NO168598B

NO168598B - SAINT VALVE SAFETY VALVE

Info

Publication number: NO168598B
Application number: NO864388A
Authority: NO
Inventors: Joseph R Roche
Original assignee: Hydril Co
Priority date: 1985-03-04
Filing date: 1986-11-03
Publication date: 1991-12-02
Also published as: NO168598C; NO864388D0; NO864388L

Description

Denne oppfinnelse angår en sikkerhetsventil for marine stigerør som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. This invention relates to a safety valve for marine risers as stated in the preamble to subsequent claim 1.

En slik ventil er også kjent som en oppfyllingsventil for Such a valve is also known as a filling valve for

marine stigerør. Nærmere bestemt skal en oppfyllingsventil for marine stigerør hindre sammenbrudd eller sammenklapping av et stigerør dersom borefluid-nivået plutselig faller på grunn av sirkulasjonstap eller fordi formasjonsgass fortrenger slamsøylen i stigerøret. Med andre ord er ventilen, plassert i stigerør-strengen, beregnet på å avføle forskjellen mellom sjøvanntrykket i den dybde hvor ventilen er plassert og borefluidtrykket innvendig i ventilen (stigerøret). Ved manøvrering av ventilen tillates sjøvann å trenge inn i stigerøret for derved å hindre at stigerøret bryter sammen som følge av det høye hydrostatiske trykk fra sjøvannet på stigerørets utside og tap av tilstrekkelig hydrostatisk trykkhøyde fra borefluid i stigerøret. marine risers. More specifically, a fill valve for marine risers must prevent collapse or collapse of a riser if the drilling fluid level suddenly drops due to loss of circulation or because formation gas displaces the mud column in the riser. In other words, the valve, placed in the riser string, is designed to sense the difference between the seawater pressure at the depth where the valve is located and the drilling fluid pressure inside the valve (the riser). When operating the valve, seawater is allowed to enter the riser in order to prevent the riser from collapsing as a result of the high hydrostatic pressure from the seawater on the outside of the riser and loss of sufficient hydrostatic pressure from drilling fluid in the riser.

En kjent oppfyllingsventil for marine stigerør er beskrevet på side 6857 i den sammensatte katalog over oljefeltutstyr og - tjenester, 1978-79 versjonen, bind 4. Den der beskrevne oppfyllingsventil fremstilles av Vecto Company og omfatter en avfølingsventil som avføler differensialtrykk mellom ventilhusets utside og dets innvendige boring. Ventilen manøvrerer hydraulisk et port-sleidedeksel for avdekking av oppfyllingsporter dersom det plutselig skulle oppstå et differensialtrykk mellom ventilens utside og den innvendige boring. Den beskrevne stigerør-oppfyllingsventil har en ulempe ved at den krever kompliserte hydrauliske styrekretser for å sikre effektiv automatisk funksjon av ventilen. Dessuten kan trykkføleren påvirkes av et forholdsvis kortvarig differensialtrykk-forhold som kan opptre under en såkalt stempelsug-operasjon i stigerøret. Videre kan det lille avfølingskammer på trykkføleren lett bli tilstoppet med boreslam eller sement. En annen ulempe ved den ovenfor beskrevne, kjente stigerør-oppfyllingsventil er at den er dyr i produksjon, har kompliserte mekanismer for å kunne virke og har for stor treghet som må overvinnes når det er nødvendig med gjentatte omstil-linger av ventilen. Som eksempler på teknikkens stilling kan nevnes US patentskrifter nr. 3 312 238, 3 559 734 og 3 981 360. A known make-up valve for marine risers is described on page 6857 of the Composite Catalog of Oilfield Equipment and Services, 1978-79 version, Volume 4. The make-up valve described there is manufactured by the Vecto Company and includes a sensing valve that senses differential pressure between the outside of the valve body and its inside drilling. The valve hydraulically maneuvers a gate-slide cover to cover the filling ports should a differential pressure suddenly occur between the valve's outside and the inside bore. The described riser filling valve has a disadvantage in that it requires complicated hydraulic control circuits to ensure efficient automatic operation of the valve. In addition, the pressure sensor can be affected by a relatively short-term differential pressure ratio that can occur during a so-called piston suction operation in the riser. Furthermore, the small sensing chamber on the pressure sensor can easily become clogged with drilling mud or cement. Another disadvantage of the known riser filling valve described above is that it is expensive to manufacture, has complicated mechanisms to be able to work and has too much inertia which must be overcome when repeated adjustments of the valve are necessary. As examples of the state of the art, US patent documents no. 3,312,238, 3,559,734 and 3,981,360 can be mentioned.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en sikkerhets- eller oppfyllingsventil for marine stigerør, som er av enkel konstruksjon og muliggjør automatisk operasjon med bare minimal mulighet for feilfunksjon. The main object of the invention is to provide a safety or filling valve for marine risers, which is of simple construction and enables automatic operation with only minimal possibility of malfunction.

Som ytterligere formål kan nevnes det å sikre at ventilen kan åpnes eller lukkes på kommando fra en operatør, at den kan brukes som en stigerør-tømmeventil ved betjening av manuelle styreorganer, at ikke stigerøret bryter sammen dersom ventilens manøvrering på noen måte hindres, at ventilen kan trykktestes for funksjonsdyktighet før installering i en marin stigerørstreng uten behov for en trykktank, og at ventilen blir mindre følsom for slam-tilstopping av oppfyllingsportene på grunn av virkningen av selve trykkdifferensial-styreinnretningen og det store volum i slamkammeret og dets evne til enkel drenering. Additional purposes include ensuring that the valve can be opened or closed on command from an operator, that it can be used as a riser discharge valve when operating manual control devices, that the riser does not collapse if the valve's maneuvering is prevented in any way, that the valve can be pressure tested for functionality prior to installation in a marine riser string without the need for a pressure tank, and that the valve becomes less susceptible to sludge plugging of the fill ports due to the action of the pressure differential control device itself and the large volume of the sludge chamber and its ability to easily drain.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en sikkerhetsventil av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1. Sikkerhetsventilen ifølge oppfinnelsen er mindre bastant enn kjente stigerør-sikkerhetsventiler og er billigere i fremstilling. These purposes are achieved according to the invention by a safety valve of the type indicated at the outset, with the new and distinctive features which are indicated in the characteristic of the following claim 1. The safety valve according to the invention is less robust than known riser safety valves and is cheaper to manufacture.

Fordelaktige utføringsformer av ventilen ifølge oppfinnelsen er angitt i de etterfølgende, uselvstendige krav 2-10. Advantageous embodiments of the valve according to the invention are indicated in the subsequent, independent claims 2-10.

Oppfinnelsen omfatter også et sylindrisk element innrettet for bruk av en sikkerhetsventil for marine stigerør, som angitt i de etterfølgende krav 11 og 12. The invention also includes a cylindrical element adapted for use as a safety valve for marine risers, as stated in subsequent claims 11 and 12.

Ytterligere formål og trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de medfølgende tegninger hvor like henvisningstall angir like deler og hvor en illustrerende utføringsform av oppfinnelsen er vist, hvor: Figur 1 er et tverrsnitt av den marine stigerør-oppfyllingsventil ifølge oppfinnelsen og viser ventilen i en lukket tilstand , Figur 2 viser et tverrsnitt av ventilen etter at en differensialtrykk-tilstand er avfølt og ventilen er åpnet, og Further objects and features of the invention will be apparent from the accompanying drawings where like reference numbers indicate like parts and where an illustrative embodiment of the invention is shown, where: Figure 1 is a cross-section of the marine riser filling valve according to the invention and shows the valve in a closed state , Figure 2 shows a cross section of the valve after a differential pressure condition has been sensed and the valve has been opened, and

Figur 3 viser en alternativ utføringsform av oppfinnelsen Figure 3 shows an alternative embodiment of the invention

i tverrsnitt og viser dessuten anordning av et hydraulisk krets- og stempelarrangement hvorved ventilen kan åpnes eller lukkes på kommando fra en operatør. in cross-section and also shows arrangement of a hydraulic circuit and piston arrangement whereby the valve can be opened or closed on command from an operator.

Figur 1 viser i tverrsnitt en oppfyllingsventil ifølge oppfinnelsen, for marine stigerør. Stigerør-oppfyllingsventilen Figure 1 shows in cross-section a filling valve according to the invention, for marine risers. The riser filling valve

10 omfatter fortrinnsvis et sylindrisk hus 12 med en øvre forlengelse 12' og en nedre forlengelse. Husforlengelsene 12' og 12" kan være innkoplet i en marin stigerørstreng ved hjelp av stigerørkoplinger av kjent art. Et foretrukket middel for tillkopling av oppfyllingsventilen 10 til en stigerørstreng er med en stigerørkopling som beskrevet i US patent 4.496.173. Ventilhuset 12 omfatter en utadvendende, ringformet fordypning 14 som er utformet i ventilhusveggen. Minst én membranport, men fortrinnsvis to membranporter innbefattende en øvre membranport 16, og en nedre membranport 18, er anordnet mellom ventilens sentrale boring 8 og den ringformede fordypning 14. I en nedre seksjon av ventilen strekker en ventilport 20 seg gjennom ventilhusets 12 vegg til den innvendige boring 8. Portene 16, 18 er innrettet som et antall vinduer eller kanaler rundt husets 12 omkrets og setter boringen i forbindelse med den ringformede fordypning 14. Portene 20 er innrettet på samme måte for å forbinde boringen 8 med sjøen når ventilen er åpen. 10 preferably comprises a cylindrical housing 12 with an upper extension 12' and a lower extension. The housing extensions 12' and 12" can be connected to a marine riser pipe string by means of riser pipe connections of a known type. A preferred means for connecting the filling valve 10 to a riser pipe string is with a riser pipe connection as described in US patent 4,496,173. The valve housing 12 comprises an outward-facing , annular recess 14 formed in the valve housing wall. At least one diaphragm port, but preferably two diaphragm ports including an upper diaphragm port 16, and a lower diaphragm port 18, are arranged between the valve's central bore 8 and the annular recess 14. In a lower section of the valve extending a valve port 20 passes through the wall of the valve housing 12 to the internal bore 8. The ports 16, 18 are arranged as a number of windows or channels around the perimeter of the housing 12 and connect the bore with the annular recess 14. The ports 20 are arranged in the same way to connect the bore 8 to the sea when the valve is open.

Et sylindrisk element 30 er anordnet rundt utsiden av ventilhuset 12 og dekker den ringformede fordypning 14 og ventilporten 20 i dens avlastede eller lukkede tilstand. Det sylindriske element omfatter en sylindrisk membran 32 som ved en ende er aksielt forbundet med en ventilhylse 34 og ved sin andre ende med en toppring 35. Toppringen 35 er forbundet med huset 12 f.eks. ved hjelp av bolter 6. A cylindrical member 30 is arranged around the outside of the valve body 12 and covers the annular recess 14 and the valve port 20 in its unloaded or closed state. The cylindrical element comprises a cylindrical membrane 32 which is axially connected at one end to a valve sleeve 34 and at its other end to a top ring 35. The top ring 35 is connected to the housing 12 e.g. using bolts 6.

Den sylindriske membran 32 er fortrinnsvis radielt deformerbar ved en forskjell i trykk på dens utside og dens innside, men er ikke aksielt forlengbar. Med andre ord skjer deformeringen av den sylindriske membran utelukkende i den radielle innsnev-ringsretning. Den sylindriske membran 32 er forbundet med ventilhylsen 34 og toppringen 35 ved hjelp av bindemiddel, sammensmelting, smelting eller mekanisk forbindelse for derved å danne et enhetlig, radielt forseglet, sylindrisk element 30 The cylindrical membrane 32 is preferably radially deformable by a difference in pressure on its outside and its inside, but is not axially extendable. In other words, the deformation of the cylindrical membrane occurs exclusively in the radial narrowing direction. The cylindrical diaphragm 32 is connected to the valve sleeve 34 and the top ring 35 by means of bonding agent, fusing, fusion or mechanical connection to thereby form a unitary, radially sealed, cylindrical member 30

av dets tre deler: den sylindriske membran 32, toppringen 35 of its three parts: the cylindrical diaphragm 32, the top ring 35

og ventilhylsen 34. Aksielt anordnede fibre eller tråder er innstøpt i den sylindriske membran 32 er innstøpt i ventilhylsen 34 i toppringen 35. Slike fibre eller tråder hindrer effektivt aksiell forlengelse eller strekking av det sylindriske element 30. and the valve sleeve 34. Axially arranged fibers or threads are embedded in the cylindrical membrane 32 are embedded in the valve sleeve 34 in the top ring 35. Such fibers or threads effectively prevent axial elongation or stretching of the cylindrical element 30.

Den sylindriske membran 32 er konstruert med en stivhet som må overvinnes av et trykkdifferensial over membranveggen for å bevirke deformering av membranen. Membranen 32 krever at sjøvannt rykket Ps må være større enn trykket Pj-, i vent i lbor ingen pluss en trykk-ekvivalent konstant C før noen vesentlig deformering av membranen 32 finner sted. Med andre ord må betingelsen, Ps > Pj-, + C foreligge før deformering av membranen 32 og åpning av ventilen begynner. Membranens treghet hindrer utilsiktet åpning av ventilen som følge av en kort differensialtrykk-transient som f.eks. kan forårsakes av stempel-sugvirknin-gen i stigerøret når en borkrone føres gjennom ventilen. Et annet trekk ved den sylindriske membran 32 er at den er konstruert av et materiale av elastomertypen, som kan briste dersom ventilhylsen 34 ved et uhell skulle hindres fra aksiell bevegelse og derved hindre rør-sammenbrudd. The cylindrical diaphragm 32 is constructed with a stiffness which must be overcome by a pressure differential across the diaphragm wall to cause deformation of the diaphragm. The membrane 32 requires that the seawater displacement Ps must be greater than the pressure Pj-, in vent i lbor no plus a pressure-equivalent constant C before any significant deformation of the membrane 32 takes place. In other words, the condition, Ps > Pj-, + C must exist before deformation of the membrane 32 and opening of the valve begins. The diaphragm's inertia prevents accidental opening of the valve as a result of a short differential pressure transient such as e.g. can be caused by the piston-suction action in the riser when a drill bit is passed through the valve. Another feature of the cylindrical diaphragm 32 is that it is constructed of an elastomer-type material, which can burst if the valve sleeve 34 should accidentally be prevented from axial movement and thereby prevent pipe collapse.

Figur 2 viser ventilens virkemåte når der foreligger et trykkdifferensial mellom utsiden av ventilen 10 og innsiden av boringen 8. Den sylindriske membran 32 deformeres radielt innad og bringer herunder ventilhylsen 34 til å bevege seg aksielt oppad for derved å avdekke eller frilegge ventilporten 20. Ventilen virker således automatisk ved avføling av et forutbestemt trykkdifferensial mellom det utvendige sjøvann og borefluidtrykket innvendig: i boringen 8. Figure 2 shows how the valve works when there is a pressure differential between the outside of the valve 10 and the inside of the bore 8. The cylindrical membrane 32 deforms radially inwards and thereby causes the valve sleeve 34 to move axially upwards to thereby uncover or expose the valve port 20. The valve works thus automatically by sensing a predetermined pressure differential between the external seawater and the drilling fluid pressure inside: in the borehole 8.

Når slamsøylen-trykkhøyden i boringen 8 har en trygg verdi, er boringen 8 i stigerørstrengen, som vist i figur 1 og 2, isolert fra den hydrostatiske trykkhøyde i sjøen utenfor ventilen. Når differensialtrykket over ventilhuset 12 ved den dybde i hvilken den er plassert i stigerørstrengen er på en forutbestemt terskelverdi, vil den elastomeriske membran eller membran 32 innsnevres og derved bevirke at ventilhylsen 34 beveges aksielt oppad, for derved å åpne ventilporten 20 og tillate innstrømning av sjøvann. Derved forhindres sammenbrudd eller inntrykking av stigerøret. When the mud column pressure head in the bore 8 has a safe value, the bore 8 in the riser string, as shown in Figures 1 and 2, is isolated from the hydrostatic pressure head in the sea outside the valve. When the differential pressure across the valve housing 12 at the depth at which it is placed in the riser string is at a predetermined threshold value, the elastomeric diaphragm or diaphragm 32 will constrict and thereby cause the valve sleeve 34 to move axially upwards, thereby opening the valve port 20 and allowing the inflow of seawater . This prevents the riser collapsing or being impressed.

Et støtteskjørt 36 er fortrinnsvis anordnet rundt den sylindriske membrans 32 utside og er festet til huset 12 f.eks. ved hjelp av de samme gjengebolter 6 som forbinder det sylindriske element 30 med huset 12. Et ringrom 38 er anordnet mellom støtteskjørtet og den sylindriske membran for å sikre at sjøvanntrykket kan føles av den sylindriske membrans 32 ytterside. Støtteskjørtet 36 virker til å hindre utbuling av den sylindriske membran 32 når trykket i boringen 8 overskrider trykket i sjøvannet. Som vist i figur 2 vil dessuten ventil-skjørtet 36, når membranen 32 bøyes innad og bevirker oppad-bevegelse av ventilhylsen 34, hjelpe til med å styre ventilhylsen 34 oppad. Det er tilveiebragt en oppfyllingsventil for marine stigerør, som automatisk åpner en ventilport ved avføling av differensialtrykk av en forutbestemt verdi mellom sjøvann-høydetrykket og borefluid-høydetrykket innvendig i boringen 8. A support skirt 36 is preferably arranged around the cylindrical membrane 32's outside and is attached to the housing 12, e.g. by means of the same threaded bolts 6 that connect the cylindrical element 30 to the housing 12. An annulus 38 is arranged between the support skirt and the cylindrical membrane to ensure that the seawater pressure can be felt by the cylindrical membrane 32's outer side. The support skirt 36 acts to prevent bulging of the cylindrical membrane 32 when the pressure in the borehole 8 exceeds the pressure in the seawater. As shown in figure 2, the valve skirt 36, when the diaphragm 32 is bent inwards and causes upward movement of the valve sleeve 34, will also help to guide the valve sleeve 34 upwards. A filling valve for marine risers is provided, which automatically opens a valve port upon sensing a differential pressure of a predetermined value between the seawater head pressure and the drilling fluid head pressure inside the borehole 8.

Den sylindriske membran 32 er en deformerbar innretning som er anordnet rundt husets utside som dekker fordypningen 14, idet dens integrale ventilhylse 34 dekker ventilporten. Som reaksjon på et trykkdifferensial av en forutbestemt størrelse mellom husets utside og husets innside beveges den deformerbare innretning radielt innad i fordypningen 14 samtidig som den bevirker aksiell bevegelse av en tilkoplet ventilhylse 34 for avdekking av ventilporten. The cylindrical diaphragm 32 is a deformable device which is arranged around the outside of the housing covering the recess 14, its integral valve sleeve 34 covering the valve port. In response to a pressure differential of a predetermined size between the outside of the housing and the inside of the housing, the deformable device is moved radially inward in the recess 14 at the same time as it causes axial movement of a connected valve sleeve 34 to cover the valve port.

Ventilen 10 kan om ønskelig omfatte en tetning 50 mellom skjørtets 36 innside og utsiden av ventilhylsen eller -spolen 34 der spolen 34 er i den lukkede posisjon. En port 52 er utformet gjennom veggen til skjørtet 36 gjennom hvilken sjøvann tilføres for manøvrering av ventilen. For testing av ventilen kan høytrykksfluid (fortrinnsvis vann) fra en kilde 54 tilføres via en rørledning 56 for å sette ringrommet 38 under trykk for å teste den sylindriske membrans 32 funksjonsevne. Slik testing kan utføres uten komplikasjonene forbundet med nedsenking av ventilen i en prøvebeholder eller neddykking av ventilen med undertrykk i dens boring. The valve 10 can, if desired, comprise a seal 50 between the inside of the skirt 36 and the outside of the valve sleeve or coil 34 where the coil 34 is in the closed position. A port 52 is formed through the wall of the skirt 36 through which seawater is supplied to operate the valve. For testing the valve, high pressure fluid (preferably water) from a source 54 can be supplied via a pipeline 56 to pressurize the annulus 38 to test the functionality of the cylindrical diaphragm 32. Such testing can be performed without the complications associated with immersing the valve in a sample container or immersing the valve under negative pressure in its bore.

Oppfyllingsventilen 10 ifølge oppfinnelsen for marine stigerør har den fordel at den er meget enkel og arbeider automatisk ved avføling av differensialtrykk. Den gir derfor få muligheter for feilfunksjon. Ventilen er forholdsvis mindre bastant enn kjente oppfyllingsventiler for marine stigerør, og bare av denne grunn er den mer økonomisk i fremstilling. The filling valve 10 according to the invention for marine risers has the advantage that it is very simple and works automatically by sensing differential pressure. It therefore offers few opportunities for malfunction. The valve is comparatively less robust than known filling valves for marine risers, and for this reason alone it is more economical to manufacture.

En annen fordel ved oppfyllingsventilen 10 er at dersom den sylindriske membran 32 av én eller annen grunn kom i beknip, eller ventilhylsen 34 kom i beknip, ville den sylindriske membran 32 briste eller sprekke før stigerøret brøt sammen, og derved oppfylle sin primære oppgave å utgjøre en sikkerhetsventil for å beskytte den fysiske integritet til den marine stigerør-streng som den er koplet til. Another advantage of the filling valve 10 is that if for one reason or another the cylindrical diaphragm 32 came into contact, or the valve sleeve 34 came into contact, the cylindrical membrane 32 would burst or crack before the riser collapsed, thereby fulfilling its primary task of constituting a safety valve to protect the physical integrity of the marine riser string to which it is connected.

En annen fordel med denne oppfinnelse er at den elastomere membran eller membran 32 demper transienttrykkpulser, slik at når en kortvarig differensialtrykk-toppverdi, forårsaket f.eks. av stempelsugvirkning i boringen 8, vil ventilen ikke åpne for tidlig. En annen fordel med oppfinnelsen er at ettersom den sylindriske membran 32 beveges innad og utad (slik bevegelse kan karakteriseres som "pusting" - vil slam-tilstopping i den ringformede fordypning 14 bli redusert til et minimum på grunn av den sylindriske membrans 32 mekaniske bevegelse. Another advantage of this invention is that the elastomeric membrane or membrane 32 dampens transient pressure pulses, so that when a short-term differential pressure peak value, caused e.g. of piston suction in bore 8, the valve will not open too early. Another advantage of the invention is that as the cylindrical diaphragm 32 is moved inward and outward (such movement can be characterized as "breathing" - sludge clogging in the annular recess 14 will be reduced to a minimum due to the mechanical movement of the cylindrical diaphragm 32.

Andre arrangementer av delene til sikkerhetsventilen vist Other arrangements of the safety valve parts shown

i figur 1 og 2 er selvsagt mulig. F.eks. kunne ventilhylsen være innrettet til å avdekke en ventilport over en ringformet fordypning 14. Likeledes trenger den sylindriske membran ikke nødvendigvis være en sylinder i det hele tatt, men kunne eventuelt være et rektangulært element som dekker en rektangulær vinkelformet fordypning og ventilsylinderen kunne være et rektangelformet element som dekker et hull eller en port 20. Likeledes kunne det elastomere element eller membranen 32 in Figures 1 and 2 is of course possible. E.g. the valve sleeve could be arranged to expose a valve port over an annular recess 14. Likewise, the cylindrical diaphragm need not necessarily be a cylinder at all, but could possibly be a rectangular element covering a rectangular angular recess and the valve cylinder could be a rectangular element which covers a hole or port 20. Likewise, the elastomeric element or membrane 32 could

bevege seg omkretsmessig ved deformering inn i en fordypning i veggen 20, hvorved ventilhylsen 34 ville beveges omkretsmessig ut av dekningsforhold med et hull eller en port i huset. move circumferentially by deformation into a recess in the wall 20, whereby the valve sleeve 34 would move circumferentially out of coverage with a hole or port in the housing.

Figur 3 viser en utføringsform av oppfinnelsen som omfatter hydraulisk styring for åpning eller lukking av ventilen 100 på kommando. Denne utføringsform av oppfinnelsen omfatter et sylindrisk hus 120 med en utadvendende fordypning 140 i sin vegg og med en membranport 160 anordnet mellom boringen 180 og fordypningen 140. En ventilport 200 er anordnet i en aksielt nedre del av huset 120. Et sylindrisk element 300 omfattende en sylindrisk membran 320 forbundet med en ventilhylse 340 er anordnet rundt husets 120 utside. Figure 3 shows an embodiment of the invention which includes hydraulic control for opening or closing the valve 100 on command. This embodiment of the invention comprises a cylindrical housing 120 with an outward-facing recess 140 in its wall and with a membrane port 160 arranged between the bore 180 and the recess 140. A valve port 200 is arranged in an axially lower part of the housing 120. A cylindrical element 300 comprising a cylindrical membrane 320 connected to a valve sleeve 340 is arranged around the outside of the housing 120.

I sin avlastede tilstand dekker den sylindriske membran 320 fordypningen 140 og den nedre del av ventilhylsen 340 dekker ventilporten 200. Et støtteskjørt 360 er anordnet rundt utsiden av det sylindriske element 300 og dette såvel som den sylindriske membrans 320 øvre ende er festet til huset 120 f.eks. ved hjelp av gjengebolter 60. Den nedre ende av støtteskjørtet 360 har en ytre forlengelse 380 som samvirker med den ytre forlengelse 342 som er utformet på ventilhylsen 340 for å danne et stempelkammer 348 mellom ventilhylsen 340 og støtteskjørtets 360 ytre forlengelse 380. En rørledning 500 strekker seg fra en nedre port 510 In its unloaded state, the cylindrical diaphragm 320 covers the recess 140 and the lower part of the valve sleeve 340 covers the valve port 200. A support skirt 360 is arranged around the outside of the cylindrical element 300 and this as well as the upper end of the cylindrical diaphragm 320 is attached to the housing 120 f .ex. by means of threaded bolts 60. The lower end of the support skirt 360 has an outer extension 380 which cooperates with the outer extension 342 formed on the valve sleeve 340 to form a piston chamber 348 between the valve sleeve 340 and the support skirt 360 outer extension 380. A conduit 500 extends itself from a lower port 510

i skjørtets 360 ytre forlengelse 380 til en styreinnretning 390. Likeledes løper en rørledning 501 til en øvre port 512 gjennom skjørtets 360 ytre forlengelse 380. in the outer extension 380 of the skirt 360 to a control device 390. Likewise, a pipeline 501 to an upper port 512 runs through the outer extension 380 of the skirt 360.

Styreinnretningen 390 har tre stillinger som kan forflytstes av en operatør etter behov. Styreinnretningens 390 midtstilling bevirker tilførsel av sjøvann til porten 512 og ventilen 100 virker på stort sett samme måte som ventilen 10 vist i figur 1 og 2. Dvs. sjøvann tilføres stempelkammeret 348 og tilføres også utsiden av den sylindriske membran 320 via porten 514 i skjørtet 360 til ringrommet 380. Når styreinnretningen beveges til den manuelt stengte stilling, tilføres hydraulikk-styrevæske fra kilden 420 via rørledningen 406 til rørledningen 501 til porten 512 for derved å tilveiebringe hydraulikktrykk mot stempelflaten 346 hvorved ventilhylsen 340 drives nedad for derved å lukke ventilporten 200. The control device 390 has three positions that can be moved by an operator as needed. The middle position of the control device 390 causes the supply of seawater to the port 512 and the valve 100 works in largely the same way as the valve 10 shown in figures 1 and 2. That is. seawater is supplied to the piston chamber 348 and is also supplied to the outside of the cylindrical diaphragm 320 via the port 514 in the skirt 360 to the annulus 380. When the control device is moved to the manually closed position, hydraulic control fluid is supplied from the source 420 via the pipeline 406 to the pipeline 501 to the port 512 thereby to provide hydraulic pressure against the piston surface 346 whereby the valve sleeve 340 is driven downwards to thereby close the valve port 200.

Når styreinnretningen 390 er i den manuelt åpne stilling, tilføres hudraulikk-styrevæske fra kilden 420 via rørledningen 406 til rørledningen 500 og porten 510 for derved å tilføre trykk-hydraulikkvæske til stempelflaten 344 hvorved ventilhylsen 340 drives oppad. Når ventilhylsen 340 drives oppad avdekkes ventilporten 200 og den sylindriske membran 320 deformeres innad i fordypningen 14 0. When the control device 390 is in the manually open position, skin hydraulic control fluid is supplied from the source 420 via the pipeline 406 to the pipeline 500 and the port 510 to thereby supply pressurized hydraulic fluid to the piston face 344 whereby the valve sleeve 340 is driven upwards. When the valve sleeve 340 is driven upwards, the valve port 200 is exposed and the cylindrical membrane 320 is deformed inside the recess 140.

Det fremgår av apparatet vist i figur 3 at oppfyllingsventilen 100 ifølge oppfinnelsen for marine stigerør også kan brukes som en tømmeventil i den marine stigerørstreng, slik at en operatør kan åpne ventilen og tillate borekaks å strømme ut via ventilporten 200. It is clear from the device shown in Figure 3 that the filling valve 100 according to the invention for marine risers can also be used as a drain valve in the marine riser string, so that an operator can open the valve and allow cuttings to flow out via the valve port 200.

Fagmenn på området vil lett innse forskjellige modifika-sjoner og endringer i de beskrevne konstruksjoner, som ikke avviker fra oppfinnelsestanken. Av denne grunn er det ønskelig å innbefatte disse endringer i de medfølgende krav som angir de eneste begrensninger for foreliggende oppfinnelse på den beskriv-ende måte som er benyttet for å angi utføringsformer og skal oppfattes som illustrerende og ikke begrensende. Those skilled in the art will easily realize various modifications and changes in the described constructions, which do not deviate from the inventive idea. For this reason, it is desirable to include these changes in the accompanying claims which state the only limitations for the present invention in the descriptive manner used to state embodiments and are to be understood as illustrative and not limiting.

Claims

1. Safety valve (10) for marine risers, adapted to be plugged into a riser string through the sea, comprising a housing (12) with a through bore (8) forming a vertical flow path for drilling fluid through the riser string and having at least one valve port (20; 200), and a control device (30; 300) which is affected by a pressure differential of a predetermined size between the outside of the housing (12) and the inside of the bore (8) through the housing, for opening the valve port (20; 200) to thereby reduce the pressure differential, characterized in that the housing (12) has an outward-facing recess (14) formed in a first section of the housing (12), that at least one membrane port (16, 18) is formed in the wall of the housing (12) between the bore (8) and the recess (14), that said: valve port (20; 200) is formed in a second section of the housing (12), and that the pressure-actuated device (30; 300) comprises a largely cylindrical membrane device which is arranged around the outside of the housing (12) to cover the recess (14) and the valve port (20; 200) and is affected by the pressure differential to deform radially inside the recess (14) at the same time as it is moved to expose the valve port (20; 200).

2. Valve according to claim 1, characterized in that the housing (12) is cylindrical and that the membrane device (30;

300) comprises a cylindrical membrane (32) and a valve sleeve (34) connected axially end to end.

3. Valve according to claim 2, characterized in that the cylindrical membrane (32) is radially deformable, and upon radial narrowing causes axial movement of the valve sleeve (34).

4. Valve according to claim 2 or 3, characterized by a skirt device (36) which is arranged around the diaphragm device (30; 300) and attached to the housing (12) to prevent outward radial deformation of the cylindrical diaphragm (32) when fluid pressure in the bore (8) is greater than the pressure in the surrounding seawater é

5. Valve according to one of claims 1-4, characterized by a device (390) for moving the deformable device (320) on command to uncover or cover the valve port (200).

6. Valve according to claim 1, characterized in that the bore (8) and the annular recess (14), and the membrane device (30; 300) comprise a cylindrical element of series-connected coaxial coils including a cylindrical membrane (32) which is radially deformable between a unloaded state and a deformed state and having first and second ends, a valve sleeve (34) connected at the second end of the cylindrical diaphragm, and a top ring (35) connected to the first end of the cylindrical diaphragm (32), the top ring (35) has a first end attached to the cylindrical housing (12), the cylindrical diaphragm (32) in its relieved state operable covering the annular recess (14) in the housing (12), and the associated valve sleeve (34) operable covers the valve port (20; 200) of the housing (12), as the cylindrical membrane (32) moves to a deformed state in response to greater seawater pressure on its outside in relation to the drilling fluid pressure via the membrane port (16, 18) on its inside d by narrowing radially into the annular recess (14) which operably brings the valve sleeve (34) to expose the valve port (20; 200).

7. Valve according to claim 6, characterized by at least one upper (16) and at least one lower membrane port (18) between the bore (8) and the annular recess (14).

8. Valve according to claim 6, characterized by a hydraulic device (390) for axially moving the cylindrical element (300) to thereby open or close the valve port (200).

9. Valve according to claim 6, 7 or 8, characterized by a cylindrical support skirt (36) arranged coaxially around the cylindrical membrane (32), which skirt (36) is attached to the housing (12) and has means (38) for allowing seawater pressure to communicate with the outside of the cylindrical diaphragm, which skirt (36) operably prevents outward radial deformation of the cylindrical diaphragm (32) when fluid pressure in the valve (10) bore (8) is greater than the pressure in the surrounding seawater.

10. Valve according to claim 9, characterized by a device (50) for sealing the skirt (36) in relation to the cylindrical element (30) to form a sealed annulus (38) outside the cylindrical membrane (32) and a device ( 56) to pressurize the annulus for operable testing of the valve's function.

11. Cylindrical element (30) adapted for use in a safety valve (10) for marine risers, which valve (10) can be connected to an offshore riser string including a housing (12) with a through bore (8) forming a vertical flow drilling fluid path through the riser string and has an outward facing recess (14) formed in a first section of the housing (12) and at least one valve port (20) formed in a second section of the housing (12), a diaphragm port (16, 18) formed in the wall of the housing (12) between the bore (8) and the recess (14), characterized by a cylindrical membrane (32) arranged around the outside of the housing (12) radially deformable between a relieved state and a deformed state, and a valve sleeve (34) which is connected at one end to the cylindrical diaphragm (32), which cylindrical diaphragm (32) is adapted to move from a relieved condition, the valve sleeve (34) covering said at least one valve port (20) in the safety valve ( 10), to the deformed state r adial into the recess in response to a differential pressure between the seawater on its outside and drilling fluid on the inside of the safety valve (10), where the valve sleeve (34) exposes the valve port (20).

12. Cylindrical element according to claim 11, characterized by a top ring (35) which is connected at the other end of the cylindrical membrane (32).