JPS62502349A - 海洋竪管安全弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 海洋堅管充填弁 本発明は海洋堅管充填弁としても知られている海洋堅管安全弁に関する。特に、 海洋堅管充填弁は掘穿流体のレベルが累層ガスによる堅管中の泥水柱の循環又は 変位の損失の故に突然に低下するときに、堅管の崩壊を防止する。さらに特に、 堅管ストリングに配置された弁は、弁が配置された深さにおける海水圧力と弁（ 堅管）内部の掘穿流体圧力との差を感知することを意図されている。弁の作動に 際して、海水は堅管の内部に入れられ、それによって堅管の外部の海水の高圧力 静水圧水頭及び堅管中の掘穿流体の充分な静水圧水頭の損失による堅管の崩壊を 防止する。

従来技術の海洋堅管元填弁は、油田及びサービスの総合カタログ、１９７８〜７ ９年版、第４巻の第６８５７ページに記載されている。そこに記載されている胆 管充填弁はヴエクト・カンパニーによって製作され、かつ弁の体部の外側及びそ の内部穴の間の差圧を感知する感知弁を含む。弁は、弁の外ダ」及び内部穴の間 に突然の差圧があるとき充填口部を露出するように、滑動口部カバーを静水圧的 に作動する。上記した胆管充填弁は、それがその効果的な自動操作を保証するた めに複雑な液圧制御回路を必要とする欠点をもっている。また、圧力路゛知器は 、堅管の掃除作秦中に起こり得るような比較的短時間の差圧状態によって作動さ れることがある。加えて、圧力感知器の小さい感知室は、泥水又はセメントです ぐに汚れることがある。

上記した従来技術の胆管充填弁の別の欠点はその製作に費用がかかり、それを作 動させるために複雑な機構を有し、かつ慣性が大き過ぎて弁の循環を要する時に 克服できないことである。

本発明は、海洋を通して沖合胆管ストリングに連結されるようになっている海洋 堅管安全弁にして、前記堅管ストリングを通る掘穿流体の垂直流路をそれを通し て形成する穴を有する体部であって該体部の第一の部分に形成された外向き凹部 及び該体部の第二の部分に形成された少なくとも一つの弁口部を有する体部と、 前記体部及び前記凹部の間の前記体部の壁に形成された少なくとも一つのダイヤ フラム口部と、前記体部の外側の周りに配置されて前記凹部及び前記弁口部を覆 い、かつ体部の外部及び体部の内部の間の所定量の圧力差に応動して前記凹部中 へ半径方向内方へ変形すると同時に移動して前記弁口部を露出する変形可能手段 とを有する海洋堅管安全弁を提供することを意図している。

また、本発明は、海洋堅管安全弁に使用するようになっている円筒状部材であっ て、弛緩状仲及び変形状態の間を半径方向に変形し得る円筒状ダイヤフラムと、 一端において前記円筒状ダイヤフラムに結合されだ円筒状弁スプールとを有し、 前記円筒状ダイヤスラム力ζ前記弁スプールが前記安全弁の弁口部を覆っている ときの弛緩状態から、前記弁スプールが前記弁口部を露出するときのその外側の 海水及び前記安全弁の内側の掘穿流体の間の差圧に応動する圧迫状態へ移動する ようになっている円筒状部材に関する。

前記した構造は簡単な構造のものであり、かつ誤動作を最小限にした自動作動を 供する海洋堅管充填弁を提供する。

本発明の海洋堅管充填弁は、従来技術の堅管充填弁より大きさが小さくかつ製作 がより経済的でちる。

本発明の好適な観点は、操作者の命令で弁を開き又は閉じ得る堅管充填弁の手動 制御を提供することにちる。

本発明の別の特徴は、手動制御を操作することによって堅管押込弁として使用さ れ得る自動堅管充填弁を提供することである。

本発明の別の観点は、弁を自動的に積極的に作動させ、かつ作動がなんらかで阻 害されたときに管が崩壊する前に破壊して堅管自体の崩壊を防止する圧力差感知 器を提供するにある。

本発明の別の好適な特徴は、海洋堅管ス）　ＩＪソング設置前に圧力タンクを必 要とせずに作動性の圧力試験をし得る海洋堅管充填弁を提供することにある。

圧力差感知器自体の動作及び大容積の泥水室及びその迅速排水能力の故に充填口 部が泥水で詰まることに対して感応性が小さい海洋堅管充填弁を提供することは 、本発明の更に別の好適な観点である。

本発明のそれ以上の利点及び特徴は、本書に添付されかつ同様な数字が同様な部 分を指示しかつ本発明の例示的実施例を示す図面を参照することによって、一層 間らかになろう。図面の、 第１図は本発明による海洋堅管充填弁の断面図でありかつ弁を閉状態で示してお シ、 第２図は差圧状態が感知されかつ弁が開かれた後の弁を断面弁を例示しておシ、 かつ 第３図は本発明の別の実施例を断面図で示し、かつ更に操作者による命令で弁を 開閉し得る液圧回路及び２ストン講造を例示している。

第１図は、本発明による海洋堅管充填弁を断面図で例示している。海洋堅管充填 弁１０は、好ましくは上方延長部１２′及び下方延長部を有する円筒状体部１２ を含む。体部延長部１２′及び１２“は、当該技術において知られている竪管継 手によって海洋堅管ス）　ＩＪング中に連結され得る。海洋堅管充填弁１０を堅 管ス）　ＩＪソング結合するに好適な手段は、米国特許４，４９６，１７３に記 載されている竪管継手を有する。

体部１２はその壁に形成された外向き環状凹部１４を含む。少なくとも一つのダ イヤフラム口部、しかし好ましくは上方ダイヤフラム口部１６、及び下方ダイヤ フラム口部１８を含む二つのダイヤフラム口部が、弁の中央穴８及び環状凹部１ ４の間に設けられている。

弁の下方部分において、弁口部２０が体部１２の壁を貫通して穴８の内部へ延び ている。口部１６．１８は体部１２の周囲の周りに複数の窓又は通路として構成 されており、かつその両方を環状凹部１４に連通している。口部２０は、同様に 弁が開いている時に穴８を海洋に連通ずるように構成されている。

円筒状部材３０が体部１２の外部の周りに設けられており、かつ環状凹部１４及 び弁口部２０をその弛緩又は閉状態で覆っている。円筒状部材は、一端において 弁スプール３４にかつ他端において上部リング３５に軸線方向に結合された円筒 状ダイヤフラム３２を有する。上部リング３５は、例えばボルト６によって体部 １２に連結されている。

円筒状ダイヤフラム３２は好ましく１ｄその外部側及びその内部側の圧力の差に よって半径方向に変形し得るが、軸線方向に伸長し得ない。換言すれば、円筒状 ダイヤフラムの変形は半径方向の圧迫方向だけでちる。

円筒状ダイヤフラム３２は、その三つの部分、即ち円筒状ダイヤフラム３２、上 部リング３５及び弁スプール３４の一体の半径方向に封合された円筒状部材３０ を形成するように、接着、融着、塑造又は機械的連結によって弁スプール３４及 び上部リング３５へ結合されている。軸線方向に配置された機作またはワイヤが 円筒状ダイヤフラム３２中に埋設されており、上部リング３５中の弁スプール３ ４中に埋設されている。かかる繊維又はワイヤは、円筒状部材３０の軸線方向伸 長又は引伸しを効果的に防止する。

円筒状ダイヤフラム３２はそれを変形させるように、その壁を横切る圧力差によ って負かされる剛性をも・つように構成されている。スプール３２は、海水圧力 Ｐｓが大圧力ｐｂにスプール３２の実質的変形発生前の圧力相当定ｐｃを加えた 値よシ大きいことを必要とする。換言すれば、条件Ｐｓ　＞　ｐｂ　＋　ｃは、 メソ０−ル３２の変形及び弁の解放が始まる前に存在しなげればならない。ダイ ヤフラムの慣性は、例えばドリルビットが弁を通過する時に堅管中の掃除効果に よって生じる短時間の差圧過渡による弁の不注意な解放を防止する。

円筒状ダイヤフラム３２の別の特徴は、それが弁スプール３４が軸線方向へ移動 して管の崩壊を防止するのが偶然に妨げられたときに破壊し得る弾性材料で構成 されることである。

第２図は、圧力差が弁１０、の外側及び穴８の内部の間に存在する時の弁の作動 を例示している。円筒状ダイヤフラム３２は半径方向内方へ変形し、かつそうす ると弁スプール３４を軸線方向上方へ移動させて弁口部２０を露出する。このよ うにして、弁は外部海水及び穴８に対して内部にある掘穿流体の圧力の間の所定 の圧力差を感知したとき自動的に作動する。

第１図及び第２図に示したように、穴８中の泥水性圧力水頭が安全値にある時、 堅管ストリングの穴８は弁に対して外部にある海水の静水圧水頭から隔離されて いる。それが堅管中に配置された深さにおける弁体１２間の差圧が所定の限界に ある時、弾性ダイヤフラム即ちスプール３２は収縮して弁スプール３４を軸線方 向上方へ移動させ、それにより弁口部２０を開いて海水を流入させる。このよう にして、堅管の崩壊は回避される。

支持スカート３６が好ましくは円筒状ダイヤフラム３２の外部の周りに設けられ ておシ、かつ例えば円筒状部材３０を体部１２に連結する同じボルト６によって 体部１２に緊定されている。環状空間３８が支持スカート及び円筒状ダイヤフラ ムの間に設けられて、海水圧力が円筒状ダイヤフラム３２の外側で感知され得る のを確実にする。支持スカート３６は、穴８の内側の圧力が海水の圧力を越える 時に円筒状ダイヤフラム３２の外方への膨出を防止する。加えて、第２図に示し たように、ダイヤフラムスプール３２が内方へたわんで弁スプール３４を内方へ 移動させる時、弁スカート３６は弁スプール３４を上方へ軸線方向に案内する助 けをする。海水水頭圧力及び穴８の内部の掘穿流体水頭圧力の間の所定の値の差 圧を感知した時に弁口部を自動的に開く海洋堅管充填弁が提供されている。

円筒状ダイヤフラム３２は体部の外側の周りに配置されて凹部１４を覆い、その 一体の弁スプール３４が弁口部を覆う変形可能な手段である。体部の外部及び体 部の内部の間の所定量の圧力差に応じて′、変形可能な手段は凹部１４中へ半径 方向内方へ移動すると同時に、連結された弁スリーブ３４を軸線方向へ移動させ て弁口部を露出する。

弁１０は、スプール３４が閉位置にある場合にスカート３６の内部及び弁スリー ブＨｌｌちスプール３４の外部の間にシール５０を選択自由に含む。口部５２が スカート３６の壁を通して設けられ、それを通して海水が弁の作動中に加えられ る。弁の試験のために、源５４からの高圧力流体（好ましくは水）が加圧環状空 間３８のだめの導管５６を介して加えられて、円筒状ダイヤフラム３２の作動性 を試験することができる。

かかる試験は、弁を試験槽に浸し又は弁をその穴中に低圧力を維持しながら沈め る煩雑さなしで、行われ得る。

本発明の海洋堅管元填弁１０は非常に簡単である利点を有し、かつ差圧を感知し て自動的に作動する。それ故、誤動作の発生が殆どない。弁は従来の海洋堅管充 填弁より比較的小さい大きさを有し、かつこのため製作が一層経済的でちる。

海洋堅管充填弁１０の別の利点は、円筒状ダイヤフラム３２がなんらかの理由で 詰まったり、又は弁スプール３４が詰まったシしても、円筒状ダイヤフラム３２ が堅管の崩壊前に破裂又は破壊し、それによシそれが連結される海洋堅管ス）　 ＩＪングの物理的一体性を保膿する安全弁であることのその第一の目的を達成す ることである。

本発明の別の利点は、弾性ダイヤフラム即ちスプール３２が過渡圧力脈動を減衰 しかつそれ故瞬間のスパイクが例えば穴８の掃除によって生じた時弁が早期に開 かないことでちる。本発明の別の利点は、円筒状ダイヤフラム３２が内方及び外 方へ移動する（どの運動を「息つき」と特徴づけることができる）ので、環状凹 部１４中での泥水詰まりは円筒状ダイヤフラム３２の機械的運動によシ最小限に されることである。

第１図及び第２図に例示した安全弁の部分のその他の構成も、もちろん可能であ る。例えば、環状凹部１４の上方の弁口部を露出するように弁スプールを構成す ることができる。同様に、円筒状ダイヤフラムはシリンダである必要は全くなく 、長方形角度方向凹部を覆う長方形部材であることが可能であり、かつ弁シリン ダを穴又は口部２０を覆う長方形状部材にすることができる。同様に、弾性部材 即ちダイヤフラム３２を変形時に壁２０の凹部中へ周方向に移動させ、それによ シ弁スプール３４を体部の穴または口部との破覆関係から周方向へ移動させるこ とができる。

次に第３図をみると、命令により弁１００を開き又は閉じる液圧制御を含む本発 明の実施例が例示されている。本発明のこの実施例は円筒状体部１２０を含へ該 円筒状体部はその壁に外向き凹部１４０を有しかつ穴１８０及び凹部１４０の間 に設けられたダイヤフラム口部１６０を有する。弁口部２００が体部１２０の軸 線方向下方部分に設けられている。弁スプール３４０に結合された円筒状ダイヤ フラム３２０を有する円筒状部材３００が、体部１２０の外側に設けられている 。

その弛緩した状態において、円筒状ダイヤフラム即ちダイヤフラム３２０は凹部 １４０を覆い、かつ弁スプール３４０の下方部分は弁口部２００を覆う。支持ス カート３６０が円筒状部材３００の外部の周りに設けされており、かつそれは円 筒状ダイヤフラム３２０の上部端とともに例えばボルト６０によって体部１２０ に緊定されている。支持スカート３６０の下部端は外向き延長部３８０を有し、 該外向き延長部は弁スプール３４０及び支持スプール３６０の外向き延長部３８ ０の間にピストン室３４８を形成するように、弁スプール３４０に設けられた外 向き延長部３４２と協働する。

導管５００がスカート３６０の外向き延長部３８０中の下方口部５１０から制御 器３９０へ延在している。

同様に、導管５０１がスカート３６０の外向き延長部３８０を通して上方口部５ １２へ延在している。

制御器３９０は、操作者の命令により移動され得る三つの位置を有する。制御器 の中間位置は海水を口部５１２へ速用させ、かつ弁１００が第１図及び第２図に 例示した弁１０とほぼ同様に作動する。即ち、海水はぎストン室３４８へ適用さ れ、かつまた環状空間３８０へのスカート中の口部５１４を介して円筒状ダイヤ プラム３２０の外部側へ適用される。制御器が手動閉位置へ移動されると、源４ ２０から導管４０６を通る液圧制御流体は口部５１２への導管５０１へ適用され 、それによシ液圧をぎストン安面３４６に対して与えて弁スプール３４０を下方 へ駆動し、かつそれによシ弁ロ部２００を閉じる。

制御器３９０が手動開位置にある時、液圧制御流体は源４２０から導管４０６を 通して導管５００及び口部５１０へ適用され、それによシ加圧された液圧流体を ピストン安置３４４へ適用し、かつ弁スプール３４０を上方へ駆動する。弁スゾ ール３４０が上方へ駆動されると、弁口部２００は露出され、かつ円筒状ダイヤ フラム３２０は凹部１４０中へ内方へ変形される。

第３図に開示された装置によって、本発明による海洋胆管充填弁１００が海洋堅 管ス）　ＩＪソング中押込弁としても使用され、それによシ操作者が弁を開きか つ掘穿切削物を弁口部２００を通して排出させ得ることは理解される。

説明した構造におけるいろいろな修正及び変更は、本発明の精神から逸脱しない 前記した説明から当業者にとって明白であろう。このため、これらの変更は、実 施例を述べるために用いられかつ例示的であシそして限定的でないと解釈される 説明法で本発明に対する限定だけを述べる添付請求の範囲に含まれるように望ま れる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＦＪ：　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ ＰＯＲτ０ＮＧＢ−Ａ−１０２３８７９Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．海中の沖合竪管ストリング中に連結されるようになっている海洋竪管安全弁 （１０）であって、穴（８）にしてそれを通して前記竪管ストリングを通る掘穿 流体の垂直流路を形成する穴（８）を備えた体部（１２）で、前記体部の第一の 部分に形成された外向き凹部（１４）及び前記体部（１２）の第二の部分に形成 された少なくとも一つの弁口部（２０）を備えた体部を有し、少なくとも一つの ダイヤフラム口部（１６，１８）が前記穴（８）及び前記凹部（１４）の間の前 記体部（１２）の壁に形成され、かつ変形可能手段（３０，３２）が前記体部（ １２）の外側の周りに配置されて前記凹部（１４）及び前記弁口部（２０）を覆 い、かつ体部（１２）の外部及び体部（１２）の内部穴（８）の間の所定量の圧 力差に応動して前記凹部（１４）中へ半径方向内方へ変形すると同時に移動して 前記弁口部（２０）を露出することを特徴とする海洋竪管安全弁。 ２．前記体部（１２）が円筒形状をしておりかつ前記変形可能手段が軸線方向に 端部対段部で結合された円筒状ダイヤフラム（３２）及び弁スプール（３４）を 含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の弁。 ３．前記円筒状ダイヤフラム（３２）が半径方向に変形可能であり、かつ半径方 向に圧迫されるときに前記弁スプール（３４）を軸線方向へ移動させることを特 徴とする請求の範囲第２項記載の弁。 ４．スカート手段（３６）が前記変形可能手段（３２）の周りに配置されかつ前 記体部（１２）に緊定されており、前記穴（８）中の流体圧力が周囲海水圧力よ り大きい時に前記円筒状ダイヤフラム（３２）の外方への半径方向変形を阻止す ることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項および第３項のいずれか一項記載 の弁。 ５．前記弁口部（２００）を露出し又は覆うように命令により前記変形可能手段 （３２０）を移動させるための手段（３９０）を特徴とする請求の範囲第１項か ら第４項までのいずれか一項に記載の弁。 ６．前記穴及び前記環状凹部、及び変形可能手段が弛緩状態及び変形状態の間を 半径方向に変形することができかつ第一及び第二の端部を有する円筒状ダイヤフ ラム（３２）と、前記円筒状ダイヤフラムの第二の端部に結合された弁スプール （３４）と、前記円筒状ダイヤフラム（３２）の前記第一の端部に結合された上 部リング（３５）とを含む直列連結同軸スプールの円筒状部材を有し、前記上部 リング（３５）がその第一の端部において前記円筒状体部（１２）に緊定されて おり、前記円筒状ダイヤフラム（３２）がその弛緩状態において前記穴（８）中 の前記環状凹部（１４）を作動上覆いかつ前記結合された弁スプール（３４）が 前記体部（１２）の前記弁口部（２０）を作動上覆い、その内側の前記ダイヤフ ラム口部（１６，１８）を通る穴流体圧力に関するその外側の大きい海水圧力に 応動する前記円筒状ダイヤフラム（３２）が前記環状凹部（１４）中へ半径方向 に圧迫されることによって変形状態へ移動して作動上前記弁スプール（３４）を して前記弁口部（２０）を露出させることを特徴とする請求の範囲第１項記載の 弁。 ７．前記穴（８）及び前記環状凹部（１４）の間の少なくとも一つの上方ダイヤ フラム口部（１６）及び少なくとも一つの下方ダイヤフラム口部（１８）を特徴 とする請求の範囲第６項記載の弁。 ８．前記円筒状部材（３００）を軸線方向へ移動させて前記弁口部（２００）を 開き又は閉じる液圧手段を特徴とする請求の範囲第６項記載の弁。 ９．円筒状支持スカート（３６）が前記円筒状ダイヤフラム（３２）の周りに軸 線方向に配置され、前記スカート（３６）が前記体部（１２）に緊定され、前記 スカート（３６）が海水圧力を前記円筒状ダイヤフラムの外側に連通させる手段 （３８）を有し、前記弁（１０）の前記穴（８）中の流体圧力が周囲海水圧力よ り大きい時に前記スカート（３６）が前記円筒状ダイヤフラム（３２）を外向き の半径方向変形を作動上防止することを特徴とする請求の範囲第６項から第８項 のいずれか一項に記載の弁。 １０．前記円筒状部材（３０）に関して前記スカート（３６）を封合して前記円 筒状ダイヤフラム（３２）の外部に環状空間（３８）を形成する手段（５０）と 、前記環状空間を加圧して前記弁の作動を作動上試験する手段（５６）とを特徴 とする請求の範囲第９項記載の弁。 １１．海洋竪管安全弁（１０）に使用されるようになっている円筒状部材（３０ ）であって、円筒状ダイヤフラム（３２）が弛緩状態及び変形状態の間を半径方 向に変形可能でありかつ円筒状弁スプール（３４）が一端において前記円筒状ダ イヤフラム（３２）結合されており、前記円筒状ダイヤフラム（３２）が、前記 弁スプール（３４）が前記安全弁（１０）の弁口部（２０）を覆う場合の弛緩状 態から、前記弁スプール（３４）が前記弁口部（２０）を露出する場合のその外 側の海水及び前記安全弁（１０）の内側の掘穿流体の間の差圧に応じた圧迫状態 へ移動するようになっていることを特徴とする円筒状部材。 １２．前記円筒状ダイヤフラム（３２）の他端部に結合された上部リング（３５ ）を特徴とする請求の範囲第１１項記載の円筒状部材。