NO155633B

NO155633B - INSTALLATION FOR REMOTE CONTROL OF A VALVE.

Info

Publication number: NO155633B
Application number: NO782839A
Authority: NO
Inventors: Jean Louis Gratzmuller
Original assignee: Jean Louis Gratzmuller
Priority date: 1977-08-29
Filing date: 1978-08-21
Publication date: 1987-01-19
Also published as: NO782839L; IN150588B; FR2402143A1; FR2402143B1; BE869766A; NO155633C; SU925258A3

Description

Oppfinnelsen vedrører et anlegg for fjernstyring av en ventil The invention relates to a system for remote control of a valve

i en rørledning, særlig en stengeventil (sikringsventil) på et undervanns-brønnhode, hvilken ventil er tilknyttet en hydraulisk sylinder og et fjærorgan for åpning henholdsvis stenging av ventilen, hvilket anlegg innbefatter en ordrestasjon med en trykkmiddelkilde og en styreventil som forbinder trykkmiddelkilden med en styreledning eller med en lavtrykksbeholder, videre innbefatter en mottagerstasjon hvori er anordnet en trykkakkumulator som for oppladning er tilknyttet en styreledning via en tilbakeslagsventil, og videre innbefatter en av trykket i styreledningen via en styredel styrt omstyringsventil som enten forbinder den hydrauliske sylinder med trykkakkumulatoren eller med et avløp. in a pipeline, in particular a shut-off valve (safety valve) on an underwater wellhead, which valve is connected to a hydraulic cylinder and a spring means for opening and closing the valve, respectively, which installation includes an order station with a source of pressure medium and a control valve which connects the source of pressure medium with a control line or with a low-pressure container, further includes a receiving station in which a pressure accumulator is arranged which is connected to a control line via a non-return valve for charging, and further includes a diverting valve controlled by the pressure in the control line via a control part which either connects the hydraulic cylinder to the pressure accumulator or to a drain .

Oppfinnelsen har sin spesielt interessante anvendelse i de til-feller hvor ventiler skal installeres i et miljø som operatøren normalt ikke vil ha tilgang til, eksempelvis på grunn av trykk, atmosfæreforhold, stråling, elektriske spenninger etc. som finnes i miljøet, samtidig som ventilenes drift må ha en høy grad av sikkerhet. The invention has a particularly interesting application in cases where valves are to be installed in an environment to which the operator would not normally have access, for example due to pressure, atmospheric conditions, radiation, electrical voltages etc. that exist in the environment, at the same time that the valve's operation must have a high degree of security.

Som eksempler skal spesielt nevnes ventiler som benyttes for As examples, special mention should be made of valves that are used for

å kontrollere utstrømmingen av olje fra undersjøiske borehull. For produksjon av slike undersjøiske borehull må man ofte fjernstyre ventiler plassert på store vanndyp. Det kan eksempelvis dreie seg on ventiler plassert mellom et brønnhode og en stigerørledning. to control the outflow of oil from subsea boreholes. For the production of such underwater boreholes, one often has to remotely control valves located at great water depths. This could, for example, concern valves placed between a wellhead and a riser pipe.

Slike ventiler har en meget viktig sikkerhetsfunksjon, og feil ved driften av ventilene kan ha meget alvorlige konsekvenser. Such valves have a very important safety function, and errors in the operation of the valves can have very serious consequences.

De krav som stilles er derfor meget strenge. Blant disse krav kan nevnes følgende: 1. Sikker og rask utførelse av ordre om stenging av ventilen, 2.. Automatisk lukking av ventilen i tilfelle av uhell, eksempelvis brudd i fjernstyringen, 3. Rask manøvrering av ventilen med kontrollert hastighet The requirements are therefore very strict. Among these requirements, the following can be mentioned: 1. Safe and rapid execution of orders to close the valve, 2. Automatic closing of the valve in the event of an accident, for example a break in the remote control, 3. Rapid maneuvering of the valve at controlled speed

såvel under åpning som lukking for derved å unngå ero- both during opening and closing in order to avoid erosion

sjon som skyldes olje, på de deler av ventilen som er i kontakt med oljen i mellomstillingene mellom hel åpning tion caused by oil, on the parts of the valve that are in contact with the oil in the intermediate positions between full opening

og fullstendig lukking, og and complete closure, and

4. Mulighet for å lukke ventilen umiddelbart etter at en åpningsmanøvrering har funnet sted, hvis dette skulle være nødvendig. 4. Possibility to close the valve immediately after an opening maneuver has taken place, should this be necessary.

Det er klart at lukkingsmanøveren er den viktigste sikkerhets-manøver og den bør derfor kunne gjennomføres med minimal forsinkelse mellom det tidspunkt orderen gis og manøveren utføres. Under åpning kan man derimot tillate en forsinkelse. It is clear that the closing maneuver is the most important safety maneuver and it should therefore be able to be carried out with minimal delay between the time the order is given and the maneuver carried out. During opening, however, a delay can be allowed.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en anlegg som nevnt innledningsvis, hvilket anlegg er kjennetegnet ved en styreanordning bestående av ventiler og en trykkfølsom styreinnretning i mottagerstasjonen, idet en første av de nevnte ventiler er innlagt mellom styreledningen og tilbakeslagsventilen, en andre av de nevnte ventiler er innlagt mellom omstyringsventilens styredel og et lavtrykksreservoar, en tredje av de nevnte ventiler er innlagt mellom omstyringsventilens styredel og styreledningen, på nevnte første ventils oppstrømside, og den trykk-følsomme styreinnretning er tilknyttet styreledningen på nevnte første ventils oppstrømside, for sekvenspåvirkning av ventilene i samsvar med økende trykk i styreledningen, idet styreinnretningen lukker den nevnte første ventil ved et trykk svarende til det for åpning av ventilen nødvendige trykk i styreledningen, lukker den andre ventil ved et høyere trykk og åpner den tredje ventil for pådrag av styredelen ved et enda høyere trykk. According to the invention, a system as mentioned in the introduction is therefore proposed, which system is characterized by a control device consisting of valves and a pressure-sensitive control device in the receiving station, the first of the mentioned valves being inserted between the control line and the non-return valve, a second of the mentioned valves being inserted between the diverting valve's control part and a low-pressure reservoir, a third of the mentioned valves is inserted between the diverting valve's control part and the control line, on the upstream side of the said first valve, and the pressure-sensitive control device is connected to the control line on the upstream side of the said first valve, for sequential influence of the valves in accordance with increasing pressure in the control line, as the control device closes the aforementioned first valve at a pressure corresponding to the pressure in the control line necessary to open the valve, closes the second valve at a higher pressure and opens the third valve for application of the control part at an even higher pressure.

Fra NO-PS 118.465 er det kjent et anlegg hvor det anvendes From NO-PS 118.465, a plant is known where it is used

en enkelt hydraulisk forbindelsesledning mellom en styrestasjon og en mottagerstasjon. Denne ledning anvendes ikke bare for sending av styretrykksignalene, men også som en ledning for mating av de hydrauliske arbeidssylindre ved mottagerstasjonen. a single hydraulic connecting line between a control station and a receiving station. This line is not only used for sending the control pressure signals, but also as a line for feeding the hydraulic working cylinders at the receiving station.

Som følge herav må denne ledning ha et større tverrsnitt som gir plass for den store strømningsmengden som er nødvendig for en hurtig operasjon av den fjernstyrte ventil. Til forskjell herfra kan man ved anlegget ifølge foreliggende oppfinnelse greie seg med bare en enkel ledning som har et lite tverrsnitt og som er økonomisk og lett å legge i store lengder, omtrent på samme måte som man legger en vanlig elektrisk ledning. As a result, this line must have a larger cross-section that provides room for the large amount of flow that is necessary for a rapid operation of the remote-controlled valve. In contrast to this, with the plant according to the present invention, one can get by with only a simple wire which has a small cross-section and which is economical and easy to lay in large lengths, in much the same way as one lays a normal electric wire.

Fra NO-PS 123.672 er det kjent et anlegg i hovedsaken som nevnt innledningsvis. Det fra denne publikasjon kjente anlegg innbefatter en ledning for fylling av et pneumatisk reservoar og From NO-PS 123,672, a facility is known in the main case as mentioned at the beginning. The plant known from this publication includes a line for filling a pneumatic reservoir and

for bevegelse av et betjeningsstempel for en ventil. Denne ledningen kan i praksis ikke ha et lite tverrsnitt, fordi da for-skyvningen av dette betjeningsstempel vil være langsom, hvilket vil være meget uheldig i forbindelse med fjernstyrte ventiler av den type det her særlig er tale om. Dersom trykket i denne nevnte ledning er for lavt, vil ventilen ikke lukkes fullstendig (hvilket skaper en farlig situasjon), og trykket i reservoaret vil være tilstrekkelig til å bevirke en hurtlig gjen-åping. Den kjente utførelse er derfor forbundet med visse farer og vil i praksis ikke kunne anvendes for styring av en ventil for movement of an operating piston for a valve. In practice, this line cannot have a small cross-section, because then the displacement of this operating piston will be slow, which will be very unfortunate in connection with remote-controlled valves of the type in question here. If the pressure in this mentioned line is too low, the valve will not close completely (which creates a dangerous situation), and the pressure in the reservoir will be sufficient to cause a rapid re-opening. The known design is therefore associated with certain dangers and in practice cannot be used for controlling a valve

i et undervanns-brønnhode. Det skal i denne forbindelse særlig fremheves at ved foreliggende oppfinnelse vil en åpning av den fjernstyrte ventil bare være mulig når det akkumulerte trykket i trykkakkumulatoren er tilstrekkelig til en hurtig og fullstendig åpning, samtidig som ventilen alltid vil kunne lukkes som følge av den anvendte fjær, når den i anlegget anordnede foran nevnte utløpsventil åpner seg som reaksjon på et lav-trykksignal i styreledningen. in an underwater wellhead. In this connection, it must be emphasized that with the present invention, an opening of the remote-controlled valve will only be possible when the accumulated pressure in the pressure accumulator is sufficient for a quick and complete opening, while at the same time the valve will always be able to be closed as a result of the spring used, when the aforementioned outlet valve arranged in the system opens in response to a low-pressure signal in the control line.

Fra US-PS 3.171.628 er det kjent et anlegg hvor en hydraulisk innretning mates med en liten strøm som går gjennom en enkel ledning med et lite tverrsnitt, idet denne ledning er forbundet med en styrestasjon. For å unngå ulempene med en ledning som har et lite tverrsnitt, forutsettes det et relativt høyt trykk, men for å unngå overtrykk i den hydrauliske innretning, anordnes en trykkregulator ved mottagerstasjonen. For å tillate hurtlig lukking av ventilen er det anordnet en avlastningsventil i nærheten av den hydrauliske innretning. En åpning av ventilen i denne kjente anleggsutførelse vil imidlertid være langsom (med de ulemper som er omtalt foran) nettopp fordi den enkle ledning har lite tverrsnitt og stor lengde. Til forskjell herfra skal det her spesielt fremheves at man med foreliggende oppfinnelse selv med en ledning med et lite tverrsnitt får en hurtig operasjon av ventilen for åpning og lukking av denne, From US-PS 3,171,628, a plant is known where a hydraulic device is fed with a small current that passes through a simple wire with a small cross-section, this wire being connected to a control station. To avoid the disadvantages of a line that has a small cross-section, a relatively high pressure is assumed, but to avoid overpressure in the hydraulic device, a pressure regulator is arranged at the receiving station. To allow rapid closing of the valve, a relief valve is arranged near the hydraulic device. An opening of the valve in this known plant design will, however, be slow (with the disadvantages mentioned above) precisely because the single line has a small cross-section and a large length. In contrast to this, it must be emphasized here that with the present invention, even with a line with a small cross-section, a quick operation of the valve for opening and closing it is obtained,

og at man har redusert faren for erosjon av ventilkomponenter. Forøvrig har dette kjente anlegg ingen anleggsventiler som styres av en trykkømfintlig styreinnretning, slik tilfellet er ved anlegget ifølge foreliggende oppfinnelse. and that the risk of erosion of valve components has been reduced. Incidentally, this known plant has no plant valves that are controlled by a pressure-sensitive control device, as is the case with the plant according to the present invention.

Fra US-PS 4.036.247 er det kjent å benytte hydraulisk aktiver-ing av flere undersjøiske petroleumsventiler, som styres elektrisk fra en overflatestasjon. Hver petroleumventil blir hydraulisk aktivert fra en individuell akkumulator. Disse akkumulatorer mates ved hjelp av en enkelt ledning, men de lades uavhengig av hverandre. I motsetning hertil vil man ved et anlegg ifølge foreliggende oppfinnelse fylle samtlige akkumulatorer på nytt samtidig. I det fra US-PS 4.036.247 kjente anlegg benyttes det dessuten elektriske styresignaler og ikke rene væsketrykksignaler, slik tilfellet er i det nye anlegg ifølge oppfinnelsen. From US-PS 4,036,247 it is known to use hydraulic activation of several underwater petroleum valves, which are controlled electrically from a surface station. Each petroleum valve is hydraulically activated from an individual accumulator. These accumulators are fed by means of a single wire, but they are charged independently of each other. In contrast, with a plant according to the present invention, all accumulators will be refilled at the same time. In the system known from US-PS 4,036,247, electrical control signals are also used and not pure liquid pressure signals, as is the case in the new system according to the invention.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til teg-ningene, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk anlegg ifølge oppfinnelsen, i forbindelse med et brønnhode på en undersjøisk brønn, fig. 2 viser en foretrukken utførelse av en trykkstatisk inn retning for fordeling, for anvendelse i mottagerstasjonen, The invention shall be described in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows a schematic installation according to the invention, in connection with a wellhead on an underwater well, fig. 2 shows a preferred embodiment of a pressure static in direction for distribution, for use in the receiving station,

fig. 3 viser en individuell fjernstyring av flere sikkerhets-ventiler, og fig. 3 shows an individual remote control of several safety valves, and

fig. 4 viser rent skjematisk en ekstra krets for mating av de fig. 4 schematically shows an additional circuit for feeding them

individuelle trykkakkumulatorer for hver av ventilene. individual pressure accumulators for each of the valves.

Det anlegg som er vist i fig. 1, innbefatter en styrestasjon 2 som kan installeres på land eller på en plattform i sjøen, i en viss avstand fra brønnhodene. Denne styrestasjon er analog med en styrestasjon som er vist og beskrevet iNO-PS 118.465 The plant shown in fig. 1, includes a control station 2 which can be installed on land or on a platform in the sea, at a certain distance from the wellheads. This control station is analogous to a control station shown and described in NO-PS 118.465

I hovedtrekkene innbefatter stasjonen en hydraulisk energi-kilde som består av en oljepneumatisk akkumulator 4 som lades ved hjelp av en pumpe 6 fra et reservoar 8 for væske under lavt trykk. Akkumulatoren 4 kan selektivt være knyttet til en styreledning 10 ved hjelp av en styreventil 12 som har tre stillinger. I en stilling av ventilen 12 vil enden av styreledningen 10 kunne trykkavlastes, det vil si at den vil stå i forbindelse med reservoaret, mens akkumulatoren 4 er avstengt fra styreledningen. En trykkmåler 14 gjør det mulig å se om styreledningen 10 er under trykk eller er trykkavlastet før manøvreringen av ventilen 12, slik at man således kan avgjøre om den fjernstyrte ventil er i åpen eller lukket stilling. In its main features, the station includes a hydraulic energy source consisting of an oil-pneumatic accumulator 4 which is charged by means of a pump 6 from a reservoir 8 for liquid under low pressure. The accumulator 4 can be selectively connected to a control line 10 by means of a control valve 12 which has three positions. In one position of the valve 12, the end of the control line 10 will be able to be pressure-relieved, that is to say, it will be in connection with the reservoir, while the accumulator 4 is shut off from the control line. A pressure gauge 14 makes it possible to see whether the control line 10 is under pressure or is pressure relieved before the maneuvering of the valve 12, so that it can thus be determined whether the remote-controlled valve is in the open or closed position.

Styreledningen 10 forbinder styrestasjonen med en mottagerstasjon som er montert på brønnhodet hvor den fjernstyrte ventil er plassert. Denne styreledning er den eneste hydrauliske ledning som knytter de to stasjonene sammen, og den kan ha en lengde på flere hundre meter eller endog flere kilometer, alt etter behov. Den er en ledning med et lite tverrsnitt, og har således liten kapasitet, og eksempelvis kan det anvendes en rørledning med et indre tverrsnitt på 3 mm og et ytre tverrsnitt på 6 mm, dvs. et rør hvis fremstilling er enkel, samtidig som et slikt rør kan lagres i opprullet tilstand, slik at man får mulighet for en enkel transport og en enkel plass-ering på havbunnen uten at det er nødvendig med tallrike skjø-ter av styreledningen. The control line 10 connects the control station with a receiver station which is mounted on the wellhead where the remote-controlled valve is located. This control line is the only hydraulic line that links the two stations together, and it can have a length of several hundred meters or even several kilometers, depending on the need. It is a line with a small cross-section, and thus has a small capacity, and for example a pipeline with an inner cross-section of 3 mm and an outer cross-section of 6 mm can be used, i.e. a pipe whose manufacture is simple, while such a pipes can be stored in a coiled state, so that you have the opportunity for easy transport and easy placement on the seabed without the need for numerous joints of the control line.

Mottagerstasjonen er vist på et brønnhode 16 som står på toppen av et undersjøisk produksjonsrør 18. Brønnhodet innbefatter en ventil, eksempelvis en sleideventil 20, som stenger eller stopper for en oljestrøm til en tappeledning 22. Ventilen 20 åpnes ved hjelp av en hydraulisk arbeidssylinder 24 som virker mot elastiske innretninger, såsom en fjær 26. Fjæren forsøker å holde ventilen lukket. The receiving station is shown on a wellhead 16 which stands on top of a subsea production pipe 18. The wellhead includes a valve, for example a slide valve 20, which closes or stops an oil flow to a tap line 22. The valve 20 is opened by means of a hydraulic working cylinder 24 which acts against elastic devices, such as a spring 26. The spring tries to keep the valve closed.

Mottagerstasjonen innbefatter en oljepneumatisk akkumulator The receiving station includes an oil-pneumatic accumulator

28, en f ordelingskrets 30 (styreanordning) for trykk.- 28, a distribution circuit 30 (control device) for pressure.

styring, og en omstyringsventil 32 som har stor kapasitet og som reagerer på trykksignaler fra styreanordningen 30. I mottagerstas jonen munner styreledningen 10 fra styrestasjonen. control, and a diverting valve 32 which has a large capacity and which reacts to pressure signals from the control device 30. In the receiving station, the control line 10 from the control station opens.

I den i fig. 1 viste skjematiske utførelse innbefatter styreanordningen 30 tre ventiler V^, og V^ som påvirkes av en trykkømfintlig styreinnretning 34. Denne styreinnretning 34 påvirkes av trykket i styreledningen 10. En utførelsesform av de nevnte ventiler og av styreinnretningen er beskrevet i forbindelse med fig. 2, men det er enklere å beskrive virkningen av de forskjellige ventiler når man ser på fig. 1. In the one in fig. 1 shown schematically, the control device 30 includes three valves V^, and V^ which are affected by a pressure-sensitive control device 34. This control device 34 is affected by the pressure in the control line 10. An embodiment of the aforementioned valves and of the control device is described in connection with fig. 2, but it is easier to describe the effect of the different valves when looking at fig. 1.

Ventilen V^ er, sammen med en tilbakeslagsventil 36, plassert mellom styreledningen 10 og akkumulatoren 28. Ventilen V^ er plassert mellom styreinngangen 38 i omstyringsventilen 32 og et lavtrykksområde 41 (eksempelvis det omgivende sjøvann), og ventilen V^ er plassert mellom styreinngangen 38 og styreledningen 10. The valve V^ is, together with a non-return valve 36, located between the control line 10 and the accumulator 28. The valve V^ is located between the control input 38 of the bypass valve 32 and a low-pressure area 41 (for example, the surrounding seawater), and the valve V^ is located between the control input 38 and the board of directors 10.

Omstyringsventilen 32 vil i sin første stilling (antydet med stiplede linjer i fig. 1) forbinde akkumulatoren 28 med arbeidssylinderen 24 gjennom den korte ledning 40 (med stort tverrsnitt), for å åpne ventilen 20 og holde den i åpen stilling. I sin andre stilling (antydet med heltrukne linjer i fig. 1) forbinder omstyringsventilen arbeidssylinderen 24 med en avlastningsledning 42 med lavt trykk. Denne avlastningsledning kan eksempelvis munne ut i det omgivende sjøvann (lukking av ventilen 20 under påvirkning av fjæren 26). In its first position (indicated by dashed lines in Fig. 1), the reversing valve 32 will connect the accumulator 28 with the working cylinder 24 through the short line 40 (with a large cross-section), to open the valve 20 and keep it in the open position. In its second position (indicated by solid lines in Fig. 1), the diverter valve connects the working cylinder 24 to a low pressure relief line 42. This relief line can, for example, open into the surrounding seawater (closing the valve 20 under the influence of the spring 26).

Styreinnretningen 34, som reagerer på trykket i styreledningen 10, er regulert for i rekkefølge å påvirke ventilene V^, og V, ved de økende bestemte trykk P^, P2 og P^, med utgangspunkt i den opprinnelige stilling for ventilene som er vist i fig. 1, og som tilsvarer et målt trykk P mindre enn P^. Disse stillinger er som følger: The control device 34, which responds to the pressure in the control line 10, is regulated to successively actuate the valves V^, and V, at the increasing determined pressures P^, P2, and P^, starting from the original position of the valves shown in fig. 1, and which corresponds to a measured pressure P less than P^. These positions are as follows:

åpen, V"2 åpen, V3 lukket. open, V"2 open, V3 closed.

Ved disse betingelser vil styreinngangen 38 være trykkavlastet og omstyringsventilen 32 er således i den stilling som er vist med heltrukne linjer i fig. 1, dvs. at arbeidssylinderen 24 for manøvrering av ventilen 20 er trykkavlastet, og ventilen holdes i lukket stilling ved hjelp av fjæren 26. Under these conditions, the control input 38 will be depressurized and the diverter valve 32 will thus be in the position shown with solid lines in fig. 1, i.e. that the working cylinder 24 for maneuvering the valve 20 is depressurised, and the valve is held in the closed position by means of the spring 26.

Åpnes ventilen 12, så føres hydraulisk væske fra akkumulatoren 4 gjennom styreledningen 10 til mottagerstasjonen. Denne væske-overføring er liten, som følge av det lille rørtverrsnitt og styreledningens 10 store lengde. If the valve 12 is opened, then hydraulic fluid is fed from the accumulator 4 through the control line 10 to the receiving station. This fluid transfer is small, as a result of the small pipe cross-section and the large length of the control line 10.

Fordi ventilen V^ er åpen, vil denne lille mengden lade opp akkumulatoren 28 til trykket P^. Denne første oppladning av akkumulatoren kan gi opphav til eh viss forsinkelse, som følge av den lille mateytelsé, men en slik forsinkelse før den første åpningsmanøvrering vil være uten ulempe. Because the valve V^ is open, this small amount will charge the accumulator 28 to the pressure P^. This first charging of the accumulator may give rise to a certain delay, as a result of the small feed performance, but such a delay before the first opening maneuver will be without disadvantage.

Når innretningen 34 registrerer trykket P, vil den lukke ventilen V^. Ventilen 20 vil da være klar for åpning. Styreventilen 12 forblir åpen, trykket fortsetter å stige på mottager-siden, og, for et gitt trykk V^ t lukker innretningen 34 ventilen V^ i slik at styreinngangen 38 i omstyringsventilen 32 ikke lenger er trykkavlastet og vil være klar til å motta et trykk-signal som vil styre overgangen til motsatt stilling. When the device 34 registers the pressure P, it will close the valve V^. The valve 20 will then be ready for opening. The control valve 12 remains open, the pressure continues to rise on the receiving side, and, for a given pressure V^t, the device 34 closes the valve V^i so that the control input 38 of the bypass valve 32 is no longer depressurized and will be ready to receive a pressure -signal that will control the transition to the opposite position.

Når det registrerte trykk når nivået P^, åpner innretningen 34 ventilen V^, slik at styreinngangen 38 pådras av trykket i ledningen 10 og det etableres forbindelse mellom akkumulatoren 28 og arbeidssylinderen 24. When the registered pressure reaches the level P^, the device 34 opens the valve V^, so that the control input 38 is affected by the pressure in the line 10 and a connection is established between the accumulator 28 and the working cylinder 24.

Denne forbindelse er en kort forbindelse med stort tverrsnitt, slik at den hydrauliske energi som er oppsamlet i akkumulatoren 28, raskt vil virke i arbeidssylinderen 24 for å åpne ventilen 20 mot kraften til fjæren 26. Ventilen 20 vil fortsette å være åpen så lenge styreventilen 12 forblir åpen. Den åpne stilling for ventilen 20 kan avleses av trykket på trykkmåleren 14. This connection is a short connection with a large cross-section, so that the hydraulic energy collected in the accumulator 28 will quickly act in the working cylinder 24 to open the valve 20 against the force of the spring 26. The valve 20 will continue to be open as long as the control valve 12 remains open. The open position of the valve 20 can be read from the pressure on the pressure gauge 14.

Under åpningsperioden for ventilen vil den hydrauliske forbindelse 44, hvor det er plassert en tilbakeslagsventil 46, forbinde kontrolledningen 48, som fører ordren til omstyringsventilen, med akkumulatoren 28. Akkumulatoren opplades da for å kompensere det væskevolum som er ført ut i arbeidssylinderen 24 for åpning av ventilen 20. During the opening period of the valve, the hydraulic connection 44, where a non-return valve 46 is located, will connect the control line 48, which carries the command to the reversing valve, with the accumulator 28. The accumulator is then charged to compensate for the volume of liquid discharged into the working cylinder 24 for opening of the valve 20.

På grunn av denne oppladning vil akkumulatoren være klar, selv relativt kort tid etter at ventilen 20 er åpnet, slik at det på nytt kan gjennomføres en åpningsmanøver uten forutgående forsinkelse . Because of this charging, the accumulator will be ready, even a relatively short time after the valve 20 has been opened, so that an opening maneuver can be carried out again without prior delay.

For å styre lukkingen av ventilen 20 er det tilstrekkelig å sette styreventilen 12 i avlastningsstilling, noe som raskt dekomprimerer væsken i styreledningen 10. Innretningen 34 vil registrere trykkfallet P^, og P^ og påvirke ventilene V^, To control the closing of the valve 20, it is sufficient to put the control valve 12 in the relief position, which quickly decompresses the liquid in the control line 10. The device 34 will register the pressure drop P^, and P^ and affect the valves V^,

V2 og V^ for å føre disse over i den opprinnelige stilling, V2 and V^ to bring these over to the original position,

som vist i fig. 1. Så snart ventilen åpner seg vil styre-åpningen i omstyringsventilen 32 trykkavlastes og omstyringsventilen etablerer en forbindelse mellom arbeidssylinderen 24 og utløpet i avlastningsledningen 42. Denne forbindelse er likeledes kort og har stort tverrsnitt. Dette fører til at fjæren 26 skyver på stemplet i arbeidssylinderen 24, som således tømmes raskt. Samtidig går ventilen 20 til fullstendig lukket stilling. Den lukkede ventilstilling vil kunne avleses av det lave trykk på trykkmåleren 14. as shown in fig. 1. As soon as the valve opens, the control opening in the bypass valve 32 will be pressure relieved and the bypass valve establishes a connection between the working cylinder 24 and the outlet in the relief line 42. This connection is likewise short and has a large cross-section. This causes the spring 26 to push on the piston in the working cylinder 24, which is thus quickly emptied. At the same time, the valve 20 goes to the fully closed position. The closed valve position can be read from the low pressure on the pressure gauge 14.

Man ser således at det oppnås total sikkerhet ved lukkingen You can thus see that total security is achieved when closing

som følge av at energien alltid er tilgjengelig i fjæren 26, as a result of the energy always being available in the spring 26,

og som følge av at arbeidssylinderen 24 raskt kan trykkavlastes. and as a result of which the working cylinder 24 can be quickly relieved of pressure.

Videre vil en åpning av ventilen ikke kunne tillates før trykket i akkumulatoren er høyt nok til å garantere en fullstendig og rask åpning av ventilen 20. I virkeligheten vil akkumulatoren etter den normale driftssyklus som er beskrevet ovenfor, være fullstendig oppladet og derfor klar til å gjennomføre eh ny åpningsmanøver. Hvis av en eller annen grunn ventilen 20 bare har vært i åpen stilling i en tid som er for kort til fullstendig opplading av akkumulatoren, som bare opplades med trykk litt mindre enn Pi, vil ventilene V]^, V2 ogV3, som er ført tilbake til opprinnelig stilling, ikke tillate en åpningsman-øver før trykket målt av innretningen 34 overstiger trykket P^, dvs. først når akkumulatoren er tilstrekkelig oppladet til å gi en åpningsmanøver som er fullstendig og har god hastighet. Furthermore, an opening of the valve will not be permitted until the pressure in the accumulator is high enough to guarantee a complete and rapid opening of the valve 20. In reality, after the normal operating cycle described above, the accumulator will be fully charged and therefore ready to carry out eh new opening maneuver. If, for some reason, the valve 20 has only been in the open position for a time too short to fully charge the accumulator, which is only charged at a pressure slightly less than Pi, the valves V]^, V2 and V3, which have been returned to the original position, do not allow an opening maneuver until the pressure measured by the device 34 exceeds the pressure P^, i.e. only when the accumulator is sufficiently charged to provide an opening maneuver that is complete and has good speed.

Samtlige sikkerhetskrav er således oppfyllt, og dette er reali-sert med en hydraulisk forbindelse mellom styrestasjonen og mottagerstasjonen i form av en enkel ledning med lite tverrsnitt . All safety requirements are thus met, and this is realized with a hydraulic connection between the control station and the receiver station in the form of a simple line with a small cross-section.

Foran ér de elastiske innretninger som lukker ventilen beskrevet som en metallfjær 26, men selvfølgelig kan det anvendes eksempelvis hydropneumatiske innretninger. Eksempelvis kan det anvendes en dobbeltvirkende arbeidssylinder 24 hvor det andre kammer underkastes trykket i en væske som er magasinert i en oljepneumatisk akkumulator, eksempelvis akkumulatoren 28. In front, the elastic devices that close the valve are described as a metal spring 26, but of course hydropneumatic devices can be used, for example. For example, a double-acting working cylinder 24 can be used where the second chamber is subjected to the pressure of a liquid stored in an oil-pneumatic accumulator, for example the accumulator 28.

I fig. 2 er det vist en utførelse av styreinnretningen og de til denne knyttede ventiler V^, V,, og . Denne innretning inn-befatter en trykkføler 50 hvor et stempel 52 begrenser et trykk-kammer 54 hvor trykket fra styreledningen 10 påføres. Stemplet påvirkes av en motstående avbalansert fjær 56. Stemplet for-skyver ved hjelp av en stang 58 en plate eller en arm 60 som styrer lukkingen av ventilklaffene 62 og 64 i ventilene V, og V2. Arrangementet er slik at etter hvert som stemplet 52 hever seg under påvirkning av økende trykk, vil klaffen 62 i ventilen lukkes for trykket P^, hvoretter klaffen 64 i ventilen lukkes for trykket P2. Ved økende trykk vil platen 60 under trykket P^ åpne klaffen 66 i ventilen V^. En skulder 68 på stangen 58 hindrer platen 60 i å stige over den stilling som tilsvarer full åpning av klaffen 66 for trykk større enn P^. Virkningen av innretningen er identisk med den som er beskrevet foran i forbindelse med fig. 1. De tre trykknivåer P^, P2 og P^ kan velges så tett opp til hverandre som trykkfølerens 50 nøy-aktighet tilsier. In fig. 2 shows an embodiment of the control device and the associated valves V^, V,, and . This device includes a pressure sensor 50 where a piston 52 limits a pressure chamber 54 where the pressure from the control line 10 is applied. The piston is acted upon by an opposing balanced spring 56. The piston advances by means of a rod 58 a plate or an arm 60 which controls the closing of the valve flaps 62 and 64 in the valves V, and V2. The arrangement is such that as the piston 52 rises under the influence of increasing pressure, the flap 62 in the valve will close to the pressure P^, after which the flap 64 in the valve will close to the pressure P2. With increasing pressure, the plate 60 under the pressure P^ will open the valve 66 in the valve V^. A shoulder 68 on the rod 58 prevents the plate 60 from rising above the position corresponding to full opening of the valve 66 for pressures greater than P^. The effect of the device is identical to that described above in connection with fig. 1. The three pressure levels P^, P2 and P^ can be selected as close to each other as the accuracy of the pressure sensor 50 dictates.

Det er underforstått at hver ventil V^, V2 og V^ kan påvirkes av en individuell trykkføler, men i så tilfelle vil regulering-ene være mer ømfintlige enn med en enkel trykkføler.. Det er likeledes mulig å gruppere flere ventiler til et enkelt fordelings-organ, og således kan eksempelvis ventilene V2 og V^ grupperes til en felles matnings-/avlastningsventil. Omstyringsventilen 32 kan være av en hvilken som helst kjent type matnings-/ avlastningsventil som styres av hydraulisk trykk. It is understood that each valve V^, V2 and V^ can be affected by an individual pressure sensor, but in that case the controls will be more sensitive than with a single pressure sensor. It is also possible to group several valves into a single distribution -organ, and thus, for example, the valves V2 and V^ can be grouped into a common supply/relief valve. The reversing valve 32 can be of any known type of feed/relief valve which is controlled by hydraulic pressure.

Samtlige hovedorganer i mottagerstasjonen kan grupperes under et og samme deksel for derved å danne en kompakt enhet som er lett å montere på brønnhodet. Kammeret 69 i arbeidssylinderen 24, i hvilket kammer lukkefjæren 26 for ventilen 20 er anordnet, kan stå i forbindelse med det omgivende sjøvann, eller kan ved hjelp av et rør 70 være knyttet til produksjonsrøret 18, slik at oljetrykket vil komme i tillegg til fjæren for å føre ventilen 20 til lukket stilling. All the main organs in the receiving station can be grouped under one and the same cover to thereby form a compact unit that is easy to mount on the wellhead. The chamber 69 in the working cylinder 24, in which chamber the closing spring 26 for the valve 20 is arranged, can be connected to the surrounding seawater, or can be connected to the production pipe 18 by means of a pipe 70, so that the oil pressure will be added to the spring for to bring the valve 20 to the closed position.

Dessuten er alle forbindelsesrør i mottagerstasjonen korte og er utført med tverrsnitt tilstrekkelig til at trykktapene i disse rørene er så små at man kan betrakte trykkene i akkumulatoren 28 og i den trykkømfintlige innretning 34 som like. In addition, all connecting pipes in the receiving station are short and have a sufficient cross-section that the pressure losses in these pipes are so small that the pressures in the accumulator 28 and in the pressure-sensitive device 34 can be regarded as equal.

Samtlige deler i mottagerstasjonen er vanlige hydrauliske innretninger som hverken krever overvåking eller vedlikehold. All parts in the receiving station are normal hydraulic devices that require neither monitoring nor maintenance.

Som foran nevnt fylles akkumulatoren 28 med hydraulisk væske under trykk når styreledningen settes under trykk, dvs, når ordren om åpning av ventilen gis. As mentioned above, the accumulator 28 is filled with hydraulic fluid under pressure when the control line is pressurized, i.e. when the order to open the valve is given.

Likeledes vil fyllingen av akkumulatoren (spesielt første fylling) gi en viss forsinkelse, dvs. at åpningsmanøveren ta nokså lang tid i startfasen. Man må derfor før åpningsordren gis av styrestasjonen, sørge for at akkumulatoren i mottagerstasjonen er tilstrekkelig fyllt slik at man har det foran bestemte minimumstrykk som tillater åpningen av ventilen. Likewise, the filling of the accumulator (especially the first filling) will cause a certain delay, i.e. that the opening maneuver will take quite a long time in the starting phase. One must therefore, before the opening order is given by the control station, ensure that the accumulator in the receiver station is sufficiently filled so that one has the pre-determined minimum pressure that allows the opening of the valve.

Når ventilen er åpen i tilstrekkelig lang tid, vil akkumulatoren i mottagerstasjonen til slutt få et trykk som vil være i nærheten av trykket i styrestasjonen, hvilket trykk er større enn de nevnte minimale forutbestemte trykk. Hvis kapasiteten i akkumulatoren i mottagerstasjonen er tilstrekkelig stor, kan flere åpningsmanøvrer utføres etter hverandre uten at det er nødvendig å fylle opp akkumulatoren. When the valve is open for a sufficiently long time, the accumulator in the receiver station will eventually get a pressure that will be close to the pressure in the control station, which pressure is greater than the mentioned minimum predetermined pressures. If the capacity in the accumulator in the receiving station is sufficiently large, several opening maneuvers can be carried out one after the other without it being necessary to fill up the accumulator.

Vanligvis er flere ventiler montert på brønnhodene, idet slike ventiler da samlet utgjør det som man kaller et juletre eller et ventiltre. Usually, several valves are mounted on the wellheads, as such valves then collectively make up what is called a Christmas tree or a valve tree.

Det nye anlegg kan benyttes for styring av flere ventiler på et mottakssted, fra en eneste ordrestasjon. Under henvisning til fig. 3 og 4 skal det beskrives en utførelsesvariant som gjør det mulig å rette på en ulempe som ligger i at det oppstår en forsinkelse ved påfylling eller etterfylling av akkumulatoren, dvs. den forsinkelse som er nødvendig for å åpne ventilen samtidig som man i det tilfelle hvor det dreier seg om flere ventiler montert i samme mottagerstasjon, kan oppnå uavhengighet for hver ventil. The new system can be used to control several valves at a receiving point, from a single order station. With reference to fig. 3 and 4, an embodiment variant must be described which makes it possible to correct a disadvantage which lies in the fact that there is a delay when filling or topping up the accumulator, i.e. the delay which is necessary to open the valve at the same time as in the case where it is about several valves installed in the same receiving station, each valve can achieve independence.

I mottagerstasjonen anordnes det en uavhengig, ekstra trykkfrembringer, en til denne trykkfrembringer tilknyttet hjelpeledning med et mindre tverrsnitt, hvilken hjelpeledning i nærheten av mottaksstasjonen er delt i flere grenledninger, idet hver grenledning enkeltvis er tilsluttet en respektivt til de fjernstyrte ventiler tilordnet trykkakkumulator, idet det i hver grenledning er en tilbakeslagsventil som bare tillater en trykk-middelstrøm i retning fra trykkfrembringeren og mot den tilordnede trykkakkumulator. De nevnte tilbakeslagsventiler gir den ønskede uavhengighet for de fjernstyrte ventiler. Hjelpe-ledningene tjener bare til mating av akkumulatorene, og man behøver ikke frykte noen returstrøm til styrestasjonen med til-hørende forstyrrelser. In the receiving station, an independent, additional pressure generator is arranged, an auxiliary line connected to this pressure generator with a smaller cross-section, which auxiliary line near the receiving station is divided into several branch lines, each branch line being individually connected to a pressure accumulator respectively assigned to the remote-controlled valves, as the in each branch line is a non-return valve which only allows a pressure medium flow in the direction from the pressure generator and towards the assigned pressure accumulator. The non-return valves mentioned provide the desired independence for the remote-controlled valves. The auxiliary lines only serve to feed the accumulators, and one need not fear any return current to the control station with associated disturbances.

Fig. 3 viser en styringsstasjon 102 for flere ventiler, i dette tilfelle to, montert på samme brønnhode. Fig. 3 shows a control station 102 for several valves, in this case two, mounted on the same well head.

Hver ventil 20 har sitt eget driftssystem 104 og 104' som innbefatter en styreanordning 30, omstyringsventil 32, trykkømfint-lig styreinnretning 34 og akkumulator 28,28'. Hvert system 104 og 104' er individuelt knyttet til sin egen styringsdel 2,2' i styringsstasjonen 102, ved hjelp av en respektiv enkel styreledning 10,10'. Det hittil beskrevne anlegg er i reali-teten bare en duplisering av det anlegg som er vist og beskrevet i fig.1. Each valve 20 has its own operating system 104 and 104' which includes a control device 30, reversing valve 32, pressure-sensitive control device 34 and accumulator 28, 28'. Each system 104 and 104' is individually connected to its own control part 2,2' in the control station 102, by means of a respective single control line 10,10'. The plant described so far is in reality only a duplication of the plant shown and described in fig.1.

Ifølge en ny variant er styrestasjonen 102 i tillegg til de nevnte enkeltstyringer 2, 2' forsynt med en uavhengig, ekstra trykkfrembringer 106 som leverer til en hjelpeledning 108 med et lite tverrsnitt. I nærheten av mottagerstasjonen er hjelpeledningen delt i flere grenledninger 110,11<0>'. Hver grenledning er tilsluttet en respektiv trykkakkumulator 28, 28', og i hver grenledning er det anordnet en tilbakeslagsventil 112, 112'. According to a new variant, the control station 102 is, in addition to the mentioned individual controls 2, 2', provided with an independent, additional pressure generator 106 which supplies an auxiliary line 108 with a small cross-section. In the vicinity of the receiving station, the auxiliary line is divided into several branch lines 110,11<0>'. Each branch line is connected to a respective pressure accumulator 28, 28', and a check valve 112, 112' is arranged in each branch line.

I fig. 4 er bare det kollektive, ekstra matesystem for tre ventiler montert på brønnhodet 16 vist, uten at man har vist den individuelle uavhengige installasjon for hver ventil, som man finner i fig. 1 og 3. In fig. 4, only the collective, additional feed system for three valves mounted on the wellhead 16 is shown, without having shown the individual independent installation for each valve, which can be found in fig. 1 and 3.

Den ekstra trykkfrembringer 106 innbefatter minst et oljereser-voar med lavt trykk 114, en pumpe 116 og en hydropneumatisk akkumulator 118. I ledningen 108 kan det være innlagt en ventil 120, og likeledes forefinnes vanlige innretninger for kontroll og regulering av trykk (disse innretninger er ikke vist). The additional pressure generator 106 includes at least an oil reservoir with low pressure 114, a pump 116 and a hydropneumatic accumulator 118. In the line 108, a valve 120 can be inserted, and there are also usual devices for controlling and regulating pressure (these devices are not shown).

Anlegget virker som følger: The facility works as follows:

Ved klargjøring og før den første åpningsordren til en av ventilene er gitt, kan man bringe i drift trykkfrembringeren 106, som fyller akkumulatorene 28, 28', 28" til et trykk like under det forutbestemte trykk P3. In preparation and before the first opening command to one of the valves is given, the pressure generator 106 can be brought into operation, which fills the accumulators 28, 28', 28" to a pressure just below the predetermined pressure P3.

Anlegget er nå klart for å motta den første åpningsordre for The plant is now ready to receive the first opening order for

en ventil fra en eller flere av de individuelle styringer 2, 2', og denne ordre utføres uten forsinkelse fordi man ikke som i fig. 1, behøver vente på fylling av de enkelte akkumulatorer 28, 28', 28" gjennom styreledningen 10, 10', 10". a valve from one or more of the individual controls 2, 2', and this order is carried out without delay because one does not, as in fig. 1, need to wait for the filling of the individual accumulators 28, 28', 28" through the control line 10, 10', 10".

Når en åpningsmanøver er utført for en av ventilene, vil trykket i tilhørende akkumulator falle. Dette skyldes forbruket i den tilhørende arbeidssylinder 24, men akkumulatoren vil straks fylles igjen gjennom hjelpeledningen, idet enveisventilen 112 åpnes. When an opening maneuver is carried out for one of the valves, the pressure in the associated accumulator will drop. This is due to consumption in the associated working cylinder 24, but the accumulator will immediately be filled again through the auxiliary line, as the one-way valve 112 is opened.

Samtidig vil, under ventilens åpningsperiode, akkumulatoren fylles gjennom styreledningen 10, som forklart foran i forbindelse med fig. 1. At the same time, during the valve's opening period, the accumulator will be filled through the control line 10, as explained above in connection with fig. 1.

Man unngår således den opprinnelige, relativt lange forsinkelse for den første åpningsordre, og man reduserer også den tid som går med for å gjenvinne trykket i akkumulatoren etter at en åpningsmanøver for ventilen er utført. The original, relatively long delay for the first opening command is thus avoided, and the time taken to recover the pressure in the accumulator after an opening maneuver for the valve has been carried out is also reduced.

Samtidig er hver ventil helt uavhengig styrt, fordi de nevnte enveisventiler 112, 112', 112" hindrer oljeretur. Man unngår således forstyrrelser i styresystemet. Skulle den i fig. 4 isolert viste krets svikte, så vil man allikevel ha den nød-vendige sikring for åpning og lukking av hver ventil. At the same time, each valve is completely independently controlled, because the aforementioned one-way valves 112, 112', 112" prevent oil return. Disturbances in the control system are thus avoided. Should the circuit shown in isolation in Fig. 4 fail, you will still have the necessary fuse for opening and closing each valve.

Claims

1. Installation for remote control of a valve (20) in a pipeline (18,22), in particular a shut-off valve (safety valve) on an underwater wellhead, which valve (20) is connected to a hydraulic cylinder (24) and a spring member (26 ) for opening or closing the valve, which facility includes an order station (2) with a source of pressure medium (6,4) and a control valve (12) which connects the source of pressure medium with a control line (10) or with a low-pressure container (8), further includes a receiver station in which a pressure accumulator (28) is arranged which for charging is connected to the control line (10) via a non-return valve (36), and further includes a diverting valve (32) controlled by the pressure in the control line (10) via a control part (38) which either connects the hydraulic cylinder (24) with the pressure accumulator (28) or with a drain (42), characterized by a control device (30) consisting of valves (vi'V2'V3^ °9 a pressure-sensitive control device (34) in the receiving station ion, being a first (''V^) of the ne vnt valves are inserted between the control line (10) and the check valve (36), a second (V"2) of the mentioned valves is inserted between the control part (38) of the reversing valve (32) and a low-pressure reservoir (41), a third (V^) of the mentioned valves is inserted between the control part (38) of the reversing valve (32) and the control line (10), on the upstream side of the said first valve (V^), and the pressure-sensitive control device (34) is connected to the control line (10) on the said first valve (V^) upstream side, for sequential action of the valves (V-^, V"2, V\j) in accordance with increasing pressure (P^» P2,P3) in the control line (10), as the control device (34) closes the aforementioned first valve (V-^) at a pressure (P^) corresponding to the pressure in the control line (10) required to open the valve (20), closes the second valve (V"2) at a higher pressure (P2) and opens the third valve (V^) for applying the control part (38) at an even higher pressure (P^).

2. Plant according to claim 1, characterized in that a line (44) provided with a non-return valve (46) connects the third valve's (V^) downstream side with the pressure accumulator (28) for charging this.

3. Plant according to claim 1 or 2, characterized in that each of the aforementioned three valves (V-^V^, ) is assigned a separate pressure-sensitive control device.

4. Plant according to one of claims 1-3, characterized in that the mentioned second and third valves 'V2'V3' are combined into a single valve.

5. Plant according to one of claims 1-4, characterized in that in the area of the order station (2) on the downstream side of the control valve (12) a manometer (14) is connected to the control line (10).

6. System for remote control of several valves (20) in a receiving station comprising several individual systems according to et of claims 1-5, with a common order station, characterized by an independent, additional pressure generator (106), an auxiliary line (108) connected to this pressure generator (106) with a small cross-section, which auxiliary line near the receiving station is divided into several branch lines (110,110'), each branch line being individually connected to a pressure accumulator (28,28') assigned respectively to the remote-controlled valves (20), and by a non-return valve (112,112') in each branch line, which non-return valve only allows a flow of pressure medium in the direction from the pressure generator (106) and towards the associated pressure accumulator.