NO312076B1

NO312076B1 - Anordning ved apning i en ytterhylse som inngar i en hylseventil og fremgangsmate til sammenstilling av en hylseventil

Info

Publication number: NO312076B1
Application number: NO20006170A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom; Rune Nilsen
Original assignee: Ziebel As
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-03-11
Also published as: US6880638B2; CA2430853C; DE60114457T2; CA2430853A1; AU2002221207A1; DE60114457D1; EP1350007A1; BR0115933B1; US20040046143A1; NO20006170D0; DK1350007T3; NO20006170A; EP1350007B1; EP1350007B8; ATE307958T1; BR0115933A; WO2002046575A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved en åpning i en ytterhylse som inngår i en hylseventil for fluidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar og en brønn i hydrokarbonreservoaret, hvor brønnen omfatter et produksjonsrør, hvor ytterhylsen er fast og utgjør et parti av produksjonsrøret, og hylseventilen videre omfatter en bevegelig innerhylse som ved hjelp av en aktuator eller et verktøy er bevegelig mellom stillinger hvor ytterhylsens åpning korresponderer eller ikke korresponderer med en åpning i innerhylsen, for å åpne henholdsvis stenge fluidstrømmen.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil som omfatter en ytterhylse med minst én åpning med en anordning ifølge oppfinnelsen, hvor ytterhylsen og innerhylsen er fremstilt separat.

Ved utvinning av hydrokarboner fra hydrokarbonreservoarer bores brønner fra sjøbunnen eller jordoverflaten ned til og inn i reservoaret som står under trykk. Brønnen fores med foringsrør for å hindre at den raser sammen, og inne i foringsrøret plasseres et produksjonsrør, som strekker seg fra et brønnhode på sjøbunnen eller jordoverflaten, og inn i reservoaret. Foringsrøret perforeres i reservoaret, slik at hydrokarboner kan strømme inn i foringsrøret og videre inn i produksjonsrøret og opp til brønnhodet for viderebehandling.

Et hydrokarbonreservoar kan inneholde både olje, gass og vann. Produksjonsforholdene, det vil først og fremst si mengden av olje, gass og vann og trykket i reservoaret, varierer vanligvis gjennom reservoaret, og endres i løpet av produksjonstiden. For å kunne regulere produksjonen fra brønnen, det vil si regulere innstrømmingen av olje, gass og vann i brønnen, er det ønskelig å kunne stenge og åpne for innstrømming til brønnen forskjellige steder langs produksjonsrøret.

For å opprettholde trykket i reservoaret benyttes det enkelte steder vann- eller gassinjeksjon, det vil si at trykksatt vann eller gass presses inn i reservoaret fra brønnen, og det kan da være ønskelig å regulere utstrømmingen fra brønnen langs produksjonsrøret.

For å regulere strømmen til eller fra en brønn kan det benyttes hylseventiler, som kan plasseres med passende avstand langs brønnen i reservoaret. Hylseventilene omfatter en ytterhylse og en innerhylse som begge er forsynt med åpninger. Ytterhylsen er fast og utgjør et parti av produksjonsrøret, mens innerhylsen er bevegelig for å bringe åpningene i de to hylsene inn og ut av innbyrdes korrespondanse, for å åpne henholdsvis stenge for strøm gjennom hylseventilen.

Reservoaret kan strekke seg over et meget stort område, eksempelvis 2000 meter, og inndeles vanligvis i forskjellige produksjonssoner, som kan ha svært forskjellig trykk. Produksjonsrøret strekker seg gjennom de forskjellige produksjonssonene, og kan ha én eller flere hylseventiler i hver produksjonssone, slik at det kan produseres hydrokarboner fra en eller flere produksjonssoner, mens andre produksjonssoner kan være stengt. Produksjonssonene kan skilles fra hverandre med isolasjonspakninger, som plasseres mellom foringsrøret og produksjonsrøret, slik at fluider ikke lekker mellom produksjonssonene langs utsiden av produksjonsrøret.

Dersom det produseres fra en produksjonssone med et trykk på eksempelvis 200 bar, vil produksjonsrøret ha et innvendig trykk på tilnærmet 200 bar. Hvis produksjonsrøret går gjennom en produksjonssone med et trykk på eksempelvis 50 bar, må hylseventilene for å hindre utstrømming fra brønnen være stengt i denne produksjonssonen. Hylseventilene utsettes dermed for et differansetrykk på 150 bar mellom utsiden av ytterhylsen og innsiden av innerhylsen.

Det motsatte tilfelle kan også forekomme, det vil si at det produseres fra en produksjonssone med et trykk på 50 bar, og at produksjonsrøret går gjennom en produksjonssone med et trykk på 200 bar, hvor hylseventilene for å hindre innstrømming til brønnen er stengt. I dette tilfelle utsettes også hylseventilene for et differansetrykk på 150 bar, motsatt rettet det ovennevnte differansetrykk.

Et høyt differansetrykk kan i seg selv gi opphav til lekkasje. I tillegg kan differansetrykk forårsake deformering av hylseventilene, hvilket kan bevirke at hylseventilene lekker i stengt stilling.

Problemet forbundet med lekkasje av hylseventilene på grunn av de store differansetrykkene kan løses med fleksible pakninger av ikke-metallisk materiale. Temperaturen i reservoaret kan imidlertid være 100°C eller høyere, og reservoaret kan inneholde bestanddeler som tærer på pakningsmaterialene. Erfaring viser at det i hylseventiler hvor tetningen er basert på pakninger etter en tid ofte oppstår lekkasje når ventilen er i stengt stilling, og pakninger er således ikke noen fullgod løsning på problemet.

For å unngå pakninger er det utviklet ventiler med metall mot metall tetninger. Metall mot metall tetninger har imidlertid liten evne til å oppta de store deformasjoner som kan forårsakes av store differansetrykk, og gir derfor heller ingen fullgod løsning på problemet med utette hylseventiler i stengt stilling ved store differansetrykk.

GB 2 201 979, US 4 782 896 og US 4 921 044 beskriver hylseventiler for regulering av fiuidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar og en brønn i hydrokarbonreservoaret, omfattende en fast ytterhylse og en innerhylse som er bevegelig mellom stillinger hvor åpninger i ytterhylsen og innerhylsen korresponderer eller ikke korresponderer.

Oppfinnelsens hensikt er å frembringe en løsning på det ovennevnte problem forbundet med lekkasje av hylseventilene ved store differansetrykk.

Hensikten oppnås i henhold til oppfinnelsen med en anordning ved en åpning i en ytterhylse som inngår i en hylseventil og en fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i kravene.

Oppfinnelsen vedrører således en anordning ved en åpning i en ytterhylse som inngår i en hylseventil for fluidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar og en brønn i hydrokarbonreservoaret, hvor brønnen omfatter et produksjonsrør, hvor ytterhylsen er fast og utgjør et parti av produksjonsrøret, og hylseventilen videre omfatter en bevegelig innerhylse som ved hjelp av en aktuator eller et verktøy er bevegelig mellom stillinger hvor ytterhylsens åpning korresponderer eller ikke korresponderer med en åpning i innerhylsen, for å åpne henholdsvis stenge fmidstrømmen.

Ifølge oppfinnelsen er ytterhylsens åpning forsynt med et radialt bevegelig tetningselement som har en gjennomgående radial åpning som er tilpasset til korrespondanse med innerhylsens åpning og har en omgivende tetningsflate som er tilpasset til anlegg mot innerhylsen rundt innerhylsens åpning. Videre er et spennelement anordnet mellom motsvarende anleggspartier på tetningselementet og ytterhylsen og presser tetningselementet med dets tetningsflate mot innerhylsen. Det oppnås dermed en tetning rundt innerhylsens åpning når hylseventilen er i stengt stilling.

Videre er det mellom tetningselementets sideflate og sideflaten av ytterhylsens åpning anordnet et trykkammer hvor et parti av tetningselementets sideflate danner en trykkflate som under påvirkning av trykk i trykkammeret presser tetningselementet mot innerhylsen. Trykkammeret er via minst én forbindelse forbundet til minst én trykkilde, og en trykkforplantning fra trykkilden til trykkammeret forårsaker dermed at tetningselementet med dets tetningsflate ytterligere presses mot innerhylsen. Kraften mellom tetningselementet og innerhylsen, hvilken kraft er av stor betydning for hylseventilens tetning, er dermed, foruten at den avhenger av kraften fra spennelementet, avhengig av trykket i trykkammeret.

Trykkildene kan ifølge den oppfmneriske grunnidé være av enhver art, de kan eksempelvis utgjøres av en tilførsel fra en hydraulisk pumpe som drives av strømmen i brønnen.

I en foretrukket utførelse utgjøres imidlertid en av trykkildene av trykket utenfor ytterhylsen. Ved at trykkammeret står i forbindelse med trykket utenfor ytterhylsen forplanter trykket utenfor ytterhylsens seg til trykkammeret, hvor det påvirker tetningselementets trykkflate og presser tetningselementet mot innerhylsen, hvilket motvirker lekkasje mellom tetningselementets tetningsflate og innerhylsen.

I en annen foretrukket utførelse utgjøres en av trykkildene av trykket inne i innerhylsen. Tilsvarende som forklart over vil et høyt trykk inne i innerhylsen forårsake at trykket forplanter seg til trykkammeret og bevirker at tetningselementets tetningsflate presses mot innerhylsen.

Det oppnås dermed en tetning som er trykkompensert eller trykkforsterket; jo høyere trykk utenfor ytterhylsen og/eller innenfor innerhylsen, avhengig av hvilken konstruktiv løsning som er valgt og hvilke forhold hylseventilen benyttes under, jo sterkere presses tetningselementets tetningsflate mot innerhylsen, og jo sterkere motvirkes lekkasje mellom tetningselementets tetningsflate og innerhylsen. Dette er særlig fordelaktig ved et stort differansetrykk over tetningen, altså når hylseventilen er i stengt stilling og trykket utenfor ytterhylsen er høyt samtidig som trykket inne i innerhylsen er lavt, eller omvendt.

Forbindelsen mellom trykkammeret og trykkildene kan utgjøres av kanaler eller spalter som kan være utformet på forskjellig vis. Disse kanalene eller spaltene er fortrinnsvis forsynt med minst én enveistetning som hovedsakelig kun tillater forplantning av trykksatt fluid fra trykkilden til trykkammeret.

Hylseventilen kan være av en type hvor innerhylsen er bevegelig i forhold til ytterhylsen ved at den er dreibar om produksjonsrørets lengderetning, innerhylsen kan være skyvbar i produksjonsrørets lengderetning, eller en kombinasjon av begge, eksempelvis kan innerhylsen være bevegelig i forhold til ytterhylsen langs en skruelinje i produksjonsrørets lengderetning. Ytterhylsen kan ha én eller flere åpninger som korresponderer med motsvarende åpninger i innerhylsen. Innerhylsen kan beveges med et fjernstyrt verktøy som drives av en elektrisk eller hydraulisk motor, eksempelvis via kveilrør eller elektriske kabler, eller innerhylsen kan beveges via en borestreng. I begge tilfelle kan bevegelsen overføres til innerhylsen via et gripeverktøy med spennbakker som aktiveres elektrisk eller hydraulisk. Innerhylsens bevegelse kan også frembringes med innretninger som er integrert i hylseventilen, eksempelvis hydrauliske sylindrer. I tillegg til at innerhylsen er bevegelig mellom stillinger hvor ytterhylsens åpninger korresponderer eller ikke korresponderer med åpninger i innerhylsen, kan innerhylsen også være bevegelig til mellomstillinger, slik at fluidstrømmen kan innstilles til mellomstillinger mellom stengt og fullt åpen strøm. Ytterhylsens åpninger kan være anordnet i rekker langs ytterhylsen, og være anordnet symmetrisk rundt ytterhylsen. Oppfinnelsen er således uavhengig av hvordan hylseventilen i andre henseende er utformet.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil som omfatter en ytterhylse med minst én åpning med en anordning ifølge oppfinnelsen, hvor ytterhylsen og innerhylsen er fremstilt separat. Ifølge oppfinnelsen plasseres et tetningselement og et spennelementet i ytterhylsens åpning, med spennelementet anordnet mellom motsvarende anleggspartier på tetningselementet og ytterhylsen, hvilket medfører at tetningselementet med dets tetningsflate rager innenfor ytterhylsens innside. Et spennverktøy med spennbakker tilpasset tetningselementets åpning plasseres utenfor ytterhylsens åpning, og spennbakkene føres inn i tetningselementets åpning og spennes fast mot innsiden av tetningselementets åpning. Spennbakkene med det fastspente tetningselement føres deretter utover i ytterhylsens åpning inntil tetningselementets tetningsflate hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside, hvoretter innerhylsen føres inn i ytterhylsen, spennbakkene med det fastspente tetningselement føres innover i ytterhylsens åpning inntil tetningselementets tetningsflate ligger an mot innerhylsen, og spennbakkene løsnes fra tetningselementet og spennverktøyet fjernes.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere i tilknytning til en beskrivelse av en bestemt utførelse, og med henvisning til tegningene, hvor:

fig. 1 viser et petroleumsreservoar med en brønn,

fig. 2 viser en hylseventil med en ytterhylse som har åpninger ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et snitt gjennom en åpning i ytterhylsen på fig. 2, lagt langs snittlinjen III-III, hvor hylseventilen er i åpen stilling,

fig. 4 viser et snitt gjennom en åpning i ytterhylsen på fig. 2, lagt langs snittlinjen III-III, hvor hylseventilen er i stengt stilling,

fig. 5 viser et forstørret utsnitt av fig. 4,

fig. 6 viser et snitt gjennom en åpning i en ytterhylse ifølge oppfinnelsen, tilsvarende snittlinjen III-III på fig. 2, med et spennverktøy til bruk ved en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen,

fig. 7 viser et lengdesnitt gjennom en åpning i en ytterhylse ifølge oppfinnelsen,

tilsvarende snittlinjen VII-VII på fig. 2, med et spennverktøy til bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 8 viser et snitt gjennom en annen utførelse av en åpning i en ytterhylse ifølge oppfinnelsen, lagt langs snittlinjen VIII-VIII på fig. 9, hvor hylseventilen er i åpen stilling, og

fig. 9 viser en hylseventil med en ytterhylse som har åpninger ifølge utførelsen vist

på fig. 8.

Fig. 1 viser et snitt gjennom en sjøbunn 45 med underliggende bergarter. Et hydrokarbonreservoar 4 befinner seg under en tett kappebergart 46.

En brønn 5 er boret fra sjøbunnen 45 ned til og inn i hydrokarbonreservoaret 4. Den delen av brønnen 5 som befinner seg utenfor reservoaret 4 er foret med et foringsrør 43, og inne i reservoaret er brønnen foret med et foringsrør 43', for å hindre at brønnen 5 raser sammen. Rommet mellom veggen av det utborede brønnhullet og foringsrøret 43' er inne i reservoaret 4 fylt med betong 44. Inne i foringsrøret er det plassert et produksjonsrør 6, som strekker seg fra et brønnhode 41 på sjøbunnen 45, og inn i reservoaret 4. Perforeringer 47 i betongen 44, hvilke perforeringer kan være laget ved å skyte prosjektiler gjennom betongen, tillater fluider i reservoaret 4 å strømme gjennom betongen 44 og veggen i foringsrøret 43' og inn i rommet mellom foringsrøret 43' og produksjonsrøret 6. En produksjonspakning 42 som er plassert mellom foringsrøret 43 og produksjonsrøret 6 hindrer at fluider i reservoaret 4 strømmer opp i brønnen 5 mellom foringsrøret 43 og produksjonsrøret 6.

Produksjonsforholdene i reservoaret 4, det vil først og fremst si mengde olje, gass og vann og trykket i reservoaret, varierer langs produksjonsrøret 6, og vil endres i løpet av produksjonstiden. For å kunne regulere produksjonen fra brønnen 5 langs produksjonsrøret 6, det vil si regulere innstrømmingen av olje, gass og vann i produksjonsrøret 6, inndeles reservoaret 4 i forskjellige produksjonssoner, som kan ha svært forskjellig trykk. Produksjonssonene er skilt fra hverandre med isolasjonspakninger 55, som er plassert mellom foringsrøret 43' og produksjonsrøret 6 og hindrer at fluider lekker mellom produksjonssonene.

Produksjonsrøret 6 strekker seg gjennom de forskjellige produksjonssonene, og har en hylseventil 3 i hver produksjonssone. Når en hylseventil 3 er åpen tillates fluider å strømme fra reservoaret 4 i den respektive produksjonssonen, inn i produksjonsrøret 6 og opp til brønnhodet 41 for viderebehandling. Ved å åpne eller stenge de forskjellige hylseventilene 3, kan det produseres hydrokarboner fra en eller flere produksjonssoner, mens andre produksjonssoner kan være stengt.

Fig. 2 viser en hylseventil 3 med en ytterhylse 2 som har åpninger 1 ifølge

oppfinnelsen. Ytterhylsen 2 er fast og utgjør et parti av produksjonsrøret 6, som ikke er vist på fig. 2. En bevegelig innerhylse 7, som er vist delvis utenfor ytterhylsen 2, er når hylseventilen 3 er sammenmontert anordnet inne i ytterhylsen 2. Ikke viste tapper innvendig i ytterhylsen 2 samvirker med et styrespor 49 i innerhylsen 7, slik at innerhylsen 7 ikke glir ut av ytterhylsen. Innerhylsen 7 er forsynt med innvendige riller 48 som kan gripes av en aktuator eller et verktøy, for å dreie innerhylsen 7 mellom stillinger hvor ytterhylsens åpninger 1 korresponderer eller ikke korresponderer med åpninger 8 i innerhylsen 7, for å åpne henholdsvis stenge fluidstrømmen fra reservoaret til det indre av innerhylsen 7. Innerhylsen 7 er åpen i endene, og fluidene kan følgelig strømme fritt videre i produksjonsrøret 6.

Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en åpning 1 i ytterhylsen 2 på fig. 2, i åpen stilling, idet det ses at ytterhylsens åpning 1 korresponderer med innerhylsens 7 åpning 8. Ytterhylsens åpning 1 er forsynt med et tetningselement 9 som er bevegelig bort fra og mot innerhylsen 7, i radial retning R henholdsvis motsatt R. Tetningselementet 9 har en gjennomgående radial åpning 10 som er tilpasset til korrespondanse med innerhylsens åpning 8. Den delen av tetningselementet 9 som vender mot innerhylsen 7 har rundt den gjennomgående åpning 10 en omgivende tetningsflate 11 som er tilpasset til anlegg mot innerhylsen 7 rundt innerhylsens åpning 8.

Et spennelement 12 er anordnet mellom anleggspartier 13 på tetningselementet 9 og motsvarende anleggspartier 14 på ytterhylsen 2 og presser tetningselementet 9 med dets tetningsflate 11 mot innerhylsen 7. Det oppnås dermed en tetning i hylseventilen 3. Denne tetningen har imidlertid liten betydning i åpen stilling av hylseventilen 3, hvor det jo nettopp er meningen at fluider skal slippe gjennom hylseventilen.

Fig. 4 viser den samme åpning 1 i ytterhylsen som er vist på fig. 3, i stengt stilling, hvilket er fremkommet ved at innerhylsen 7 er dreiet i retning P inntil innerhylsens åpning 8 ikke korresponderer med ytterhylsens åpning 1 og tetningselementets åpning 10.

I stengt stilling har hylseventilens tetthet stor betydning, da fluider som lekker inn mellom ytterhylsen og innerhylsen vil finne sin vei videre inn i produksjonsrøret 6. Som omtalt i beskrivelsens generelle del kan hylseventilene i stengt stilling utsettes for store differansetrykk, som foruten at de i seg selv kan være opphav til lekkasje, også kan forårsake stor deformering av hylseventilene, hvilket kan bevirke at hylseventilene lekker i stengt stilling.

Fig. 5 viser et forstørret utsnitt av fig. 4, hvor detaljer kommer bedre frem. Tetningselementets 9 bevegelighet i retningen R og motsatt R er tilveiebragt ved at tetningselementet 9 har en sideflate 15 som er tilpasset sideflaten 16 av ytterhylsens åpning 1. Mellom tetningselementets sideflate 15 og sideflaten 16 av ytterhylsens åpning er det anordnet et trykkammer 17 hvor et parti av tetningselementets sideflate 15 danner en trykkflate 18 som under påvirkning av trykk i trykkammeret 17 presser tetningselementet 9 mot innerhylsen 7. Tetningselementets tetningsflate 11 presses dermed mot innerhylsen med en kraft som foruten at den avhenger av kraften fra spennelementet 12 også avhenger av størrelsen av trykkflaten 18 og trykket i trykkammeret 17. Tetningselementets sideflate 15 skal forstås som hele siden av tetningselementet 9, fra tetningsflaten 11 til den side av tetningselementet 9 som befinner seg ved utsiden 19 av ytterhylsen 2, mens ytterhylsens sideflate 16 skal forstås som hele siden av åpningen 1 fra ytterhylsens innside 21 til ytterhylsens utside 19. Den tilnærmet rektangulære form av trykkammeret 17 som er vist på fig. 3-5, med en flat trykkflate 18 som står vinkelrett på bevegelsesretningen R, er kun én av en rekke mulige utforminger av trykkammeret 17, idet det vesentlige trekk er at tetningselementets sideflate 15 danner en trykkflate 18 som ved en trykkpåvirkning presser tetningselementet 9 mot innerhylsen 7. Trykkflaten 18 kunne ha vært skråstilt eller avrundet, og den kunne ha hatt en overflate som ikke er flat, hvilket ikke ville ha hatt betydning for påvirkning fra trykket i trykkammeret 17.

Trykkammeret 17 er via minst én forbindelse forbundet til minst én trykkilde. I den viste utførelse er trykkammeret 17 forbundet til to trykkilder, idet den ene trykkilde utgjøres av trykket i et område 32 utenfor ytterhylsen 2, og den andre trykkilden utgjøres av trykket i et område 33 inne i innerhylsen 7.

Forbindelsen mellom trykkammeret 17 og trykket i området 32 utenfor ytterhylsen 2 utgjøres av en utoverrettet spalte 20 fra trykkammeret 17 til utsiden 19 av ytterhylsen 2. Den utoverrettede spalte 20 er avgrenset av tetningselementets sideflate 15 og sideflaten 16 av ytterhylsens åpning.

Forbindelsen mellom trykkammeret 17 og trykket i området 33 inne i innerhylsen 7 utgjøres av en innoverrettet spalte 22 som er avgrenset av tetningselementets sideflate 15 og sideflaten 16 av ytterhylsens åpning, hvilken spalte 22 strekker seg fra trykkammeret 17 til en spalte eller kanal 23 mellom ytterhylsens innside 21 og innerhylsens utside 30. Fra spalten 23 fører en ikke vist forbindelse videre til området 33 inne i innerhylsen 7. Denne sistnevnte forbindelse kan utgjøres av en spalte eller kanal fra innerhylsens utside 30 til innerhylsens innside 31, men den kan også, hvilket er en enklere utførelse, utgjøres av innerhylsens åpning 8.

For å sikre en passe dimensjon av spaltene 20 og 22 samtidig som tetningselementet 9 har en styrt radial bevegelighet i retningen R og motsatt R i ytterhylsens åpning 1, kan spaltene 20, 22 være utformet som én eller flere radiale riller eller utsparinger i tetningselementets sideflate 15 eller sideflaten 16 av ytterhylsens åpning. Forbindelsene fra trykkammeret 17 til ytterhylsens utside 19 og ytterhylsens innside 21 kan også, i en ikke vist utførelse, være utformet som kanaler gjennom ytterhylsen

2 eller tetningselementet 9.

Forbindelsene mellom trykkammeret 17 og trykkildene 32, 33 tillater en trykkforplantning fra trykkildene 32, 33 til trykkammeret 17, hvilket forårsaker at tetningselementet 9 med dets tetningsflate 11 ytterligere presses mot innerhylsen 7.

Jo større trykk i området 32 utenfor ytterhylsen 2, det vil si i reservoaret 4, og/eller i området 33 inne i innerhylsen 7, det vil si i produksjonsrøret 6, jo kraftigere vil dermed tetningselementets tetningsflate 11 presses mot innerhylsen 7. Som nevnt er dette særlig fordelaktig ved et stort differansetrykk ved stengt hylseventil. Forbindelsene mellom trykkammeret 17 og trykkildene 32, 33 omfatter fortrinnsvis minst én enveistetning 24 som hovedsakelig kun tillater forplantning av trykksatt fluid fra trykkildene 32, 33 til trykkammeret 17. Enveistetningene 24 forhindrer nevneverdig fluidstrøm ut av trykkammeret 17, og forhindrer således strøm mellom trykkildene 32, 33, hvilket ved stengt hylseventil ville være ensbetydende med lekkasje gjennom hylseventilen.

Hver enveistetning 24 kan med fordel utgjøres av en dobbel, V-formet leppetetning, se fig. 5, som omfatter to lepper 50 som er forbundet som en V. Enveistetningen 24 er anordnet mellom trykkammeret 17 og trykkilden 32 henholdsvis 33, med V-ens spiss, hvor de to leppene 50 er forbundet, pekende mot trykkilden. Et midtelement 25 i enveistetningen 24 holder leppene 50 hovedsakelig på plass. Leppene 50, som kan være laget av et stivt, elastisk kunsstoff, deformeres elastisk og klemmes sammen ved et overtrykk på trykkildens side, slik at trykksatt fluid slipper forbi tetningen og kommer inn i trykkammeret 17. Et overtrykk på trykkammerets 17 side bevirker imidlertid at leppene 50 klemmes mot tetningselementets sideflate 15 og sideflaten 16 av ytterhylsens åpning, slik at fluid hindres i å strømme forbi tetningen 24 i retning fra trykkammeret 17. Det ses at ytterhylsen 2 og tetningselementet 9 er forsynt med utsparinger 26 henholdsvis 27 for enveistetningene 24. Utsparingenes 26, 27 funksjon er å gi rom for enveistetningene 24 og hindre at de forflytter seg i spaltene 20, 22.

Av fig. 3-5 ses at spennelementet 12 er plassert i trykkammeret 17, og at tetningselementets og ytterhylsens anleggspartier 13 henholdsvis 14 for spennelementet 12 utgjøres av partier av tetningselementets sideflate 15 henholdsvis sideflaten 16 av ytterhylsens åpning 1 som samtidig danner trykkammeret 17. Dette gir en rasjonell fremstilling av hylseventilens komponenter.

Det skal igjen vises til fig. 2. Det ses at både tetningselementet 9, spennelementet 12 og enveistetningene 24 i denne utførelse av oppfinnelsen er sirkulære. Trykkammeret 17, trykkflaten 18 og utsparingene 26, 27 er følgelig i denne utførelse også sirkulære, og strekker seg langs hele omkretsen av ytterhylsens åpning 1 henholdsvis tetningselementet 9. Spennelementet 12, som må kunne frembringe en stor kraft i radial retning R, utgjøres av en spennring av stål. Spennringen 12 har i ubelastet tilstand en konisk form. Ved sammenklemming i radial retning R deformeres spennringen elastisk og den får en flatere form, hvilket bevirker spennringens kraft mot tetningselementet 9.

I en ikke vist utførelse kan tetningselementets åpning 10 være tilpasset til å strupe strømmen gjennom ytterhylsens åpning 1 og innerhylsens åpning 8 til ønsket verdi. Dette kan oppnås ved å velge en passende innvendig diameter d av tetningselementets åpning 10, se fig. 3, idet tetningselementets åpning 10 for å oppnå en strupevirkning må være mindre enn ytterhylsens og innerhylsens åpninger 1 henholdsvis 8. Ved å installere tetningselementer med passende åpninger, i enkelte tilfelle eventuelt tetningselementer uten åpninger, kan en standard hylseventil med et gitt antall åpninger i ytterhylsen, eksempelvis 20 åpninger, benyttes i tilfelle hvor det ønskes en viss struping av innstrømmingen fra reservoaret 4 til produksjonsrøret 6, og hvor det i og for seg hadde vært tilstrekkelig å bruke en hylseventil med et mindre antall åpninger i ytterhylsen.

Det tetningselement 9 som er beskrevet med henvisning til figur 2-5, må, selv om fig. 2 kan gi inntrykk av det motsatte, settes inn i ytterhylsens åpning 1 fra ytterhylsens innside, da tetningselementet 9 er større enn ytterhylsens åpning 1. Dette medfører at tetningselementet 9 må settes inn i ytterhylsen før innerhylsen 7. Spennelementet 12 presser imidlertid tetningselementet 9 innover i retningen motsatt R, se fig. 5, og når innerhylsen 7 ikke er inne i ytterhylsen 2, vil derfor tetningselementet 9 rage så langt inn at det hindrer innføring av innerhylsen 7 i ytterhylsen 2.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen løses dette problem ved at ytterhylsen 2 og innerhylsen 7 først fremstilles separat, eksempelvis ved maskinering av rør. Ved monteringen av innerhylsen i ytterhylsen plasseres et tetningselement 9 og et spennelement 12 i ytterhylsens åpning 1, med spennelementet 12 anordnet mellom motsvarende anleggspartier 13, 14 på tetningselementet 9 henholdsvis ytterhylsen 2, se fig. 5. Tetningselementet 9 med dets tetningsflate 11 rager dermed innenfor ytterhylsens innside 21.

Deretter, med henvisning til fig. 6, plasseres et spennverktøy 28 med spennbakker 29, 34 tilpasset tetningselementets åpning 10 utenfor ytterhylsens åpning 1, og spennbakkene 29, 34 føres inn i tetningselementets åpning 10 og spennes fast mot innsiden av tetningselementets åpning 10. Med det viste verktøy gjøres dette ved at den indre henholdsvis ytre spennbakke 29, 34 er konisk. Spennbakken 34 utgjøres av flere segmenter som i sin ende ligger an mot en hylse 37, som via en skive 35 ligger an mot et skruehode 40 på en spennskrue 38. Når spennskruen 38 trekkes til, bevirker samvirkende gjenger på spennskruen 38 og den indre spennbakke 29 at spennbakken 29 trekkes inn i spennbakken 34, hvilket på grunn av spennbakkenes koniske form medfører at segmentene i spennbakken 34 presses mot innsiden av tetningselementets åpning 10. Tetningselementet 9 fastholdes dermed i spennverktøy et 28.

Spennbakkene 29, 34 med det fastspente tetningselement 9 føres deretter utover i ytterhylsens åpning 1 i retningen R inntil tetningselementets tetningsflate 11 hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside 21. Med henvisning til fig. 7, som viser et lengdesnitt gjennom en hylseventil hvor innerhylsen 7 er montert inne i ytterhylsen 2, gjøres dette ved at hylser 37 for flere spennskruer 38 er fastholdt i en felles blokk 36. Posisjoneringsskruer 39 som står i inngrep med gjenger i blokken 36 ligger an mot utsiden 19 av ytterhylsen 2, og ved å trekke til posisjoneringsskruene 39 presses dermed blokken 36 med hylsene 37, spennskruene 38 med spennbakkene 29, 34 og tetningselementene 9 bort fra ytterhylsen 2 i retningen R (se fig. 6), hvilket medfører at tetningselementenes tetningsflater 11 etter en viss tiltrekking av posisjoneringsskruene 39 hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside 21.

Det er dermed gjort plass til innføring av innerhylsen 7 i ytterhylsen 2, og innerhylsen 7 føres deretter inn i ytterhylsen 2. Deretter føres spennbakkene 29, 34 med det fastspente tetningselement 9 innover i ytterhylsens åpning 1 inntil tetningselementets tetningsflate 11 ligger an mot innerhylsen 7. Med det viste spennverktøy 28 gjøres dette ved å løsne posisjoneringsskruene 39, slik at blokken 36 med hylsene 37 beveger seg mot ytterhylsen 2, og spennskruene 38 med spennbakkene 29, 34 og tetningselementet 9 igjen føres innover i ytterhylsens åpning 1, inntil tetningselementets tetningsflate 11 ligger an mot innerhylsen 7.

Deretter løsnes spennbakkene 29, 34 fra tetningselementet 9, og spennverktøyet 28 fjernes. Fig. 8 viser et tverrsnitt gjennom en annen utførelse av en åpning 1 i en ytterhylse 2 ifølge oppfinnelsen, i åpen stilling. Som ved den ovenfor beskrevne utførelse presses et tetningselement 9 ved hjelp av et spennelement 12 mot innerhylsen 7. Spalter 20, 22 fører trykksatt fluid til et trykkammer 17, hvilket bevirker at tetningselementet 9 presses ytterligere mot innerhylsen 7. I denne utførelse utgjøres imidlertid det parti av ytterhylsen 2 som befinner seg rundt det ytre parti av ytterhylsens åpning 1, og som omfatter ytterhylsens anleggsparti 14 for spennelementet 12, av et avtagbart lokk 52. En tetningsring 51 sørger for tetning mellom lokket 52 og ytterhylsen 2. Fig. 9 viser en hylseventil 3 med en ytterhylse 2 som har åpninger 1 som er utformet som vist på fig. 8, hvor lokkene 52 er tatt av. Innerhylsen 7, som ved hjelp av et gripeparti 54 kan gripes og roteres med et egnet verktøy, er i ferd med å føres inn i ytterhylsen 2. Tetningselementene 9 kan i denne utførelse settes inn i ytterhylsens åpninger 1 fra utsiden, etter at innerhylsen 7 er satt på plass, og den ovenfor beskrevne problemstilling ved innsetting av tetningselementene, og som kan løses ved bruk av det verktøy som er vist på fig. 6 og 7, er ikke tilstede ved utførelsen vist på fig. 9. Et tetningselement 9 med sin åpning 10 er vist mellom en åpning 1 i ytterhylsen og et lokk 52. Lokket 52 kan ved hjelp av ikke viste skruer gjennom skruehull 53 skrues fast i ytterhylsen 2 og presse tetningselementet 9 og et ikke vist spennelement inn i åpningen 1 i ytterhylsen, slik at tetningselementet 9 presses mot innerhylsen 7.

Claims

1. Anordning ved en åpning (1) i en ytterhylse (2) som inngår i en hylseventil (3) for fluidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar (4) og en brønn (5) i hydrokarbonreservoaret (4), hvor brønnen (5) omfatter et produksjonsrør (6), hvor ytterhylsen (2) er fast og utgjør et parti av produksjonsrøret (6), og hylseventilen (3) videre omfatter en bevegelig innerhylse (7) som ved hjelp av en aktuator eller et verktøy er bevegelig mellom stillinger hvor ytterhylsens åpning (1) korresponderer eller ikke korresponderer med en åpning (8) i innerhylsen (7), for å åpne henholdsvis stenge fluid strømmen, karakterisert ved at ytterhylsens åpning (1) er forsynt med et radialt (R) bevegelig tetningselement (9) som har en gjennomgående radial åpning (10) som er tilpasset til korrespondanse med innerhylsens åpning (8) og har en omgivende tetningsflate (11) som er tilpasset til anlegg mot innerhylsen (7) rundt innerhylsens åpning (8), at et spennelement (12) er anordnet mellom motsvarende anleggspartier (13, 14) på tetningselementet (9) henholdsvis ytterhylsen (2) og presser tetningselementet (9) med dets tetningsflate (11) mot innerhylsen (7), at det mellom tetningselementets sideflate (15) og sideflaten (16) av ytterhylsens åpning er anordnet et trykkammer (17) hvor et parti av tetningselementets sideflate (15) danner en trykkflate (18) som under påvirkning av trykk i trykkammeret (17) presser tetningselementet (9) mot innerhylsen (7), og at trykkammeret (17) via minst én forbindelse (20, 22, 23) er forbundet til minst én trykkilde (32, 33), hvorved en trykkforplantning fra trykkilden (32, 33) til trykkammeret (17) forårsaker at tetningselementet (9) med dets tetningsflate (11) ytterligere presses mot innerhylsen (7).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at en av trykkildene utgjøres av trykket i et område (32) utenfor ytterhylsen (2).

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at forbindelsen mellom trykkammeret (17) og trykket i området (32) utenfor ytterhylsen (2) utgjøres av en utoverrettet spalte (20) mellom tetningselementets sideflate (15) og sideflaten (16) av ytterhylsens åpning.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at en av trykkildene utgjøres av trykket i et område (33) inne i innerhylsen (7).

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at forbindelsen mellom trykkammeret (17) og trykket i området (33) inne i innerhylsen (7) omfatter en innoverrettet spalte (22) mellom tetningselementets sideflate (15) og sideflaten (16) av ytterhylsens åpning, hvilken spalte er anordnet fra trykkammeret (17) til en spalte eller kanal (23) mellom ytterhylsens innside (21) og innerhylsens utside (30), og en videre forbindelse til området (33) inne i innerhylsen (7).

6. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at forbindelsen(e) (20, 22) mellom trykkammeret (17) og trykkilden(e) (32, 33) omfatter minst én enveistetning (24) som hovedsakelig kun tillater forplantning av trykksatt fluid fra trykkilden(e) (32, 33) til trykkammeret (17).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at enveistetningen (24) utgjøres av en dobbel, V-formet leppetetning.

8. Anordning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at ytterhylsen (2) og/eller tetningselementet (9) er forsynt med utsparinger (26, 27) for enveistetningen(e) (24).

9. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at spennelementet (12) er plassert i trykkammeret (17).

10. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at spennelementet (12) utgjøres av en spennring som ved belastning i radial retning (R) deformeres elastisk.

11. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at tetningselementets åpning (10) er tilpasset til å strupe strømmen gjennom ytterhylsens åpning (1) og innerhylsens åpning (8) til ønsket verdi.

12. Fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil (3) som omfatter en ytterhylse (2) med minst én åpning (1) med en anordning ifølge ett at de foregående krav, hvor ytterhylsen (2) og innerhylsen (7) er fremstilt separat,karakterisert vedfølgende trinn: et tetningselement (9) og et spennelement (12) plasseres i ytterhylsens åpning (1), med spennelementet (12) anordnet mellom motsvarende anleggspartier (13, 14) på tetningselementet (9) og ytterhylsen (2), hvilket medfører at tetningselementet (9) med dets tetningsflate (11) rager innenfor ytterhylsens innside (21), et spennverktøy (28) med spennbakker (29, 34) tilpasset tetningselementets åpning (10) plasseres utenfor ytterhylsens åpning (1), og spennbakkene (29, 34) føres inn i tetningselementets åpning (10) og spennes fast mot innsiden av tetningselementets åpning (10), spennbakkene (29, 34) med det fastspente tetningselement (9) føres utover i ytterhylsens åpning (1) inntil tetningselementets tetningsflate (11) hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside (21), innerhylsen (7) føres inn i ytterhylsen (2), spennbakkene (29, 34) med det fastspente tetningselement (9) føres innover i ytterhylsens åpning (1) inntil tetningselementets tetningsflate (11) ligger an mot innerhylsen (7), og spennbakkene (29, 34) løsnes fra tetningselementet (9) og spennverktøy et (28) fjernes.