NO312254B1 - Omlöpsventil og fremgangsmåte - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt trykkpåvirkbare fluidventiler. Ved den spesielle anvendelse som her er beskrevet, gjelder foreliggende oppfinnelse en fjernstyrt brønn-fluidomløpsventil beregnet på å utføre arbeid som benyttes ved boring, komplettering eller betjening av olje- og gassbrønner. Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes US 3.986.554, WO 93/10328 A1, GB .1.547.816, US 4.298.077 og GB 2.214.540 A.

Brønnventiler (engelsk: subsurface valves) anvendes til å utføre forskjellige tjenester eller oppgaver ved boring, komplettering og produksjon av olje- og gass-brønner. Ved utførelse av dette arbeid, er det ofte nødvendig å manøvrere ventilen fra dens åpne til dens lukkete tilstand, eller omvendt, mens ventilen er plassert i borehullet. Ved åpning eller lukking av en ventil som er innkoplet i en rørstreng, kan en kule eller nedpumpingsplugg innføres i strengen ved brønn-overflaten og pumpes ned til ventilen, der den skaper en trykkøking som virker til å omstille ventilen fra dens lukkete til åpen tilstand, eller omvendt. Selv om denne teknikk for endring av ventil-tilstanden er enkel og effektiv, lar den seg vanskelig anvende når rørstrengen inneholder en vaier (engelsk: wireline) eller annen innvendig hindring. Dessuten er det beskrevne system vanligvis begrenset ved antall ganger ventiltilstanden kan endres uten å tilbaketrekke og gjeninnsette ventilen. En annen teknikk for endring av ventiltilstanden, er å senke et vaierverktøy ned til ventilen. Denne fremgangsmåte er tidkrevende og krever ytterligere overflate-betjent utstyr så som en vaierenhet og en vaiersluse.

Et kjent system anvender hydrostatiske trykkendringer i fluidet for omstilling av brønnventilen mellom åpen og lukket stilling. Den kjente ventil kan omstilles flere ganger ved å øke og minske fluidtrykket i rørstrengen før den må trekkes opp og gjeninnsettes.

Et annet kjent system, som er beskrevet i europeisk patentsøknad nr. 90307273.4 (publikasjonsnr. 0409446A1) anvender en strømningspåvirkbar om-stillingsmekanisme for vekselvis å låse eller frigjøre et brønnverktøy. Overvåking av fluidstrømtrykket gir en overflate-indikasjon på verktøyets låste eller ulåste tilstand. Verktøy-påvirkning etterfølges av tilsetting eller minsking av krefter som virker gjennom rørstrengen som bærer verktøyet. US patent nr. 4.491.187 beskri-ver et trykkpåvirkbart brønnverktøy som er innkoplet i en borestreng som kan omstilles gjentatte ganger mellom ekspanderte, mellomliggende og tilbaketrukne stillinger ved å variere borestrengtrykket.

Kjente ventiler som kan fjernåpne og -lukke brønnventilen ved bruk av en kule eller nedpumpingsplugg for å øke fluidtrykk, har begrenset anvendelse og kan ikke lett omstilles mellom åpen og lukket stilling. Trykkpåvirkbare brønn-verktøyer som kan omstilles gjentatte ganger er generelt kompliserte og dyre. Følgelig må brønn-operatører generelt gi avkall på fordelen ved gjentatt omstilling av en brønnventil for å oppnå den høye pålitelighet og de lave kostnader som er forbundet med ventiler som anvender en kule eller nedpumpingsplugg for å skape den nødvendige trykkforskjell for omstilling av brønnventilen.

Ulempene ved teknikkens stilling avhjelpes ifølge foreliggende oppfinnelse ved hjelp av en omløpsventil og fremgangsmåte som angitt i de etterfølgende pa-tentkrav. Ventilen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for hy-drokarbon-utvinningsoperasjoner når høy pålitelighet er påkrevet.

Ventilen ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en omløpsåpning som kan omstilles mellom dens åpne og lukkete stilling så mange ganger som ønskelig, uten at det er nødvendig å gjeninnstille ventilen ved brønn-overflaten. Ventilomløpet kan omstilles fra åpen til lukket eller fra lukket til åpen ved å regulere volumstrømmen til fluidet gjennom ventilhuset. Ventilomløpet kan også omstilles fra lukket til åpen ved å regulere det hydrostatiske trykk til fluidet som virker i ventilen i fravær av fluidstrøm gjennom ventilhuset. Mekaniske fastholdingskam-elementer er anordnet for mekanisk å fastholde omløpet i enten dets åpne eller lukkete stilling, i fravær av fluidstrømning gjennom ventilhuset.

En spesielt dimensjonert og utskiftbar strømningsinnsnevring inngår i ventilen, for å frembringe et ønsket trykkfall som skapes av fluid som strømmer gjennom ventilhuset. Dette strømnings-induserte trykkfall gjennom ventilhuset beveger en ventilhylse aksielt mot en fjær som i sin tur omstiller ventilen aksielt tilbake når fluid-volumstrømmen faller. Når det ikke er noen strømning gjennom ventilhuset, virker en øking i det hydrostatiske trykk i fluidet i ventilen over differensialgli-detetningsområder i ventillegemet for å omstille ventilen mot fjæren. Fjæren skyver hylsen aksielt tilbake når det hydrostatiske trykk avlastes. Strømnings- og trykksekvensen kan gjentas så ofte som ønskelig, for gjentatte ganger å omstille ventilomløpet mellom dets åpne og lukkete stillinger.

Der ventilhuset er åpent for strømning, kan omløpsåpningen omstilles mellom åpen og lukket tilstand ganske enkelt ved å øke fluid-volumstrømmen gjennom ventilhuset og deretter minske volumstrømmen for å la fjæren omstille hylsen til omløps-åpen eller lukket stilling. Når strømning gjennom ventilhuset er begrenset eller fullstendig stoppet, kan omløpet åpnes ved å øke og deretter minske flui-dets hydrostatiske trykk for å omstille hylsen i åpen omløpsstilling.

Ventilens strømningsinnsnevringsparti kanvdimensjoneres.til å reagere på forskjellige brønnfluider og volumstrømmer for å fremskaffe det ønskete trykkfall og resulterende bevegelse av ventilhylsen. Ventiloperasjonssekvensen kan også varieres for å tilfredsstille spesielle anvendelser ved å anvende én eller flere sek-vensmessig lukkete omløpsstillinger uten en mellomliggende åpen omløpsstilling, eller én eller flere åpnete omløpsstillinger uten en mellomliggende lukket omløps-stilling.

I tilfelle av ventil-svikt eller om nødvendig for å utføre en ønsket brønnope-rasjon, vil et trykkpåvirkbart omløp åpne for å tillate fluidsirkulasjon gjennom ventilen når trykkforskjellen over ventilhuset overskrider normale driftsgrenser.

Ad ovenstående vil det forstås at et viktig formål med foreliggende oppfinnelse, er å tilveiebringe et fjernstyrt omløp i en brønnventil som gjentatte ganger kan åpnes og lukkes ved overflatestyrte trykk- og strømningsvariasjoner i fluidet i ventilen. Det er et beslektet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for åpning og lukking av et omløp i en brønnventil med overflatestyrte variasjoner i både volumstrømmen og trykket i fluidet i ventilen.

Et annet formål med fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse er å endre tilstanden til et lukket omløp i en ventil med hydrostatiske trykkendringer i et ikke-strømmende fluid i ventilhuset og å endre tilstanden til et åpent omløp i en ventil med strømningsinduserte trykkendringer i et fluid som strømmer gjennom ventilhuset. En operatør kan styre både de hydratiske trykkendringer og de strøm-ningsinduserte trykkendringer fra et sted langt fra ventilen.

Det er et trekk ved denne oppfinnelsen å tilveiebringe en ventil med en strømningsinnsnevringsdel som lett og hurtig kan utskiftes for å gi en ønsket reaksjon på fluidstrømmen gjennom ventilhuset. Et annet trekk ved oppfinnelsen er en fjernstyrt omløpsventil med en strømningsinnsnevring som kan utformes til å frembringe et ønsket omløps-aktiveirngstrykkfall for et spesielt fluid og en spesiell volumstrøm.

Det er også et trekk ved foreliggende oppfinnelse at det fjernstyrte omløp i en ventil anvender fluidet som styres ved hjelp av ventilen som det medium som

omstiller ventilomløpet mellom åpen og lukket stilling. Et beslektet trekk er at ventilen tilveiebringer et sekundært omløp som kan åpnes med det samme fluidmedi-um for å tillate omløpsstrømning gjennom ventilen i tilfelle av en styrefeil i primær-omløpet.

Det er en vesentlig fordel med denne oppfinnelse at brønnomløpet gjentatte ganger kan åpnes og lukkes ved å variere fluidforhold ved overflaten.

En annen fordel med oppfinnelsen er at omløpet kan inngå i en ventil som er plassert nede i borehullet langs en rørstreng, og kan brukes til å styre forskjellige operasjoner ved annet brønnutstyr.

Disse og andre formål, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse, vil fremgå av følgende nærmere beskrivelse, hvor det henvises til figurene i de med-følgende tegninger. Figur 1 er et vertikalsnitt som viser en foretrukket utføringsform av ventilom-løpet ifølge foreliggende oppfinnelse, i dets lukkete stilling; Figur 2 er et vertikalt snitt gjennom ventilomløpet ifølge figur 1, og viser dets åpne stilling; Figur 3 er en skjematisk gjengivelse av et kamstyringsmønster ved ventilen ifølge foreliggende oppfinnelse, som frembringer sekvensmessige åpne- og lukke-omløps-sykluser; Figur 4 er en skjematisk gjengivelse av et alternativt kamstyringsmønster som frembringer én lukket og to åpne ventilomløpsstillinger i hver styresekvens; og Figur 5 er en skjematisk gjengivelse av en foretrukket form for kamstil-lingsmønster ved foreliggende oppfinnelse, som frembringer sekvensmessige åpne- og lukke-omløpsstillinger som er adskilt ved mekanisk fastholdte åpne og lukkete stillinger. Figur 1 viser en ventil 10 ifølge foreliggende oppfinnelse, med omløpet i lukket tilstand. Ventilen 10 er gjenget ved sin øvre ende, der den er innrettet til å forbindes med en fluid-rørledning (ikke vist) f.eks. en kveilrørstreng, en arbeids-

streng eller annet brønnrør. Et brønnverktøy eller annen anordning (ikke vist) kan være festet til ventilen ved hjelp av gjenger ved bunnen av ventilen 10, for å utføre en ønsket brønnbetjenings- eller kompletteringsoppgave.

Fluid tvinges gjennom brønnrøret og inn i ventilen 10 i retning av pilen A ved hjelp av en overflatepumpe. Fluidet som strømmer inn ved toppen av ventilen 10, strømmer aksielt gjennom en sentral rørhylse-enhet, generelt betegnet med 11, og føres som vist?i figur 2/omløpsmessig ut av hylseenheten gjennom radiale porter 12 som er utformet i en hylsevegg og deretter gjennom radiale forbindel-sesporter 13 som er utformet i en vegg til et omsluttende rørformet ventilhus 14. Huset 14 omfatteren øvre hylsehus-seksjon 14a som er sammenskrudd med en nedre fjærhus-seksjon 14b.

Rundtløpende O-ringtetninger 15 og 16, som er opplagret i huset 14 hen-holdsvis over og under portene 13, danner en trykktett tetning mellom hylseenheten 11 og huset 14.

Figur 2 viser ventilen 10 med omløpet i åpen stilling med hylseenheten 11 omstilt til en nedre mellomliggende stilling i huset 14, hvorved husportene 13 er åpne mot hylseportene 12. Ventilen 10 omstilles fra sin åpne stilling, vist i figur 2, til sin lukkete stilling, vist i figur 1, ved at fluid pumpes gjennom ventilhuset i en mengde som er tilstrekkelig til å bevege hylseenheten 11 nedad mot kraften fra en fjær 17. Denne nedadvirkende kraft fremkommer når fluidet som strømmer gjennom ventilen strømmer gjennom en sentral kanal i en strømnings-innsnevringsring 18 som inngår som en del av hylseenheten 11. Hylseenheten 11 omfatter en stempelseksjon 11a og en ventilseksjon 11b som er sammenskrudd med ringen 18, slik at hele sammenstillingen beveger seg som en enhet i huset 14. Fjæren 17 og strømningskanal-konstruksjonen gjennom ringen 18 er valgt for fluidtypen og de ønskete pumpeforhold som opptrer for å frembringe et strømnings-indusert trykkfall over ventilen 10 som er tilstrekkelig til å bevege hylsen 11 mot fjærkraften. Ringen 18 og fjæren 17 er fjembart opptatt i ventilen 10, slik at de kan utskiftes etter behov for en spesiell anvendelse.

Aksial bevegelse av hylseenheten 11 følges av en rotasjonsbevegelse av hylsen som skyldes fremføring av en hylsekile 19 gjennom en kamslisse 20 som er utformet i ventilhusets 14 innvendige overflate. Kamslisse-konstruksjonen er skjematisk vist i figur 1 og 2 i det øyemed å beskrive samvirkningen mellom hylse-enhetene 11 og ventilhuset 14. Dimensjonene og konturene til kamslisse-mønsteret er valgt slik at ventilhusenheten beveges mellom aksiale posisjoner i ventilhuset for selektivt å åpne eller lukke omløpet og for mekanisk å holde hylsen i en omløps-åpen eller omløps-lukket stilling. Foretrukne utføringsformer av kamslisse-utformingen er vist i figur 3, 4 og 5.

Hylseenhetens 11 stempelseksjon 11a er utstyrt med en ringformet tet-ningsring 11c som danner et glidende tetningsinngrep mellom stempelseksjonen

11a og en omsluttende boringsseksjon 14c som er utformet i den øvre husseksjon 14a. Trykkforbindelse fra det ringformete område mellom stempelseksjonen 11a og området utenfor ventilen 10 skjer gjennom radiale porter 14d som er utformet i husseksjonens 14a vegg. En låsering 11d fastholder enheten 11 i huset 14.

Tetningsringens Hctverrsnitts-tetningsareal er større enn O-ringenes 15 og 16 tverrsnitts-tetningsareal. Når trykk som virker i hylseenheten 11 er høyere enn trykket som virker utenfor enheten 11, oppstår følgelig en nettokraft som sø-ker å bevege enheten 11 ned gjennom huset 14. Omvendt vil en oppadrettet, trykk-indusert nettokraft virke på hylseenheten 11 når trykket utenfor huset 14 er større enn i hylseenheten 11. Når fluidtrykket innvendig i og utenfor ventilen er det samme, utøves en oppadrettet nettokraft på hylseenheten 11 av fjæren 17 som spenner hylsen mot lukket omløpsstilling.

En bruddskiveenhet 21 er anordnet i husseksjonen 14b for å gjenopprette sirkulasjon gjennom ventilhuset 14 dersom den normale ventilstyring unnlater å gjenåpne ventilens 10 lukkete omløp. Enheten 21 omfatter en flat, sirkulær bruddskive 21a som holdes på plass ved hjelp av en utvendig gjenget holdering 21b med sentral port. Ringen 21b er opptatt i den innvendige gjengede ende av en radial port 14e som strekker seg gjennom fjærhusseksjonens 14b vegg. Ring-ens 21b sentrale port kan utstyres med passende plane sideflater for inngrep med en unbrakonøkkel eller annet verktøy for å skru ringen inn i porten 14e. Ved bruk festes et brønnverktøy, f.eks. en oppblåsbar brønnpakning eller en pluggtrekker til den nedre ende av ventilhuset 14 i fluidforbindelse med ventilen. Ventilhusets 14 øvre ende festes til en rørstreng, f.eks. kveilerør, som strekker seg til overflaten. Med ventilen 10 i åpen tilstand, som vist i figur 2, kan ventilen 10 senkes ned i brønnen mens fluid-omløpssirkulasjon opprettholdes gjennom ventilen. Denne fluid-omløpssirkulasjon kan f.eks. være nødvendig for å spyle sand opp til brønn-overflaten eller for å kondisjonere brønnen slik at den fritt kan oppta enheten 10 for en annen nødvendig oppgave.

Den sentrale kanal gjennom strømningsinnsnevringsringen 18 er dimensjonert og utformet for en ønsket fluidstrøm for adekvat sirkulering av fluid tilbake til brønn-overflaten.

Når volumstrømmen til fluidet som strømmer gjennom ventilen 10 forårsa-ker et tilstrekkelig trykkfall over ringen 18, vil de strømningsinduserte trykkrefter som virker på hylseenheten 11, sammentrykke fjæren 17 og tvinge hylseenheten ned gjennom huset 14. Kilen 19 følger kamslissen 20 med den følge at hylseenheten 11 dreier inntil kilen kommer i en slisse-bunnstilling (ikke synlig i figur 2) lik stillingen 20a, hvor ventilomløpet er åpent. Når fluid-volumstrømmen minskes tilstrekkelig, vil fjæren 17 omstille enheten 11 og kilen 19 opp i en topp-slissestilling som vist i figur 1, hvor ventilomløpet holdes i en lukket stilling selv etter at strømningen opphører eller overflatetrykket er helt avlastet.

Med omløpet lukket, blir alt fluid som strømmer gjennom ventilen 10 satt i forbindelse med verktøyet eller utstyret som er festet under ventilen. Dette verk-tøy eller utstyr kan f.eks. være en fluiddrevet boremotor, en oppblåsbar pakning, et brønnanker eller annen trykkpåvirkbar anordning eller system. Hvis hoved-strømningskanalen under ventilen er lukket for fluidstrømning, vil hydrostatisk trykk som styres fra overflaten virke på verktøyet eller utstyret under ventilen.

Når det er ønskelig å åpne omløpet gjennom ventilen, f.eks. for å sirkulere borekaks til overflaten uten drift av en fluiddrevet motor som er festet under ventilen eller å avlaste en pakning eller frakople eller frigjøre en brønnkomponent, blir det hydrostatiske trykk eller fluid-volumstrømmen gjennom ventilhuset hevet tilstrekkelig til at hylseenheten 11 omstilles ned mot fjæren 17. Kilens 19 inngrep i kamslissen 20 bringer hylsen til å dreie når kilen beveger seg til den neste lave kamstilling 20a, hvor omløpet forblir åpent så lenge økingen i volumstrøm eller trykk opprettholdes. Når trykket eller volumstrømmen gjennom ventilen er tilstrekkelig senket i forhold til trykket som virker utenfor ventilen, vil kraften fra fjæren 17 bevege kilen 19 og den tilfestete hylseenhet 11 opp i en høy kamstilling 20b lik stillingen ifølge figur 2, hvor ventilomløpet holdes i åpen tilstand med portene 13 og 12 i fluidforbindelse.

Hvis omløpet til ventilen 10 ikke vil gå tilbake til åpen stilling, kan omløp-sirkulering gjennom ventilhuset opprettes ved å utsette ventilen 10 for trykk fra overflaten, inntil bruddskiven 21a brister for derved å opprette en strømningsbane gjennom porten 14c. Enheten 21 virker således som en sekundær kontroll for opprettelse av fluidforbindelse gjennom ventilhuset. Skivens 21a materiale og dimensjoner er valgt for å tåle trykk i normalt forventete driftsområder og for å bris-te når trykkforskjellen over skiven overskrider det normale driftsområde med en valgt margin. Dette trekk ved oppfinnelsen kan også anvendes til å utføre andre brønnbetjeningsfunksjoner, ved siden av å brukes til å opprette sirkulasjon gjennom en defekt ventil. Figur 3 og 4 viser eksempel på kamslisse-mønsteret som kan utformes på ventilhusets 14a indre overflate for å danne en ønsket sekvens av omløpsventil-åpning og lukking. Figur 3 viser et slissemønster generelt antydet ved 120, som kan utformes på ventilhusseksjonens 14a innside for å danne en kontinuerlig sekvens av åpne og lukkete omløpsventil-konfigurasjoner. Med felles henvisning til figur 1 og 3, fremgår det at med kilen 19 i inngrep med slissen 120 ved den opprinnelige stilling 120a, vil ventilen 10 være i sin lukkete stilling. Ved påføring av hydrostatisk trykk, eller med en tilstrekkelig fluid-volumstrøm gjennom ventilhuset, vil hylseenheten 11 skyves nedad og kilen 19 vil dreie hylseenheten 11 når kilen beveger seg gjennom slissen ned til den nedre slisse-omstillingsposisjon 120b. Når det hydrostatiske eller strømningsinduserte trykk er tilstrekkelig avlastet, vil fjæren 17 tvinge hylseenheten 11 oppad og derved sende kilen 19 opp slisse-mønsterettil den øvre slisseposisjon 120c hvor ventilen holdes i sin faste åpne tilstand. En påfølgende nedadrettet påføring av kraft på hylsen 11 av fluidstrøm-men gjennom ventilen, fører hylseenheten 11 tilbake til en slisseomstillings-posisjon 120d. Når fluidtrykket i ventilen avlastes, driver fjæren 17 hylseenheten 11 tilbake oppover, og skyver derved kilen 19 gjennom slissen til en posisjon 120e hvor ventilomløpet holdes i fast lukket stilling. Den beskrevne fremgangsmåte gjentas for å fremføre kilen 19 til slisseposisjonene 120f, 120g, 120h og deretter til 120a for å fullføre en 360D omdreining av hylseenheten 11 i huset 14. Det skal forstås at det beskrevne kamstyringsmønster og rekkefølgen av styreoperasjoner gjør det mulig å omstille ventilomløpet så ofte som ønskelig mellom åpne og lukkete stillinger Figur 4 viser en variasjon i en kamslissekonstruksjon betegnet generelt ved 220, som kan anvendes med foreliggende oppfinnelse for å frembringe to lukkete tilstander mellom hver åpen tilstand av omløpet gjennom ventilen. Kilen 19 frem-føres gjennom mønsteret 120 fra en første posisjon 220a hvor omløpet er lukket ved øking av det hydrostatiske trykk eller ved å øke volumstrømmen gjennom ventilhuset for å flytte kilen til en omstillingsposisjon 220b, avlasting av trykket for å tillate fjæren å bevege hylsen og kilen til enfast lukket posisjon 220c, strømning gjennom den åpne ventil for å flytte kilen 19 til en omstillingsposisjon 220d, avlasting av det hydrostatiske trykk eller minsking av volumstrømmen gjennom ventilhuset for å bevege kilen 19 til en fast åpen omløpsventilposisjon 220e, øking av strømmen for å bevege kilen 19 til en omstillingsposisjon 220f og minsking av det hydrostatiske trykk eller volumstrømmen for tilbakeføring av kilen 19 til start-posisjonen 220a.

Det skal forstås at de viste kamstillingsmønstre gir et ventilomløp som vil forbli åpent også ved høye fluid-volumstrømmer og høye trykkforskjeller som virker over ventilen. Omløpets tilstandsendring fra åpen til lukket eller lukket til åpen, krever en syklus av trykkøking fulgt av trykkminsking.

Figur 5 viser en foretrukket form for kamslissemønsteret som anvendes for å utføre en spesiell brønn-betjeningsoperasjon. Et kammønster, generelt betegnet som 320, danner flere posisjoner som mekanisk holder ventilomløpet enten åpent eller lukket selv i fravær av fluidstrømning gjennom ventilen. Mønsteret 320 tillater også anvendelse av høye fluid-volumstrømmer og høyt fluidtrykk til utstyret som er forbundet med ventilen uten omstilling av ventilen fra dens åpne eller lukkete stillinger. Med ventilomløpet i åpen tilstand med kilen 19 i en første posisjon 320a, er således omløpsporten 12,13 åpen. Hylsen vil forbli i posisjonen 320a under kraften fra fjæren 17, når det ikke er noen strømning gjennom ventilhuset.

Når fluidstrømning igangsettes, vil strømmen tvinge kilen 19 ned kamslissen til en posisjon 320b hvor omløpet fortsatt er åpent. Øket strømning eller trykk på ventilen vil ikke virke til å bevege hylsen fra slisseposisjonen 320b, slik at omløpet forblir åpent og tillater bruk av høyt trykk og hurtige volumstrømmer ved sirkulering av fluid gjennom det åpne omløp.

Når volumstrømmen er tilstrekkelig redusert, skyver fjærkraften hylsen 11 tilbake opp og bringer kilen 19 til å dreie gjennom kammønsteret inntil den kommer i en kamposisjon 320c hvor omløpet forblir åpent. En påfølgende øking i vo-lumstrømmen omstiller kilen til kamposisjon 320d hvor omløpet gjennom ventilen er lukket. Ved denne posisjon, kan volumstrømmen og fluidtrykket økes så mye som ønskelig uten at hylsen 11 omstilles til en åpen stilling. Når volumstrømmen eller det statiske fluidtrykk reduseres, omstiller fjærkraften kilen 19 til kamposisjon 320e hvor den mekanisk fastholdes for å holde omløpet i lukket tilstand. Øking av det hydrostatiske trykk av statisk fluid i ventilen eller øking av fluid-volum-strømmen gjennom ventilen, skyver hylsen 11 ned mot fjærkraften og dreier kilen 19 til kamposisjon 320f hvor omløpet forblir lukket. Når trykket er avlastet eller volumstrømmen redusert, beveger fjærkraften kilen til kamposisjon 320g, hvor hylsen mekanisk fastholdes for å holde omløpet lukket. Påfølgende påføring av trykk eller øking av volumstrøm beveger kilen til kamposisjon 320h hvor volum-strømmen eller trykket igjen kan økes etter ønske, uten omstilling av omløpsmeka-nismen til dens åpne stilling. En påfølgende minsking av volumstrømmen eller trykket tillater fjærkraften å tilbakeføre kilen til start-kamposisjonen 320a.

Ved fremstilling av ventilen ifølge foreliggende oppfinnelse, skal det forstås at dimensjonene og konturene til de forskjellige kamslissemønstre som her er beskrevet, må utføres slik at de svarer til konstruksjonen av ventilmekanismen for å frembringe de beskrevne operasjoner.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, blir brønnventilen og utstyret som styres av ventilen manøvrert ved vekselvis heving og senking av fluidtrykket i ventilen. Et omløp gjennom ventilen omstilles mellom stillinger hvor omløpet holdes åpent eller lukket mekanisk og mellomstillinger hvor omløpet holdes åpent eller lukket av fluidtrykket i ventilen. Omstilling mellom mekanisk åpen eller lukket og trykkåpne eller -lukkete posisjoner styres ved vekselvis heving og senking av volumstrømmen eller fluidtrykket til fluidet i ventilen.

Ovenstående avsløring og beskrivelse av oppfinnelsen er illustrerende og forklarende av denne, og det skal forstås av fagmenn på området at forskjellige endringer, størrelser, form og materialer samt i detaljene ved den viste konstruk-sjon eller kombinasjoner av trekk av de forskjellige systemelementer og fremgangsmåten som her er diskutert kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsestan-ken.

Claims (11)

1. Omløpsventil (10) for plassering nede i et brønn-borehull langs en rørstreng, hvilken omløpsventil (10) reagerer på strømningsinduserte trykkendringer som overføres til ventilen gjennom rørstrengen for å styre fluidstrømmen gjennom ventilen, omfattende: et ventilhus (14) som er innrettet for fluidforbindelsemed rørstrengen; en omløps-ventilmekanisme (11) som er bevegelig i ventilhuset (14) mellom en åpen stilling som tillater fluidstrømning gjennom ventilhuset og en lukket stilling som avslutter fluidstrømning gjennom ventilhuset (14); karakterisert vedet strømningspåvirkbart differensialtrykkelement i ventilhuset (14) og på-virkbart av fluidstrømmen gjennom ventilhuset for å bevege ventilmekanismen aksielt i ventilhuset; et spennelement (17) for å skaffe en spennkraft som motvirker aksial bevegelse av ventilmekanismen (11) som reaksjon på differensialtrykkelementet; et hydrostatisk differensialtrykkelement som reagerer på trykket i statisk fluid i ventilhuset, for å bevege ventilmekanismen aksialt i ventilhuset mot spenn-kraften; og en kaminnretning (20) i ventilhuset (14) for manøvrering av ventilmekanismen (11) mellom nevnte åpen stilling og nevnte lukkete stilling som reaksjon på aksial bevegelse av ventilmekanismen i huset.

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en første kamposisjon (120a) i kaminnretningen (20) for å holde ventilmekanismen (11) ved den lukkete posisjon som avslutter strømning gjennom ventilhuset, og en andre kamposisjon (120b) i kaminnretningen for å holde ventilmekanismen i den åpne posisjon som tillater strømning gjennom ventilhuset.

3. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en sekundær sirkulasjons-styreinnretning som reagerer på fluidtrykket i ventilhuset (14) for å opprette fluidforbindelse med et område utenfor ventilhuset når trykket i ventilhuset med en forutbestemt størrelse overskrider et normalt ventil-driftstrykk.

4. Ventil ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den videre omfatter en strømningsinnsnevringsring (18) som er løsbart opptatt i differensialtrykkelementet for å omstille ventilmekanismen (11) for et valgt fluidstrøm- og trykkfor-hold i ventilhuset (14).

5. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at det hydrostatiske differensialtrykkelement omfatter et antall glidetetningsområder med forskjellige tverr-snittsdimensjoner, hvorved en trykkindusert nettokraft skapes som reaksjon på påføringen av fluidtrykk i ventilhuset (14) og bringer ventilmekanismen (11) til å bevege seg aksielt i huset.

6. Fremgangsmåte for aktivering av omløpsåpningen i en brønnventil (10) fra et fjerntliggende overflatested, hvor fluid bringes til å strømme gjennom ventilen med en volumstrøm som er tilstrekkelig til å omstille en strømningspåvirkbar ven-tilstyremekanisme (11) fra en første posisjon hvor ventilomløpet er åpent til en andre posisjon hvor omløpet forblir åpent, karakterisert ved at fluid-volumstrømmen gjennom ventilen minskes for å omstille ventilsty-remekanismen (11) fra den andre posisjon til en tredje posisjon hvor ventilomløpet er lukket, at enten det hydrostatiske trykk i statisk fluid i ventilen eller fluid-volum-strømmen gjennom ventilen økes for å bevege omløpsventilstyremekanismen (11) fra den tredje posisjon til en fjerde posisjon hvor omløpet er åpent, idet enten det hydrostatiske trykk i statisk fluid i ventilen eller fluid-volumstrømmen gjennom ventilen (10) minskes for å bevege omløpsventilstyremekanismen (11) fra den fjerde posisjon til en femte posisjon hvor ventilomløpet forblir åpent, og at fluid sirkuleres fra ventilen gjennom omløpet i den åpne posisjon.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at ventilstyre-mekanismen (11) spennes aksielt i et ventilhus (14).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at ventilstyre-mekanismen (11) omstilles til en åpen omløpsposisjon minst to ganger før styre-mekanismen omstilles til en lukket omløpsposisjon.

9. Fremgangsmåte for drift av en brønnventil (10) fra et fjerntliggende overflatested, hvor en strømningspåvirkbar omløpsventil-lukkemekanisme (11) i ventilen, ved innledning av tilstrekkelig fluidstrømning gjennom ventilen, omstilles fra en første åpen posisjon til en andre åpen posisjon, karakterisert ved minsking av trykket i fluidet i ventilen for omstilling av omløpet i ventilen til en tredje åpen posisjon, øking av fluidtrykket i ventilen for omstilling av omløpsventilmekanismen fra den tredje åpne posisjon til en første lukket posisjon, og senking av fluidtrykket i ventilen for å tillate ventillukkemekanismen å omstille omløpet til en andre lukkete posisjon.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den videre omfatter: øking av fluidtrykket i ventilen for å bevege ventillukkemekanismen (11) til en tredje lukket posisjon, minsking av fluidtrykket i ventilen for omstilling av ventilomløpet til en fjerde lukket posisjon, øking av fluidtrykket i ventilen for å bevege ventillukkemekanismen til en femte lukket posisjon, og minsking av fluidtrykket i ventilen for å omstille ventilomløpet til den første åpne posisjon.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at den videre omfatter øking av trykket av statisk fluid i ventilen for å omstille omløpsme-kanismen fra en lukket til en åpen posisjon.