NO20191035A1 - Borestrengventil og tilhørende fremgangsmåte - Google Patents

Borestrengventil og tilhørende fremgangsmåte

Info

Publication number
NO20191035A1
NO20191035A1 NO20191035A NO20191035A NO20191035A1 NO 20191035 A1 NO20191035 A1 NO 20191035A1 NO 20191035 A NO20191035 A NO 20191035A NO 20191035 A NO20191035 A NO 20191035A NO 20191035 A1 NO20191035 A1 NO 20191035A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
drill string
string valve
valve
pressure
spring
Prior art date
Application number
NO20191035A
Other languages
English (en)
Inventor
Derryl Schroeder
Michael Friedrichs
Original Assignee
Hydril Usa Mfg Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Publication of NO20191035A1 publication Critical patent/NO20191035A1/no
Application filed by Hydril Usa Mfg Llc filed Critical Hydril Usa Mfg Llc

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/0318Processes
    • Y10T137/0324With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/0318Processes
    • Y10T137/0402Cleaning, repairing, or assembling
    • Y10T137/0441Repairing, securing, replacing, or servicing pipe joint, valve, or tank
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7782With manual or external control for line valve
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7783Valve closes in responses to reverse flow
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7781With separate connected fluid reactor surface
    • Y10T137/7834Valve seat or external sleeve moves to open valve
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904Reciprocating valves
    • Y10T137/7922Spring biased
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904Reciprocating valves
    • Y10T137/7922Spring biased
    • Y10T137/7929Spring coaxial with valve
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/87917Flow path with serial valves and/or closures
    • Y10T137/88046Biased valve with external operator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Description

BAKGRUNN
TEKNISK OMRÅDE
[0001] Utførelsesformer av oppfinnelsen beskrevet her vedrører generelt fremgangsmåter og ventiler, og mer spesifikt mekanismer og teknikker for å avbryte en strømning av væske gjennom en ventil.
REDEGJØRELSE FOR BAKGRUNNEN
[0002] I de senere år, med økningen i prisen på fossilt brennstoff, har interessen for å utvikle nye produksjonsfelter økt dramatisk. Imidlertid er tilgjengeligheten av landbaserte produksjonsfelter begrenset. Følgelig har bransjen nå utvidet boringen til steder som ligger under vann, som ser ut til å inneholde store oljereserver. Ett trekk ved undervannsstedene er det høye trykket som boreutstyret utsettes for. For eksempel er det vanlig at deler av undervannsutstyret er konstruert for å tåle trykk mellom 345 og 2070 bar (5000 og 30000 psi). I tillegg er det ønskelig at materialene som anvendes i de ulike komponentene av boreutstyret er korrosjonsbestandige og tåler høye temperaturer.
[0003] Eksisterende teknologier for å trekke ut olje fra undervannsfelter anvender et system 10 som vist i figur 1. Mer spesifikt omfatter systemet 10 et fartøy (eller en rigg) 12 med en trommel 14 som mater kraft-/kommunikasjonskabler 16 til en styringsenhet 18. Styringsenheten 18 er plassert under vann, nær ved eller på havbunnen 20. Det skal her bemerkes at elementene vist i figur 1 ikke er tegnet målrett, og at ingen dimensjoner kan sluttes fra figur 1.
[0004] Figur 1 viser også at borestrengen 24 er anordnet inne i et stigerør 40, som strekker seg fra fartøyet 12 til en utblåsningssikring 28. Et brønnhode 22 på havbunnsbrønnen er koblet til et fôringsrør 44, som er innrettet for å ta imot borestrengen 24 som kommer inn i havbunnsbrønnen. I enden av borestrengen 24 er det en borkrone (ikke vist). Forskjellige mekanismer, heller ikke vist, blir anvendt for å rotere borestrengen 24, og med den borkronen, for å forlenge havbunnsbrønnen.
[0005] Under normale boreforhold kan det imidlertid oppstå uventede hendelser som vil kunne skade brønnen og/eller utstyret som anvendes for boring. Én slik hendelse er ukontrollert strømning av gass, olje eller andre brønnfluider fra en undergrunnsformasjon og inn i brønnen. Slike hendelser omtalles noen ganger som et ”spark” eller en ”utblåsning”, og kan inntreffe når formasjonstrykk inne i brønnen er høyere enn trykket som påføres den av søylen av borefluid (slam). Denne hendelsen er uforutsigbar, og dersom det ikke iverksettes tiltak for å hindre den vil brønnen og/eller det tilhørende utstyret kunne bli skadet. Selv om redegjørelsen over var rettet mot oljeleting under vann, gjelder det samme for oljeleting på land.
[0006] Følgelig kan en utblåsningssikring (BOP – BlowOut Preventer) være installert oppå brønnen for å forsegle brønnen dersom én av de ovennevnte hendelser truer brønnens integritet. En BOP er tradisjonelt realisert som en ventil for å hindre frigjøring av trykk enten i ringrommet, dvs. mellom fôringsrøret og borerøret, eller i det åpne hullet (dvs. hull uten borerør) under bore- eller kompletteringsoperasjoner. I den senere tid har flere utblåsningssikringer blitt installert oppå brønnen av forskjellige grunner. Figur 1 viser to utblåsningssikringer 26 og 28 som kontrolleres av styringsenheten 18.
[0007] Leting på ultradypt vann medfører imidlertid en lang rekke andre borerelaterte problemer, så som soner med betydelig tap av sirkulasjon, brønnkontrollrelaterte hendelser, strømninger på grunt vann, osv. Følgelig må mange av disse brønnene oppgis som følge av store mekaniske problemer i forbindelse med boringen. Disse hendelsene øker borekostnadene og reduserer sannsynligheten for at en vil kunne utvinne olje fra disse brønnene, noe som er et problem.
[0008] En ny teknologi for dypvannsleting, som er beskrevet under henvisning til figur 2, har blitt utviklet som svar på disse problemene. Mens den tradisjonelle teknologien anvendte boring med én gradient, anvender den nye teknologien boring med to gradienter for bedre å kontrollere bunnhullstrykket, dvs. trykket i området rundt borkronen 30 vist i figur 2. Ved enkeltgradient-boring blir bunnhullstrykket regulert med en søyle av slam (en tilpasset blanding av fluider som anvendes i oljeutvinningsbransjen) som går fra bunnen av brønnen 32 til riggen 12, som vist i figur 2. Ved togradient-boring oppnås derimot en bedre trykkontroll gjennom en kombinasjon av (i) slam fra bunnen 32 av brønnen til en slamløftepumpe 34 og (ii) slam fra slamløftepumpen 34 til riggen 12. Figur 2 viser at den nye teknologien anvender en slamreturlinje 36 og en sjøvannskraftlinje 38 til slamløftepumpen 34 i tillegg til stigerøret 40. Slammet blir forsynt gjennom borestrengen 24 til borkronen 30. En undervanns-rotasjonsanordning 42 er anordnet nær ved BOP 26 for å opprettholde en avstand mellom sjøvannet i stigerøret ovenfor undervanns-rotasjonsanordningen 42 og returslammet nedenfor. Togradient-boresystemet vist i figur 2 forsyner således slammet pumpet gjennom borestrengen 24 til borkronen 30, og slammet blir deretter pumpet tilbake opp et ringrom mellom borestrengen 24 og fôringsrøret 44 av slamløftepumpen 34.
[0009] Systemet vist i figur 2, som er nødt til å balansere de forskjellige trykkene mellom slammet og sjøvannet når slampumpen 34 ikke er aktiv, kan anvende en borestrengventil 46, plassert nedenfor BOP 26 og i nærheten av borkronen 30. Det underbalanserte trykket som dannes som følge av U-rørseffekten fra slammet vil kunne komme opp i 345 bar (5000 psi), avhengig av slamvekt og vanndyp. Dette er et høyt trykk som normalt ville ødelegge ventiler som anvendes i tappekraner, vanningssystemer, bloddialyse og på andre tekniske områder som gjør bruk av ventiler. Som følge av disse høye trykkene og erosjonsproblemene som skapes av saltvannet og slammet, vil ikke fagmannen anvende komponenter fra ventiler som brukes på disse andre områdene siden disse ventilene ikke er konstruert for å stå imot høye trykk under vann. I tillegg gjør kravene til forsegling i boreindustrien de ventilene som brukes i anvendelser med lavt trykk uegnet for boreindustrien.
[0010] En tradisjonell borestrengventil 46 er anordnet inne i fôringsrøret 44, nær ved borkronen 30. Borestrengventilen 46 er derfor et nedihullsverktøy, og denne ventilen er illustrert i figur 3. Borestrengventilen 46 har en sleid 50 som er innrettet for å tette av en passasje 52 fra en passasje 54 inne i en fjærholder 48. Sleiden 50 sørger for avtettingen i fellesskap med en kjegletetning 56. Kjegletetningen 56 kan være laget av et sterkt metall og være fastholdt i forhold til borestrengventilen 46. Sleiden 50 er bevegelig langs en akse Z og er fjærbelastet av en fjær 58. Sleiden 50 er lukket i normalposisjonen. Når slammet blir pumpet fra fartøyet 12 mot borkronen 30 (langs aksen Z i figur 2), vil det høye trykket i slammet åpne sleiden 50 (ved å presse ned sleiden 50) og presse sammen fjæren 58. Når pumpingen fra fartøyet 12 opphører, vil den sammenpressede fjæren 58 lukke sleiden 50 og dermed lukke borestrengventilen 46.
[0011] Vi vil nå redegjøre for noen ulemper med borestrengventilen 46 vist i figur 3. Et vektrør for ventilen ble utformet i to deler. De to delene omfatter en nedre, lang rørmuffe 62 for å romme den lange spiralfjæren 58 og en kort, øvre rørmuffe 64 for å romme ventilmekanismen. Denne utformingen krever maskinbearbeiding av vektrør med høy presisjon, noe som gjør det å holde diametre og konsentrisitet, spesielt i dype boringer, til en utfordring. Siden vektrøret er todelt vil montering og demontering kreve bruk av tunge ”tenger” eller rørkoblingsmaskiner for å sette sammen og ta fra hverandre vektrørforbindelsen. Dette utstyret er ikke allment tilgjengelig og må settes sammen og tas fra hverandre på boregulvet.
[0012] En fjærpakke omfatter den lange spiralfjæren 58, eller tvillingfjærer som danner en lang fjær, og disse fjærene er anordnet i et fjærkammer 66. Utbøyning av de lange fjærene 58 har vært observert. Utbøyningen øker friksjonen mellom fjærene og fjærpakken ettersom spiralene kommer i kontakt med den utvendige diameteren og den innvendige diameteren til fjærkammeret 66. I tillegg er fjærpakken åpen for borehullsfluider med denne utformingen. Selv om fjærområdet er pakket med fett, vil fettet til slutt bli erstattet med slam under boring. Følgelig korroderes fjærene av borehullsfluidene, noe som øker friksjonen mellom fjærene og veggene i fjærkamrene ytterligere og også reduserer fjærenes levetid.
[0013] En annen ulempe med systemet vist i figur 3 er knyttet til hvordan borestrengen 46 settes sammen. Spiralfjæren 58 og fjærholderen 48 er innsatt i den lange rørmuffen 62, der utvendige gjenger på fjærholderen 48 er skrudd inn i tilhørende gjenger ved den nedre enden av rørmuffen. Når den er montert, blir fjærholderen 48 matet ut gjennom toppen av den nedre rørmuffen 62. Hvor langt fjæren rager ut forbi rørmuffen avhenger av fjæren som anvendes, men lengden kan være opptil 30 cm (12 tommer). Dette ekstreme tilfellet ville ha den frie enden av fjæren hengende 7,5 cm (tre tommer) ut forbi fjærholderen 48 uten støtte.
Utfordringen er å håndtere den tunge øvre rørmuffen 64, ta opp en fjærende som ikke er opplagret samt presse sammen fjæren mens den linjeføres for inngrep med den nedre rørmuffens gjenger 65. Den fjærgenererte endelasten under disse øvelsene vil kunne komme opp i noen hundre kilo ved gjengeinngrepet. Dette er et sikkerhetsproblem for riggoperatøren som følge av potensiell skade på
mannskapet.
[0014] Følgelig ville det være ønskelig å tilveiebringe systemer og fremgangsmåter som unngår de ovenfor beskrevne problemer og ulemper.
SAMMENFATNING
[0015] Ifølge ett utførelseseksempel tilveiebringes en borestrengventil innrettet for å festes til et fôringsrør for å koble en borestreng til en rigg. Borestrengventilen omfatter et langstrakt hus med et indre hulrom, der huset ligger langs en akse og har en hovedsakelig konstant utvendig diameter; et tetningselement festet til en første ende av det langstrakte huset, der tetningselementet har en utvendig diameter som er mindre enn en innvendig diameter til det langstrakte huset, og der tetningselementet er anordnet inne i det indre hulrommet på en slik måte at strømning av væske gjennom det indre hulrommet fra den første enden til en andre ende av det langstrakte huset tillates; en sleid anordnet inne i det indre hulrommet og innrettet for å sleide til og fra tetningselementet langs aksen slik at når sleiden står i kontakt med tetningselementet, strømningen av væske avbrytes; en belastningsinnsats (biasing cartridge) anordnet inne i det indre hulrommet, mellom tetningselementet og den andre enden av det langstrakte huset, og innrettet for å påføre en første kraft på sleiden slik at sleiden går i kontakt med tetningselementet; og en kraftpåføringsmekanisme anordnet inne i det indre hulrommet, mellom belastningsinnsatsen og den andre enden av det langstrakte huset, og innrettet for å påføre en andre kraft på belastningsinnsatsen.
[0016] Ifølge et annet utførelseseksempel tilveiebringes en fremgangsmåte for å klargjøre en borestrengventil som skal kobles til et fôringsrør for å koble en borestreng til en rigg. Fremgangsmåten omfatter et trinn med å koble en kraftkilde til en port i en belastningsinnsats i borestrengventilen, der borestrengventilen omfatter (i) et langstrakt hus med et indre hulrom, der huset ligger langs en akse og har en hovedsakelig konstant utvendig diameter, (ii) et tetningselement festet til en første ende av det langstrakte huset, der tetningselementet har en utvendig diameter som er mindre enn en innvendig diameter til det langstrakte huset, og der tetningselementet er anordnet inne i det indre hulrommet på en slik måte at strømning av væske gjennom det indre hulrommet fra den første enden til en andre ende av det langstrakte huset tillates, (iii) en sleid anordnet inne i det indre hulrommet og innrettet for å sleide til og fra tetningselementet langs aksen slik at når sleiden står i kontakt med tetningselementet, strømningen av væske avbrytes, og (iv) belastningsinnsatsen anordnet inne i det indre hulrommet, mellom tetningselementet og den andre enden av det langstrakte huset, og innrettet for å påføre en første kraft på sleiden slik at sleiden går i kontakt med tetningselementet, og (v) en kraftpåføringsmekanisme anordnet inne i det indre hulrommet, mellom belastningsinnsatsen og den andre enden av det langstrakte huset, og innrettet for å påføre en andre kraft på belastningsinnsatsen; et trinn med å overføre et trykk til kraftpåføringsmekanismen for å skape den andre kraften; et trinn med å presse sammen en bølgefjær på belastningsinnsatsen; et trinn med å låse et stopperelement for å holde bølgefjæren i sammenpresset tilstand; og et trinn med å lufte ut det overførte trykket.
[0017] Ifølge nok et annet utførelseseksempel tilveiebringes en borestrengventil innrettet for å bli festet til et fôringsrør for å koble en borestreng til en rigg.
Borestrengventilen omfatter et langstrakt hus med et indre hulrom, der huset ligger langs en akse; en motormodul anordnet inne i det indre hulrommet; et tetningselement tilknyttet motormodulen og innrettet for å bevege seg inne i det indre hulrommet langs aksen; et sete anordnet inne i det indre hulrommet og innrettet for å motta tetningselementet for å avbryte en fluidstrømning gjennom borestrengventilen når setet berører tetningselementet; og et styringselement anordnet inne i det indre hulrommet og innrettet for å styre lukking og åpning av tetningselementet.
[0018] Ifølge et annet utførelseseksempel tilveiebringes en fremgangsmåte for å styre en borestrengventil. Fremgangsmåten omfatter et trinn med å motta fra en strømningsmålerenhet strømningsmengden av et fluid gjennom borestrengventilen, et trinn med å bestemme i en prosessor posisjonen til et tetningselement som er innrettet for å bevege seg til og fra et sete for å avbryte en fluidstrømning gjennom borestrengventilen, og et trinn med å søke gjennom en oppslagstabell lagret i minne tilkoblet til prosessoren for å avgjøre om en motor skal aktiveres til å lukke eller åpne tetningselementet.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
[0019] De vedlagte tegningene, som er innlemmet i og utgjør en del av beskrivelsen, illustrerer én eller flere utførelsesformer og forklarer disse utførelsesformene sammen med beskrivelsen. I tegningene:
[0020] Figur 1 er et skjematisk diagram av en tradisjonell offshorerigg;
[0021] Figur 2 er et skjematisk diagram av et tradisjonelt boresystem med to gradienter;
[0022] Figur 3 er et skjematisk diagram av en tradisjonell borestrengventilmekanisme;
[0023] Figur 4 er et skjematisk diagram av en hittil ukjent borestrengventil ifølge et utførelseseksempel;
[0024] Figur 5 er et mer detaljert snitt av en øvre del av borestrengventilen i figur 4 ifølge et utførelseseksempel;
[0025] Figur 6 er et skjematisk diagram av en bølgefjær;
[0026] Figur 7 er et mer detaljert snitt av en nedre del av borestrengventilen i figur 4 ifølge et utførelseseksempel;
[0027] Figur 8 er et flytdiagram som illustrerer trinn i en fremgangsmåte for å aktivere en borestrengventil ifølge et utførelseseksempel;
[0028] Figur 9 er et skjematisk diagram av en annen hittil ukjent borestrengventil ifølge et utførelseseksempel;
[0029] Figur 10 er et skjematisk diagram av en motormodul som er en del av borestrengventilen i figur 9 ifølge et utførelseseksempel;
[0030] Figur 11 er et skjematisk diagram av borestrengventilen i figur 9 som illustrerer forskjellige trykk som råder i ventilen ifølge et utførelseseksempel; og [0031] Figur 12 er et flytdiagram som illustrerer trinn i en fremgangsmåte for å styre en borestrengventil ifølge et utførelseseksempel.
DETALJERT BESKRIVELSE
[0032] Den følgende beskrivelsen av utførelseseksemplene henviser til de vedlagte figurene. Like referansenummer i forskjellige tegninger representerer like eller tilsvarende elementer. Den følgende detaljerte beskrivelsen er ikke ment å begrense oppfinnelsen. Tvert imot defineres oppfinnelsens ramme av de vedføyde kravene. De følgende utførelsesformene er for enkelhets skyld beskrevet i forbindelse med en borestrengventil. Utførelsesformene som skal beskrives i det følgende er imidlertid ikke begrenset til denne typen ventil, men kan anvendes med andre systemer som er innrettet for å avbryte en fluidstrømning.
[0033] Med henvisninger i beskrivelsen til ”én utførelsesform/ett utførelseseksempel” eller ”en utførelsesform/et utførelseseksempel” menes at bestemte trekk, strukturer eller egenskaper beskrevet i forbindelse med en utførelsesform er innlemmet i minst én utførelsesform av gjenstanden som beskrives. Forekomst av frasene ”i én utførelsesform/ett utførelseseksempel” og ”i en utførelsesform/et utførelseseksempel” på forskjellige steder i beskrivelsen henviser således ikke nødvendigvis til den samme utførelsesformen. Videre kan de spesifikke trekk, strukturer eller egenskaper kombineres på en hvilken som helst passende måte i én eller flere utførelsesformer.
[0034] Ifølge et utførelseseksempel har en hittil ukjent borestrengventil en hovedsakelig konstant utvendig diameter, omfatter en kraftpåføringsmekanisme for å belaste en ventilfjær i en fjærpakke, der ventilfjæren omfatter en bølgefjær, fjærpakken er neddykket i et oljefylt kammer og trykket i det oljefylte kammeret blir kompensert fra et ringromstrykk. De ovenfor angitte trekk er beskrevet nærmere i det følgende. Det bemerkes at de følgende utførelseseksemplene kan omfatte ett eller flere av disse trekkene eller andre trekk, og at ingen utførelseseksempler skal forsås å kreve alle disse trekkene eller en bestemt kombinasjon av trekkene angitt over.
[0035] I samsvar med et utførelseseksempel viser figur 4 en overordnet skisse av en hittil ukjent borestrengventil 70. Som kan sees i figur 4 er den utvendige diameteren 72 til borestrengventilen 70 hovedsakelig konstant langs hele lengden til borestrengventilen 70. Borestrengventilen 70 har en kjegletetning 56 festet til en første ende 74 av borestrengventilen 70. Kjegletetningen 56 samvirker med en sleid 50 for å stenge av en væskestrømning gjennom borestrengventilen 70.
[0036] En andre ende 76 av borestrengventilen 70 er tilpasset for å ha et nedre lokk 78. Det nedre lokket 78 forsegler et hulrom 79 i borestrengventilen 70 fra slammet som befinner seg i fôringsrøret 44. Hulrommet 79 skal forstås å strekke seg fra den første enden 74 til den andre enden 76. Hulrommet 79 omfatter flere kamre, som vil bli redegjort for senere. Et fluid 80 kan strømme gjennom en kanal 81 tilveiebragt inne i hulrommet 79 i borestrengventilen 70. Kanalen 81 strekker seg inne i hulrommet 79 fra en øvre strømningsdyse 82 til en nedre strømningsdyse 84. I operasjon kan borestrengventilen 70 ifølge denne utførelsesformen stå vertikalt eller hovedsakelig vertikalt, og den har den første enden 74 liggende ovenfor den andre enden 76, slik at slam fra riggen kommer inn, i denne rekkefølgen, i den første enden 74, den øvre strømningsdysen 82, kanalen 81, det nedre lokket 78 og den nedre strømningsdysen 84. Det bemerkes at borestrengventilen 70 er en del av borestrengen 24 og således befinner seg inne i fôringsrøret 44.
[0037] Ifølge et utførelseseksempel kan legemet til borestrengventilen 70 omfatte tre deler, en første del 86A, en andre del 86B og en tredje del 86C. De to første delene 86B og 86C kan være sammenkoblet via et ventillegeme 92, og den andre delen 86B kan være koblet til den tredje delen 86C via en fjærbelastningsinnsats 110.
[0038] Figur 4 viser også en belastningsinnsats 90 anordnet inne i hulrommet 79 og innrettet for å påføre en første kraft på sleidventilen 50 slik at sleiden 50 går i kontakt med kjegletetningen 56. Kjegletetningen 57 kan erstattes med en tetning som har en annen form. En gjenget stopper 100 er anordnet inne i hulrommet 79 mellom belastningsinnsatsen 90 og den andre enden 76. Den gjengede stopperen 100 er innrettet, som vil bli beskrevet senere, for å påføre en andre kraft på belastningsinnsatsen 90.
[0039] Sleiden 50 er innrettet for å gli til og fra kjegletetningen 56, langs en Z-retning som vist i figur 5. Sleiden 50 blir aktivert av en aktuator 94, som er innrettet for å bevege seg inne i et belastningskammer 96. Aktuatoren 94 strekker seg fra belastningskammeret 96, via ventillegemet 92 og mot kjegletetningen 56, slik at en strømningsavleder 93 kan ligge parallelt med sleiden 50. Strømningsavlederen 93 kan lede strømningen av fluid 80, når den har et trykk som er høyere enn trykket som skapes av belastningsinnsatsen 90, for å presse tilbake aktuatoren 94 og åpne sleiden 50. Én eller flere bølgefjærer 98 er også anordnet i belastningskammeret 96 for å overføre den første kraften til aktuatoren 94. Den ene enden av belastningskammeret 96 avgrenses av et ventillegeme 92, og den andre enden av belastningskammeret 96 avgrenses av et fjær-avstandsstykke 99, som kan sees i figur 4. Borestrengventilen 70 kan være anordnet inne i en rørmuffe 162 (se figur 4).
[0040] I ett utførelseseksempel er ikke bølgefjæren 98 en spiralfjær, men har i stedet én eller flere av formene vist i figur 6. Ifølge et utførelseseksempel omfatter belastningsinnsatsen 90 således aktuatoren 94, belastningskammeret 96 og bølgefjæren 98. Eventuelt kan belastningsinnsatsen 90 omfatte et fluid inne i belastningskammeret, for eksempel olje. For å stenge fluidet inne i belastningskammeret 96 er passende tetninger anordnet ved endene av belastningskammeret 96 for å unngå lekkasje av fluid.
[0041] Når den utplasseres under vann, spennes sleiden 50 i borestrengventilen 70 av aktuatoren 94 slik at den aktivt danner inngrep med kjegletetningen 56 og således tetter av kanalen 81. Spennkraften som påføres fra aktuatoren 94 på sleiden 50 er et resultat av sammenpressingen av bølgefjæren 98. Som vil bli gjort rede for i det følgende blir bølgefjæren 98 innledningsvis satt inn usammenpresset i borestrengventilen 70 for å unngå farlige situasjoner. En fordel med bølgefjæren 98 er den reduserte lengden, sammenliknet med en tradisjonell spiralfjær, som kreves for å skape en gitt fjærkraft.
[0042] Den gjengede stopperen 100 innrettet for å belaste belastningsinnsatsen 90 vil nå bli beskrevet med støtte i figur 7. Fjær-avstandsstykket 99 atskiller belastningsinnsatsen 90 fra den gjengede stopperen 100.
[0043] Ifølge et utførelseseksempel omfatter fjærbelastningsinnsatsen 110 et hydraulisk stempel 102 og en gjenget stopper 100. En port 106 inn i kraftpåføringskammeret 108 gir tilgang for pumpehydraulikkfluid inn til kraftpåføringskammeret 108 for å aktivere det hydrauliske stempelet 102. Det hydrauliske stempelet 102 beveger seg således fra høyre mot venstre i figur 7 for å belaste bølgefjæren 98. Nærmere bestemt går det hydrauliske stempelet 102 i kontakt med fjær-avstandsstykket 99 og presser fjær-avstandsstykket 99 mot bølgefjæren 98, og komprimerer (belaster) med det bølgefjæren 98. På denne måten kan bølgefjæren 98 bli belastet til et forbestemt trykk uten å utgjøre noen fare for sikkerheten til driftspersonale ettersom bølgefjæren 98 i sin helhet er inneholdt inne i belastningskammeret 96. En trykkføler (ikke vist) kan være innlemmet med hydraulikkpumpen slik at trykket i hydraulikkfluidet i kraftpåføringskammeret 108 kan korreleres med en ønsket kraft som skal genereres av bølgefjæren 98 (dvs. en første kraft). Det overførte trykket kan således avbrytes når bølgefjæren 98 har oppnådd den ønskede fjærkraften. En kraft som svarer til det overførte trykket betraktes som en andre kraft.
[0044] Når den ønskede første kraften i bølgefjæren 98 er nådd, blir det hydrauliske trykket overført til kraftpåføringskammeret 108 holdt konstant og den gjengede stopperen 100 blir ført fremover mot fjæren inntil den gjengede stopperen 100 tar opp lasten fra bølgefjæren 98, dvs. at den gjengede stopperen 100 holder fjær-avstandsstykket 99 på plass. Etter dette kan det påførte hydrauliske trykket bli luftet ut fra kraftpåføringskammeret 108. Porten 106 kan stå i forbindelse med en pumpe som for eksempel pumper olje for å aktivere hydraulikkstempelet 102. En annen mekanisme for hydraulikkstempelet 102 vil kunne anvendes, som fagmannen vil forstå.
[0045] Fjærbelastningsinnsatsen 110 definerer grensen til kraftpåføringskammeret 108, og er også forsynt med gjenger for inngrep med den gjengede stopperen 100. Når fjærbelastningskraften er satt, blir den nedre seksjonen 86C montert, og verktøyet er klart til å bli installert i sin rørmuffe.
[0046] Ifølge et utførelseseksempel bryter fjærbelastningsinnsatsen 110 kontinuiteten til de eksterne rørene 86B og 86C som danner den utvendige veggen av borestrengventilen 70. Med andre ord kan den utvendige veggen til borestrengventilen være dannet av flere rør. For eksempel viser utførelsesformen i figur 4 tre forskjellige rør 86A, 86B og 86C som danner den utvendige veggen av borestrengventilen 70. Flere eller færre rørkomponenter kan bli anvendt avhengig av enhetene som skal fordeles inne i borestrengventilen 70.
[0047] Fortsatt med henvisning til figur 7 kan et kompenseringsstempel 120 være anordnet, i et utførelseseksempel, inne i et kompenseringskammer 118 mellom fjærbelastningsinnsatsen 110 og det nedre lokket 78. Selv om figur 7 viser begge referansenumrene pekende til det samme kammeret, omfatter som angitt tidligere hulrommet 79 flere kamre, blant annet kompenseringskammeret 118. Med andre ord strekker hulrommet 79 seg langs hele borestrengventilen 70, og omfatter i hvert fall belastningskammeret 96, kraftpåføringskammeret 108 og kompenseringskammeret 118.
[0048] Kompenseringskammeret 118 kommuniserer via en port 122 med et ringrom rundt borestrengventilen 70 for å forsyne ringromstrykk 112 inne i et kammer 124 i kompenseringskammeret 118, mellom kompenseringsstempelet 120 og det nedre lokket 78. På denne måten er borehullsfluidene atskilt fra den rene oljen inne i belastningskammeret 96 og deler av kraftpåføringskammeret 108.
[0049] De neste avsnittene oppsummerer noen av trekkene og/eller fordelene med utførelseseksemplene beskrevet over. Selv om et utførelseseksempel kan omfatte étt eller flere av disse trekkene/fordelene, er det også utførelseseksempler som ikke omfatter noen av disse trekkene/fordelene. Borestrengventilens legemesammenstilling har en konstant utvendig diameter som muliggjør horisontal og vertikal innsetting i boringen i borestrengventilmuffen.
[0050] Borestrengventilmuffen har en enkel utførelse med en lang forsenkning som ender i en skulder nær bunnen og innvendige gjenger nær en topp for en låsering. Den totale lengden kan være kort, for eksempel 4 meter. Legemet kan bli satt inn i rørmuffen og kan lande på en skulder i bunnen av ventilen. I én anvendelse er det ingen fast orientering. Borestrengventilen kan bli holdt og låst på plass ved den øvre enden med en gjenget låsering 74 (se figur 5). Det moduloppbyggede borestrengventillegemet muliggjør for rask tilbakesetting etter uttrekking. Et erstatnings-borestrengventillegeme kan raskt bli byttet ut med det opphentede legemet, eller hvis det allerede er satt inn i en ledig rørmuffe, bli byttet ut med den opphentede rørmuffen. Dette trekket vil fjerne risikoen for skade under montering, lette monteringen og sørge for nøyaktighet og repeterbarhet av fjærinnstillinger.
[0051] Fjæren blir montert i borestrengventillegemet i sin ubelastede lengde (ingen fjærbelastning). En mekanisme (kraftpåføringsmekanisme) for å belaste fjæren er montert under fjærpakken. Mekanismen for å belaste fjæren er integrert i borestrengventilegemet, og ikke et separat verktøy. Resten av borestrengventillegemet blir satt sammen etter at fjærkraften er satt.
[0052] Typen fjær som anvendes for borestrengventilen har en effektiv ubelastet lengde som er kortere enn den ubelastede lengden til en tilsvarende spiralfjær, for eksempel halve den ubelastede lengden til en spiralfjær med samme fjærkonstant. Dette trekket reduserer friksjonen i systemet. Fjærpakken, indre dynamiske tetninger og lagre blir senket ned i et trykkbalansert oljesystem.
Trykkbalanseringen oppnås ved hjelp av en port gjennom veggen i rørseksjonen som går ut i ringrommet i brønnhullet. En tilhørende port i det nedre lokket på borestrengventillegemet kanaliserer ringromstrykket til et kompenseringsstempel som skiller borehullsfluidene fra systemets rene olje.
[0053] Ifølge et annet utførelseseksempel kan forskjellige analyseverktøy, for eksempel følere, være anordnet inne i borestrengventilen. Disse verktøyene kan omfatte trykkfølere, lastcellefølere, temperaturfølere og følere for å bestemme posisjonen til sleiden 50. Dette trekket vil optimalisere ventiloperasjonen. Ettersom denne typen ventil åpner seg veldig raskt er det ønskelig at ventilen åpner seg på en langsommere, mer kontrollert måte for å redusere innvirkningen av trykkslag på brønnformasjonen. Følerne angitt over kan således bistå i overvåkning og styring av borestrengventilen. Ifølge et utførelseseksempel kan en prosessor med tilknyttet lagringskapasitet bli utplassert inne i borestrengventilen for å samle inn og prosessere dataene fra de ovenfor angitte følere eller andre kjent for fagmannen. Denne funksjonaliteten kan muliggjøre mer omfattende eller langtids styring av borestrengventilen.
[0054] Analyseverktøy gjør det mulig å optimalisere en gitt fjær til bruk over et bredt driftsspekter. Dette vil redusere hyppigheten av utskiftning av fjærer under boreprogrammet. Simuleringsprogramvare gir mulighet for å mate inn endrende driftsforhold og å bestemme innvirkningen av disse i en tidssekvens. Denne funksjonaliteten er ønskelig for individuelt tilpasset fjærutforming.
[0055] Dette trekket omfatter tillegging av diagnoseutstyr nedihulls. For eksempel kan et datainnsamlingssystem bli pakket inn i en elektronisk trykktank oppstrøms borestrengventillegemet. Den tidssynkroniserte datainnsamlingen kan registrere data vedrørende trykk, akselerasjon, fjærlast, ventilposisjon og temperatur.
Trykkomformerporter kan være tilveiebragt oppstrøms og nedstrøms ventilsetet for å måle lokale statiske og dynamiske trykk.
[0056] En tidssynkronisert datainnsamlingsenhet kan være forsynt med en lineær målegiver for å registrere ventilposisjon. Dataporter kan være bygget inn i borestrengventillegemet for nedlasting av data, sanntids overvåkning av data under laboratorietesting, tester av strømningssløyfer og forhåndssjekkdiagnose før utplassering. Hydrauliske aksessporter kan også være bygget inn i borestrengventillegemet for laboratorietesting, strømningssløyfetesting og forhåndssjekker før utplassering.
[0057] Trinn i en fremgangsmåte for å aktivere borestrengventilen 70 ifølge et utførelseseksempel er illustrert i figur 8. Fremgangsmåten omfatter et trinn 800 med å koble en kraftkilde til en port på en belastningsinnsats i borestrengventilen. Borestrengventilen omfatter (i) et langstrakt hus med et indre hulrom, der huset ligger langs en akse og har en hovedsakelig konstant utvendig diameter, (ii) et tetningselement festet til en første ende av det langstrakte huset, der tetningselementet har en utvendig diameter som er mindre enn en innvendig diameter til det langstrakte huset, og der tetningselementet er anordnet inne i det indre hulrommet på en slik måte at strømning av væske gjennom det indre hulrommet fra den første enden til en andre ende av det langstrakte huset tillates, (iii) en sleid anordnet inne i det indre hulrommet og innrettet for å sleide til og fra tetningselementet langs aksen slik at når sleiden står i kontakt med tetningselementet, strømningen av væske avbrytes, og (iv) belastningsinnsatsen anordnet inne i det indre hulrommet, mellom tetningselementet og den andre enden av det langstrakte huset, og innrettet for å påføre en første kraft på sleiden slik at sleiden går i kontakt med tetningselementet, og (v) en kraftpåføringsmekanisme anordnet inne i det indre hulrommet, mellom belastningsinnsatsen og den andre enden av det langstrakte huset, og innrettet for å påføre en andre kraft på belastningsinnsatsen. Fremgangsmåten omfatter også et trinn 802 med å overføre et trykk til kraftpåføringsmekanismen for å skape den andre kraften; et trinn 804 med å presse sammen en bølgefjær på belastningsinnsatsen, et trinn 806 med å låse et stopperelement for å holde bølgefjæren i sammenpresset tilstand, og et trinn 808 med å lufte ut det overførte trykket.
[0058] En borestrengventil 160 ifølge et annet utførelseseksempel, som er forskjellig fra borestrengventilen 70 og andre ventiler omtalt over, vil nå bli beskrevet med støtte i figur 9. Borestrengventilen i figur 9 har én eller flere av følgende fordeler i forhold til en tradisjonell ventil. Den tradisjonelle ventilen åpner når slampumpene er på og lukker når slampumpene er av. Et strupingstrekk basert på hvor mye borestrengventilen er åpen sørger for glatte overganger i strømningen. Den tradisjonelle utførelsen anvender en spiralfjær for å lukke ventilen. Fjærkraften ved lukking var innrettet for å støtte vekten av slamsøylen. Kraften var primært basert på slamvekten og vanndypet samt andre brønnplanleggingsparametere. Siden kombinasjonen av slamvekt og vanndyp gir opphav til en tredimensjonal matrise, var det nødvendig med en rekke forskjellige fjærpakkeløsninger.
[0059] Den nye borestrengventilen vist i figur 9 erstatter, blant annet, fjæren med et motordrevet ventilaktuatorsystem med feedbackstyring. Denne nye ventilen fjerner trykkskjevheten på seteventilen slik at en aktuatorstang ikke utsettes for stor aksiell last. En elektronikkpakke som styrer åpningen og lukkingen av ventilen kan omfatte en mikroprosessorstyring med datainnsamling. Den instrumenterte borestrengventilen kan omfatte trykkgivere for å overvåke absolutte trykk og trykkforskjeller over ventilåpningen og en koder for å overvåke ventillegemets posisjon (poppet position). Et litiumbatteri kan forsyne den nødvendige kraften til elektronikkpakken. Borestrengventilmodulen kan bli montert i en 2,5 meters (8 fots) rørmuffe.
[0060] Ifølge et utførelseseksempel omfatter borestrengventilen 160 en rørmuffe 162 der det er anordnet forskjellige komponenter. For eksempel er en motormodul 180 anordnet i kontakt med et seteventillegeme (poppet) 200. Seteventillegemet 200 isolerer et motorkammer 182, der motormodulen er festet, fra et kommunikasjonskammer 210. Figur 9 viser at motormodulen 180 omfatter en motor 184 som er festet til og innrettet for å rotere en kuleløpsskrue 186.
Kuleløpsskruen 186 (ball screw) roterer i en kuleløpsmutter (ball screw nut) 188. Kuleløpsmutteren 188 er koblet til en føringsmuffe 189 som er festet til en aktuatorstang 190 for å aktivere seteventillegemet 200. Motoren 184, kuleløpsskruen 186 og kuleløpsmutter 188 kan være utplassert inne i et metallisk hulrom 192 for å hindre at fluid som passerer gjennom borestrengventilen 160 kommer inn i motormodulen 180. Motormodulen 180 kan være styrt av en mikroprosessor 230 med et datainnsamlingskort 220. Kraftkilden for elektronikken, følerne og motoren kan være et batteri eller en hydraulikkilde.
[0061] Aktivering av motoren 184 bestemmer utmatingen eller inntrekkingen av kuleløpsskruen 186 og aktuatorstangen 190, som bestemmer bevegelsen av seteventillegemet 200 inn mot og vekk fra setet (poppet seat) 202. Når seteventillegemet 200 står i kontakt med setet 202, kan ikke (eller bare en ubetydelig mengde) fluid passere gjennom borestrengventilen 160. Det metalliske hulrommet 192 som rommer motormodulen 180 kan være forbundet med en spider 204, som er innrettet for å romme seteventillegemet 200. Som fagmannen vil vite er passende forseglinger dannet rundt forskjellige av elementene omtalt over for å hindre at fluid kommer inn i motormodulen.
[0062] Et trykk inne i borestrengventilen 160 kan bli overvåket av trykkfølere 222 og 224. Posisjonen til seteventillegemet 200 kan bli overvåket med en passende føler 228. En slik posisjonsføler 228 med tilhørende mekanisme kan være en LVDT, som beskrevet i Young m.fl., Position Instrumented Blowout Preventer, US-patentet 5,320,325, Young m.fl., Position Instrumented Blowout Preventer, US-patentet 5,407,172 og Judge m.fl., RAM BOP Position Sensor, US-patentsøknaden 2008/0196888, som alle inntas her som referanse i sin helhet.
[0063] Basert på dataene tilveiebragt av trykkfølerne 222 og 224, og eventuelt av posisjonsføleren 228, kan mikroprosessoren bestemme når den skal lukke eller åpne seteventillegemet 200. Mikroprosessoren 230 kan være anordnet i et spesiallaget kammer i legemet av borestrengventilen 160. Ifølge et utførelseseksempel er mikroprosessoren 230 innrettet for å justere lukkingen av borestrengventilen 160 i avhengighet av hvorvidt seteventillegemet 200 er helt lukket, seteventillegemet 200 begynner å åpne eller lukke, og/eller seteventillegemet 200 er åpen. Det skal bemerkes at et trykk i ringrommet (dvs. utenfor motormodulen 180) er høyere når borestrengventilen er lukket enn når borestrengventilen er åpen. Basert på trykkmålingene og/eller seteventillegemets posisjon kan en således styre hvor mye seteventillegemet 200 skal åpne, og på den måten oppnå en feedbackstyrt borestrengventil.
[0064] Figur 10 illustrerer forskjellige trykk inne i borestrengventilen. Trykket i en posisjon 300 i røret kan være forskjellig fra trykket i en posisjon 310 rundt aktuatorstangen 190, som er utliknet til ringromstrykket ved posisjonen 320. Det ringformede hulrommet mellom spider 204 og seteventillegemet 200 er fylt med en gass 322 ved lavt trykk. Endringene i trykket i gassen 322 under utplassering er ubetydelige i forhold til trykket i posisjonen 300 og trykket i posisjonen 320. Dette balanserte trykket på begge sider av poppet 200 sikrer at motoren 184 kun trenger å påføre en liten kraft for å aktivere stangen 190, sammenliknet med de store trykkene som råder i ringrommet, for å bevege poppet 200. Trykket i posisjonen 310 rundt aktuatorstangen 190 gjøres lik ringromstrykket 320 gjennom valg av diameterne A1, A2, A3 og A4. Følgelig er minimalt med dreiemoment fra motoren nødvendig for å sikre at seteventillegemet og borestrengventilen 160 fungerer korrekt for alle dyp og slamvekter.
[0065] I det følgende vil virkemåten til borestrengventilen bli beskrevet.
Borestrengventilen er en trykkregulerende tilbakeslagsventil som anvender en strømning for kompensering. Ventilen har to driftsmodi, som er en boremodus med pumper på og en ikke-boremodus med pumper av. I boremodus blir borestrengventilen en strømningskompensert tilbakeslagsventil. I ikke-boremodus hindrer borestrengventilen at slamsøylen over ventilen faller fritt når slampumpene skrus av.
[0066] Borestrengventilen 70 anvender en fjær for å styre ventilåpningen. I et utførelseseksempel er utformingen av ventilfjæren avhengig av fjærbelastingen, fjærkonstanten, strømningsmengden, slamvekten, mottrykket fra borkronedysene og strømningstapene i brønnen fra rørfriksjon, fôringsrørfriksjon og eventuelle brønnhullsverktøy i borestrengen. Som følge av de mange driftsvariablene kan en ikke si noe sikkert om ytelsen til strupingen for en fjæraktivert ventil.
[0067] Borestrengventilen 160 kan anvende en mikroprosessor og følerdata fra påmonterte følere for å styre ventilposisjon. Boremodus bestemmes ved å måle bredbåndsakselerasjonen til borestrengventilen. Det oppstår en markant endring i bredbåndet når slampumpene skrus av og på. Mikroprosessoren kan lese ut akselerasjon, slamstrømningsmengde, ventilposisjon og trykkforskjeller. Før verktøyet blir kjørt inn, blir innmatinger for styring og oppslagstabeller for ventilåpning som funksjon av tid lastet ned via en kommunikasjonsanordning, for eksempel en datamaskin. Oppslagstabellene er innrettet for å oppfylle kravene i brønnplanen og kan variere fra anvendelse til anvendelse. Når mikroprosessoren avføler at det er bredbåndsrespons fra akselerasjonsmåleren, begynner mikroprosessoren å modulere bølgen og styre ventilåpningen basert i hvert fall delvis på informasjon i oppslagstabellen.
[0068] Figur 11 er en skjematisk skisse av borestrengventilen 160 og viser instrumentene som anvendes for å styre ventilen. En strømningsmåler 226 og en ventilposisjonsføler 228 tilveiebringer data til mikroprosessoren via datafangst 220. Programvarealgoritmen i mikroprosessoren er basert på en brukerdefinert relasjon mellom strømningsmengde og ventilposisjon (strømningsmengde som funksjon av ventilposisjon). Prosessoren sammenlikner faktisk ventilposisjon med ønsket ventilposisjon basert på sanntids strømningsmengdedata. Prosessoren sender en kommando til motorstyringskortet 227 for å bevirke motoren 184 til å flytte poppet 200. I et utførelseseksempel kan en oppslagstabell være lagret i et minne (ikke vist) koblet til mikroprosessoren 230, og omfatter en strømningsmengdeterskel slik at for enhver målt strømningsmengde over terskelen, mikroprosessoren 230 er innrettet for å lukke tetningselementet for å avbryte fluidstrømningen.
[0069] Ifølge et utførelseseksempel er tetningselementet og setet i utførelsesformene beskrevet over innrettet for å, når de er lukket, tåle trykk mellom 345 og 2070 bar (5000 og 30000 psi) og/eller for å fungere på havbunnen mens de utsettes for korrosjon.
[0070] Ifølge et utførelseseksempel vist i figur 12 tilveiebringes en fremgangsmåte for å styre en borestrengventil. Fremgangsmåten omfatter et trinn 1200 med å motta fra en strømningsmålerenhet en strømningsmengde av et fluid gjennom borestrengventilen, et trinn 1202 med å bestemme i en prosessor posisjonen til et tetningselement som er innrettet for å bevege seg til og fra et sete for å avbryte en fluidstrømning gjennom borestrengventilen, og et trinn 1204 med å søke gjennom en oppslagstabell lagret i minne tilknyttet prosessoren for å avgjøre om en motor skal aktiveres til å lukke eller åpne tetningselementet.
[0071] De beskrevne utførelseseksemplene tilveiebringer et system og en fremgangsmåte for å lukke og åpne en kanal som fluid kan strømme gjennom. Utførelseseksemplene er ment å dekke alternativer, endringer og ekvivalenter som faller innenfor oppfinnelsens idé og ramme som definert av de vedføyde kravene. I den detaljerte beskrivelsen av utførelseseksemplene er videre en rekke forskjellige detaljer vist for å gi en gjennomgående forståelse av oppfinnelsen det kreves beskyttelse for. Imidlertid vil fagmannen se at forskjellige utførelsesformer kan praktiseres uten disse spesifikke detaljene.
[0072] Selv om trekkene og elementene i utførelseseksemplene her er beskrevet i bestemte kombinasjoner i utførelsesformene, kan hvert trekk eller element bli anvendt alene uten de andre trekkene eller elementene i utførelsesformene, eller i en rekke forskjellige kombinasjoner med eller uten andre trekk og elementer omtalt her.
[0073] Denne skriftlige beskrivelsen anvender eksempler på oppfinnelsen for å sette fagmannen på området i stand til å praktisere samme, omfattende å tilvirke og anvende enhver anordning og ethvert system og utføre enhver innlemmet fremgangsmåte. Patenterbarhetsrammen til gjenstanden defineres av kravene, og kan omfatte andre eksempler som er nærliggende for fagmannen. Slike andre eksempler er ment å falle innenfor kravenes ramme.

Claims (7)

PATENTKRAV
1. Borestrengventil (160) innrettet for å bli festet til et fôringsrør for å koble en borestreng til en rigg, der borestrengventilen (160) omfatter:
et langstrakt hus (162) med et indre hulrom (182, 192), der huset ligger langs en akse (Z),
en motormodul (180) anordnet inne i det indre hulrommet (182, 192), et tetningselement (200) koblet til motormodulen (180) og innrettet for å bevege seg inne i det indre hulrommet (182, 192) langs aksen (Z),
et sete (202) anordnet inne i det indre hulrommet (182, 192) og innrettet for å motta tetningselementet (200) og avbryte en fluidstrømning gjennom borestrengventilen (160) når setet berører tetningselementet (200), og
et styringselement (230) anordnet inne i det indre hulrommet og innrettet for å styre lukking og åpning av tetningselementet (200).
2. Borestrengventil ifølge krav 1, der motormodulen omfatter:
en motor, og
et koblingselement innrettet for å koble motoren til tetningselementet og innrettet for å strekke seg ut og trekke seg tilbake under påvirkning av motoren slik at tetningselementet lukker eller åpner.
3. Borestrengventil ifølge krav 2, der koblingselementet omfatter:
en kuleskrue koblet til motoren, der kuleløpsskruen er innrettet for å omsette rotasjonsbevegelse fra motoren til rettlinjet bevegelse av en kuleløpsmutter,
en aktuatorstang koblet inn mellom kuleløpsskruen og tetningselementet og innrettet for å overføre den rettlinjede bevegelsen til tetningselementet.
4. Borestrengventil ifølge krav 2, der et trykk rundt koblingselementet blir holdt hovedsakelig lik et ringromstrykk utenfor borestrengventilen.
5. Borestrengventil ifølge krav 1, der styringselementet omfatter:
første og andre trykkfølere anordnet inne i det indre hulrommet og innrettet for å måle et første og et andre trykk, der den første trykkføleren er anordnet på én side av tetningselementet og den andre trykkføleren er anordnet på en andre side av tetningselementet, og
en mikroprosessor koblet til den første og den andre trykkføleren og motoren, og innrettet for å mota trykkdata fra den første og den andre trykkføleren og for å styre motoren basert på de mottatte trykkdataene.
6. Borestrengventil ifølge krav 5, der styringselementet videre omfatter:
en posisjonsføler koblet til mikroprosessoren og innrettet for å bestemme posisjonen til tetningselementet.
7. Fremgangsmåte for å styre en borestrengventil (160), der fremgangsmåten omfatter det å:
motta fra en strømningsmålerenhet (226) strømningsmengden av et fluid gjennom borestrengventilen (160),
bestemme i en prosessor (230) posisjonen til et tetningselement (200) som er innrettet for å bevege seg til og fra et sete (202) for å avbryte en fluidstrømning gjennom borestrengventilen: og
søke gjennom en oppslagstabell lagret i et minne tilknyttet prosessoren (230) for å avgjøre om en motor (184) skal aktiveres til å lukke eller åpne tetningselementet (200).
NO20191035A 2009-10-30 2019-08-28 Borestrengventil og tilhørende fremgangsmåte NO20191035A1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/609,091 US8539975B2 (en) 2009-10-30 2009-10-30 Drill string valve and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO20191035A1 true NO20191035A1 (no) 2011-05-02

Family

ID=43924107

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20101503A NO20101503A1 (no) 2009-10-30 2010-10-27 Borestrengsventil og fremgangsmate
NO20191035A NO20191035A1 (no) 2009-10-30 2019-08-28 Borestrengventil og tilhørende fremgangsmåte

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20101503A NO20101503A1 (no) 2009-10-30 2010-10-27 Borestrengsventil og fremgangsmate

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8539975B2 (no)
AU (1) AU2010235956B2 (no)
BR (1) BRPI1004062B1 (no)
NO (2) NO20101503A1 (no)
SG (2) SG190597A1 (no)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9010726B2 (en) * 2011-11-07 2015-04-21 Schlumberger Technology Corporation Reduced length actuation system
FI123928B (en) * 2012-09-06 2013-12-31 Robit Rocktools Ltd Method of drillhole exploration, drill arrangement, and drillhole exploration configuration
JP6478971B2 (ja) 2013-03-14 2019-03-06 ルミセル, インコーポレーテッドLumicell, Inc. 医用撮像装置
US10990717B2 (en) * 2015-09-02 2021-04-27 Halliburton Energy Services, Inc. Software simulation method for estimating fluid positions and pressures in the wellbore for a dual gradient cementing system
US10418794B2 (en) 2016-04-28 2019-09-17 Novinium, Inc. Injection electrical connector
US10464742B2 (en) * 2017-05-23 2019-11-05 Control Concepts, Inc. Aerator valve assembly
WO2021041086A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Weatherford Technology Holdings, Llc System and method for electrical control of downhole well tools
CN111622697B (zh) * 2020-06-01 2021-12-07 西南石油大学 一种深海双层管井底三通道压力控制系统及控制方法
CN115653579B (zh) * 2022-11-04 2024-05-14 西南石油大学 一种地层压力快速测量仪用固定装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2951500A (en) * 1957-10-29 1960-09-06 Frank B Hunter Relief valve
US3698411A (en) * 1970-07-29 1972-10-17 Smith International Kelly foot valve
US3750749A (en) * 1971-04-19 1973-08-07 Halliburton Services Swivel control head and method of control
US3830297A (en) * 1973-01-08 1974-08-20 Baker Oil Tools Inc Sub-surface safety valve with improved balancing valve means
US4021137A (en) * 1975-09-24 1977-05-03 Trw Inc. Storm choke apparatus for submergible pumps
US4257484A (en) * 1980-03-10 1981-03-24 Whitley Oran D Pressure differential circulating valve
US4453892A (en) * 1981-07-06 1984-06-12 Trw Inc. Submergible pump installations
US4399870A (en) * 1981-10-22 1983-08-23 Hughes Tool Company Annulus operated test valve
US4655245A (en) * 1986-06-13 1987-04-07 Dowty Decoto, Inc. Hydraulic fuse
US4779688A (en) * 1986-07-23 1988-10-25 Baugh Benton F Mud saver valve
US5007454A (en) * 1989-09-21 1991-04-16 The Lee Company Fluid control valve with tubular poppet
US5107943A (en) * 1990-10-15 1992-04-28 Penetrators, Inc. Method and apparatus for gravel packing of wells
GB2280918B (en) * 1993-08-02 1996-12-11 Hydril Co Position instrumented blowout preventer
US5320325A (en) * 1993-08-02 1994-06-14 Hydril Company Position instrumented blowout preventer
US6401823B1 (en) * 2000-02-09 2002-06-11 Shell Oil Company Deepwater drill string shut-off
US6467540B1 (en) * 2000-06-21 2002-10-22 Baker Hughes Incorporated Combined sealing and gripping unit for retrievable packers
US6622795B2 (en) * 2001-11-28 2003-09-23 Weatherford/Lamb, Inc. Flow actuated valve for use in a wellbore
US6666273B2 (en) * 2002-05-10 2003-12-23 Weatherford/Lamb, Inc. Valve assembly for use in a wellbore
US7090020B2 (en) * 2002-10-30 2006-08-15 Schlumberger Technology Corp. Multi-cycle dump valve
EP1689969B1 (en) * 2003-11-17 2010-03-31 Churchill Drilling Tools Limited Downhole tool
US8066079B2 (en) * 2006-04-21 2011-11-29 Dual Gradient Systems, L.L.C. Drill string flow control valves and methods
US7980305B2 (en) * 2007-02-16 2011-07-19 Hydril Usa Manufacturing Llc Ram BOP position sensor
US7743787B2 (en) * 2007-07-09 2010-06-29 Cmv Mud saver valve with magnetic latching
AU2009204670B2 (en) * 2008-01-17 2013-06-20 Wavefront Reservoir Technologies Ltd. System for pulse-injecting fluid into a borehole

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI1004062A2 (pt) 2013-02-19
NO20101503A1 (no) 2011-05-02
SG190597A1 (en) 2013-06-28
BRPI1004062B1 (pt) 2020-11-10
SG170707A1 (en) 2011-05-30
AU2010235956A1 (en) 2011-05-19
BRPI1004062A8 (pt) 2019-07-30
AU2010235956B2 (en) 2016-11-24
US20110100471A1 (en) 2011-05-05
US8539975B2 (en) 2013-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20191035A1 (no) Borestrengventil og tilhørende fremgangsmåte
US8727040B2 (en) Drill string valve and method
US7845405B2 (en) Formation evaluation while drilling
US10590721B2 (en) Dual gradient drilling system and method
NO20171500A1 (no) Fremgangsmåter for anvendelse av en formasjonstester
NO163751B (no) Sirkulasjonsventil.
NO312250B1 (no) Anordning og fremgangsmåte for orientering og anbringelse av et hydraulisk drevet verktöy i et borehull
GB2521374A (en) Drilling system and method of operating a drilling system
NO762446L (no)
NO339795B1 (no) Fremgangsmåte for anvendelse av formasjonsegenskapsdata
NO346910B1 (no) Styrt trykkboring med riggløftkompensering
BRPI1105076A2 (pt) mecanismo de recarregamento para reinicializar uma pressão em um recipiente de baixa pressão, dispositivo de bombeamento configurado para reestabelecer uma baixa pressão em um recipiente de baixa pressão e método para reestabelecer uma baixa pressão em um recipiente de baixa pressão com um dispositivo de bombeamento
NO20111045A1 (no) Trykkbegrensende anordning for bronnhodetre
NO20131698A1 (no) En dobbel ventilblokk og aktuatorsammenstilling som inkluderer den samme
NO20140738A1 (no) Svakt ledd i stigerør
NO344199B1 (no) Apparater og fremgangsmåter for måling av egenskaper til en formasjon
WO2011123617A2 (en) Improved mud saver valve and method of operation of same
NO320901B1 (no) Fremgangsmate og apparat for formasjonsutproving med fluidoverforing mellom to formasjonssoner
EP3938659B1 (en) Subsea piston accumulator
NO327932B1 (no) Teleskopskjot
NO811127L (no) Boreroer-tester med automatisk fylling.
AU2010362681B2 (en) Very high pressure sample capture and transportation vessel
US10221650B2 (en) Hydraulic position indicator system
EP4402378A1 (en) Temperature gauge for an accumulator nitrogen tank apparatus, system, and method
NO334655B1 (no) Anordning og fremgangsmåte for trykkregulering av en brønn

Legal Events

Date Code Title Description
FC2A Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application