NO20121354A1 - Verktoy med ballsete med flere storrelser og segmentert buet ballstotteelement - Google Patents

Abstract

Et verktøy for bruk i et brønnhull og som innbefatter et hus med en aksial strømningsboring og en stempelhylse bevegelig anordnet inne i strømningsboringen. Verktøyet er bevegelig mellom første og andre driftsposisjoner av en aktiveringsmekanisme med et stempel med et ballsete som har en delvis ringform med en ytre base og et flertall støttesegmenter som står radialt innover fra denne. Verktøyet kan bli beveget mellom de første og andre driftsposisjonene med bruk av aktiveringsballer av forskjellig størrelse som kan bli landet på. ballsetet.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oppfinnelsens område

[0002] Oppfinnelsen vedrører generelt sirkulasjonsventiler og glidemuffeverktøy. I enkelte aspekter vedrører oppfinnelsen utforming av ballseter som anvendes i aktiveringsmekanismer for slike verktøy.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

[0003] Brønnverktøy har vært utviklet som blir betjent med bruk av en ball eller plugg som landes på et sete inne i strømningsboringen i verktøystrengen. Ballen eller pluggen tjener til å øke trykk og/eller omlede fluidstrømning gjennom verktøyet for å betjene verktøyet. Verktøy av denne typen innbefatter sirkulasjonsventiler som blir anvendt for å selektivt å åpne og lukke sideveis fluidstrømnings-porter i en verktøyseksjon for å gjøre det mulig å avlede fluid som strømmer aksialt gjennom verktøyet ut i den omkringliggende strømningsboringen. Sirkulasjonsventiler av denne typen er beskrevet i US-patentet 4,889,199 meddelt til Lee, US-patentet 5,499,687 meddelt til Lee, US-patentet 7,281,584 meddelt til McGarian m.fl. og US-patentet 7,416,029 meddelt til Telfer m.fl.

[0004] Modersøknaden til den foreliggende søknaden beskriver verktøy som betjenes ved hjelp av baller eller plugger av forskjellig størrelse. Modersøknaden til den foreliggende søknaden er US-patentsøknaden 12/826,020, innlevert 29. juni 2010, som inntas som referanse her i sin helhet.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0005] Oppfinnelsen tilveiebringer et ballsete som er radialt utvidbart inne i kammerandeler eller -deler av et ekspansjonskammer for å la en ball eller plugg slippe gjennom setet. Ballsetets utforming gjør at ballsetet kan gjenbrukes og tilpasses for baller eller plugger av forskjellig størrelse.

[0006] I en fortiden foretrukket utførelsesform har ballsetet en delvis ringform, så som en "C"-form. Den utvendige periferien til ballsetet tilveiebringer en enhetlig base som er bueformet. Støttesegmenter står radialt innover fra basen og tilveiebringer en seteandel eller -del på hvilken en ball kan bli landet. Støtte-segmentene er fortrinnsvis massive elementer og er utformet slik at de sammen tilveiebringer en øvre sete- eller anlegningsflate og en radialt innoverrettet overflate. I for tiden foretrukne utførelsesformer er støttesegmentene atskilt fra tilstøtende støttesegmenter av mellomrom. Det er for tiden foretrukket at den ytre basen til ballsetet har en formhukommelse som driver ballsetet mot en radialt utvidet posisjon.

[0007] Basen til ballsetet kan utvide seg radialt utover slik at det tilpasser seg en omgivende struktur. I bruk blir en ball landet på ballsetet, og fluid- eller væsketrykk kan bli bygget opp mot ballen og ballsetet uten at ballen blir pumpet gjennom setet. Når ballsetet blir beveget inn i en omgivende struktur med større radius, utvider basen seg radialt idet basen returnerer mot sin opprinnelige form. Støtte-segmentene spres vekk fra hverandre slik at mellomrommet mellom dem blir større. Omvendt, når ballsetet blir beveget inn i en omgivende struktur med mindre radius, trekker basen til ballsetet seg sammen radialt. En trykkfjær påfører en aksial last for å drive ballsetet mot denne sammentrukne posisjonen. Støtte-segmentene blir beveget nærmere hverandre slik at mellomrommene mellom dem krymper. I en foretrukket utførelsesform blir ballsetet anvendt inne i et ekspansjonskammer med minst tre kammerandeler eller -deler med forskjellige diametre. Ballsetet er gjennom sin konstruksjon i stand til å utvide seg slik at det tilpasser seg inne i hver av disse tre eller flere kammerandelene. Som et resultat av dette er ballsetet i stand til selektivt å fange og frigjøre baller av forskjellig størrelse.

[0008] Et eksempel på en sirkulasjonsventil vil bli beskrevet som innlemmer ballsetet ifølge foreliggende oppfinnelse. Denne sirkulasjonsventilen innbefatter et hovedsakelig sylindrisk hus med en sentral, aksial strømningsboring og en stempelhylse bevegelig anordnet inne i strømningsboringen. Verktøyet innbefatter et ytre hus som definerer en aksial strømningsboring. Ytre strømningssideporter er dannet gjennom huset. Huset holder på plass en stempelhylse med indre strømningssideporter, og bevegelse av stempelhylsen inne i huset vil bringe de indre strømningsportene inn i og ut av linjeføring med de ytre strømningsportene.

[0009] En indekseringsmekanisme blir anvendt for å styre den aksiale posisjonen til stempelhylsen inne i huset. Denne indekseringsmekanismen gjør det mulig å vekselvis bevege verktøyet mellom en første driftsposisjon der de ytre strømnings-sideportene er stengt for væske- eller fluidstrømning, og en andre driftsposisjon der de ytre strømningssideportene er åpne for fluidstrømning. I en utførelsesform som vil bli beskrevet innbefatter indekseringsmekanismen en indekseringshylse med en innprentet bevegelsesbane for en knast. Knaster er anordnet på huset og blir plassert i knastbevegelsesbanen for bevegelse mellom forskjellige posisjoner langs bevegelsesbanen etter hvert som stempelhylsen blir beveget aksialt. Den aksiale posisjonen til stempelhylsen bestemmes av hvor knastene befinner seg innenfor knastbevegelsesbanen.

[0010] Verktøyet innbefatter også en aktiveringsmekanisme som gjør det mulig å bevege verktøyet mellom dens første og andre driftsposisjon ved hjelp av fallende baller eller plugger som lander på ballsetet inne i stempelhylsen. Variert væske-eller fluidtrykk blir anvendt for å bevege stempelhylsen aksialt nedover mot en belastningskraft, så som en fjær. Nedovergående bevegelse av stempelhylsen beveger ballsetet inn i en ekspansjonskammerandel eller -del med økt diameter. Den økte diameteren lar ballsetet frigjøre en aktiveringsball. Verktøyet krever en aktiveringsball av en første størrelse for å bevege verktøyet fra en første driftsposisjon til en andre driftsposisjon, og en aktiveringsball av en andre størrelse for å bevege verktøyet fra den andre driftsposisjonen tilbake til den første driftsposisjonen.

[0011] Under prosessen med å slippe baller gjennom boringen i verktøyet blir en positiv tilbakemeldingsangivelse gitt til en operatør på overflaten gjennom det resulterende fluid- eller væsketrykket i verktøystrengen, hvorved betjening av verktøyet bekreftes.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0012] Fordelene med og ytterligere aspekter ved oppfinnelsen vil sees av fagmannen etter hvert som de forstås bedre etter en gjennomgang av den følgende detaljerte beskrivelsen betraktet i samsvar med de vedlagte tegningene, der like henvisningstegn angir like eller tilsvarende elementer i de forskjellige figurene og der:

[0013] Figur 1 er et lengdesnitt av et eksempel på et sirkulasjonsrørverktøy som innbefatter et ballsete oppbygget i samsvar med foreliggende oppfinnelse, der sirkulasjonsrøret er i en første driftsposisjon.

[0014] Figur 1 A er et forstørret utsnitt av deler av ballsetet i verktøyet vist i figur 1.

[0015] Figur 2 er et lengdesnitt av verktøyet vist i figur 1, nå i en første mellomposisjon,

[0016] Figur 3 er et lengdesnitt av verktøyet vist i figurene 1-2, nå i en andre driftsposisjon,

[0017] Figur 4 er et lengdesnitt av verktøyet vist i figur 1 -3, nå i en andre mellomposisjon.

[0018] Figur 5 er et forstørret utsnitt av andeler eller deler av verktøyet vist i figur 4, i en første driftsposisjon.

[0019] Figur 6 er et forstørret utsnitt av verktøyandelene vist i figur 5, nå i en første mellomposisjon.

[0020] Figur 7 er et forstørret utsnitt av verktøyandelene vist i figurene 5 og 6, nå i en andre driftsposisjon.

[002] ] Figur 8 er et forstørret utsnitt av verktøyandelene vist i figurene 5-7, nå i en andre mellomposisjon.

[0022] Figur 9 er et isometrisk riss av et eksempel på et ballsete oppbygget i samsvar med foreliggende oppfinnelse, i en fullt sammentrukket posisjon.

[0023] Figur 10 er et grunnriss av ballsetet vist i figur 9.

[0024] Figur 11 er et isometrisk riss av ballsetet vist i figurene 9 og 10, nå i en delvis utvidet tilstand.

[0025] Figur 12 er et grunnriss av ballsetet vist i figur 11.

[Q02§] Figur 13 er et isometrisk riss av ballsetet vist i figurene 9-12, nå i en ytterligere utvidet tilstand.

[0027] Figur 14 er et grunnriss av ballsetet vist i figur 13.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

[0028] Figurene 1-4 illustrerer et eksempel på et sirkulasjonsventilverktøy 10 som er oppbygget i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Den øvre andelen eller delen av verktøyet 10 er vist på venstre side i figurene 1-4, mens den nedre delen eller andelen av verktøyet 10 er vist på høyre side i figurene 1-4. Sirkulasjons-ventilverktøyet 10 innbefatter et hovedsakelig sylindrisk ytre hus 12 som har en øvre aksial ende 14 og en nedre aksial ende 18. Den øvre enden 14 inkluderer en innvendig gjenget forbindelse 18, og den nedre enden 18 haren utvendig gjenget forbindelse 20. Forbindelsene 18, 20 er av en type kjent for fagmannen for å innlemme verktøyet 10 i en verktøystreng (ikke vist) og utplassere det i et brønn-hull. Huset 12 definerer en sentral strømningsboring 22 langs sin lengde. I en foretrukket utførelsesform dannes huset 12 av en øvre seksjon 24 og en nedre seksjon 26 som er skrudd sammen i en forbindelse 28. Ytre væske- eller fluid-sideporter 30 er dannet gjennom huset 12.

[0029] Inne i huset 12, og fortrinnsvis inne i den nedre enden av den øvre seksjonen 24, er det et trinndelt ekspansjonskammer, vist generelt ved 32. Figur 1A viser dette kammeret 32 mer detaljert. Som fremgår best av denne figuren innbefatter ekspansjonskammeret 32 tre kammerandeler eller -deler 32a, 32b og 32c med sekvensielt økende innvendig diameter. Kammerandelen 32a har den minste diameteren. Den store kammerandelen 32c har den største diameteren. Den mellomste kammerandelen 32b har en diameter som er større enn den til den lille kammerandelen 32a, men er mindre enn den til den store kammerandelen 32c.

[0030] Et indekseringskammer 34 er definert inne i huset 12 nedenfor ekspansjonskammeret 32. Én eller flere indekseringsknaster 38 er anbragt gjennom huset og står inn i indekseringskammeret 34. Selv om bare én enkelt knast 36 er synlig i figurene 1 -4, er det for tiden foretrukket at det er flere knaster 38 som er fordelt rundt periferien til huset 12.

[0031] Nedenfor indekseringskammeret 34 er et dempekammer 38 definert inne i huset 12. Sidepåfyllingsporter 40 er dannet gjennom huset 12 og avstengt med plugger 42.

[0032] En stempelhylse 44 er anbragt inne i ekspansjonskammeret 32. Stempelhylsen 44 har et hovedsakelig sylindrisk legeme 46 som definerer en sentral strømningsvei 47. En flens 48 står radialt utover fra legemet 46 og er forsynt med indre radiale væske- eller fluidporter 50. Ringformede væske- eller fluidtetninger 51 omgir legemet 46 og tetter av mot det omkringliggende huset 12, og isolerer med det fluidportene 50. Et ballsete 52 er plassert inne i strømningsboringen 22 oppå stempelhylsen 44. Et eksempel på et ballsete 52 er vist mer detaljert i figurene 9-14. Ballsetet 52 har en delvis ringform, så som en "C"-form. Ballsetet 52 inkluderer en buet, radialt ytre baseandel eller -del 53. Basen 53 er fortrinnsvis dannet av et metallisk materiale, så som stål, med formhukommelse. Basen 53 har fortrinnsvis en ytre radial overflate 53a som krummer aksialt på en konveks måte for å lette bevegelse av ballsetet 52 inne i en omsluttende boring og over trinn i boringsdiameter. Et flertall støttesegmenter 54 er festet til basen 53 og står radialt innover fra denne. Støttesegmentene 54 er fortrinnsvis massive og laget av stål. Hvert av støttesegmentene 54 fremviser en hovedsakelig flat og jevn øvre sete- eller anlegningsflate 55. Den øvre anlegningsflaten har fortrinnsvis en indre skrå andel eller del 55a. Mellomrom 57 skiller segmentene 54 fra hverandre. Basen 53 og segmentene 54 kan ha en rekke forskjellige fasonger og størrelser så lenge de passer inne i begrensningene fra ekspansjonskammeret 32.

[0033] Det bemerkes at det er en separasjon 59 mellom endene av bueformen til ballsetet 52. En åpning 61 er definert sentralt inne i ballsetet 52. Figurene 9 og 10 viser ballsetet 52 i en fullt sammentrukket posisjon, der den sentrale åpningen er minst og separasjonen 59 er ved et minimum. I denne fullt sammentrukne posisjonen vil både en mindre og en større ball 84, 86 bli fanget av den øvre anlegningsflaten 55 på støttesegmentene 54 i ballsetet 52. Figurene 11 og 12 illustrerer ballsetet 52 i en delvis utvidet posisjon, der separasjonen 59 og den sentrale åpningen 61 begge er større enn i den fullt sammentrukne posisjonen. I den delvis utvidede posisjonen vist i figurene 11 og 12 er åpningen 61 stor nok til å la en liten ball 84 slippe gjennom, men ikke en større ball 86. Figurene 13 og 14 viser ballsetet 52 i et ytterligere utvidet posisjon, der separasjonen 59 og åpningen 61 er større enn de er i den delvis utvidede posisjonen. I denne ytterligere utvidede posisjonen er åpningen 61 stor nok til å la både den mindre ballen 84 og den større ballen 86 slippe gjennom. Når ballsetet 52 blir beveget fra den fullt sammentrukne posisjonen til den ene eller andre av de utvidede posisjonene, blir i hvert fall noen av mellomrommene 57 mellom støttesegmentene 54 bredere. I tillegg blir basen 53 plastisk deformert radialt utover slik at separasjonen 59 blir større.

[0034] Det bemerkes også at ballsetet 52 har to aksiale ender 100, 102. De aksiale endene 100, 102 har fortrinnsvis former som er speilbilder av hverandre. Dette trekket hindrer at ballsetet 52 blir installert på feil måte.

[0035] Utformingen av ballsetet 52 gjør at baller eller plugger av forskjellig størrelse kan bli fanget og frigjort. Når ballsetet 52 befinner seg i andelen 32a med minst diameter, er ballsetet 52 i den fullt sammentrukne posisjonen og både en mindre aktiveringsball 84 og en større aktiveringsball 88 kan bli landet på ballsetet 52. Når ballsetet 52 befinner seg i kammerandelen 32b med den mellomste diametern, vil ballsetet 52 være i den delvis utvidede posisjonen slik at den større aktiveringsballen 86 fortsatt vil bli fanget av ballsetet 52. Imidlertid vil den mindre aktiveringsballen 84 slippe gjennom åpningen 61 i ballsetet 52. Når ballsetet 52 befinner seg i kammerandelen 32c med den største diameteren, vil ballsetet 52 være i den ytterligere utvidede posisjonen og både den mindre ballen 84 og den større ballen 86 vil slippe gjennom den sentrale åpningen 61 i ballsetet 52.

[0036] En indekseringshylse 56 omgir en nedre andel eller del av legemet 46 inne

i indekseringskammeret 34 og er bevegelig inne i indekseringskammeret 34. Indekseringshylsen 56 er hovedsakelig sylindrisk og har en radialt større skjørt-andel eller -del 58. Et ringformet fjærkammer 60 er definert radialt mellom skjørt-andelen 58 og legemet 46 til stempelhylsen 44. Den øvre enden av indekseringshylsen 56 har en innoverstående flens 62 som griper inn i legemet 46. En trykkfjær 64 omgir stempelhylsen 44 og sitter hovedsakelig inne i fjærkammeret 60. Den øvre enden av trykkfjæren 64 ligger mot flensen 62 mens den nedre enden av fjæren 64 ligger mot et ringformet pluggelement 66 som er anbragt i indekseringskammeret 34 og tetter av indekseringskammeret 34 fra dempekammeret 38. Det bemerkes at en ringformet væske- eller fluidtetning 67 danner en forsegling mellom den nedre seksjonen 26 og stempelhylsen 44. Fluid- eller væsketetninger 69 er anordnet rundt og inne i pluggelementet 66 for å tette av mot stempelhylsen

44 og indekseringskammeret 34.

[0037] Som kan sees i figurene 5-8 har indekseringshylsen 56 en ytre radial overflate 68 som har en innprentet knastbevegelsesbane 70. Knastbevegelsesbanen 70 er utformet og dimensjonert for å holde på plass de indre endene av hver av knastene 36 i denne. Knastbevegelsesbanen 70 innbefatter i alminnelighet en sentral periferisk bane 72. Et flertall grener strekker seg aksialt ut fra den sentrale banen 72. Banen 70 er utformet slik at antallet av hver type gren er lik antallet knaster 36 som blir anvendt med banen 70. Lange grener 74 og korte grener 76 strekker seg aksialt nedover fra den sentrale banen 72. I tillegg strekker lange grener 78 og korte grener 80 seg aksialt oppover fra den sentrale banen 72.

[0038] Med henvisning tilbake til figurene 1-4 er et demperstempel 82 anbragt inne i dempekammeret 38. Demperstempelet 82 er fast festet til stempelhylsen 44 og inneholder én eller flere innsnevrende fluidstrømningsblender 83 som strekker seg hele veien gjennom demperstempelet 82. En fluidtetning 85 omgir demperstempelet 82 radialt og danner en fluidforsegling mot den innvendige veggen i dempekammeret 38. Et hydraulikkfluid fyller dempekammeret 38 både ovenfor og nedenfor demperstempelet 82.

[0039] Verktøyet 10 kan bli aktivert gjentatte ganger mellom en første driftsposisjon hvor de ytre fluidportene 30 er stengt for fluidstrømning, og en andre driftsposisjon hvor de ytre fluidportene 30 er åpne for fluidstrømning. For å gjøre dette blir aktiveringsballer 84 og 86 sluppet inn i strømningsboringen 22 i verktøyet 10 for å bevirke til at verktøyet 10 blir aktivert mellom disse posisjonene. Ballen 84 er mindre i størrelse enn ballen 86. Det bemerkes videre at selv om sfæriske baller er vist for begge ballene 84 og 86, en sfærisk form ikke er nødvendig. Piler eller plugger av andre former og utførelser kan også bli anvendt, og slike er ment å være inkludert innenfor den generelle betydningen av ordet "ball", som det anvendes her. Når verktøyet 10 innledningsvis blir sammenstilt i en verktøystreng og kjørt inn i et brønnhull, er det typisk i den første driftsposisjonen vist i figur 1, men uten ballen 84. Ballsetet 52 befinner seg i den minste kammerandelen 32a av ekspansjonskammeret 32. Knastene 36 befinner seg innenfor de lange, nedovergående grenene 74 (se figur 5). I denne posisjonen er fluidstrømning gjennom fluidsideportene 30 avstengt av indekseringshylsen 56. De indre fluidstrømnings-portene 50 er heller ikke linjeført med de ytre fluidstrømningsportene 30 og fluid-tetningene 51 hindrer fluidkommunikasjon med de indre portene 50. Fluid kan strømme og verktøy kan bli ført aksialt gjennom strømningsboringen 22 i verktøyet 10.

[0040] Når en ønsker å åpne fluidsideportene 30 for å tillate fluidkommunikasjon mellom strømningsboringen 22 og brønnhullet rundt, blir den mindre ballen 84 sluppet inn i strømningsboringen 22, hvor den lander på ballsetet 52 (se figurene 1 og 1A). Fluidtrykket økes deretter inne i strømningsboringen 22 over den landede ballen 84. Det økte fluidtrykket gjør at stempelmuffen 44 og indekseringshylsen 56 fastgjort til denne beveger seg aksialt nedover i forhold til huset 12, som vist i figur 2. Trykkfjæren 64 blir presset sammen. Knastene 36 vil bevege seg langs banen 70 slik at de ender opp inne i den oppovergående grenen 36 av banen 70 (se figur 6). Når denne aksialbevegelsen inntreffer, blir indekseringshylsen 56 og stempelhylsen 44 rotert inne i huset 12.

[0041] Når stempelhylsen 44 beveger seg aksialt nedover til den første mellomposisjonen vist i figurene 2 og 6, blir ballsetet 52 beveget inn i større kammer andelen 32b av ekspansjonskammeret 32. Den større diameteren til kammerandelen 32b gjør at åpningen 61 utvider seg og frigjør den lille ballen 84, som vist. Knastene 38 vil bunne ut i de korte, oppovergående grenene 80 av knastbevegelsesbanen 70 når ballsetet 52 er i posisjon for å frigjøre ballen 84. Den frigjorte ballen 84 kan bli fanget opp av en ballfanger (ikke vist) av en type kjent for fagmannen, som befinner seg inne i verktøystrengen nedenfor verktøyet 10.

[0042] Etter at ballen 84 er frigjort fra ballsetet 52 vil fjæren 84 presse stempelhylsen 44 og indekseringshylsen 56 aksialt oppover inne i huset 12. Den oppovergående bevegelsen av stempelhylsen 44 og indekseringshylsen 56 vil stanse når knastene 36 bunner i de korte, nedovergående grenene 76 av knastbevegelsesbanen 70. Verktøyet 10 vil nå være i den andre driftsposisjonen vist i figurene 3 og 7. I denne driftsposisjonen er de indre fluidstrømningsportene 50 i stempelhylsen 44 linjeført med de ytre fluidstrømningsportene 30 i huset 12 slik at fluid kan strømme mellom den indre strømningsboringen 22 og det omkringliggende brønnhullet. Det skal også bemerkes av ballsetet 52 nå igjen befinner seg radialt innenfor kammerandelen 32a av ekspansjonskammeret 32.

[0043] Når en ønsker å tilbakeføre verktøyet 10 til den første (lukkede) driftsposisjonen vist i figurene 1 og 5, blir den større ballen 86 sluppet inn i strømnings-boringen 22 og landet på ballsetet 52. Fluidtrykket blir så variert og økt inne i strømningsboringen 22 over ballen 86. Det økte fluidtrykket vil drive stempelhylsen 44 og indekseringshylsen 56 aksialt nedover inne i huset 12 og presse sammen fjæren 64. Verktøyet 10 er nå i den andre mellomposisjonen vist av figur 4. Knastene 36 blir beveget inn i de oppovergående lange grenene 78 av knastbevegelsesbanen 70 (se figur 8). Som følge av dette blir ballsetet 52 beveget nedover og inn i den største kammerandelen 32c av ekspansjonskammeret 32, og lar med det den sentrale åpningen 61 utvides tilstrekkelig til at den større ballen 86 kan frigjøres fra ballsetet 52.

[0044] Når den større ballen 86 frigjøres fra ballsetet 52, vil fjæren 64 igjen drive stempelhylsen 44 og indekseringshylsen 56 aksialt oppover og tilbakeføre verktøyet til den første driftsposisjonen illustrert i figurene 1 og 5. Fra denne første driftsposisjonen kan det på nytt bli beveget til den andre driftsposisjonen (figurene 3 og 7) og tilbake igjen ved å gjenta trinnene beskrevet over. Det bemerkes at verktøyet 10 kan bli beveget mellom første og andre driftsposisjon gjentatte ganger gjennom sekvensiell bruk av en mindre ball 84 etterfulgt av en større ball 86. Fagmannen vil forstå at siden knastbevegelsesbanen 70 strekker seg rundt indekseringshylsen 56 på en kontinuerlig måte, de ovenfor beskrevne trinn kan bli gjentatt for å bevege verktøyet 10 mellom driftsposisjoner.

[0045] Bare en mindre ball 84 vil kunne anvendes for å bevege verktøyet 10 fra den første (lukkede) driftsposisjonen til den andre (åpne) driftsposisjonen. Dersom en stor ball 86 ble landet på ballsetet 52 med verktøyet 10 i den første driftsposisjonen (figurene 1 og 5), ville ikke den store ballen 86 bli frigjort fra ballsetet 52 når setet 52 beveges nedover til den mellomste kammerandelen 32b (figur 2). Knastene 36 vil bunne ut i grenene 80 av knastbevegelsesbanen 70 (figur 6). Trykket inne i strømningsboringen 22 vil måtte senkes for at verktøyet 10 skal kunne bevege seg til posisjonen vist i figurene 3 og 7. Deretter kan fluidtrykket igjen bli hevet inne i strømningsboringen 22, noe som vil bevege verktøyet 10 til den andre mellomposisjonen vist i figurene 4 og 8, og den større ballen 86 vil bli frigjort når ballsetet 52 blir beveget inn i den største kammerandelen 32c.

[0046] Omvendt vil bare en større ball 86 kunne anvendes for å bevege verktøyet 10 fra den andre (åpne) driftsposisjonen til den første (lukkede) driftsposisjonen. Dersom en mindre ball 84 ble sluppet inn tiltenkt for å lande på ballsetet 52 når verktøyet 10 er i den andre driftsposisjonen (figurene 3 og 7), ville den bli sluppet gjennom åpningen 61 i ballsetet 52 straks ballsetet 52 kom inn i den mellomste kammerandelen 32b. Som følge av dette, med den minste ballen 84, kan ikke verktøyet 10 bli beveget til den andre mellomposisjonen (figurene 4 og 8) fordi det vil frigjøre den mindre ballen 84 før verktøyet når frem til den andre mellomposisjonen.

[0047] Under bevegelsene av stempelhylsen 44 og indekseringshylsen 56 beskrevet over styrer en dempningsenhet, som inkluderer dempekammeret 38 og demperstempelet 82, den relative hastigheten til disse komponentene inne i huset 12. For eksempel, når stempelhylsen 44 blir beveget aksialt nedover inne i huset

12 (som den vil når den går fra posisjonen vist i figur 1 til posisjonen vist i figur 2), vil demperstempelet 82 fastgjort til denne bli drevet nedover inne i dempekammeret 38. Fluid under demperstempelet 82 inne i dempekammeret 38 må bli overført til den andre siden av demperstempelet 82 gjennom blenden 83 for å gi plass til demperstempelet 82. Denne fluidoverføringen krever en viss tid fordi blenden 83 er innsnevret. Bevegelsen av demperstempelet 82 og stempelhylsen 44 fastgjort til dette blir derfor bremset.

[0048] Det må forstås at verktøyet 10 tilveiebringer en aktiveringsmekanisme som innbefatter et ballsete 52 som vil frigjøre baller 84 og 86 av forskjellig størrelse når verktøyet 10 blir forskjøvet fra hver av to driftsposisjoner. Det bemerkes også at verktøyet 10 blir aktivert ved hjelp av aktiveringsballer 84 og 86 som er av to forskjellige størrelser. Bare den store ballen 86 kan lukke verktøyet 10, og bare den lille ballen 84 kan åpne verktøyet 10. Som følge av dette er det enkelt for en operatør å holde rede på hvilken posisjon verktøyet 10 befinner seg i. Dette trekket bidrar til å sikre at utilsiktet tilbakeføring av verktøyet 10 til dens første driftsposisjon ikke vil skje. Dette er fordi en mindre ball 84 vil bli frigjort av ballsetet 52 før det beveger indekseringshylsen 56 til den første driftsposisjonen, og bare bruk av en større ball 86 vil tilbakeføre verktøyet 10 til dets første driftsposisjon.

[0041] Den foregående beskrivelsen er rettet mot konkrete utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse for illustrasjons- og forklaringsformål. Det vil imidlertid være klart for fagmannen at mange modifikasjoner og endringer i utførelsesformen vist over er mulige uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme og idé.

Claims (20)

1. Verktøy for bruk ved undergrunns hydrokarbonproduksjon, verktøyet omfattende: et hus som definerer en aksial strømningsboring; en stempelhylse anordnet aksialt bevegelig inne i strømningsboringen mellom en første posisjon svarende til en første driftsposisjon for verktøyet, og en andre posisjon svarende til en andre driftsposisjon for verktøyet; en aktiveringsmekanisme for å bevege verktøyet mellom den første og den andre driftsposisjonen, aktiveringsmekanismen omfattende et delvis ringformet ballsete tilknyttet stempelhylsen, ballsetet omfattende: en bueformet base; et flertall støttesegmenter som står radialt innover fra basen og er atskilt fra hverandre av mellomrom, der hvert av støttesegmentene fremviser en øvre sete-eller anlegningsflate for en ball; en sentral åpning definert inne i støttesegmentene; hvor: a) aktiveringsmekanismen beveger verktøyet fra den første driftsposisjonen til den andre driftsposisjonen ved å lande en første aktiveringsball på ballsetet og deretter variere fluidtrykk inne i strømningsboringen i huset; og b) aktiveringsmekanismen beveger verktøyet fra den andre driftsposisjonen til den første driftsposisjonen ved å lande en andre aktiveringsball, som har en annen størrelse enn den første aktiveringsballen, på ballsetet og deretter variere fluidtrykk inne i strømningsboringen i huset.

2. Verktøy ifølge krav 1, hvor aktiveringsmekanismen videre omfatter: et ekspansjonskammer dannet i huset, der ekspansjonskammeret har et flertall kammerandeler med forskjellige diametre, hvor den sentrale åpningen i ballsetet har en første diameter når ballsetet befinner seg inne i én av de flere kammerandelene; og den sentrale åpningen har en andre diameter som er større enn den første diameteren når ballsetet befinner seg inne i en annen av kammerandelene.

3. Verktøy ifølge krav 2, hvor det er tre kammerandeler og hvor den sentrale åpningen har en tredje diameter når ballsetet befinner seg inne i en tredje kammerandel.

4. Verktøy ifølge krav 1, videre omfattende en indekseringsmekanisme som bestemmer den aksiale posisjonen til stempelhylsen i forhold til huset.

5. Verktøy ifølge krav 1, videre omfattende: en ytre fluidsideport dannet i huset; en indre fluidsideport dannet i stempelhylsen; hvor den indre fluidsideporten ikke er linjeført med den ytre sideporten når verktøyet er i den første driftsposisjonen; og den indre fluidsideporten er linjeført med den ytre sideporten når verktøyet er i den andre driftsposisjonen.

6. Verktøy ifølge krav 1, hvor ballsetet videre omfatter en første og en andre aksial ende som er speilbilder av hverandre.

7. Verktøy ifølge krav 1, videre omfattende en dempningsenhet for å styre den relative aksiale bevegelseshastigheten til stempelhylsen i forhold til huset, dempningsenheten omfattende: et dempekammer avgrenset mellom huset og stempelhylsen, der dempekammeret er fylt med et fluid; et demperstempel fastgjort til stempelhylsen og anbragt inne i dempekammeret; og en innsnevret blende anbragt gjennom stempelet for å muliggjøre overføring av fluid til den andre siden av stempelet.

8. Verktøy ifølge krav 1, hvor verktøyet kan bli forskjøvet mellom den første og den andre driftsposisjonen gjentatte ganger.

9. Sirkulasjonsventilverktøy for bruk ved undergrunns hydrokarbonproduksjon og omfattende: et hus som definerer en aksial strømningsboring og har en ytre fluidsideport dannet deri; en stempelhylse som er aksialt bevegelig anordnet inne i strømnings-boringen og har en indre fluidsideport, der stempelhylsen er bevegelig mellom en første posisjon svarende til en første driftsposisjon for verktøyet, og en andre posisjon svarende til en andre driftsposisjon for verktøyet; en aktiveringsmekanisme for å bevege verktøyet mellom den første og den andre driftsposisjonen, aktiveringsmekanismen omfattende et ballsete tilknyttet stempelhylsen, ballsetet omfattende: en bueformet base; et flertall støttesegmenter som står radialt innover fra basen og er atskilt fra hverandre av mellomrom, der hvert støttesegment fremviser en øvre sete- eller anlegningsflate for en ball; en sentral åpning definert inne i støttesegmentene; hvor: a) aktiveringsmekanismen beveger verktøyet fra den første driftsposisjonen til den andre driftsposisjonen ved å lande en første aktiveringsball på ballsetet og deretter variere fluidtrykk inne i strømningsboringen i huset; og b) aktiveringsmekanismen beveger verktøyet fra den andre driftsposisjonen til den første driftsposisjonen ved å lande en andre aktiveringsball, som har en annen størrelse enn den første aktiveringsballen, på ballsetet og deretter variere fluidtrykk inne i strømningsboringen i huset; en første aktiveringsball; og en andre aktiveringsball som har en annen størrelse enn den første aktiveringsballen.

10. Verktøy ifølge krav 9, der aktiveringsmekanismen videre omfatter: et ekspansjonskammer dannet i huset, der ekspansjonskammeret har et flertall kammerandeler med forskjellige diametre, hvor den sentrale åpningen i ballsetet gir en første diameter når ballsetet befinner seg inne i én av de flere kammerandelene; og den sentrale åpningen gir en andre diameter når ballsetet befinner seg inne i en annen av kammerandelene.

11. Verktøy ifølge krav 10, hvor det er tre kammerandeler og hvor den sentrale åpningen har en tredje diameter når ballsetet befinner seg inne i en tredje kammerandel.

12. Verktøy ifølge krav 9, videre omfattende en indekseringsmekanisme som bestemmer den aksiale posisjonen til stempelhylsen i forhold til huset.

13. Verktøy ifølge krav 9, hvor ballsetet videre omfatter en første og en andre aksial ende som er speilbilder av hverandre.

14. Verktøy ifølge krav 9, videre omfattende en dempningsenhet for å styre den relative aksiale bevegelseshastigheten til stempelhylsen i forhold til huset, dempningsenheten omfattende: et dempekammer avgrenset mellom huset og stempelhylsen, der dempekammeret er fylt med et fluid; et demperstempel fastgjort til stempelhylsen og anordnet inne i dempekammeret; og en innsnevret blende dannet gjennom stempelet for å muliggjøre overføring av fluid til den andre siden av stempelet.

15. Sirkulasjonsventilverktøy for bruk ved undergrunns hydrokarbonproduksjon og omfattende: et hus som definerer en aksial strømningsboring og har en ytre fluidsideport dannet deri; en stempelhylse som er aksialt bevegelig anbragt inne i strømnings-boringen og har en indre fluidsideport, der stempelhylsen er bevegelig mellom en første posisjon svarende til en første driftsposisjon for verktøyet, og en andre posisjon svarende til en andre driftsposisjon for verktøyet; en aktiveringsmekanisme for å bevege verktøyet mellom den første og den andre driftsposisjonen, aktiveringsmekanismen omfattende et ballsete tilknyttet stempelhylsen, ballsetet omfattende: en bueformet base; et flertall støttesegmenter som står radialt innover fra basen og er atskilt fra hverandre av mellomrom, der hvert av støttesegmentene fremviser en øvre sete- eller anlegningsflate for en ball; en sentral åpning definert inne i støttesegmentene; hvor aktiveringsmekanismen beveger verktøyet fra den første driftsposisjonen til den andre driftsposisjonen ved å lande en første aktiveringsball på ballsetet og deretter variere fluidtrykk inne i strømningsboringen i huset; og hvor aktiveringsmekanismen beveger verktøyet fra den andre driftsposisjonen til den første driftsposisjonen ved å lande en andre aktiveringsball, som har en annen størrelse enn den første aktiveringsballen, på ballsetet og deretter variere fluidtrykk inne i strømningsboringen i huset.

16. Sirkulasjonsventilverktøy ifølge krav 15, videre omfattende en dempningsenhet for å styre den relative aksiale bevegelseshastigheten til stempelhylsen i forhold til huset.

17. Verktøy ifølge krav 15, hvor aktiveringsmekanismen videre omfatter: et ekspansjonskammer dannet i huset, der ekspansjonskammeret har et flertall kammerandeler med forskjellige diametre, hvor den sentrale åpningen i ballsetet gir en første diameter når ballsetet befinner seg inne i én av de flere kammerandelene; og den sentrale åpningen har en andre diameter som er større enn den første diameteren når ballsetet befinner seg inne i en annen av nevnte kammerandeler.

18. Verktøy ifølge krav 17, hvor det er tre kammerandeler og hvor den sentrale åpningen har en tredje diameter når ballsetet befinner seg inne i en tredje kammerandel.

19. Verktøy ifølge krav 15, videre omfattende en indekseringsmekanisme som bestemmer den aksiale posisjonen til stempelhylsen i forhold til huset.

20. Verktøy ifølge krav 15, hvor verktøyet kan bli vekslet mellom den første og den andre driftsposisjonen gjentatte ganger.