NO168607B - Spjeldventil for broenn - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører ventiler med en skive som strekker seg tvers over kanalen i ventilhuset, for å stenge for en fluidumstrøm gjennom en rørstreng i en brønnkanal, helt til skiven knekkes. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en fulløps spjeldventil for brønn, som angitt i ingressen til det etterføl-gende krav 1.

Ventiler av denne type er egnet for anvendelse i de tilfeller der det ikke er nødvendig at en ventil som er åpnet, atter blir stengt. Slike ventiler har eksempelvis vært brukt i borstreng-testverktøy, for å avsperre rørstrengen ovenfor testverktøyene mot fluidet i brønnkanalen, til det tidspunkt da det er ønskelig at formasjonen som testes, utsettes for trykket i brønnrøret. De kan benyttes for å forhindre at rørtrykket virker mot et trykkstyrt avfyringshode for et perforeringsappa-rat, inntil alt er gjort klart for avfyringen.

Det har tidligere vært anvendt sprø skiver, vanligvis av støpejern, for disse formål. Skivene ble knekket ved nedslipping av et lodd eller ved på en eller annen måte å påføres slag av tilstrekkelig kraft til å splintre det harde, sprø materiale i skivene. I rørstrengen har det følgelig kunnet etterlates skive-fragmenter som, ved å medføres av det strømmende fluidum, har kunnet gjentette hullspjell og overflateutstyr. Som eksempel på kjent teknikk av denne art kan nevnes US patentskrift nr.

3 779 263. Videre kan nevnes US patentskrift nr. 2 958 545 som omhandler en oppbrytbar koplingsanordning som har visse trekk felles med spjeldventilen ifølge foreliggende søknad, såsom en oppbrytbar bruddskive eller -membran. Imidlertid vil de avskårne partier av membranen i den kjente anordning rage innenfor omkretsen av den innvendige boring, hvilket selvsagt er uakseptabelt ved en fulløps spjeldventil av den art foreliggende søknad gjelder. Som ytterligere eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes US patentskrifter nr. 4 245 660

og 3 887 108.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe en tallerkenventil som åpnes med gradvis avskjæring av skivens sentrale parti fra dens ytre omkretsparti som fastholdes av ventilhuset ved ventilhusveggen, suksessivt fra den ene side av ventilhuskanalen mot den annen side av ventilhuset, til det gjenstående, usplittede parti vil bøyes når skivens midtparti svinges til en posisjon langs ventilhussiden og ute av veien for det strømmende fluidum, selv om midtpartiet fremdeles er forbundet med det ringformede parti som fastholdes av ventilhuset.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å frembringe en slik ventil som er innrettet for anvendelse i en rørstreng i en brønnkanal, og som vil åpnes ved øking av trykket i ringkanalen mellom rørstreng og brønnkanal eller -rør, og i lukket stilling muliggjør forbindelse mellom brønnrøret nedenfor ventilen og ringkanalen, og som, innen den åpnes, stenger røret mot trykket i ringkanalen.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fulløps spjeldventil av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige, etterfølgende krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 viser et vertikalsnitt av den foretrukne versjon av tallerkenventilen ifølge oppfinnelsen, illustrert i lukket stilling, Figur 2 viser et snitt i likhet med figur 1, hvor ventilen er illustrert i åpen stilling,

Figur 3 viser et riss langs linjen 3-3 i figur 1.

Ved tallerkenventilen ifølge oppfinnelsen er ventilhuset, for enkelhets skyld, vist i to deler, en øvre ventilhusseksjon 10 og en nedre ventilhusseksjon 12. Den nedre ventilhusseksjon 12 består i realiteten av et antall rørformede deler som er sammenføyet gjennom gjenger. I den øvre ventilhusseksjon 10 er det anordnet innergjenger 14 for sammenkopling av ventilhuset med en rørstreng 16. Den nedre ventilhusseksjon 12 er utstyrt med gjenger 18 for sammenkopling av ventilhuset med en rørstreng 20 som strekker seg nedad under ventilen.

De to ventilhusseksjoner er sammenkoplet ved hjelp av gjenger 22. Gjengene er rette, slik at et nedadvendt, ringformet skulderparti 2 6 på den øvre ventilhusseksjon 10 vil fastklemme en skive 28 mellom seg og et oppadvendt skulderparti 30 på den nedre husseksjon 12. Skivens ringformede ytterparti 28a er fastspent mellom de to skulderpartier, mens midtpartiet 28b strekker seg tvers over ventilhuskanalen 32 og lukker denne. Det ringformede ytterparti 28a er forbundet med en pakningsring 29 som forebygger fluidumgjennomstrømning rundt yttersiden av skiven.

Skivens midtparti er konvekst i den retning hvori den forventede trykkdifferanse over skiven vil virke. I de fleste tilfeller vil det således ikke eksistere fluidumstrykk ovenfor skiven, eller bare i nødvendig grad for opprettelse av et vannteppe, f.eks. i forbindelse med en borstreng-testingsprosess, og fluidumstrykket i ringkanalen 34 mellom ventilhuset og brønnrøret 35 er derfor høyere enn trykket i brønnrøret. Av den grunn vil trykkdifferansen over skiven virke i oppadgående retning.

Et rørformet dorelement 3 8 er anordnet under skiven i ventilhuskanalen. Et stempel 4 0 er forbundet med dorelementet og opplagret i en sylinder 42 som dannes av en kort seksjon av øket diameter i den nedre ventilhusseksjon 12. Stemplet 40 er forbundet med en pakningsring 44, og sylinderen 42 er isolert mot trykket i ringkanalen ved hjelp av pakningsringer 46 og 48. Nedadrettede saggjenger 50 på dorelementet, under stemplet 40, står i inngrep med oppadvendte saggjenger på en splittring 52. Når dorelementet beveges oppad av fluidum som virker mot stemplet 40, vil gjengene utøve en siderettet kraft mot splittringen 52 som derved ekspanderer og tillater gjengene på dorelementet å gli langs splittringen under dorelementets oppadgående bevegelse, men forhindrer nedadgående bevegelse av dorelementet i forhold til splittringen. Innbyrdes motsvarende gjenger 54 på yttersiden av splittringen 52 og innersiden av den nedre ventilhusseksjon hindrer splittringen i å beveges oppad sammen med dorelementet, men tillater ringen å ekspandere i tilstrekkelig grad til at innergjengene kan gli forbi.

Trykket som beveger stemplet 40 og dorelementet 38 oppad slik at ventilen åpnes, tilføres sylinderen 42 under stemplet gjennom en sideåpning 60 i sideveggen av den nedre ventilhusseksjon 12. Denne passasje er lukket av bruddskiven 62 som er dimensjonert for å bibeholdes intakt under påvirkning av det normalt forventede differansetrykk mellom fluidet i ringkanalen og atmosfæretrykket i sylinderen 42. Når ventilen ønskes åpnet, økes trykket i ringkanalen ved overflaten, til bruddskiven 62 splittes. Ringkanaltrykket vil deretter virke mot undersiden av stemplet 40 slik at dorelementet skyves oppad og ventilen åpnes.

Dorelementet åpner ventilen ved å skille midtpartiet 28b av skiven 28 fra størstedelen av ringpartiet 28a som er fastspent mellom de to ventilhusseksjoner. I overensstemmelse med oppfinnelsen er skiven 28 fremstilt av strekkbart materiale, eksempelvis Inconel 600, som kan bøyes uten å brekke.

Når ventilen skal åpnes, skilles skivens midtparti fra ringpartiet, i overensstemmelse med oppfinnelsen, men ikke fullstendig, og midtpartiet vil derved fortsatt være forbundet med ringpartiet gjennom en smal seksjon som vil bøyes uten å brekke, slik at midtpartiet kan bringes i en posisjon langs siden av ventilhuskanalen. Dette gjennomføres ved at midtpartiet skilles suksessivt fra ringpartiet, fra den ene side av kanalen til den annen, helt til materialstrimmelen som forbinder de to partier, vil bøyes istedenfor å splittes under påvirkning av kraften fra dorelementet.

For at skjærekraften skal kunne konsentrereres riktig mot skiven slik at skivens midtparti vil adskilles suksessivt fra ringpartiet, er overenden av dorelementet 38 beliggende i et plan som danner en slik vinkel med kanallengdeaksen at den første kontakt mellom enden av dorelementet og skiven vil finne sted i et punkt P på den høye side av dorelementets overende mens totalkraften som utøves av ringkanaltrykket mot stemplet 40, vil konsentreres mot skiven over en meget liten flate, og derved bevirke at skiven splittes hurtig. Under den påfølgende, oppadgående bevegelse av dorelementet vil berøringspunktet mellom skiven og dorelementet forflyttes rundt skivens midtparti i begge retninger, fra det opprinnelig berøringspunkt og mot den motsatte side av skiven. Mens skiven skilles fra det ytre ringparti og de to kontaktpunkter nærmer seg den motsatte side, fra det opprinnelige berøringspunkt, får skiven tendens til å beveges oppad i et punkt hvor kraften fra den øvre ende av dorelementet kan avlastes lettest ved at skiven bøyes istendefor å splittes, helt til skivens midtparti er bøyd oppad langs innerveggen av ventilhusseksjonen 10, som vist i figur 2.

På dette tidspunkt er ventilen helt åpen uten at det er dannet fragmenter som kan gjentette spjeld og liknende, og skivens midtparti er brakt ut av veien for gjennomstrømmende fluider og til en posisjon hvori den ikke vil hindre forbiføring av instrumenter og liknende. Ved hjelp av splittringen 52 er dorelementet 38 fastlåst i sin øvre posisjon, som vist i figur 2, og den øvre ende av elementet vil derved hindre skivens midtparti 28 i å tilbakeføres mot ventilhuskanalen 32, under påvirkning av forbistrømmende fluidum.

For å unngå at skivens midtparti skilles fullstendig fra det ytre ringparti, er det i dorelementet, på siden rett overfor punktet P, anordnet en sliss 66 som bevirker at når skivens midtparti er splittet av dorelementet i slik grad at bare sonen mellom det indre midtparti og det ytre ringparti direkte over slissen 66 gjenstår, vil skiven tvinges til å bøyes oppad og ut av veien for dorelementet, da det ikke eksisterer noe mothold som denne seksjon kan legges an mot, for å splittes.

I den viste utføringsform står rørstrengseksjonen 20 nedenfor ventilen i forbindelse med ringkanalen 34 gjennom sideåpningen 70 og kanalen 72 i ventilhuset, for opprettholdelse av samme trykk i rørstrengen 20 og i ringkanalen. Før ventilen er blitt åpnet og dorelementet ført til den posisjon som er vist i figur 2, er pakningen 76 som er montert på underenden 74 av dorelementet, forflyttet oppad og brakt i anlegg i kanalen 72, for å forebygge ytterligere forbindelse mellom ringkanalen og rørstrengkanalen.

Av det ovenstående vil det fremgå at foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å oppnå samtlige ovennevnte formål, og at den frembyr andre fordeler som er åpenbare og som har tilknytning til anordningen og konstruksjonens art.

Det bør bemerkes at visse trekk og underkombinasjoner som er egnet, kan finne anvendelse uten å være tilknyttet andre trekk og underkombinasjoner. Dette er forutsett og innenfor rammen av patentkravene.

Den viste og beskrevne utføringsform vil kunne endres og modifiseres innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (4)

1. Fulløps spjeldventil for brønn, innrettet til å koples etter hverandre i en rørstreng som er opphengt i en brønnkanal, omfattende: et rørformet hus (12) som har en aksial kanal (32) hvorav et parti avgrenser et utvidet kammer; lukkeorganer i huset (12) innbefattende en bruddskive (28) av et duktilt materiale med et midtparti (28b) som strekker seg tvers over det utvidete kammer, og midler (26, 30) som tettende fester skivens (28) omkretsparti (28a) til huset (12) for lukking av huskanalen (32) så lenge skiven (28) er intakt, karakterisert ved : midler (38) som er innrettet til å skille en hoveddel av skivens midtparti (28b) fra dens omkretsparti (28a) og forskyve hoveddelen utad mot en vegg i det utvidete kammer, innbefattende en rørformet dor (38) som har en uhindret aksial kanal (32) bevegelig anordnet i huskanalen (72) og innbefatter en skrå fremre ende som danner en skrå ringformet skjæreegg (P) som har fremmad-åpnende, langsgående hakk (66) i et segment av denne; aktuatororganer innbefattende stempelorganer (40) på doren (38), som kan påvirkes som reaksjon på fluidtrykk på husets (12) utside for å fremføre doren (38) fra en innledende posisjon der dets nevnte fremre ende (P) er nær skiven (28) til en sluttposisjon der dens fremre ende har passert gjennom skiven (28) for gradvis adskillelse av de deler av skivens midtparti (28b) som suksessivt kommer i berøring med den ringformete skjæreegg (P) fra skivens omkretsparti (28a) og gradvis bøyning av den del av skivens midtparti (28b) som er beliggende i hakket (66) utad for å fastholde skivens midtparti (28b) mellom kammerveggen og dorens (38) utside; og fastholdingsmidler (52, 54) som er samvirkende anordnet på doren (38) og huset (12) og som kan påvirkes ved fremføring av doren (38) til dens sluttposisjon for befestigelse av doren (38) i dens sluttposisjon for å sperre skivens midtparti (28b) mot påfølgende innadbevegelse over dorens (38) uhindrete aksiale kanal (32).

2. Spjeldventil ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte segment av skjæreeggen (P) innbefattende hakket (66) er beliggende diametralt motsatt det parti av skjæreeggen (P) som innledningsvis kommer i berøring med skiven (28b) ved fremføring av doren (38).

3. Spjeldventil ifølge krav 1, karakterisert ved at skivens midtparti (28b) er buet og er samvirkende anbrakt i huset (12) med sin konkave overflate vendt mot den fremre ende (P) av doren (38) for bedre å motstå trykkrefter som virker på den konvekse overflate av skivens midtparti (28b),

4. Spjeldventil ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre omfatter midler (70) på huset (12), som virker til å kommunisere huskanalen (72) med utsiden av huset (12) mens doren (38) er i sin innledende posisjon, og midler (76) på doren (38) som kan påvirkes ved fremføring av denne til dens sluttposisjon for sperring av kommunikasjon mellom huskanalen (72) og husets (12) utside.