NO149673B - Isoleringsventilorganer for anvendelse i forbindelse med et oljebroenn-proeveapparat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår isoleringsventilorqaner

for anvendelse i forbindelse med et oljebrønn-prøveapparat.

Oppfinnelsen er særlig anvendelig til prøving og behandling

av oljebrønner under vann hvor det er ønskelig å utføre et program med prøving eller behandling eller begge, med et minimum av verktøystrenghåndtering, og fortrinnsvis med sikkerhetsventilene mot utblåsning lukket under en vesentlig del av programmet.

Det er kjent på området at prøvetakerventiler og ventiler

for prøving av produktiviteten for oljebrønner kan betjenes ved å påføre trykkøkninger på fluidumet i brønnens ringrom. F.eks. beskriver US patent 3.664.415 en prøvetakingsventil som betjenes ved å påføre ringrommet trykkøkninger mot et stempel som motvirker en på forhånd bestemt ladning av inert gass. Når ringromtrykket overvinner gasstrykket, beveger stempelet seg for å åpne en prøvetakingsventil og derved tillate formasjonsfluidum å strømme inn i et prøvetakingskammer som foreligger inne i verktøyet, og inn i prøvestrengen for å muliggjøre produksjonsmålinger og prøver.

US patent 3.858.649 beskriver også et prøvetakings-

apparat som åpnes og lukkes ved å påføre trykkvariasjoner på fluidumet i brønnens ringrom. Dette apparat inneholder supple-

rende organer, hvor trykket av den inerte gass suppleres med hydrostatisk trykk fra fluidumet i brønnens ringrom når prøve-strengen senkes ned i borehullet. Dette trekk tillater bruken av lavere trykk på den inerte gass ved overflaten, og sørger for at gasstrykket automatisk vil bli justert i samsvar med det hydrostatiske trykk og omgivelsene ved prøvedybden for derved å unngå kompliserte gasstrykkberegninger som er nødvendige ved de tidligere innretninger for korrekt drift. US patent 3.856.085 skaffer likeledes supplerende organer for trykket av den inerte

gass i et prøveapparat med full åpning.

De ovennevnte supplerende organer inkluderer et flytende stempel som på den ene side er utsatt for trykket av den inerte gass og på den annen side for ringromtrykket for at fluidumtrykket i ringrommet kan virke på gasstrykket. Systemet er av-balansert . for å holde ventilen i sin normale posisjon inntil prøvedybden er nådd. Ved oppnådd prøvedybde isoleres det flytende stempel fra ringromtrykket, slik at etterfølgende variasjoner i ringromtrykket vil betjene den spesielle angjeldende ventil.

Den kjente fremgangsmåte for isolering av det flytende stempel har gått ut på å stenge strømningskanalen fra ringrommet til det flytende stempel med en ventil som lukker ved tilføyelsen av vekt til strengen. Dette gjøres ved å sette strengen ned på ,en pakning som bærer strengen og isolerer formasjonen under prø-ven. Den tidligere kjente anordning er konstruert for å hindre at isoleringsventilen stenger for tidlig på grunn av økende høyde når prøvestrengen senkes ned i brønnen, inneholder organer for å overføre bevegelsen som er nødvendig for å drive den ovennevnte pakning, og er konstruert for å forbli åpen inntil tilstrekkelig vekt er anbragt på pakningen til å hindre for tidlig isolering av gasstrykket og således for tidlig betjening av den anvendte prøveventil.

Foreliggende oppfinnelse angår isoleringsventilorganer for anvendelse i forbindelse med et oljebrønn-prøveapparat anbragt på en rørstreng i en brønnboring, hvilken rørstreng inkluderer en pakning anordnet for selektiv tetning tvers over brønnboringens ringrom mellom rørstrengen og brønnboringens vegg, for derved å avstenge ringrommet over pakningen fra brønnboringen under pakningen, hvilket prøveapparat har betjeningsorganer omfattende et drivstempel, forspenningsmidler som driver stemplet i én retning og midler for regulering av forspenningskraften i avhengighet av ringromtrykket, og hvor isoleringsventilorganene omfatter en ventil som i åpen stilling tillater regulering av forspenningskraften og i lukket stilling isolerer forspenningskraften, slik at ringromtrykket over pakningen kan økes og utøve en kraft på stemplet som overstiger forspenningskraften og driver stemplet i motsatt retning og oppfinnelsen utmerker seg ved at isoleringsventilorganene også omfatter trykkfølsomme ventilbetjeningsorganer som hører til ventilen, hvilke trykk-følsomme betjeningsorganer beveger ventilen fra den åpne til den lukkede stilling når ringromtrykket over pakningen økes i en på forhånd bestemt grad over brønnboringstrykket under pakningen, idet nevnte betjeningsorganer også omfatter en stengningsopprettholdende innretning for å bibeholde ventilen i den stengte stilling og som er følsom for etterfølgende økninger i trykket i brønnboringen under pakningen.

Oppfinnelsen anvendes til behandling av en formasjon i en oljebrønn i forbindelse med prøving av formasjonen ved å bibeholde gassen isolert fra ringromtrykket under en trykk-økning i verktøyboringen etter isolering av gassen, hvor gassen til å begynne med var isolert som følge av en økning av ringromtrykket med en på forhånd fastlagt verdi over et referansetrykk i verktøyboringen,

Sammenlignet med kjent teknikk medfører oppfinnelsen den fordel at den er istand til å bibeholde prøvevehtilen i en lukket stilling selv om trykket i brønnboringen under pakningen, er større enn trykket over denne og således tillater høytrykksbehandling av formasjonen under pakningen.

Etter at isoleringsventilen er lukket som følge av

økning av ringromtrykket en på forhånd bestemt verdi over et referansetrykk i verktøy-boringen, vil et enveis virksomt organ oppheve eventuelle etterfølgende økninger av trykket i den indre boring ved utjevning av de krefter som virker på isoleringsventilen som følge av det økte trykk i den innvendige boring, slik at der ikke frembringes noen bevegelse i isoleringsventilen. Det enveis virksomme organ er et flytende stempel inne i isoleringsventilen som er hindret fra å virke på ventilelementet når ringromtrykket overstiger trykket i den indre boring, men som vil virke på ventilelementet i den stengte retning når trykket i den indre boring overstiger ringromtrykket. Kraften fra det flytende stempel er motsatt og lik'eller,større enn den kraft som skyldes det økte trykk i den indre boring som søker å åpne isoleringsventilen.

Den beskrevne oppfinnelse er enkel og fører til et verktøy betjent ved ringromtrykket og som kan anvendes for både prøving og behandling. Anordningen for prøving og behandling som an-vender oppfinnelsen ifølge foreliggende beskrivelse, vil ikke omfatte noen diskontinuitet i sin kapsling såsom en sammen-trykkbar seksjon anvendt for å stenge de tidligere kjente mekaniske isoleringsventiler og vil ikke åpne hvis behandlingsfluidum føres inn i den indre boring i verktøyet under høye trykk, hvilket forekommer ved hittil kjente trykkbetjente isoleringsventiler. Det er således skaffet en forenklet isoleringsventil som

ikke krever spesiell anordning for overføring av bevegelse nødvendig f or innstilling av pakningen, og heller ikke for å bære kreftene fra borestrengen under senking eller tilbake-trekking av prøvestrengen i borehullet, hvilket tillater innføring av fluidum i oljebrønnen ved høyt trykk etter stengning av isoleringsventilen, og som vil automatisk åpne igjen når ringromtrykket er ført tilbake til sin normale hydrostatiske verdi.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et skjematisk riss i vertikalsnitt av en representativ installasjon utenfor kysten, hvilken kan anvendes for formasjonsprøving og behandlingsformål og viser en formasjons-prøvestreng eller verktøyutstyr på plass i en undervannsbrønnboring, og som strekker seg oppover til en flytende arbeid- og prøvestasjon, fig. 2a og 2b som danner f orlengelse av hverandre og kan forbindes langs linjen x-x, danner et vertikalsnitt i oppriss av den fore-

trukne utførelse inkorporert i et prøveventilutstyr med full åpning med den beskrevne isoleringsventil i åpen stilling, fig. 3 viser et oppriss i vertikalsnitt av en del av prøveventilutstyret m ed den foretrukne utførelse av den beskrevne isoleringsventil i lukket stilling hyor trykket i den innvendige boring i verktøyet er mindre enn trykket i brønnens ringrom, og fig. 4 er et oppriss i vertikalsnitt av en del a v prøveventilutstyret og viser den foretrukne ut-

førelse av d en beskrevne isoleringsventil i lukket posisjon når trykket i d en indre boring av verktøyet er større enn trykket i brønnens ringrom.

Under operasjonen med boring av en oljebrønn fylles borehullet med et fluidum kjent under betegnelsen boreslam eller borefluidum. Et av formålene blant andre med dette borefluidum er å binde i de formasjoner som gjennombores, eventuelt fluidum som kan foreligge der. Dette gjøres ved å belaste slammet med forskjellige -tilsetninger slik at det hydro-

statiske trykk av boreslammet ved formasjonsdybden er tilstrekkelig til å holde formasjonsfluidumet fra å unnslippe fra formasjonen og ut i borehullet.

Når det er ønskelig å prøve produksjonsmulighetene i formasjonen, s enkes en prøvestreng ned i borehullet til formasjonsdybden og formasjonsfluidumet tillates å strømme inn i strengen i et styrt prøveprogram. Et lavere trykk opprettholdes i det indre av prøvestrengen når denne senkes ned i bore-

hullet. Det gjøres vanligvis ved å holde en ventil i lukket posisjon nær den nedre ende av prøvestrengen. Når prøvedybden er nådd, anbringes en pakning for å tette borehullet og således stenge inne formasjonen fra forandringer i det hydrostatiske trykk i borefluidumet.

Ventilen ved den nedre ende av prøvestrengen åpnes deretter og formasjonsfluidumet kan befridd fra det hindrende trykk av borefluidumet strømme inn i det indre av prøvestrengen.

Prøveprogrammet inkluderer perioder med formasjonsstrøm og perioder når formasjonen er stengt inne. Trykkopptegnelser tas gjennom hele programmet for senere analyse for å bestemme produksjonsmulighetene for formasjonen. Hvis ønsket, kan en prøve av formasjonsfluidumet oppfanges

i et egnet prøvekammer.

Det kan være ønskelig å gjennomføre et behandlingsprogram i forbindelse med det beskrevne prøveprogram, mens prøvestrengen er på plass. Behandlingsprogrammet gjennomføres ved å pumpe forskjellige kjemikalier ned i det indre av prøvestrengen ved et trykk som er tilstrekkelig til å tvinge de anvendte kjemikalier inn i formasjonene. Kjemikaliene og trykket som anvendes, vil avhenge av slike ting som formasjonsmaterialet og forandringen i formasjonsegenskapene som er ønskelige

for å gjøre formasjonen mer produktiv.

På denne måte er det mulig å gjennomføre et prøveprogram, et behandlingsprogram og et annet prøveprogram eller et behandlingsprogram og et enkelt prøveprogram for å vurdere virkningene av behandlingen gjennom den samme verktøy-streng, og uten å fjerne strengen mellom prøve- og behandlings-programmene .

Ved slutten av prøve- eller behandlingsprogrammet åpnes en sirkulasjonsventil i prøvestrengen, formasjonsfluidum eller behandlingskjemikalier i prøvestrengen sirkuleres ut, pakningen frigjøres, og prøvestrengen trekkes ut.

På et sted utenfor kysten er det ønskelig i størst mulig utstrekning av hensyn til sikkerhet og beskyttelse av omgivelsene å holde sikkerhetsventilene mot utblåsning stengt under den vesentlige del av disse operasjoner. Av denne grunn er der utviklet verktøy som kan betjenes ved å forandre trykket i brønnens ringrom som omgir prøvestrengen.

Fig. 1 viser en typisk prøvestreng som anvendes i en foret brønn under vann. Prøvestrengens komponenter og de anvendte henvisningstall er de samme som de som er vist i tidligere nevnte US patenter 3.664.415 og 3.856.085.

Som en oppsummering kan miljøet omfatte:

Ventilmekanismen 25 vist på fig. 1 kan være tilsvarende anordningen for prøving og prøvetaking i en olje-brønn som beskrevet i US patent 3.858.649 eller den kan være tilsvarende den forbedrede prøveventilanordning med full åpning beskrevet i US patent 3.856.085. Deler av den foretrukne utførelse på fig. 2 er tilsvarende den som er beskrevet og vist i det nevnte US patent 3.856.085 og de samme henvisningstall har vært anvendt der hvor dette var mulig.

Det samlede ventilutstyr 100 vist på fig. 2 inkluderer en ventilenhet 101, en aktuator eller kraftenhet 121 og en adskillbar forbindende innretning 139 som tillater selektiv forbindelse og frigjøring av disse to komponenter. Isoleringsventilen 150 ifølge oppfinnelsen er vist som en

del av aktuatorenheten 121.

Ventilenheten 101 inkluderer en hovedsakelig rør-formet kapsling 102 med en i lengderetningen forløpende sentral strømningskanal 102a som er styrt ved hjelp av en kuleventil 103. Når kuleventilen 103 er orientert med sin sentrale gjennomgang 103a i den stilling som er vist på fig. 2, er strømningskanalen 102a blokkert, og ventilen er stengt.

Når kuleventilen 103 er dreiet ved virkningen av knastene 110a i fordypningene 104a, er kulen dreiet slik at den sentrale gjennomgang 103a ligger på linje med strømnings-kanalen 102a for å gi en helt åpen strømningskanal gjennom ventilenheten 101..

Kuleventilen holdes på plass ved hjelp av ventil-huset 105, ved det øvre kuleventilsete 106 og det nedre ventilsete 107. En skruefjær 108 båret av huset 105 virker for å forspenne ventilsetene 106 og 107 dg kuleventilen 103 sammen.

Knastene 110a er båret av drivarmene 109a. Drivarmene 109a og trekkhylseorganene 112 er forbundet med hverandre ved hjelp av en radialt innover forløpende flensdel 109c av drivarmene 109a montert i et spor 111 anordnet i den øvre ende av trekkhylseorganene 112.

Trekkhylseorganene 112 er forsynt med dødgangs-

organer 115 for å tillate at en viss bevegelse kan finne sted uten at kuleventilen 103 blir påvirket. Dette er gjort ved å forsyne trekkhylseorganene 112 med en ytre rørformet komponent 113 og en indre teleskopisk hylsedel 114. Den indre hylsedel 114 vil bevege seg inne i den ytre rørformede komponent 113

inntil organer 113a og 114a som kan få innbyrdes inngrep,

er bragt sammen.

Disse dødgangsorganer er anordnet for å tillate den øyeblikkelige åpning av en sideledningsirinretning 116 for å redusere trykkforskjellen over kuleventilen 103 før den åpnes. Sideledningsorganene 116 inkluderer en hylsedel 102b av huset 102 med åpninger 118 og åpninger 117 anordnet i den indre hylsedel 114 av trekkhylseorganene 112. Ved enden av slagbevegelsen frembragt ved dødgangsorganene 115, er åpninger 117 som ligger på linje med åpninger 118 for å tillate trykket under kulen 103 å kommunisere gjennom åpningene 117 og 118

inn i sideledningskanalene 119 og 120 og endelig å kommunisere med strømningskanalen 102a for ventilenheten over kulen og med det indre 10a av prøvestrengen.

Aktuatorenheten 121 er forbundet med ventilenheten

101 ved hjelp av forbindelsen 139 og inkluderer et rørformet hus 122 med en strømningskanal 122d som kommuniserer med strømnings-kanalen 102a i ventilenheten. En rørformet kraftdor 123 er teleskoplignende montert i huset 122 for bevegelse i lengderetningen i samme. Et ringformet stempel 124 er båret på den ytre omkrets av kraftdoren 123 og er opptatt inne i og avdeler et ringformet kammer 125 anordnet i huset 122. En ansatsdel 123a av kraftdoren 123 har kontakt med flaten 122a for å begrense bevegelsen oppover av kraftdoren 123 i den ringformede sylinder 125.

Oversiden av stemplet 124 er åpen mot fluidumtrykket

i ringrommet 16 som omgir verktøyet 100 gjennom åpningen 126. En skruefjær 127 er anordnet i den nedre del 125a av det ringformede kammer 125 for å motvirke bevegelse nedover av kraftdoren 123.

Den nedre del av aktuatorhuset 122 har en indre rørformet dor 122b. Mellom denne indre dor 122b og det nedre hus 122c er et kammer 128.for inert gass som er fylt med komprimert inert gass, såsom nitrogen. Gasskammeret 128 kommuniserer med den nedre kammerdel 125a gjennom den ringformede kammerforlengelse 128a,

og har en utvidet del 128c som er inndelt ved hjelp av et flytende stempel 129. Oversiden av det flytende stempel 129 er åpent for det komprimerte nitrogen, og undersiden er åpen for fluidumtrykket i ringrommet 16 som omgir verktøyutstyret så

lenge isoleringsventilen forblir åpen.

Funksjonen av de ovenfor nevnte komponenter er fullt

ut beskrevet i spalte 5 til 12 av det nevnte US patent 3 856 085, og det anses unødvendig for forståelse av den foreliggende oppfinnelse å gjenta beskrivelsen av denne funksjon.

Den foretrukne isoleringsventil 150 på fig. 2 styrer forbindelsen av fluidumtrykket i ringrommet 16 som omgir verk-tøyet 100 med undersiden av det flytende stempel 129. Innerveggen av isoleringsventilen er dannet av en nedre indre dorforlengelse 151 av den indre rørformede dor 122b. Den nedre forlengelse 151 har en tynnere del 152 ved sin nedre ende. Den nedre dorforlengelse 151 har en sentral boring som er en fortsettelse av den indre boring 122d i verktøyet.

Den ytre vegg av isoleringsventilen 150 er dannet av

en nedre husforlengelse 153 av aktuatorens hus 122. Den nedre husforlengelse 153 har to sett av et antall innbyrdes adskilte åpninger 154 og 155 ved den øvre ende av ventilen og et antall åpninger 156 ved den nedre ende av ventilen. Disse åpninger skaffer fluidumtrykkforbindelse mellom brønnens ringrom 16 og det indre av verktøyet for å sørge for påvirkning av ventilen og for å skaffe forbindelse med strømningskanalen 130 som det skal for-klares senere.

Den nedre indre vegg av isoleringsventilen er fullført ved en hylsedor 157 med et L-formet tverrsnitt, og som har et utvidet parti 158 som vist. Den utvidede del 158 er lagt utenpå enden av den nedre dorforlengelse 151 for å danne en sammenhen-gende innervegg for ventilen. Et antall åpninger 161 er anordnet i hylsedoren 157 for å danne fluidumtrykkforbindeIse mellom den indre boring 122d i verktøyet og det indre av isoleringsventilen 150. Tetninger 162 er anordnet mellom den L-formede hylsedor 157 og huset 153. Det vil ses at forbindelsen mellom hylsedoren 157 og den nedre dorforlengelse 151 også skaffer fluidumforbindelse mellom den indre boring 122d og det ringformede kammer inne i isoleringsventilen 150. Således krever ikke denne forbindelse noen tetning.

Det ringformede kammer 163 avgrenset av aktuatorhuset

122, den nedre husforlengelse 153, den nedre indre dorforlengelse 151 og den L-formede hylsedor 157 danner et glidende ventil-

kammer for å skaffe fluidumtrykkforbindelse mellom brønnens ringrom 16 og strømningskanalen 130 gjennom åpningene 154 og 155

i dens øvre ende, fluidumtrykkforbindelse med brønnens ringrom

16 gjennom åpningene 156 ved dens nedre ende og fluidumtrykkforbindelse med den indre boring 122d gjennom åpningene 161. Oversiden 164 av det glidende ventilkammer 163 kan være tettet

ved hjelp av en tetningspakning 166 båret i en tetningsholder 165 som er bevegelig mellom åpningene 154 og 155. Det kan sees at når tetningspakningen 166 skyves mot flaten 164 for å danne en trykktett tetning, avbrytes fluidumtrykkforbindelsen mellom brønnens ringrom 16 og strømningskanalen 130.

Bevegelsen av tetningsholderen 165 og tetningspakningen 166 styres av et L-formet glidende ventllelement 167 i vehtil-kamme.ret 163. Vent i le lemen tet 167 har en fortykket del 168

som danner en ansats med en nedover vendende flate 171. Den øvre ende av ventilelementet 167 har en øvre flate 169 som tjener til å skyve tetningsholderen 165 og tetningspakningen 166

til kontakt med flaten 164 og til å danne en fluidumtrykktett tetning med tetningspakningen 166. En sirkulær egg 170

kan være anordnet rundt omkretsen av flaten.169 for å danne en bedre tetning med tetningspakningen 166 når ventilelementet 167

er i sin øverste stilling.

Det glidende ventilelement 167 strekker seg til den

nedre ende av det glidende ventilkammer 163 og er dimensjonert for å tillate glidende bevegelse tilstrekkelig til å styre forbindelsen mellom brønnens ringrom 16 og strømningskanalen 130

ved virkningen av tetningspakningen166 mellom flatene 164 og 169. Tetninger 178 er anordnet mellom den L-formede del av ventilelementet 167 og den L-formede hylsedor 157. Således er den nedre ytre flate 173 av det glidende ventilelement 167 åpent mot det trykk som foreligger i ringrommet 16 sluppet inn gjennom åpninger 156, og den oppover vendende indre flate 174 av det glidende ventilelement 16 7 er åpent mot det trykk som foreligger i det indre 122d sluppet inn gjennom åpningene 161.

Den nedover vendende flate 171 av det glidende ventilelement 167, en mellomliggende del av det glidende ventilelement 167, den oppover vendende flate 160 av den utvidede del 156 av den L-formede hylsedor 157, og den tynnere del 152 av den nedre indre rørformede forlengelse 151 danner alle grenser for et ringformet flytende stempelkammer 175 som inneholder det flytende stempel 180. Tetninger 181 og 182

som befinner seg i det glidende stempel 180, hindrer fluidum-trykkf orbindelse fra en side av stempelet til den annen.

Således vil det flytende stempel 180 bevege seg fra en side

av stempelkammeret 175 til den annen avhengig av trykkforskjellen tvers over stempelet 180.

Den oppover vendende, indre flate 174 av det glidende ventilelement 167, en mellomliggende del av den L-formede hylsedor 157, den nedover vendende flate 159 av den utvidede del 158 av doren 157, og en mellomliggende del av det glidende ventilelement 167 danner et ringformet fjærkammer 176 som inneholder den mekaniske fjær 179. En strømningskanal 177

er anordnet for å tillate fluidumforbindelse mellom fjærkammeret 176 og kammeret 175 for det flytende stempel.

En selektivt betjenbar mekanisme 138 for uskadeliggjørelse er skjematisk vist i den nedre vegg av aktuatorhuset 122. Denne mekanisme er konstruert for å frembringe forbindelse mellom brønnens ringrom 16 og kanalen 130 i det tilfelle at trykket i brønnens ringrom blir for høyt etter at isoleringsventilen 150 er blitt stengt. Denne uskadeliggjørelsesmekanisme kan omfatte en åpnings-innretning som kan brytes eller ventilorganer som kan åpnes,

og er selektivt betjenbare ved for høyt trykk i brønnens ring-

rom. Når først denne uskadeliggjørelsesmekanisme 138 er åpen,

kan det flytende stempel 129 igjen bevege seg som følge av trykk i brønnens ringrom for å forskyve virkningen av trykket i ringrommet som virker på stempelet 124. Når dette finner sted,

vil kraftdoren 123 bli tvunget oppover av skruefjæren 127 og kuleventilen 10 3 vil stenge.

Stillingen på fig. 2 av uskadeliggjørelsesorganene

138 er mer fordelaktige enn den som er vist i tidligere nevnte US patent 3.856.085, fordi hvis organene 138 åpner, vil borefluidum Tkiie forurense kammeret 128 og inert gass vil ikke gå

tapt.

Når prøvestrengen 10 settes inn og senkes ned i brønn-boringen 3, er kuleventilen 103 i lukket stilling. Pakningen tillater fluidum å passere rundt den i det ringformede rom under

senkingen ned i brønnboringen. Det vil således fremgå

at trykket i den indre boring 122d av drivenheten 121 og den del av boringen 102a som er under kulen 103, vil være det samme som trykket i brønnens ringrom 16 når strengen senkes.

Under senkeoperasjonen vil det hydrostatiske trykk

i ringrommet 16 og i den indre boring 122d øke. På et eller annet punkt vil ringromtrykket overvinne trykket fra den inerte gass i kammeret 128 og det flytende stempel 129 vil begynne å bevege seg oppover. På denne måte vil det opprinnelige trykk som er tildelt den inerte gass i kammeret 128 og den nedre del

av kammeret 125 være supplert for automatisk justering for

det økende hydrostatiske trykk i ringrommet og andre variasjoner i omgivelsene, såsom økt temperatur.

Det lan sees at så lenge pakningen ikke er innstilt

for å tette brønnboringen, vil de hydrauliske krefter som virker på det glidende ventilelement 167, være i likevekt. Det trykk som virker gjennom åpningene 154, 155 og 156 vil alle være like. Dette trykk som virker på nedover vendende flater 171 og 173, vil være oppveiet av det samme trykk som virker på oppover rettede flater 169 og 174. Skruefjæren 179 vil tjene til å

holde det glidende ventilelement 167 i den nedre eller åpne stilling.

Når pakningen er innstilt for å tette formasjonen 5,

blir trykket i den indre boring 122d uavhengig, og vil ikke lenger være styrt av trykket i brønnens ringrom. Det trykk som således er innestengt i den indre boring 122d, blir da referanse-trykket hvorved ventilen styres.

I dette øyeblikk kan sikkerhetsventilen mot utblås-

ning i det neddykkede brønnhodeanlegg 7 være stengt. Ytterligere trykk over det hydrostatiske trykk tilføyes deretter til boreslammet i brønnens ringrom. Da trykket i den indre boring 122d forblir på det referansetrykk som er opprettet når pakningen ble innstilt, vil også trykket i fjærkammeret 176 og den nedre del av stempelkammeret 175 forbli på dette referansetrykk. Tilleggs-trykket tilført brønnens ringrom vil bevirke at det flytende stempel 180 beveger seg nedover til det støter mot den oppover vendende flate 160. I denne stilling vist på fig. 2, vil det flytende stempel 180 ikke virke på det glidende ventilelement 167.

Det vil fremgå at der vil være ubalanse i de krefter

som bevirkes av de hydrauliske trykk som virker på det glidende ventilelement 167 når ringromtrykket økes over trykket i boringen 122d.

Når den resulterende hydrauliske kraft i retning

oppover overvinner kraften fra fjæren 179, vil det glidende ventilelement forskyve seg til sin øverste posisjon som vist på fig. 3, og derved tette flaten 169 med tetningspakningen 166 og denne pakning 166 med flaten 164 for å avbryte fluidum-forbindelsen mellom brønnens ringrom 16 og strømningskanalen 130. Det vil forstås at ytterligere trykk tilført ringrommet for å overvinne kraften av fjæren 179 vil bli ført over til den inerte gass gjennom åpningene 154 og 155 og strømningskanalene 130. Således er arbeidstrykket for den inerte gass på en verdi som

er høyere enn det hydrostatiske trykk.

Ytterligere trykk, tilført ringrommet over det som er påkrevet for å lukke isoleringsventilen 150, vil virke på stempelet 124 og betjene kuleventilen 10 3 og derved tillate at et prøve-program gjennomføres på konvensjonell måte. Når stempelet 124 beveger seg under innvirkningen fra det høyere ringromtrykk,

blir skruefjæren 127 trykket sammen, og den inerte gass i den nedre del av kammeret 125 og i kammeret 128 blir satt ytterligere under trykk,og tilfører derved den ytterligere fjærkraft som er påkrevet for å føre stempelet 124 tilbake til sin opprinnelige stilling når økningene i ringromtrykket er fjernet.

På grunn av virkningen av skxuefjæxen 127 vil trykket

av den inerte gass i kammeret 128 ikke være så høyt som fluidumtrykket i ringrommet under operasjonen av kuleventilen 103.

Når kuleventilen 103 er helt åpen, vil likeledes trekkhylseorganene 112 "bunne" mot hylsedelen 102b i huset 102, og således hindre fortsatt bevegelse av stempelet 124.

Derfor vil en ytterligere stigning av ringromtrykket over det som er påkrevet for helt åpen kuleventil 103, ikke bevirke en ytterligere økning av gasstrykket. Trykket av den inerte gass reflekteres ved virkningen av det flytende stempel 129 til boreslammet som er oppfanget i strømningskanalen 130 når isoleringsventilen 150 er stengt. Gasstrykk kommuniserer gjennom strømnings-kanalen 130, den innvendige boring i tetningsholderen 165 og i den del av det glidende ventilkammer 163 mellom det glidende ventilelement 167 og den nedre rørformede dorforlengelse 151

og virker derved på oversiden av stempelet 180.

Når det er ønskelig å behandle formasjonen gjennom prøveapparatet vist på fig. 2, blir kjemikalier som skal føres inn i formasjonen pumpet ned gjennom den åpne, innvendige boring i prøvestrengen ved et trykk som er tilstrekkelig høyt til å tvinge kjemikaliene inn i formasjonen.

Ringromtrykket under en behandlingsoperasjon kan

økes over det trykk som er nødvendig for helt å åpne kuleventilen 103 for å sikre at det glidende ventilelement 167 vil bli holdt tett i den øvre eller lukkede stilling. Kjemikaliene pumpes deretter inn i det indre av prøvestrengen som ønsket. Når trykket i den indre boring 122d overstiger gasstrykket, vil stempelet 180 bevege seg oppover inntil det støter mot den nedover vendende flate 171 av den utvidede del 168 av det glidende ventilelement 167 som vist på fig. 4. Det hydrauliske stempel-

areal for stempelet 180 er fortrinnsvis arealet av den oppover vendende flate 174 av det glidende ventilelement 167. Det kan således sees at den kraft som virker på elementet 167 oppover på grunn av det høyere trykk i den innvendige boring, er lik og motsatt den kraft som virker nedover på elementet 167 på grunn av det høyere trykk i den innvendige boring. Derfor virker det flytende stempel 180 på det glidende ventilelement 167 i bare en retning og tjener til å oppheve virkningene av høyere trykk i den indre boring i apparatet. Det kan sees at under en behandlingsoperasjon vil isoleringsventilen 150 forbli stengt uansett trykket i den indre boring så lenge ringromtrykket overstiger gasstrykket med en tilstrekkelig verdi til å holde fjæren 179 sammentrykket.

Før prøvestrengen 10 løftes opp fra brønnboringen er

det ønskelig å stenge kuleventilen 103 og igjen åpne isoleringsventilen 150 for at den inerte gass i drivenheten 121 kan vende tilbake til sitt opprinnelige trykk. Først blir trykkøkningen,

hvis noen slik foreligger, som ble tilføyet under behandlings-

fasen til den indre boring i borestrengen, fjernet. Deretter fjernes trykkøkningen i ringrommet, hvilket tillater trykket av den inerte gass og fjæren i den nedre del av kammeret 125 å

føre tilbake stempelet 124 til dettes opprinnelige posisjon, og derved stenge kuleventilen 103.

Når ringromtrykket igjen vender tilbake til

sin hydrostatiske verdi, vil fjæren 179 bevege det glidende ventilelement 167 til dets åpne stilling og derved opprette forbindelse mellom ringrommet 16 og strømningskanalen 130. Trykket av den inerte gass vil nå justere seg selv ved virkningen av det flytende stempel 129 idet prøvestrengen trekkes tilbake fra brønnen, inntil det opprinnelige trykk av den inerte gass er nådd.

Mens det på fig. 2 er vist en foretrukket isoleringsventil 150 i forbindelse med prøveapparat for en brønn med full åpning, kan den viste og beskrevne isoleringsventil 150 også anvendes i driv- eller kraftseksjonen av et apparat for prøve-opptak og prøving av den type som er beskrevet i US patent 3.858.649.

Claims (5)

1. Isoleringsventilorganer (150) for anvendelse i forbindelse med et oljebrønn-prøveapparat (100) anbragt på en rørstreng (10) i en brønnboring (3), hvilken rørstreng (10) inkluderer en pakning (27) anordnet for selektiv tetning tvers over brønnboringens ringrom (16) mellom rørstrengen og brønnboringens vegg, for derved å avstenge ringrommet over pakningen fra brønnboringen under pakningen, hvilket prøve-apparat (100) har betjeningsorganer (121) omfattende et drivstempel (124), forspenningsmidler (127, 128) som driver stemplet i én retning og midler (129, 130) for regulering av for-spenningskraf ten i avhengighet av ringromtrykket, og hvor isoleringsventilorganene omfatter en ventil (167) som i åpen stilling tillater regulering av forspenningskraften og i lukket stilling isolerer forspenningskraften, slik at ringromtrykket over pakningen kan økes og utøve en kraft på stemplet som overstiger forspenningskraften og driver stemplet i motsatt retning, karakterisert ved at isoleringsventilorganene (150) også omfatter trykkfølsomme ventilbetjeningsorganer (156, 173) som hører til ventilen (167), hvilke trykkfølsomme betjeningsorganer (156, 173) beveger ventilen fra den åpne til den lukkede stilling når ringromtrykket over pakningen økes i en på forhånd bestemt grad over brønnborings-trykket under pakningen (27), idet nevnte betjeningsorganer (156, 173) også omfatter en stengningsopprettholdende innretning (161, 171, 176,180) for å bibeholde ventilen iden stengte stilling og som er følsom for etterfølgende økninger i trykket i brønnboringen under pakningen.

2. Ventilorganer ifølge krav 1, karakterisert ved at de stengningsopprettholdende organer (161, 171, 176, 18 0) er enveisvirkende organer for å holde ventilinnretningen stengt som følge av de etterfølgende trykk-økninger, og som ikke virker på ventilorganene når trykket i brønnboringen under pakningen er under en på forhånd innstilt verdi.

3. Ventilorganer ifølge krav 2, karakterisert ved at de enveisvirkende organer er et flytende stempel (180) som er følsomt i en første retning for trykket i brønnboringen under pakningen og følsom i en annen motsatt retning for et trykk, hvis verdi er en på forhånd bestemt grad mindre enn trykket i ringrommet over pakningen, og at bevegelsen av det flytende stempel er begrenset i den første retning av ventilen (167) og i den annen motsatte retning av veggen (158) av rørstrengen.

4. Ventilorganer ifølge krav 3, karakterisert ved forspenningsorganer (179) som virker i motsatt retning av de trykkfølsomme ventilbetjeningsorganer (156, 173), for bevegelse av ventilen (167) fra den stengte stilling til den normalt åpne stilling når trykkøkningen i ringrommet over pakningen fjernes.

5. Ventilorganer ifølge krav 4, hvor isoleringsventilorganene (150) omfatter et rørformet hus (122) med en sentral boring (122d) gjennom samme, et ringformet kammer i veggen av huset, en strømningskanal (130) som står i forbindelse med en første ende av det ringformede kammer, et første antall åpninger (155) for å gi fluidumforbindelse mellom en første ende (163) av det ringformede kammer og ringrommet, karakterisert ved et annet antall åpninger (156) for å gi fluidumforbindelse mellom en annen motsatt ende av det ringformede kammer og ringrommet utenfor ventilen, og et tredje antall åpninger (161) for å gi fluidumforbindelse mellom den sentrale boring (122d) og det ringformede kammer på et punkt mellom det første og det annet antall åpninger, et oppstående ansatsparti (160) på innerveggen (157) som skiller det ringformede kammer fra den sentrale boring (122d), mellom nevnte tredje antall åpninger (161) og den første ende (163) av det ringformede kammer, idet nevnte ventil (167) befinner seg i det ringformede kammer og har en utvidet ansatsdel (171) mellom den oppstående ansatsdel (160) på innerveggen

(157) og den første ende (163) av kammeret for bevegelse mot den første ende av kammeret som følge av fluidumtrykket i ringrommet og for bevegelse mot den annen ende av kammeret som følge av fluidumtrykk i den sentrale boring, idet nevnte flytende stempel (180) beveger seg mellom den oppstående ansatsdel (160) på innerveggen av det ringformede kammer og den utvidede ansatsdel (171) av hylseventilorganene som følge av et trykkdifferensial mellom fluidumtrykket i den sentrale boring (122d) og fluidumtrykket i strømningskanalen, idet det flytende stempel (180) støter mot den utvidede ansatsdel (171) på hylseventilinnretningen når trykket i den sentrale boring (122d) er større og støter mot den oppstående ansatsdel (160) på innerveggen når strømningskanaltrykket er større, og tetningsorganer (166) mellom den første ende av det ringformede kammer (163) og nevnte ventil (167) for å danne en fluidumtrykktett tetning mellom det første antall åpninger (155) og strømningskanalen (130) når ventilen (167) beveger seg til den første ende (163) av det ringformede kammer.