NO168662B - Nippel for kommunikasjon av hydraulisk styrefluid - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en nippel for kommunikasjon av hydraulisk styrefluid slik det nærmere er angitt i ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

En slik nippel er beregnet på innsettelse i produksjonsrøret i en olje- og/eller gassbrønn for vanligvis å levere styrefluid til en sikkerhetsventil i brønnens produksjonsrør.

GB-patent 2129849 har likhet med den foreliggende oppfinnelse ved at det omhandler en kommnikas jonsnippel for å sende styrefluid fra ett sted til et andre sted i et brønnvertøy. Imidlertid har de to konstruksjoner vesentlige forskjeller. For det første blir nippelen ifølge det britiske patentskrift mekanisk aktivisert. Det vil si at et sjalteverktøy vil måtte senkes ned i brønnboringen, foreta inngrep med et spor og forflytte hylsen 30 for å bryte av en skrue og lede styrefluidet i en kanal til brønnboringen. Etter at dette var utført ville verktøyet bli fjernet fra brønnboringen. I praksis vil nedsenking av et sjalteverktøy i brønnboringen, til et sted som kan være dypt ned i brønnen, være en kostbar og av og til tidkrevende operasjon.

Den foreliggende konstruksjon unngår behovet for mekanisk å forflytte hylsen med et sjalteverktøy som senkes ned i brønnboringen og som deretter hentes opp igjen. Isteden blir den foreliggende nippel hydraulisk aktivisert ved kun å slippe en kule gjennom ledningen for anlegg mot et ventilsete og et stempel. Deretter vil en økning i fluidtrykket i ledningen virke mot stempelet som bryter en bolt eller tapp, og som beveger stempelet og hylsen nedad for å åpne kommunikasjonen mellom fluidkanalen og boringen.

For det andre, når hylsen i det britiske patent forflyttes, foregår det fluidkommunikasjon fra kanalen til boringen. Imidlertid er det også fortsatt en fluidpassasje fra boringen (12a, fig. 2) til ledningen som fører til en sikkerhetsventil. Dersom tilstrekkelig fluid går gjennom ledningen vil det være vanskeligere å lede fluidet fra ledningen og inn i boringen for å aktivisere den nye sikkerhetsventil.

Den foreliggende nippel vil på den andre side, med nedad rettet bevegelse av hylsen, avsperre styrefluidet fra utløpet ved å aktivisere en metallplugg. Dette sikrer at etter forflytningsoperasjonen sendes alt fluidet i kanalen til boringen og en ny sikkerhetsventil.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en nippel av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en for tiden foretrukket utførelse av oppfinnelsen, gitt for beskrivelsesformål og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom nippelen for kommunikasjon av hydraulisk styrefluid ifølge den foreliggende

oppfinnelse,

fig. 2 viser et tverrsnitt langs linje 2-2 ifølge fig. 1, fig. 3 viser et tverrsnitt langs linje 3-3 ifølge fig. 1, fig. 4 viser et utsnitt langs linje 4-4 ifølge fig. 1,

fig. 5A viser et forstørret lengdesnitt langs linje 5-5

Ifølge fig. 1, og

fig. 5B viser et snitt I likhet med fig. 5A etter aktivisering av det hydrauliske stempel,

fig. 6A er et forstørret lengdesnitt langs linjen 6-6 ifølge

fig. 1, og

fig. 6B viser et snitt i likhet med fig. 6A, men viser delene i stilling etter bevegelse av det hydrauliske stempel.

Det vises til tegningene og spesielt til fig. 1 der henvisningstallet 10 generelt indikerer nippelen for kommunikasjon av hydraulisk styrefluid ifølge den foreliggende oppfinnelse. Den innbefatter en øvre nippel generelt angitt med henvisningstallet 12 og en nedre nippel generelt angitt med henvisningstallet 14. Kommunikasjonsnippelen 10 omfatter et hus 16 med en langsgående boring 18 gjennom seg. Den øvre nippel 12 innbefatter en fluidpassasje 20 sideforskjøvet fra boringen 18 som er anordnet for forbindelse til brønnover-flaten gjennom en styreledning 22 for mottak av hydraulisk styrefluid for å levere styrefluid til et første sted, slik som gjennom ledningen 24, eller alternativt til et andre sted slik som boringen 18 i den øvre nippel 12.

Den nedre nippel 14 innbefatter en fluidpassasje 26 som er anordnet for forbindelse til brønnoverflaten, slik som gjennom en styreledning 28, for mottak av hydraulisk styrefluid for vanligvis å levere styrefluid til annet sted gjennom ledningen 29 eller alternativt til boringen 18 i huset 16.

Kun en av ledningene 22 eller 28 behøver å bli benyttet dersom sikkerhetsventilen for produksjonsrøret styres av en enkelt styreledning til overflaten. I det tilfellet at sikkerhetsventilen er en balansert sikkerhetsventil som krever to styreledninger så benyttes begge styreledningene 22 og 28. I tilfellet av en svikt i sikkerhetsventilen, blir imidlertid en andre sikkerhetsventil som kan hentes opp igjen, plassert inne i nippelens 10 boring for mottak av styrefluid på det andre sted 18 og styres gjennom den ene eller begge ledninger 22 og 28. Nippelen 10 innbefatter polerte partier 30, 32 og 34 for opptak av tetninger på den andre opphentbare sikkerhetsventil. Imidlertid skal det forstås at den foreliggende oppfinnelse kan være anvendelig til å styre og kommunisere fluid for aktivisering av ulike andre typer brønnverktøy. Dersom sikkerhetsventilen eller annet brønnverktøy som skal innføres i boringen 18 kun krever en enkelt styreledning, trengs kun en av niplene 12 og 14 og den andre kan utelates. Passasjen 20 innbefatter et innløp 36 for forbindelse til styreledningen 22 som fører til brønn-overflaten og et utløp 38 for forbindelse til ledningen 24 som fører til brønnverktøyet slik som en sikkerhetsventil. En vertikal bevegbar innretning, slik som en forskyvbar hylse 40, er teleskopisk bevegbar i huset 16 for å sende styrefluid i passasjen 20 fra utløpet 38 til boringen 18.

Hylsen 40 avtetter vanligvis fluidet i passasjen 20 fra boringen 18 med tetningene 42 og 44. Hylsen 40 innbefatter en innskjæring eller fordypning 46 for mekanisk å bevege hylsen 40 om nødvendig. Imidlertid er hylsen 40 forbundet til et hydraulisk stempel 50 som er plassert i fluidpassasjen 20 og har en stempelring 52. Stempelet 50 innbefatter en bypass-åpning 54 for normalt å føre fluid fra innløpet 36 til utløpet 38 for normalt å manøvrere sikkerhetsventilen for brønnens produksjonsrør. Åpningen 54 innbefatter også et ventilsete 56 for mottak av et ventilelement, slik som en kule 58, fra brønnoverflaten gjennom ledningen 22 når det er ønskelig å aktivisere stempelet. Hylsen 40 holdes til å begynne med i en øvre stilling av en avskjærbar bolt 60. I tilfelle av at den primære eller produksjonsrør-sikkerhetsventil blir umanøvrerbar, er det ønskelig å plassere en andre eller opphentbar type sikkerhetsventil (ikke vist) i de polerte boringer (30,32 og 34) I nippelen 10 hvori den andre sikkerhetsventil styres med fluid i passasjen 20 levert til boringen 18. I dette tilfellet slippes ventilelementet eller kulen 58 fra brønnoverflaten gjennom styreledningen 22 og legger seg an mot ventilsetet 56 som stenger kommunikasjonen i passasjen 20 med utløpet 38. En økning i fluidtrykket i ledningen 22 vil deretter virke mot stempelet 50, bryte bolten 60 og beveger stempelet 50 og forskyvningshylsen 40 nedad. Den øvre ende av hylsen 40 innbefatter en eller flere åpninger 41, som når beveget ned under den øvre tetning 42, tilveiebringer fluidkommunikasjon for styrefluidet fra innløpet 36 til boringen 18 mellom de polerte partier 30 og 32 for aktivisering av den andre opphentbare sikkerhetsventil plassert i boringen.

Mens nedad rettet bevegelse av hylsen 40 vil åpne for kommunikasjon mellom passasjen 20 og boringen 18 og anlegg av kulen 58 på setet 56 sammen med tetningene 42,44 og 52 vil avstenge strømningen av styrefluid fra passasjen 20 til utløpet 38, er det ønskelig at styrefluid avstenges fra utløpet 38 med en metall-mot-metall tetning for å overkomme den mulighet at de elastomere tetninger kan svikte. Således er en metallplugg 61 anordnet som er tilpasset til å bli drevet nedad av en skulder 62 forbundet til hylsen 40 og inn i en fordypning 64 i passasjen 20 for å gi en metall-mot-metall tetning. Metalltetningen er fordelaktig overfor vanlige elastomere tetninger ettersom den kan motstå de ugjestmilde omgivelser med høye temperaturer og korrosive fluider som er tilstede i mange brønner.

Konstruksjonen og virkemåten av den nedre nippel 14 er lik med den øvre nippel 12 og for enkelhet med hensyn til henvisninger vil like deler være nummerert med like tall med etterstavelsen "a".

Det vises nå til fig. 1,5A,5B,6A og 6B, der den nedre nippel 14 innbefatter en vertikalt bevegbar innretning eller forskyvningshylse 40a vist i sin utgangsstilling i fig. 5A og 6A holdt i en øvre stilling med en brytbar bolt 60 hvorved styrefluid hurtig kan strømme fra styreledningen 28, gjennom passasjen 26, gjennom stempelåpningen 54a og ut passasjen 29 til en sikkerhetsventil for brønnens produksjonsrør. I det tilfellet at sikkerhetsventilen ikke lar seg manøvrere, plasseres en andre eller opphentbar type sikkerhetsventil i de polerte boringer 18,32 og 34 i nippelen 10, og et ventilelement, slik som kulen 58a (fig. 6B) innføres i styreledningen 28 for anlegg mot ventilsetet 56a i åpningen 54a i stempelet 50a for å avstenge kommunikasjonen i passasjen 26 til ledningen 29. Tilførsel av hydraulisk trykk til styreledningen 28 presser stempelet 50a nedad og som best vist i fig. 5B bryter bolten 60a. Som omtalt i US-patent 4460046 trekker en C-ring 70 seg sammen mellom de brutte ender av bolten 60a for å forhindre boltdelene fra å returnere til utgangsstillingen. Nedad rettet bevegelse av stempelet 50a bringer hylsen 40a nedad for å bringe åpningene 41a under bunnen av tetningen 42a hvorved hydraulisk styrefluid i fluidpassasjen 26 nå sendes til boringen 18 for å forsyne styrefluid til en opphentbar type sikkerhetsventil plassert i boringen. Toppen av hylsen 40a rager imidlertid over tetningen 42a for å hindre at tetningen 42a faller ned i boringen 18. I tillegg, som best vist i fig. 6B, bringer nedad bevegelse av stempelet 50a og hylsen 49a skulderen 62a som kontakter metallpluggen 61 og driver den inn I for-dypningen 64a for å tilveiebringe en metall-mot-metall tetning som forhindrer ytterligere fluidstrømning til passasjen 29 selv i det tilfellet at de elastomere tetninger i nippelen 10 svikter.

Det hydrauliske fluid som er i passasjene 20 og 26 under stemplene 50 og 50a presses imidlertid ut gjennom egnede passasjer etterhvert som avstengningspluggene 61 og 61a kommer til anlegg. F.eks. som pluggen 61a, kan den innbefatte en fjærbelastet tilbakeslagsventil 72 i en passasje 74 for å fortrenge det innfangede fluid under stempelet 50a. Med hensyn til det innfangede fluid under stempelet 50, som best vist i fig. 1-4, er en ledning 80 anordnet mellom rommet 82 under stempelet 50 til passasjen 26 over stempelet 50a. Passasjen 80 innbefatter en plugg 84 som beveger seg ut av passasjen 80 ettersom hylsene 40 og 40a beveger seg nedad for å tillate det fortrengte fluid fra kammeret 82 å bli fortrengt inn i passasjen 26 over det nedre stempel 50a.

Claims (6)

1. Nippel (10) for kommunikasjon av hydraulisk styrefluid beregnet til å innkoples i en produksjonsrørstreng eller lignende i en brønn og innrettet til å avlede styrefluid fra ett sted (24) til et annent sted (18) i et brønnverktøy, omfattende et hus (16) med en langsgående boring (18), en passasje (20) i huset (16) til siden for boringen (18) tilpasset for forbindelse til brønnoverflaten for mottak av hydraulisk styrefluid for normalt å tilføre styrefluid til det første sted (24), og en hylseformet innretning (40) utløsbart festet i en øvre stilling i huset (16) og bevegbar nedad for å åpne kommunikasjon mellom fluidpassasjen (20) og boringen (18), karakterisert ved at den hylseformede innretning (40) utvendig er utformet med et hydraulisk stempel (50) med tetningsorganer (42,52) som er plassert i fluidpassasjen (20), og at stempelet er forsynt med en bypass åpning (54) som innbefatter et sete (56) tilpasset til å motta et ventilelement (58), så som en kule, fra overflaten gjennom fluidpassasjen (20) for å lukke åpningen (54), utløse og bevege den hylseformede innretning (40) og avlede styrefluid fra fluidpassasjen (20) til boringen (18).

2. Nippel ifølge krav 1,karakterisert ved at tetningsorganene omfatter en tetningsring (42) som er anordnet i huset (16) og samvirker med den øvre ende av den hylseformede innretning (40), for å avstenge kommunikasjon mellom fluidpassasjen (20) og boringen (18) når hylsen (40) står i øvre stilling, og for å avlede styrefluid fra fluidpassasjen til boringen etter at hylsen er beveget til nedre stilling.

3. Nippel ifølge krav 2,karakterisert ved at den hylseformede innretning (40) nær sin øvre ende er forsynt med en eller flere åpninger (41) som, når hylsen (40) er i nedre stilling, befinner seg under tetningsringen (42), mens hylsens øvre ende befinner seg i høyde med øvre kant av tetningsringen.

4. Nippel ifølge krav 1,karakterisert ved at den innbefatter en vertikalt bevegbar plugginnretning (61) i huset (16) som er innrettet til å avstenge fluidkommunika-sjonen i passasjen (20) til det første sted (24) med en metall-mot-metall tetning som reaksjon på bevegelse av det hydrauliske stempel (50).

5. Nippel ifølge krav 4,karakterisert ved at den vertikalt bevegbare plugginnretning (61) innbefatter en tilbakeslagsventil (72) for å tillate forskyvning eller fortrengning av hydraulisk fluid under stempelets bevegelse.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at huset (16). innbefatter en ledning (80) som strekker seg nedad fra rommet (82) under stempelet (50) i fluidpassasjen (20) og til en f luidpassasje (26) over stempelet (50a) i en andre nippel (14) for å motta det fortrengte fluid.