from the surface of the well in order to increase the pressure of the gas in the chamber ; piston means (52) positioned in the passage between the gas chamber and the orifice, the piston means limiting but allowing the flow of fluid in the passage; the piston means being connected to the flow tube so that, when the pressure prevailing on the orifice side of the piston means is reduced, the gas compressed in the gas chamber acts on the fluid situated on the gas chamber side of the piston means for moving the piston means in a direction such that they cause the valve to close.

9 - Safety valve according to claim 8, characterized in that it comprises a non-return valve (58) mounted in parallel in the path of the fluid with the means forming a piston (52) for quickly putting under pressure the gas chamber (34, 38).

10 - Safety valve according to claim 8, characterized in that the gas chamber (34, 38) is devoid of seals so that the gas charge can not escape.

11 - Safety valve according to claim 10, characterized in that the gas chamber comprises an enclosure (34) provided with an orifice (36) with fluid at its base.

12 - Safety valve according to claim 10, characterized in that the gas chamber comprises a protected bellows (38).

13 - Safety valve according to claim 8, characterized in that it comprises rod actuation means (62) connected between the piston means (82) and the flow tube (221, said actuation means with rods being exposed on one side to the pressure prevailing in the bore (14) acting on the rod in the closing direction of the valve; and the actuating means with rods being exposed on a second side to the pressure transmitted by the orifice (40) which acts on the rod actuating means in the opening direction of the valve.

14 - Safety valve according to claim 13, characterized in that the area of the cross section of the piston means (52) is larger than the area of the cross section of the rod actuating means (62).

15 - Safety valve according to claim 8, characterized in that it comprises actuating means with rods (62a) connected between the means forming the piston and the flow tube; said rod actuating means being exposed at their ends opposite to the pressure prevailing in the bore (14a) so that the rod actuating means are insensitive to the pressure prevailing in the bore.

16 - Underground well safety valve for controlling the flow of fluid in a well conduit, characterized in that it comprises: a body (12) through which a bore (14) passes; a shutter member (18) mounted in the body and movable between open and closed positions in the bore; a flow tube (22) movable longitudinally in the body for controlling the movement of the shutter member; elastic means (26) for urging the flow tube in a direction in which it causes the valve to open; a gas chamber (36, 38) without a seal formed in the body; a fluid passage (44, 46, 48, 50) formed in the body between the gas chamber and an orifice (40) arranged to be connected to a source of hydraulic pressure on the surface of the well so as to increase or reduce the pressure of the gas contained in the chamber; a plurality of displacement pistons (52) positioned in the passage between the gas chamber and the orifice, the pistons limiting but allowing the flow of the fluid through the passage; and several actuating rods (62) connected between the pistons and the flow tube (22) so that, when the pressure on the orifice side of the pistons is reduced, the compressed gas contained in the gas chamber acts on the fluid to move the pistons and rods in the closing direction of the valve.

17 - Safety valve according to claim 16, characterized in that it comprises a non-return valve (58) mounted in parallel in the path of the fluid with the means forming piston (52) for rapidly putting under pressure the gas chamber (34, 38).

18 - Safety valve according to claim 17, characterized in that it comprises a valve (70) disposed upstream of the pistons (52) for introducing a pressurized gas into the passage.