NO150770B - Ventilanordning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en ventilanordning for kontroll av fluidstrømmen gjennom et ledningsrør i en undervannsbrønn, omfattende et rørformet ventilhus med en aksielt forløpende strømningskanal, en sfærisk ringformet seteinnretning som omgir strømningskanalen, et i ventilhuset anordnet kulelegeme med en gjennomløpende boring som er innrettet i flukt med strømnings-kanalen i den åpne stilling og en ytre sfærisk overflate som kan danne inngrep med seteinnretningen i den lukkede stilling, fjærorganer for omdreining av kulelegemet mellom åpen og lukket stilling, og hydraulisk påvirkbare organer som kan bistå fjærorganene ved lukking av kulelegemet, idet kulelegemet er innrettet til under lukkingen å kunne samvirke med seteinnretningen for å avkutte et element som strekker seg gjennom boringen.

I mange fralands brønntestings- dg overhalingsoperasjoner som utføres fra flytende fartøyer og bærekonstruksjoner benyttes en undersjøisk sikkerhetsventilstabel mot utblåsing sammen med en kontrollventilanordning som er anordnet i stabelen for å sikre fullstendig kontroll av brønnen. Hovedventilen styrer fluidkommunikasjon gjennom en produksjonsrørstreng som strekker seg ned i brønnen, og ventilstabelens stempelventiler avstenger rørstrengen for å kontrollere strømmen fra ringrommet. Forbin-delsesrøret og rørstrengen som strekker seg fra fartøyet ned til henholdsvis ventilstabelen og hovedventilen, kan frakoples i nødstilfeller, etterlatende brønnen i lukket tilstand.

En ventilanordning av ovennevnte art er kjent fra norsk patentskrift nr. 145 481. Med denne kjente ventilanordning er det mulig å kutte en vaier eller kabel som eventuelt strekker seg ned i brønnen, i tilfelle en nødsituasjon skulle oppstå,

når det ikke er tilstrekkelig tid til å trekke opp vaiertilfes-tede verktøy før fråkopling.

For utførelse av forskjellige overhalingsoperasjoner i en fralandsbrønn under de ovenfor beskrevne forhold er det blitt mer og mer vanlig å benytte hva man kaller "kveilerør"-enheter ("coiled tubing" units). Slike enheter omfatter en lang seksjon sammenhengende rør som er viklet på en trommel på fartøyet og innskjøvet i produksjonsstrengen ved hjelp av en rørinjektor. Røret har som regel forholdsvis liten diameter (dvs. 19 til 25 mm ytterdiameter) og er fremstilt av bløtt stål, og når røret er innført i produksjonsrørstrengen gjør det mulig å utføre for skjellige arbeider såsom sandvasking, fluidsirkulasjon, brønn-utløsing, sonebehandling og parafinfjerning, i løpet av forholdsvis kort tid. Under utførelsen av slike arbeider vil selvsagt kveilerøret strekke seg ned gjennom den undersjøiske hovedventil og hindre lukking av en konvensjonelt konstruert ventil dersom fråkopling skulle bli påkrevet i en nødsituasjon.

Ovennevnte kjente ventilanordning er ikke av en hensikts-messig konstruksjon for avkapping av rørformede elementer, idet et slikt element blandt annet ville bli utsatt for en ugunstig dobbelt skjærpåkjenning. Formålet med foreliggende oppfinnelse er følgelig å tilveiebringe en undersjøisk ventilanordning av den innledningsvis nevnte art med et dreibart ventillegeme som ved en nødsituasjon kan anvendes til å avkutte kveilerør eller lignende som strekker seg ned i en brønn, og deretter avstenge ledningsrøret, som normalt vil være et produksjonsrør, fra brønnen.

Ovennevnte formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det ved en av kulelegemets kanter som møter seteinnretningen under

lukkingen, er utformet et kutteorgan som innbefatter en egg, og at det inn fra kulelegemets diametralt motstående kant strekker seg en utsparing hvori elementet kan opptas under en kutteoperasjon, slik at elementet kan kuttes i to uten å utsettes for dobbelt skjærpåkjenning.

Andre formål, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende nærmere beskrivelse av en foretrukket utføringsform i sammenheng med tegningen, hvor: Figur 1 er et skjematisk riss av en fralandsbrønn som gjennomgår en overhalingsoperasjon utført fra et flytende far-tøy, under anvendelse av en undersjøisk ventilanordning som er konstruert i henhold til prinsippene ved foreliggende oppfinnelse , Figur 2A - 2B er lengdesnitt, med partier i oppriss, av styreventilanordningen med ventilseksjonen og styreenheten løs-bart sammenkoplet, Figur 3 er et utspilt riss av hoveddelene i kuleventil-enheten på figur 2B, Figur 4 er et tverrsnitt langs linjen 4-4 på figur 2B som ytterligere viser kuleventil-enheten, Figur 5 er et isometrisk riss i større målestokk av kule-

ventil-legemet og viser skjærkanten og utsparingen,

Figur 6 er et utsnitt som viser kuleventil-legemets opera-tive stilling under kutting av kveilerør, og Figur 7 og 8 er halvsnitt av anordningen, og viser henholdsvis åpningen i kuleventil-enheten og den påfølgende åpning av klaffeventil-enheten.

På figur 1 er noe skjematisk vist et flytende eller halvt nedsenkbart borefartøy 10 som er stasjonert over en fralands-brønn 11. Et foringshode 12 er festet til toppen av brønnforin-gen 13 og er forbundet med en stabel 14 av sikkerhetsventiler mot utblåsing, som har et antall par sideveis bevegelige stempler 15 som er innrettet til, når de er lukket, å avstenge ringrommet mellom foringen 13 og et produksjonsrør 16 eller annen rørledning som strekker seg ned i brønnen. Et marint stigerør 17 er på konvensjonell måte koplet til toppenden av sikkerhets-ventilstabelen og strekker seg oppover til et punkt over vann-overflaten hvor det kan koples til fartøyet ved hjelp av et typisk strekkmaskin-system. Forskjellige hydrauliske ledninger og lignende strekker seg fra styrepaneler ombord ned til sikkerhetsventil-stabelen for å frembringe hydraulisk aktivering av de forskjellige komponenter i denne på kjent måte.

Innvendig i sikkerhetsventil-stabelen 14 er det plassert

en styreventil-anordning 20 som i hovedsaken er konstruert i henhold til NO-PS nr. 145 481. Anordningen er innkoplet i strømningsrørledningen 16 som fører fra overflaten ned til brønn-formasjonen, og innbefatter en ventilseksjon 21 som ved hjelp av et skjøteelement 22 er koplet til en riflet opphengerflens 23 som er dimensjonert og innrettet til å hvile på en anleggsflate 24 ved nedre ende av stabelen 14. De nedre stempler i sikkerhetsventilene sikrer lukking rundt skjøteelementet 22, mens opphengerflensen 23 bærer rørstrengen 16 som strekker seg ned i brønnen. Løsbart koplet til toppen av ventilseksjonen 21 er en hydraulisk drevet styreenhet 25 som innbefatter organer som virker til å åpne én eller flere ventiler i seksjonen 21

som reaksjon på tilføringen av fluidtrykk til styreledningene som strekker seg oppover langs rørstrengen 21 til fartøyet 10, samt et løsbart koplingselement som muliggjør selektiv sammen-kopling og fråkopling mellom enheten 25 og ventilseksjonen 21. Et antall føringsflenser 31 virker til å sentrere enheten 20 i

boringen i sikkerhetsventil-stabelen 14 på vanlig måte.

Figur 2A og 2B viser i større detalj konstruksjonen av ventilseksjonen 21 og styreenheten 25. Et stort sett rørformet ventilhus 32 innbefatter en kopling 33 ved sin nedre ende med gjenger 34 innrettet for tilkopling til skjøteelementet 22. Øvre ende av ventilhuset 32 utgjøres av en låsforlengelse 35 med en innvendig tetningsboring 36 og et utvendig låsespor 37 som strekker seg rundt tetningsboringen. De øvre og nedre veg-ger 38 og 39 i sporet 37 skråner i motsatte retninger, og den øvre ytre overflate 40 på forlengelsen 35 skråner også nedad og utad for å samvirke med et antall låsehaker 4 2 slik det skal beskrives i det følgende.

Ventilhuset 32 har en gjennomløpende boring 44 som danner en fluidkanal. Kanalen er innrettet til å åpnes og lukkes ved hjelp av en øvre ventilenhet 45 og en nedre ventilenhet 46 som bæres av en rørformet kurv 47 som er vertikalt skyvbar mellom ytterstillinger i boringen 44 i ventilhuset 32. Den øvre ventilenhet 45 innbefatter en ventilsetering 48 som er festet i kurven 4 7 under et koplingshode 4 9 og bærer en nedadvendt tetningsring 50. Et "klaff"-ventillegeme 51 i form av en skive har et utadragende øre 52 som ved hjelp av en tverrløpende pinne 53 dreies til kurven 4 7 over et vindu 54 i hvilket skiven er anordnet når den svinger nedover til åpen stilling. En hengselfjær 55 omslutter et parti av pinnen 53 og har armer 56 og 57 som ligger an mot henholdsvis kurven 47 og den nedre overflate på ventillegemet 51 slik at fjæren kontinuerlig tvinger ventillegemet til å svinge oppover til lukket stilling hvor dets ytre omkretsoverflate 58 ligger an mot tetningsringen 50. Ytterligere tetninger såsom O-ringer, er anordnet på seteringen 48 og forlengelsen 35 for å hindre lekkasje forbi ventilenheten 45 i den lukkede stilling.

Den nedre ventilenhet 46 som vist i større detalj i figur 2B og mer spesielt i figur 3 og 4, innbefatter et kuleventil-legeme 60 som er dreibart montert på nedre endeparti 61 av ventilkurven 47 for bevegelse mellom en stilling som åpner og en stilling som lukker strømningskanalen 44. Det nedre endeparti 61 er utformet med nedadragende ben 62 og 63 som hvert er forsynt med en dreietapp 64 som er opptatt i en åpning 65 på siden av kulelegemet 60. Den indre overflate 66 på hvert ben 62 eller 63 er formet parallelt med de plane sidevegger 67 på kulen og i rett vinkel til dens omdreiningsakse, mens hvert bens plane endevegg 68 er sideveis forskjøvet fra omdreinings-aksen. Det nedre parti 61 er dimensjonert og innrettet for skyvbar bevegelse i boringen i en hylse 70 som er festet i ventilhuset 32 under en rørformet foring 71 og den øvre ende av koplingen 33.Hylsen 70 er utformet med oppadragende boss 72 og 73 på sin øvre ende, idet hvert boss har en plan innervegg 74 utformet i samme plan som veggen 66 i et respektivt ben 62 eller 63, og en plan ytterflate 75 mot hvilken ytterflaten 68 på et ben er skyvbar. Motsatt anordnede pinner 76 og 77 er innpasset i hull i bossene 72 og 73 og strekker seg inn i eksen-trisk anordnede spor 78 som er utformet i omkretsoverflåtene på kulen 60 når delene er sammensatt. Pinnene 76, 77 og sporene 78 er slik anordnet at når kurven 47 er i sin øvre stilling i ventilhuset 32, danner den gjennomløpende boring 79 i kulen 60 en rett vinkel med strømningskanalen 44 der dens øvre omkretsoverflate 80 ligger an mot den sfæriske ventilseteoverflate 81 til en setering 82 som bæres av kurven 47. På den annen side, når kurven 47 skyves nedover i ventilhuset 32, bringer pinnene 76 og 77 kulen 60 til å dreie 90° til en stilling hvor boringen 79 i kulen er vertikalt innrettet med den sentrale strømnings-kanal 4 4 i ventilhuset. En skruefjær 84 som virker mellom en innadvendt anleggsflate 85 på koplingselementet 33 og den utad-vendte flens 86 ved toppen av et rør 87 som danner inngrep med den nedre ende av kurven 47 trykker kurven oppover i ventilhuset 32 slik at kulelelegemet 60 normalt dreies til den lukkede stilling. Dessuten skyver en forholdsvis svak fjær 88 oppover på et rørformet element 88' med en øvre endeflate 89 som ligger an.mot omkretsen til kulen 60 for å sørge for jevn fluid-strøm gjennom kulen og for å isolere dreiemekanisme fra sand eller andre forurensninger i fluidene. Nøyaktig innretting av forskjellige deler opprettholdes ved hjelp av utstående ring-formede ribber 9 0 og 91 som er anordnet i motsvarende spor som vist, for å sikre mot fastlåsing av kulen under drift. Tetningsringer 92, 93 og 94 hindrer fluidlekkasje oppover forbi kulelegemet 60 i den lukkede stilling.

Styreenheten 25 som prinsipielt vist i figur 2A og 2B innbefatter et rørformet huselement 100 som ved hjelp av gjenger 101 ved sin øvre ende er koplet til rørstrengen 16 som strekker seg oppover til borefartøyet 10. Huselementet 100 kan utgjøres av flere seksjoner som er sammenkoplet ved skrueforbindelser, innbefattende et med portåpninger forsynt tilpasningsstykke

102, et mellomliggende tilpasningsstykke 103, et nedre tetnings-tilpasningsstykke 104 og et ytre koplings-tilpasningsstykke 105. Tetnings-tilpasningsstykket 104 passer i tetnings-boringen 36 i ventilhuset 32 og bærer en. pakningsenhet 106 som tilveiebringer en fluidtett forbindelse. Gjennom veggen til tilpasningsstykket 105 er utformet et antall radielle åpninger 107 som er dimensjonert og innrettet til å oppta de forstørrede hodepartier 108 på et likt antall av de omkretsmessig fordelte låsehaker 42. Det nedre endeparti 109 på hver låsehake 42 fastholdes av en krage 110 som er fastskrudd på nedre ende av tilpasningsstykket 105, og midtseksjonene 111 på hver låsehake er sideveis bøye-lige i en slik grad at hodepartiene 108 kan oppta indre stillinger som vist når de er i inngrep med låsesporet 37, og ytre stillinger når de er frigjort fra disse. Normalt holdes imid-lertid hodepartiene 108 innover ved hjelp av en ringformet låse-flate 112 på en langstrakt, rørformet låsedor 114 som er rela-tivt bevegelig langs huselementet 100 mellom en nedre stilling som vist og en øvre stilling hvor låseflaten 112 er anordnet over hodepartiene. En spiralfjær 115 virker mellom stoppringer 116 og 117 til å trykke låsedoren 114 mot den nedre stilling. Et stempelhode 118 er koplet til øvre ende av doren 114 og bærer tetningsringer 119 og 120 i tettende og skyvbart inngrep med respektive utvendige overflater 121 og 122 på huselementet 100. I og med at den øvre overflate 121 har mindre diameter enn den

nedre overflate 122 dannes et ringformet kammer 123 med en slik tverrdimensjon at fluidtrykk kan tvinge doren 114 oppover langs huselementet 100 for frigjøring av låsehakene 42. En styrefluid under trykk kommuniserer med -kammeret 123 via en port 124 som kommuniserer med en vertikal kanal 125 som strekker seg til toppstrekkoverflaten på huselementet 100 hvor den er hensikts-messig koplet til en styreledning B som strekker seg oppover til styrepanelet ombord.

En langstrakt beskyttelseshylse 128 er festet til en krage 129 nær den øvre ende av huselementet 100 og strekker seg nedover til nær ventilhuset 32 for å beskytte låsedoren 114 fra utilsiktet å drives oppover til frigjøringsstilling som følge av inngrep med en obstruksjon idet enheten senkes gjennom stige-røret 17 og inn i sikkerhetsventil-stabelen 14. I nedre ende av beskyttelseshylsen 128 er utformet oppadvendende slisser 130 som danner inngrep med et antall utadragende tapper 131 på ventilhuset 32 for å hindre relativ omdreining. Låsedoren 114 er festet til beskyttelseshylsen 128 for omdreining sammen med denne, ved hjelp av samvirkende kiler og kilespor 132 på henholdsvis stempelhode 118 og øvre ende av doren. Videre er låsedoren 114 ved 133 nær dens midtseksjon fastkilt til en mellomhylse 134 som ved 135 er fastskrudd til huselementet 100. Med elementene 128, 114 og 134 således fastholdt mot omdreining i sikkerhetsventil-stabelen 14, er det mulig å dreie huselementet 100 i forhold til disse elementer, og, etter brudd i én eller flere bruddringer 136 eller lignende ved en forutbestemt dreiemomentbelastning, mekanisk å mate låsedoren 114 til den frigjorte stilling.

Styreenheten 25 innbefatter videre instrumenter som er innrettet for å påvirke de øvre og nedre ventilenheter 45 og 46. For å styre åpningen av den øvre enhet 4 5 kan en langstrakt aktuatorhylse 138 skyves nedover fra stillingen vist i figur 2B til en nedre stilling hvor dens endeparti 139 rager gjennom en setering 48 hvorved klaff-legemet 51 svinges til den åpne stilling i vinduet 54 og fastholdes i slik stilling. For å aktivere den nedre ventilenhet 46 er det nødvendig å skyve ventilkurven 4 7 nedover i ventilhuset 32 for å frembringe omdreining av kulen til åpen stilling. Nedadbevegelse av aktuatorhylsen 138 oppnås som reaksjon på en hydraulisk drevet stempelinnretning som ut-gjøres av et langstrakt rør 140 som bærer et hylsestempel 141 anordnet over en drivmutter 142 som kopler røret til en nedadragende rørforlengelse 143. Det nedre endeparti på forlengelsen 1.43 og det øvre endeparti på aktuatorhylsen 138 er utformet med motstående anleggsflater 144 og 145, den ene over den andre, og er skyvbart innrettet for teleskopisk dødgangbevegelse. En skruefjær 146 trykker oppover på drivmutteren 142 og nedover på den øvre endeflate på aktuatorhylsens anleggsflate 145 og tvinger således elementene i motsatte lengderetninger. En annen skruefjær 147 er innrettet til å virke mellom en stoppring 148 som ligger an mot mutterenheten 142 og en innadrettet anleggsflate 149 på et rørelement 171 som omfatter en del av kuleventil-aktuatormekanismen som skal beskrives nedenfor. Fjæren 147 trykker den hydraulisk drevne stempelinnretning oppover i huselementet 100 og søker å plassere den slik at klaff-ventillegemet 51 er automatisk lukket mot seteringen 48 ved hjelp av hengselfjæren 55.

Kuleventil-aktuatorenheten som virker til å skyve kurven

4 7 nedover i ventilhuset 32 innbefatter et langstrakt stempel-element 152 med motsatt rettede tetningsflenser 153 og 154, idet flensen 153 er beliggende nær øvre ende av hylsestemplet 141, og den innadrattede flens 154 er beliggende over denne.

En O-ring-tetning 155 ligger skyvbart an mot en innvendig sylin-der-overflate 156 i huselementet 100, og en tetning 157 på flensen 154 ligger an mot en utvendig overflate 158 på rørelementet 140. Et øvre parti 159 av elementet 152 er avtettet i forhold til huselementet 100 ved hjelp av ringer 160 og 161 og i forhold til rørelementet 140 ved hjelp av en tetningsring 162 ved øvre ende av dette. Dessuten bærer hylsestemplet 141 som utgjør en del av klaffventil-aktuatorenheten tetningsringer 163 og 164, slik at arrangementet tilveiebringer ringkammere 165 og 166 som kommuniserer med hverandre ved hjelp av én eller flere radielle portåpninger 167 som strekker seg gjennom veggen til elementet 152 mellom tetningsflensene 153 og 154. Rammerene 165 og 166

er innrettet til å forsynes med et styrefluid under trykk ved hjelp av en vertikal åpning 168 som fører til toppen av huselementet 100 hvor den er koplet til en styreledning A som strekker seg oppover til overflaten. Når styreledningen A settes under trykk vil således både hylsestemplet 141 og rørelementet 152 tvinges nedover i huselementet 100.

Nedre ende av elementet 152 er gjengeforbundet med en mellomhylse 170 som omslutter forlengelsen 143 i radiell avstand fra denne, og som i sin tur er forbundet med en drivhylse 171 som har en patron 172 ved sin nedre ende. Patronen 172 har et antall omkretsmessig fordelte fjærtapper 173 med nedre hodepartier 174 som er utformet og innrettet til å gripe inn i en utsparing 175 i koplingshodet 49, idet den nedre flate innenfor hvert hode skråner oppad og innad, og idet den nedre ytre overflate på hvert hode 174 skråner oppad og utad. Videre skråner den øvre ytre overflate på hvert hode 174 utad og nedad. Utsparingen 175 har motsvarende utformede overflater, slik at det vil være klart for en fagmann at hodene 174 tvangsmessig kan føres til inngrep med utsparingen 175 som følge av sideveis fleksibi-litet i fjærtappene og kamvirkningen til de ovenfor beskrevne overflater. Såsnart hodene 174 er i inngrep med utsparingen 175 er det mulig å overføre kraft i lengderetningen gjennom utsparingen for å forflytte kurven 4 7 nedover i ventilhuset 32 som følge av at de nedre indre skråflater vil søke å holde hodene i utsparingen. På den annen side kreves en forutbestemt oppadvirkende kraft på låsetappen 174, bestemt av deres mot-stand mot innad-bøyning, og vinklene til de øvre skråflater,

for å frigjøre hodene 174 fra sporet eller utsparingen 175 i koplingshodet 49.

Det vil således forstås at nedadbevegelse av drivhylsen 171 på grunn av at kammeret 165 settes under trykk via styreledningen A, overføres ved hjelp av patronen 172 til ventilkurven 47 og bevirker at også denne beveges nedover. Slik nedadbevegelse bringer i sin tur kuleventil-legemet 60 til å dreie til den åpne stilling idet kule-lukkefjæren 84 sammentrekkes. Det samme hydrauliske trykk i kammeret 166 tvinger hylsestemplet 141 og forskjellige deler som er koplet til stemplet, nedover i huselementet 100, og når kurven 47 når den nedre grense for sin bevegelse i ventilhuset 32 fortsetter slike deler å bevege seg nedover hvorved klaff-åpningsfjæren 146 samt den ytre returfjær 147 sammentrykkes. Åpningsfjæren 146 blir således spent og istand til å trykke aktuatorhylsen 138 nedover gjennom setet 48 og bringer klafflegemet 51 til å svinge til åpen stilling.

Avlasting av trykket i styreledningen A vil bevirke at den ytre returfjær 147 tilbakestiller stempelenheten 141 og aktuatorhylsen 138 til deres øvre stilling i forhold til rørelemen-tet 152, hvorved det nedre parti 139 på hylsen tilbaketrekkes fra sin stilling i seteringen 48 og muliggjør automatisk lukking av klafflegemet 51. Videre vil lukkefjæren 84 for kule-ventilen forskyve ventilkurven 47 oppover i ventilhuset 32, hvorved rørelementet 152 tilbakestilles og bringer kuleventil-legemet 60 til å dreie til lukket stilling. For å tilveiebringe hydraulisk hjelpekraft for lukking av kulelegemet 60, dersom det f.eks. i en nødsituasjon blir nødvendig å kutte ståltrådline, kabel eller kveilerør som strekker seg gjennom kulelegemet og inn i brønnen, er et ringkammer 185 utformet under tetningsflensen 153 på rørelementet 152 som vist i figur 2A, idet den nedre ende av kammeret avgrenses av en fast ring 186 pa huselementet 100, idet ringen 186 bærer tetninger 187

og 188. En tredje vertikal kanal 189 forbinder kammeret 185 med en styreledning C som strekker seg oppover til overflaten, slik at når kammeret settes under trykk tvinges rørelementet 152 oppover i huselementet 100. Denne kraft overføres til kurven 47 ved hjelp av patronen 172, og supplerer en oppadvirkende kraft på grunn av kulelukkefjæren 84. Den kombinerte kraft er tilstrekkelig til at kulen 60 kan avstedkomme en kutteoperasjon, idet en egg som er utformet ved skjæringslinjen mellom veggen til boringen 79 og den ytre omkretsoverflate 80 passerer kanten til ventilsetet 82.

Ytterligere detaljer ved kuleventil-legemet 60 i henhold til en foretrukket utføringsform av foreliggende oppfinnelse, er vist i figur 5 og 6. Som det fremgår av disse figurer dreier kulelegemet 6 0 i retning med urviseren under lukkebevegelse hvorved en sirkelformet kantoverflate 176 bringes til å krysse den indre kant 177 på seteringen 82. Kantoverflaten 176 er forholdsvis skarp for å frembringe skjærkrefter mot enhver gjenstand som strekker seg gjennom ringen 82 og boringen 79 i kulelegemet når lukkeoperasjonen gjennomføres. For å øke skjærvirkningen foretrekkes å anordne en tann 178. på kanten 176 i rett vinkel til kulelegemets 60 omdreiningsakse, med skarpe overflater 179 til hver side. Tannen 178 virker til å gjennomhulle gjenstanden for å innlede skjæreoperasjonen.

For å hindre at en gjenstand såsom et kveilerør plasseres

i dobbeltskjær under kutteoperasjonen, er en slisse 180 utformet gjennom veggen til kulelegemet 60 på motsatt side i forhold til tannen 178. Slissen 180 har åpning til nedre side av kulelegemet 60 og er fortrinnsvis forsynt med oppad-konvergerende nedre veggoverflater 181 for å styre røret inn i det øvre parti 182 av slissen. Den radielle avstand mellom sideveggene i slissens 180 øvre parti 182 er slik dimensjonert at de bare er noe større enn ytterdiameteren til røret som skal kuttes (f.eks. ca. 28 mm for kutting av rør med 26 mm utvendig diameter) , hvorved røret er i stilling idet kulen dreies mot lukket stilling direkte overfor tannen 178. Den øvre endeoverflate 183 til slissen 180 vil i det gitte eksempel være formet med en radius på 13,75 mm over aksen til kulelegemet 60, slik at over-

flaten 183 ikke lenger ligger an mot røret under kutteoperasjonen slik det skal forklares nærmere i det følgende.

Ved drift er den undersjøiske styreventilanordning 20 plassert i rørstrengen, og de hydrauliske styreledninger A, B og C fra styrepanelet og trommelen ombord på fartøyet 10 er koplet til den øvre ende av huselementet 100. Anordningen 20 senkes så gjennom stigerøret 17 inntil enheten lander i sikkerhetsventil-stabelen 14 ved sjøbunnen, og opphengerflensen 23 støter mot opphenger-anleggsflaten 24. De forskjellige deler og enheter er i de på figur 2A og 2B viste stillinger under ned-senkning, dvs. med ventilkurven 47 i den øvre stilling hvor kulelegemet 60 er lukket og med aktuatorhylsen 138 over ventilhuset 48, slik at klafflegemet 51 er lukket. Etter at anordningen 20 er landet, lukkes de nedre rørslagventiler 15 rundt skjøtestykket 22 for avtetning av ringrommet mellom røret 16

og brønnforingen 13.

Når det er ønskelig å åpne ventilenhetene 45 og 46, settes ledningen A under trykk fra styrepanelet ombord. Det tilsvarende trykk i kammerene 165 og 166 virker nedover på resultant-arealet til den ytre stempelenhet 152 samt på den indre stempelenhet 141, hvorved enhetene bringes til å forskyves nedover i huselementet 1.00, vanligvis i felles bevegelse. Slik nedadbevegelse bevirker tilsvarende nedadbevegelse for ventilkurven 4 7 i ventilhuset 32 og omdreining av kuleventil-legemet 60 til åpen stilling som vist i figur 7. Når kurven 47 når den nedre grense for sin bevegelse som avgrenses ved full sammentrykning av skruef jaeren 84, vil den indre stempelenhet 141 fortsatt beveges nedover idet skruefjæren 146 som virker mellom stempelenheten og aktuatorhylsen 138 sammentrykkes og spennes, som ved returfjæren 147. Trykkene kan så om nødvendig utlignes over det lukkede klaff-ventillegemet 51 slik at aktuatorhylsen 138 kan fremføres av skruefjæren 146 gjennom ventilsetet 48, hvorved ventillegemet 51 skyves til full åpen stilling i vinduet 54 som vist i figur 8. Den ytre låse-overflate 192 på aktuatorhylsen 138 er beliggende bak hodene 174 til patronkoplingen 172 for positiv låsing av hodene i inngrep med sporet 175. Sålenge trykk opprettholdes i ledningen A vil den øvre og nedre ventilenhet 4 5 og 46 forbli åpen for gjennomstrømning av produksjons-fluider fra brønnen via rørstrengen 16.

For å lukke ventilenhetene 45 og 46 avlastes trykk i ledningen A. Kuleventil-lukkefjæren 84 skyver så kurven 47 oppover i ventilhuset 32 hvorved kulen 60 dreies til lukket stilling som vist i figur 2B. Videre hever klaffventil-lukkefjæren 147 den indre stempelenhet 141 og aktuatorhylsen 138 til deres opprinnelige øvre stillinger hvor det nedre endeparti 139 på aktuatorhylsen trekkes tilbake fra gjennom seteringen 48, slik at hengselfjæren 55 automatisk kan lukke klafflegemet 51. Følgelig lukkes produksjonsrøret 16 mot fluidstrøm oppover gjennom røret.

Dersom kveilerør er innført i brønnen for å utføre forskjellige overhalingsarbeider eller lignende, og en nødsituasjon gjør det nødvendig å stenge brønnen uten at det er tilstrekkelig tid til å trekke inn røret i fartøyet 10, kan den nedre ventilenhet 46 benyttes til å kutte røret som følger. Ledningen C settes under trykk fra overflaten til en verdi som overskrider det trykk som virker i ledning A. Trykkforskjellen virker på den nedre frilagte flate på tetningsflensen 153 slik at der virker en oppadrettet kraft på drivhylsen 171 som overføres til kurven 47 via patronen 172. Kombinasjonen av den hydrauliske kraft og kraften fra returfjæren 84 virker i retning oppover på kurven 4 7 slik at kurven skyves oppover og kulelegemet 6 0 dreies mot lukket stilling. Omønskelig kan en trykkregulator-ventil (ikke vist) være innkoplet ved overflaten i ledningen A for å muliggjøre et maksimalt differensialtrykk over tetningsflensen 153. Låse-overflaten 192 på klaff-aktuatorhylsen 138 forblir innvendig i patronhodene 174 for å hindre utløsing av patronen 172 under kutteoperasjon, hvorved man oppnår et større dreiemoment på kulen 60 enn det som ellers ville være tilgjen-gelig under en ulåst, mekanisk frigjøring av kulen. Idet kulelegemet 60 dreier i urviserretningen sett fra høyre på figur 5, føres røret T ved hjelp av de skrå slisseoverflater 181 inn i slissen 180 og bringes i stilling overfor tannen 178. Idet kulen fortsetter å dreie sammenklemmes røret T mot siden av seteringen 82 som vist i figur 6, hvoretter tannen 178 i det minste delvis gjennomhuller rørveggen for å innlede avskjæring av denne, først ved hjelp av de skarpe kantoverflater 179 på hver side av tannen, og deretter ved hjelp av kantoverflåtene 176 idet de passerer kanten 177 på seteringen 82. Hele tiden under kutteoperasjonen gjør slissen 180 det mulig å fastholde røret T under kuttestedet vertikalt i strømningskanalen 44, slik at røret ikke utsettes for dobbelt skjær idet kulen dreier. Dette reduserer i vesentlig grad det totale dreiemoment som må overføres til kulelegemet 60 for å bevirke avkutting av røret, slik at kombinasjonen av den hydrauliske kraft som positivt overføres til drivhylsen 171 og kraften fra returfjæren 84 er tilstrekkelig til formålet. Om ønskelig kan den eksentriske kraft som overføres til kulelegemet 60 ved hjelp av pinnene 76 og 77 være fordelt over de plane sidevegger i sporene 78 ved hjelp av rektangulære glideforinger 184 som er dreibart montert på indre ende av hver pinne, som vist med stiplede linjer i figur 6.

Etter at kutteoperasjonen er fullført kan det avkuttede rør mellom kulelegemet 60 og overflaten hurtig fjernes. Trykkene i ledningene A og C avlastes slik at returfjæren 147 til-later tilbakestilling av operatordoren 138 over klaff-ventilsetet 48, hvilket bevirker lukking av klaffventilen 51 og fjer-ning av låseflaten 192 fra bak patronhodéne 174 slik at patronen 172 kan frigjøres. Både klaffventilen 51 og kulelegemet 60 er lukket mot de respektive seteringer 48 og 82 for å hindre strøm-ning fra brønnen.

For å frigjøre kontrollenheten 25 fra ventilenheten 21 settes ledningen B under trykk slik at en oppadrettet kraft virker på stempelhodet 118 ved øvre ende av låsedoren 114. Resultant-kraften overvinner fjærkraften i skruefjæren 115 og skyver doren 114 oppover til en stilling hvor låseflaten 112 er over låsehodene 108. Kontrollenheten 25 trekkes oppover av rørstrengen 16 hvorved hodene 108 styres utover fra sporet 37 ved hjelp av skråflaten 39. Dessuten tvinges patronhodéne 174 løs fra sporet 175 i koplingshodet 49. Hele kontrollenheten 25 kan så trekkes fast til overflaten, idet ventilseksjonen 21 etterlates i sikkerhetsventil-stabelen 14 med begge ventilenhetene 45 og 46 i lukket stilling. Ventilhuset 32 har en så kort lengde at i det minste de øvre par blindventiler 15 i sikkerhetsventil-stabelen kan lukkes mot hverandre for å sikre fullstendig kontroll av brønnen.

For påny å montere kontrollenheten 20 til ventilhuset 32 benyttes en lignende fremgangsmåte som ved den ovenfor beskrevne demontering. Kontrollenheten 25 senkes gjennom stigerøret 17 med styreledningen B under trykk for å holde låsedoren 114 i dens øvre stilling. Når låsehodene 108 møter den ytre skrå-flate 40 i ventilhuset 32 styres de utover og trykkes deretter inn i sporet 37. Huselementet 100 kan dreies noe for å sikre at slissene 130 på beskyttelseshylsen 128 kommer i riktig inngrep med tappene 131 i ventilhuset' 32, deretter avlastes trykket i ledningen B. Låsedoren 114 skyves nedover av skruefjæren 115 hvorved låsehodene 108 låses i sporet 37 ved hjelp av låseflaten 112. Under ovennevnte monteringsoperasjon sammenkoples også patronen 172 med sporet 175 i koplingshodet 49 som følge av styrevirkningen til overflatene 178 og 179.

Dersom det skulle bli nødvendig å utføre en mekanisk ut-løsning av låsehakene 42, f.eks. hvis der oppstår en svikt i hydraulikksystemet eller lekkasje av styrefluid, kan røret 16 dreies ved overflaten for å bevirke tilsvarende omdreining av huselementet 100. Når bruddringen 136 brytes ved en forutbestemt verdi av dreiemomentet, vil fortsatt omdreining bevirke at mellomhylsen 134 løfter låsedoren 114 oppover til den frigjorte stilling.

Av ovenstående vil det fremgå at oppfinnelsen tilveiebringer en ny undersjøisk hoved- eller kontrollventil som er istand til å kutte kveilerør i to deler, i en nødsituasjon. Anordningen kan selvsagt også benyttes for å kutte ståltrådline eller kabel. I alle tilfeller avstenger anordningen strømning fra brønnen etter at kutteoperasjonen er avsluttet.

Claims (5)

1. Ventilanordning for kontroll av fluidstrømmen gjennom et ledningsrør i en undervannsbrønn, omfattende et rørformet ventilhus (32) med en aksielt forløpende strømningskanal (44), en sfærisk ringformet seteinnretning (81) som omgir strømnings-kanalen, et i ventilhuset anordnet kulelegeme (60) med en gjen-nomløpende boring (79) som er innrettet i flukt med strømnings-kanalen i den åpne stilling og en ytre sfærisk overflate som kan danne inngrep med seteinnretningen i den lukkede stilling, fjærorganer (84) for omdreining av kulelegemet mellom åpen og lukket stilling, og hydraulisk påvirkbare organer (152) som kan bistå fjærorganene ved lukking av kulelegemet, idet kulelegemet er innrettet til under lukkingen å kunne samvirke med seteinnretningen for å avkutte et element (116) som strekker seg gjennom boringen,karakterisert vedat det ved én av kulelegemets (60) kanter som møter seteinnretningen (81) under lukkingen, er utformet et kutteorgan som innbefatter en egg (176), og at det inn fra kulelegemets diametralt motstående kant strekker seg en utsparing (180) hvori elementet kan opptas under en kutteoperasjon, slik at elementet (116) kan kuttes i to uten å utsettes for dobbelt skjærpåkjenning.

2. Anordning som angitt i krav 1, særlig for å avkutte et rør-formet element (116),karakterisert vedat kutte-organet omfatter i det minste én oppadstående tann (178) som er innrettet til å gjennomhulle veggen i det rørformete element etter kontakt med dette.

3. Anordning som angitt i krav 2,karakterisertved at kutteorganets egg strekker seg over kantpartiet (179) på hver side av tannen.

4. Anordning som angitt i krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat utsparingen omfatter en langstrakt slisse (180) som er utformet i veggen til kulelegemet og har én åpen ende.

5. Anordning som angitt i krav 4,karakterisertved at den åpne ende avgrenses delvis av konvergerende styrings-overflater for styring av et rørelement inn i slissen under omdreining av kulelegemet.