NO155589B - Skjaeravstenger i en sikringsventil mot utblaasing. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en skjæravstenger som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.

Tidligere kjente skjæravstengere for avskjæring av bore-strenger eller borerør er vist f.eks. i US patenter nr. 2 919 111, 2 969 838, 3 561 526, 3 590 920 og 3 766 978. Spørsmålet har imidlertid meldt seg hvorvidt avkuttede rørender eller spon fra avskjæring vil kunne svekke tetningseffekten ved disse skjæravstengere.

Ifølge US patenter nr. 3 736 982, 3 817 326 og 3 946 806 anvendes et pakningselement som er anordnet på det ene av to skjæravstengere i avskjæringsplanet for avtetning mellom de to avstengere i lukket stilling. I tillegg til avskjærings-

og avtetnihgsoperasjoner er det ofte nødvendig å bruke disse avstengere som "blind"-avstengere for avtetning av boringen uten avskjæring av noe rør. Det har vært uttrykt engstelse for at pakningselementet mellom avstengerne skal bli presset ut fra avstengerflaten etter gjentatte "blind"-stengninger. Dersom det senere skulle bli nødvendig å avskjære borerør ville pakningselementet kunne bli utsatt for skader på grunn av det avkuttede borerør. Videre ble pakningselementet mellom bladene utsatt for sideveis bevegelse av elastomer. På grunn av frik-sjonskrefter ble tetningstrykket på elastomeren mot midten av pakningselementet redusert i forhold til trykket ved de ytre partier.

Ved konstruksjonen ifølge US patent nr. 3 736 982 ble

et side-pakningselement mellom de to skjæravstengerflater aktivisert når den nedre av to avstengere kom i berøring med en avstengerblokk på den øvre avstenger. Dersom imidlertid bore-røret kom i berøring med avstengerblokken under avskjæring ble tetningene aktivisert. Side-pakningselementet kunne således beveges til en stilling hvor det kunne bli skadet av det avklippede borerør. Dessuten var side-pakningselementet be-grenset i størrelse til en liten side-reservoarsliss i én avstenger, og dersom skaden på grunn av det avklippede rør var stor, kunne det hende at elastomeren i reservoaret ikke var tilstrekkelig til å danne en effektiv tetning mellom de to avstengere.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret skjæravstenger av den innledningsvis angitte art, og dette opp-nås ved de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristik-ken til det etterfølgende krav 1. Skjæravstengeren ifølge oppfinnelsen kan også benyttes som blind-avstenger for avtetning av ventilboringen uten noen gjenstand i boringen.

Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt

i de etterfølgende uselvstendige krav. Således innebærer f.eks. en slik fordelaktig utføringsform en ny og forbedret konstruksjon for montering av skjærbladet til bæreblokken for å motstå krefter som oppstår under avskjæring som kan vri eller skade skjærbladet og gi dårlig klippeeffekt.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen. Figur 1 er et vertikalt snitt gjennom en utblåsings-sikringsventil med skjæravstenger og tetningsavstenger ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser en del av et grunnriss av avstengerne ifølge fig. 1 i stilling for avskjæring av en gjenstand. Figur 3 er et tverrsnitt av avstengerne ifølge fig. 2.

Figur 4 er en del av et grunnriss av avstengerne på fig.

1 i stilling for avtetning av et brønnhull etter avskjæring av en gjenstand.

Figur 5 er et tverrsnitt av avstengerne på fig. 4.

Figur 6 er et tverrsnitt av én av skjær- og tetningsav-stengerne på fig. 1.

Figur 6A er et frontriss av avstengeren på fig. 6.

Figur 7 er et skjematisk riss av elastomerflyt ved dannelse av en tetning i avstengere ifølge foreliggende oppfinnelse .

Figur 8 er et tverrsnitt av partier av avstengerne på

fig. 6.

På tegningen betegner bokstaven B (fig. 1) generelt en utblåsings-sikringsventil ifølge foreliggende oppfinnelse. Sikringsventilen B har en gjennomgående boring 10 som er utformet i en hoveddel 12, for gjennomføring av en brønngjenstand T som kan være brønnrør, brønnverktøy eller liknende gjenstan-der, på kjent måte for brønnoperasjoner. Sikringsventilen B

er konstruert for å plasseres i en stabel av utblåsings-

sikringsventiler eller i en streng av brønn-foringsrør på hvilken som helst egnet måte, slik det forståes av fagmenn på området.

Som nærmere forklart nedenfor tillater sikringsventilen

B ifølge foreliggende oppfinnelse at brønnboringen 10 avtettes uten at det er nødvendig å fjerne gjenstanden T fra brønnen, ved avskjæring eller avklipping av gjenstanden T og påfølgende avtetting av brønnboringen over flåtene langs hvilke avklipping av gjenstanden T finner sted.

Sikringsventilen B innbefatter en skjær- og tetningsavstenger S som i samvirke med en skjæravstenger R avskjærer eller avklipper gjenstanden T i boringen 10. Som nedenfor angitt avtetter en tetningsinnretning på avstengeren S deretter boringen 10 mellom avstengerne R og S mot brønntrykk. Avstengeren S og avstengeren R er også innrettet til å avtette boringen 10 uten avskjæring når der ikke er noen gjenstand i boringen.

Avstengeren S er montert i en utsparing 14 som er utformet i et endelokk 16 som er montert på hoveddelen 12. Utsparingen 14 er i flukt med en åpning 18 i hoveddelen 12 på tvers av boringen 10, slik at avstengeren S kan beveges sideveis inn i boringen 10 for avklipping av gjenstanden T i samvirke med avstengeren R.

Likeledes er avstengeren R montert i en utsparing 20 utformet i et endelokk 22 montert på hoveddelen 12 på motsatt side av denne i forhold til endelokket 16. Utsparingen 20

er i flukt med en åpning 24 i hoveddelen 12 på tvers av boringen 10 og i flukt med utsparingen 14 og åpningen 18, slik at avstengeren R kan beveges sideveis inn i boringen 10 og avklip-pe gjenstanden T i samvirke med avstengeren S.

Avstengeren S og avstengeren R er begge montert i en indre ende 26 av en avstengerstempelstang 28 for et avstengerbærerstempel 30. Hvert avstengerbærerstempel 30 er montert i en støttehylse 32 i en avstengersylinder 34. Hver avstengersylinder 34 mottar manøver-trykkfluid gjennom konvensjonelle fluidledninger, enten utformet i selve hoveddelen 12 eller i form av særskilte fluidledninger med innløpsåpninger i sylindrene 34. Lukkemanøver-trykkfluid innføres i sylinderen 34 for

å virke på en bakside 30a på hvert avstengerbærestempel 30

for å bevege avstengeren S og avstengeren R inn i boringen 10 for avklipping av gjenstanden T og deretter avtetting av boringen 10. Åpnemanøver-trykkfluid innføres i sylinderen

34 for å virke på en forside 30b på hvert avstengerstempel

3 0 for å bevege avstengeren S og avstengeren R ut av boringen

10 for åpning av boringen 10 når dette er ønskelig. Passende tetninger er anordnet i sylindrene 34, såsom med avstenger-stemplet 30 for å hindre lekkasje av manøver-trykkfluid mellom stempelsidene 30a og 30b, og annen fluidlekkasje, slik det vil forståes av fagfolk på området.

Hvert avstengerbærerstempel 30 har en bakre stempelstang

36 som strekker seg utover inn i en åpning 38 i en endesylinder 39 som er forbundet med avstengersylinderen 34. De bakre stem-pelstenger 36 beveges innover og utover i forhold til sylindre-nes 3 9 åpninger 3 8 under bevegelse av avstengeren S og avstengeren R i sikringsventilen B. Utblåsings-sikringsventilen B

kan også være forsynt med passende automatiske eller manuelle avstengerlåser, slik det vil forståes av fagmannen, men disse avstengerlåser er for klarhetens skyld ikke vist på tegningen.

Når det gjelder avstengerne R og S er disse vist i halv-eller del-grunnriss i fig. 3 og 5, idet det skal forståes at andre partier av slik avstenger er av samme konstruksjon som de viste partier. Avstengeren R innbefatter en bæreblokk 40 (fig. 3) med en bakre åpning 41 for å oppta en knapp utformet" ved indre ende 26 av avstengerstempelstangen 28. Bæreblokken 40 har et nedre skjærbladelement 42 montert på et nedre indre flateparti 44 ved hjelp av festeskruer 46 eller andre egnede festeorganer. Det nedre bladelement 42 er innrettet til å avskjære gjenstanden T i samvirke med et blad på avstengeren S som skal beskrives.

En klaringslomme eller -rom 48 er utformet i bæreblokken

40 over det indre parti 44 for å oppta en stump 50 eller avkuttet øvre ende av gjenstanden T. Et gjengehull kan være utformet i en øvre overflate 54 på blokken 40 for å oppta en koplings-skrue slik at avstengeren R kan fjernes fra sikringsventilen B for vedlikehold, reparasjon eller liknende.

En ringformet tetningslomme 56 er utformet i blokkens 40 øvre overflate 54 for å oppta et stort sett hesteskoformet tetningselement 58 som er utformet av et passende elastomer-tetningsmateriale. Tetningselementet 58 danner en tetning om den øvre omkrets av avstengeren R med hoveddelen 12. Utvidede hode- eller fronttetningspartier 60 på tetningselementet 58 er utformet i frontlommer 62 i indre partier på hver side av blokken 40 for inngrep med liknende konstruksjon på avstengeren S, som skal beskrives, og danner vertikale tetninger mellom avstengeren R og og S i boringen 10.

Anleggsflater 64 er utformet på indre forsidepartier på blokken 40 nær tetningspartiene 60 for inngrep med tetnings-konstruksjon på avstengeren S under relativ bevegelse mellom avstengerne R og S etter avklipping av gjenstanden T for å medvirke i dannelsen av en tverretning, på en måte som skal beskrives, tvers over boringen 10 mellom avstengerne R og S

i det plan hvor avskjæring av gjenstanden T har funnet sted.

Avstengeren S er vist i detalj på fig. 3. En bæreblokk

70 er utformet med en åpning 71 for forbindelse med en knapp som er utformet ved den indre ende 26 av avstengerstempelstangen 28. En nedre klaringslomme eller -rom 72 er utformet i bæreblokken 70 for å oppta en stump eller nedre avkuttet ende 73

av gjenstanden T (fig. 5). En ringformet tetningslomme 74

er utformet i bæreblokken 4 0 med en øvre overflate 7 6 for å oppta et passende elastomer-tetningselement 78 som stort sett har hesteskoform, typisk syntetisk gummi, for å danne en tetning mellom avstengerens S øvre omkrets og hoveddelen 12 om omkretsen til boringen 10. Utvidede hode- eller frontpartier 80 er utformet på tetningselementet 78 av et passende tetningselastomer i frontlommer 82 i blokken 70 for inngrep med hodepartiene 60 i tetningselementet 58 på avstengeren R for å danne vertikale tetninger langs boringen 10 mellom avstengerne S og R. Vertikalt fremspringende ribber 86 er fortrinnsvis utformet på forsidene til frontpartiene 60 og 80 for å sikre elastomerflyt for å

oppnå en fast tetning med hoveddelen 12 ved hjelp av tetnings-elementer 58 og 78. Videre er der typisk utformet avstivnir.gs-elementer av passende form, såsom de som er vist med brutte linjer ved 88 (fig. 6) i tetningselementene 58 og 78 i vis hodepartiene 60 og 80, ved at de er fastlimt i disse A

gi tetningselementene øket styrke.

Avstengeren S kan videre innbefatte et gjengehull utformet i blokkens 70 øvre overflate 76 for å oppta en passende kop-lingsskrue eller liknende slik at avstengeren S kan fjernes fra sikringsventilen B for vedlikehold, reparasjon eller liknende .

Avstengeren S innbefatter videre et øvre skjærblad 92 montert på et indre parti av blokken 70 og et øvre flateparti ved hjelp av festeskruer 97 eller andre egnede festeorganer. Det øvre skjærblad 92 har et bakutragende tungeelement 98 som er innrettet til å passe i en tverrløpende sliss 100 (fig. 6) som er utformet i blokkens 70 øvre flateparti. Et antall nedad-ragende gjengeåpninger 102 er utformet i bæreblokkens 70 øvre overflate 76 og strekker seg nedover slik at settskruer 104

kan innføres i gjengeåpningene for inngrep med skjærbladets 94 tungeelement 98 (fig. 3). Monteringsarrangementet mellom tungeelementet 98, slissen 100 og skruene 104 tjener en viktig oppgave. Under skjæreoperasjoner er det meget viktig at avstanden mellom skjærbladene 92 og 42 på avstengerne S og R

kan holdes innenfor en akseptabel toleranse for å sikre korrekt avskjæring. Dersom avstanden mellom de to bladelementer blir for stor vil gjenstanden T yte sterk motstand mot skjærkrefter, og avstengerne S og R vil muligvis ikke være istand til å utøve tilstrekkelig skjærkrefter for avskjæring av slik gjenstand. Ved hjelp av settskruene 104 kan monteringen av bladelementet 92 på avstengeren S justeres slik at avstanden mellom bladele-mentene 9 2 og 4 2 kan holdes på den ønskede avstand som er nød-vendig for korrekt avskjæring mellom avstengerne S og R. Videre har det bakutragende tungeelement 9 8 på skjærbladet 9 2 en ytter-ligere oppgave, nemlig å gi styrke til bladelementet 92 slik at dette kan motstå eventuelt bøye- eller dreiemoment som virker på bladelementet via det øvre parti av gjenstanden T under avskjæringsoperasjoner.

Et side-tetningselement 110 er montert i avstengeren S mellom bæreblokken 70 og skjærbladet 92 over bredden av avstengeren S og er innrettet til å beveges til inngrep med en øvre overflate 112 på avstengeren R for å danne en tverrløpende tetning mellom avstengerne S og R over boringen 10. Tetnings elementet 110 sammen med tetningselementene 58 og 78 avtetter således boringen 10 mot brønntrykk.

Tetningselementet 110 er utformet av et passende elastomerisk materiale og innbefatter et nedre tetningselement 116

som er montert ved en forsenket stilling fra overflaten 112 under avskjæringsoperasjoner og derfor beveges nedover til berøring med denne for å danne tetningen mellom avstengningene S og R tversover boringen 10. Tetningen 110 innbefatter videre et øvre drivparti 118 som er skilt fra det nedre tetningsparti 116 ved en tverrløpende skillesliss 120 (fig. 6 og 7), av grun-ner som skal forklares nedenfor. Det skal bemerkes at tetningselementet 110 er ved en forsenket stilling i avstengeren S

under skjæreoperasjoner for å minske faren for skader eller oppriping på grunn av avkuttede ender av gjenstanden T eller annet spon.

Tetningselementet 110 innbefatter videre sidekontaktputer 122 som strekker seg utad fra bæreblokken 70 nær skjærbladets 92 endepartier 124. Kontaktputene 122 er innrettet for anlegg mot kontaktflatene 64 på avstengeren R etter at gjenstanden T er blitt avklippet, slik at relativ bevegelse mellom avstengerne S og R kan benyttes til å frembringe bevegelse av materi-alet i tetningen 58 og 78 for tetning med sikringsventilens B hoveddel 12 samt også nedadbevegelse av partiet 116 på tetningselementet 110 for å danne tetningen mellom avstengerne S og R.

Et avstivningselement 126 er festet i kontaktputene 122

nær en øvre ende av disse for å hindre at elastomermateriale i kontaktputene 122 ekstruderes oppover når de kommer til anlegg mot kontaktflatene 64.

Et antall avstivningspinner 127 er montert i kontaktputene 122 for å støtte tetningselementet 110, med et bakre parti som strekker seg bakover for innføring i motsvarende hull utformet i bæreblokkens 70 forside for å avstøtte tetningselementet 110 i stilling mellom bæreblokken 70 og skjærbladet 92. Tetningspartiet 116 og drivpartiet 118 er enhetlig forbundet med kontaktputene 122 slik at tetningselementet er et enhetlig elastomerisk element i hvilket slissen 120 er utformet. Følgelig vil krefter som virker på kontaktputene 122 overføres til andre

partier av tetningselementet 110.

Kontaktputene 122 strekker seg utad fra bæreblokken 70

en passende avstand i den upåvirkede stilling (fig. 2), og oppviser herunder en overflate for kontakt med kontaktflatene 64. Ved slik kontakt vil videre relativ bevegelse mellom avstengerne S og R igangsette forskyvning av elastomer fra kontaktputene 122 til partiene 116 og 118.

Det øvre parti 118 av tetningselementet 110 avsmalner innad fra kontaktputene 122 i det øyemed å kanalisere elasto-merflytingen i det øvre parti 118 av tetningselementet 110

som skjematisk antydet i fig. 7. Avsmalningen av partiet 118 innledes med en første, sterk avsmalning langs et parti 130

og deretter med gradvis avsmalning langs et parti 132. Passende flater 136 og 138 er utformet på bæreblokken 70 og likeledes på skjærbladets 92 bakside for å sikre inneslutning av elastomermaterialet til tetningselementet 110 i disse avsmalnende partier.

Om ønskelig kan et passende tverrløpende avstivningselement monteres i tetningspartiet 116 til tetningselementet 110, som vist ved 140 i tegningen for å hindre utpressing av tetnings-materialet på grunn av trykk i brønnboringen 10 etter at avtetting er blitt opprettet mellom avstengerne S og R.

Under drift av foreliggende oppfinnelse avskjæres gjenstanden T av skjærbladene 42 og 92 som reaksjon på fluidtrykk mot stemplene 30. I tilfelle boringen 10 skal avtettes uten at der befinner seg noen gjenstand i boringen, og avstengerne R

og S således virker som "blind"-avstengere, beveges disse avstengere i forhold til hverandre ved hjelp av fluidtrykk. Inn-ledende kontakt opprettes mellom ribbene 8 6 på avstengeren R

og avstengeren S. Deretter opprettes kontakt mellom hode-eller frontpartiene 8 0 og 60 på disse avstengere, hvorved det dannes vertikal tetning langs boringen 10 mellom avstengerne S og R. Ved videre relativ bevegelse mellom avstengerne R og S vil elastomerforskyvning finne sted i elastomermaterialet til tetningselementene 58 og 78, slik at der dannes en tetning mellom avstengernes S og R øvre flater sammen med sikringsventilens B hoveddel 12.

Kort tid deretter vil kontaktflatene 64 på avstengeren R komme til anlegg mot kontaktputene 122 til elastomermaterialet i tetningen 110 ved hver ende av denne. Videre bevegelse av avstengeren R i forhold til avstengeren S forskyver elastomermaterialet til kontaktputene 122 nedad og sideveis tversover det øvre drivelement 118 til tetningselementet 110. Som følge av tilstedeværelsen av tverrslissen 120 mellom det øvre parti 118 og det nedre tetningsparti 116 til tetningselementet 110, vil forskyvning av elastomer fra kontaktputen 122 finne sted i en tverrløpende retning (som sett i fig. 7) i det øvre parti 118. Forekomsten av tverrslissen muliggjør imidlertid dannelsen av kontaktplan mellom det øvre drivparti 118 og det nedre tetningsparti 116 slik at sideveis forskyvning av elastomer i det øvre drivelement 118 overføres, ifølge foreliggende oppfinnelse, til vesentlig nedadrettet forskyvning av tetningselementet 116 idet tetningselementet 116 tvinges fra en forsenket stilling i avstengeren S nedad til anlegg mot overflaten 112 på avstengeren R, under dannelse av en tverretning mellom avstengeren S og avstengeren R over utblåsings-sikringsventilens B boring 10.

Forskyvning av tetningen 110 som reaksjon på bevegelse mellom avstengeren R og S fortsetter inntil metallkontakt oppstår mellom kontaktflaten 64 på avstengeren R og en metall-kontaktflate 142 (fig. 5) i avstengeren S, hvorved videre relativ bevegelse mellom avstengerne R og S hindres. Tilstrekkelig elastomerforskyvning har imidlertid funnet sted i det indre parti av tetningen 110 og inn i de øvre tetninger 58 og 78

for kompensering av eventuell tetningsskade som tidligere kan ha skjedd ved innføring av reserve-elastomer i de skadede områder .

Claims (5)

1. Skjæravstenger (S) i en sikringsventil (B) mot utblåsing, innrettet for bevegelse tvers over boringen (10) i sikringsventilens hoveddel (12) og avskjæring av en gjenstand (T) i boringen i samvirke med en annen, motsvarende skjæravstenger (R) og for påfølgende avtetting av boringen (10) , omfattende en bæreblokk (70) for bevegelse til og fra boringen (10), et skjærblad (92) montert ved et indre parti av bæreblokken (70) nærmest boringen (10) for avskjæring av gjenstanden (T), tet-ningsorganer (78) montert mellom bæreblokken (70) og hoveddelen (12) samt et tetningselement (110) montert mellom skjærbladet (92) og bæreblokken (70) for avtetting av boringen (10), hvilket tetningselement (110) omfatter et nedre tetningsparti (116) innrettet til å beveges ned til den andre avstenger (R) for avtetting mot denne,karakterisert vedat tetningselementet (110) videre omfatter, som integrerende deler av tetningselementet, et øvre drivparti (118) som er adskilt fra det nedre tetningsparti (116) ved en tverrløpende skillesliss (120) , samt kontaktputer (122) som strekker seg fremover fra bæreblokken (70) ved skjærbladets (92) ytre endepartier (124) for inngrep med den andre avstenger (R) etter avskjæring av gjenstanden (T), idet det øvre drivparti (118) reagerer på kontaktputenes (122) sammentrykking ved inngrep med den andre avstenger (R) med en elastomerforskyvning som bringer det nedre tetningsparti (116) til å beveges nedover og tette mot den andre avstenger (R).

2. Skjæravstenger ifølge krav 1, karakterisert vedavstivningsorganer (126) montert i kontaktputene (122) for å hindre at disse ekstruderes oppover.

3. Skjæravstenger ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den innbefatter støtte-pinner (12 7) som er montert i kontaktputene (122) og strekker seg inn i støtteåpninger utformet i bæreblokken (70) for å holde tetningselementet (110) i stilling.

4. Skjæreavstenger ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat den omfatter en opp-takssliss utformet i skjærbladet (92) og bæreblokken (70) for å oppta tetningselementet (110).

5. Skjæravstenger ifølge krav 4,karakterisert vedat opptaksslissen har en største høyde ved et ytre parti av denne og avtar i høyde til en mindre høyde ved et midtparti av denne.