NO317575B1 - Feilsikkert styresystem for en bronnsikringsventil - Google Patents

Description

FAGFELT FOR OPPFINNELSEN

Fagfelt for denne oppfinnelsen angår styringssystemer, spesielt de for anven-delse med brønnsikringsventiler (SSV), hvor svikt på flere komponenter i kontroll-systemet vil resultere i en sviktsikret drift av ventilen til dens forhåndsbestemte feilsikre posisjon, d.v.s. generelt lukket.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

SSVer er sikkerhetsanordninger montert dypt innen brønner for å styre strøm-ning til overflaten. De har generelt mange komponenter felles. Ventildelen er generelt en klaff som roterer 90° og er holdt åpen ved et strømningsrør som er flyttbart ned-

over for å dreie klaffen 90° for å bevege den bort fra en lukning eller sete. Et styresystem er generelt anvendt som innbefatter hydraulisk trykk fra overflaten forbundet til SSVen nedenfor. Generelt åpner påført trykk ventilen, mens fjerning av påført trykk

fra overflaten tillater at en fjær som virker på strømningsrøret beveger strømningsrø-

ret oppover, slik at klaffen kan dreie 90° til en lukket posisjon.

Forskjellige typer av styresystemer har blitt anvendt. For å redusere størrelsen

av lukningsfjæren som virker på strømningsrøret, har kamre trykksatt med en gass blitt benyttet for å motvirke det hydrostatiske trykket fra søylen av hydraulisk fluid i styreledningen som løper fra overflaten ned til SSVen. Siden den trykksatte gassen motvirker den hydrostatiske kraften og oppveier den, er lukning av SSVen utført ved en forholdsvis liten fjær når aktiveringsstemplet som virker på strømningsrøret, er plassert i hydraulisk trykkbalanse, og således tillater at den lille lukningsfjæren flytter strømningsrøret og tillater SSVens klaff å lukke seg.

Når man begynte å bruke trykksatte kamre med en gass på toppen av hydraulisk væske som virker på den motsatte siden av et opererende stempel fra styreledningens hydrostatiske trykk, måtte et antall av tetninger benyttes. Et problem oppstod da vedrørende driften av styresystemet, hvis en eller annen av tetningene i systemet unnlot å operere skikkelig og tillot en lekkasje i en retning eller annen. Forholdsvis komplekse konstruksjoner ble utviklet for å prøve å kompensere for svikt i systemtet-nrnger på en måte som ville tillate SSVen å feile i den lukkede posisjonen. Noen av disse komplekse systemer for å oppnå feilsikker lukning i en eller to feiltilstander, men ikke nødvendigvis alle eller selv de fleste feiltilstander, er illustrert i US patenter 4.660.646 og 5.310.004. Andre kontrollsystemer for SSVer som anvender trykksatte kamre vil, forøvrig, gå til en feillukket posisjon i tilfelle av at visse tetninger i systemet lakk. Slike systemer kom imidlertid ikke i stand med idéen av å sikre at ventilen ville gå til dens feilsikre lukkede posisjon i tilfelle av funksjonsfeil av de fleste eller alle av et antall av gitte systemkomponenter. Typiske konstruksjoner som viser trykksatte kamre, i forbindelse med styresystemer for SSVer, er illustrert i US patenter 5.564.501 og 4.676.307. Av generell interesse innen området av SSV kontrollsystemer er også US patenter 4.252.197 og 4.448.254.

Det som har manglet i disse styresystemer er en enkel konstruksjon som vil tjene til å tillate normal åpning og lukking av SSVen, mens det samtidig tillates at ventilen feiler i den forhåndskonstruerte sikre posisjonen i tilfelle av en tilstedeværel-se av et antall forskjellige hendelser som fører til komponentsvikt i styresystemet. Det er således formålet med den foreliggende oppfinnelse å fremvise et forenklet styresystem for normal funksjon av en SSV mellom en åpen og lukkét posisjon. Det er et annet mål med den foreliggende oppfinnelse å utforme styresystemet, slik at hvis mange av dets komponenter skulle feile, vil systemet enten straks eller eventuelt, i tilfelle av langsomme lekkasjer, gå til sin feilsikre posisjon. Det er et annet mål med den foreliggende oppfinnelse å utpeke den lukkede posisjonen av ventilen som den feilsikre posisjonen, slik at svikt på mange forskjellige tetninger innen systemet, som kan resultere i lekkasje inn eller ut av styresystemet, vil resultere i svikt (feil) som tillater SSVen å gå tilbake til dens ønskede feillukkede posisjon. Disse og andre mål vil bli mer synlig for de som er faglært på området ved en gjennomgang av den foretrukne utførelsen beskrevet nedenfor.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Et forbedret styresystem, spesielt nyttig for SSVer, er omtalt.

Nærmere bestemt oppnås formålet med foreliggende oppfinnelse ved et styringssystem for en brønnventil for å plassere en ventilsammenstilling montert deri i en åpen og lukket posisjon, kjennetegnet ved at det omfatter: en sammenstilling av et aktiveringsstempel 10 montert i et hus med minst en tetning 26, 28, hvor nevnte sammenstilling er opererbart forbundet med ventilsam-menstillingen;

nevnte aktiveringsstempel 10 har en første ende i nevnte hus i fluidkommunikasjon med en trykkilde;

et primært trykkreservoar 38 i kommunikasjon med den andre ende av nevnte aktiveringsstempel 10 i nevnte hus, slik at trykk i nevnte primærtrykkreservoar 38 virker mot det eksisterende hydrostatiske trykk på nevnte første ende av nevnte aktiveringsstempel 10 og påført trykk fra nevnte trykkilde;

en trykkutjevningsmekanisme i fluidkommunikasjon med nevnte trykkilde og nevnte andre ende av nevnte aktiveringsstempel 10, idet den nevnte trykkutjevningsmekanisme forblir i en lukket posisjon under forskyvning av nevnte aktiveringsstempel 10 med trykk påført eller fjernet fra nevnte trykkilde;

nevnte trykkutjevningsmekanisme er forskjøvet til en åpen posisjon ved svikt på minst en av nevnte tetninger 26, 28, 36 på nevnte aktiveringsstempel 10.

Foretrukne utførelsesformer av sikringssystemet er videre utdypet i kravene 2-13.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av styresystemet, som utelater klaffen og strømningsrøret som er felles for alle SSVer og som viser SSVen i den lukkede posisjonen.

Fig. 2 er risset i fig. 1, som viser SSVen i den åpne posisjonen.

Fig. 3 er risset i fig. 1, som viser SSVen i en lukket posisjon hvor den ikke kan gjenåpnes som et resultat av svikt på en komponent i styresystemet som har utløst flytting av et ujevningsstempel.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSEN

Styringssystemet C er illustrert i fig. 1. Et stempel 10 er skjematisk illustrert som å ha en forlengelsesknast 12 på hvilken en fjær 14 virker for å skyve stemplet 10 til posisjonen vist i fig. 1. Knasten 12 er forbundet til et strømningsrør (ikke vist) som igjen, når skjøvet ned, svinger en klaff (ikke vist) for på denne måten å åpne passa-sjen i en brønn. Konstruksjonen til brønnsikringsventilen (SSV) er ikke illustrert fordi den er vanlig og velkjent. Oppfinnelsen ligger i styringssystemet for SSVen i motset-ning til konstruksjonen av selve SSV komponentene. De som er faglært på området vil forstå at SSVen har et hus som kan innbefatte mange av komponentene til styringssystemet C. Styresystemet C er tilgjengelig fra overflaten av brønnen ved en styreledning 16 som løper fra overflaten av brønnen til fluidkommunikasjon med ledningene 20 og 22. Ledning 22 åpner opp til toppoverflaten 24 av stempel 10. Tetning 26 forhindrer fluid i styreledningen 16 fra å gå rundt stemplet 10. En annen tetning 28 er tilstøtende den nedre enden av stemplet 10 nær overflaten 30. Stempel 10 har en passasje 32 som strekker seg fra overflate 30 til et utløp 34 mellom tetninger 26 og 36. Således er delen av stempel 10 mellom tetningene 36 og 28 utsatt for trykket i huset til SSVen når stemplet 10 beveger seg opp eller ned.

Et trykksatt primærreservoar 38 inneholder en trykksatt gass, fortrinnsvis en nøytralgass slik som nitrogen, over et nivå av hydraulisk fluid 40 som kommuniserer gjennom en ledning 42 igjen til ledningene 44 og 46. Ledning 44 tillater fluidet 40 å utøve en kraft mot overflate 30 til stemplet 10. Trykket i ledning 44 kommuniseres gjennom passasje 32 til området mellom tetningene 26 og 36. Trykket som således kommuniserer gjennom passasje 32 virker imidlertid ikke for å sette stempel 10 i drift gjennom normale operasjoner. I det vesentlige, som vil forklares nedenfor, utgjør passasje 32 en trykklekkasjebane for å sikre at styringssystemet C setter SSVen i en lukket posisjon når en feil oppstår ved tetning 36. De forskjellige typer av feiltilstander av styringssystemet C vil omtales mer detaljert nedenfor.

Et sekundærreservoar 48 kommuniserer med overflate 50 til utjevningsstempel 52. Tetning 54 isolerer sekundærreservoar 48 fra ledning 20 i posisjonen vist i fig. 1. Tetning 56, i posisjonen vist i fig. 1, isolerer ledning 20 fra ledning 46. Mellom ledning

46 og stempel 52, som vist i fig. 1, er det en utvidet boring 58. Det er også en utvidet boring 60 under tetning 54 i posisjonen vist i fig. 1. Formålet med de utvidede boring-er 58 og 60 er å tillate omløpsstrømning rundt tetningene 54 og 56 etter at stempel 52 flytter seg. Med referanse til fig. 3, når utjevningsstemplet 52 flytter seg på grunn av fetl av et antall av forskjellige komponenter som vil forklares nedenfor, vil tetning 56 ikke lengere tette ledning 26 fra ledning 46, og således tillate at trykk fra styreledningen 16 utjevnes i ledning 44 og således ved bunnen 30 av stempel 10. Det skal bemerkes at tetning 54 ikke lenger tetter reservoar 48 på grunn av at den har beveget seg inn i utvidet boring 60. Når dette skjer, er stemplet 10 i trykkbalanse og retur-fjæren 14 kan skyve knasten 12 oppover, og bevege stemplet 10 fra posisjonen vist i fig. 2 hvor SSVen er åpen, til posisjonen i fig. 3 hvor SSVen er lukket. Den normale operasjonen for å åpne SSVen ved å benytte styringssystemet C krever ikke mere enn å påføre trykk i styreledningen 16. Det skal bemerkes at trykket i primærreservoar 38 fortrinnsvis er over det hydrostatiske trykket i styreledningen 16 fra det hydrauliske fluidet deri. Idéelt, og vilkårlig, kan størrelsen på trykket i primærreservoar 38 være 3447 kPa over det antatte hydrostatiske trykket i styreledning 16 ved dybden hvor SSVen vil være installert. De som er faglært på området vil forstå at ladningen av trykk i primærreservoar 38, såvel som sekundærreservoar 48, må bestemmes ved overflaten før SSVen er installert. Det foretrukne trykket i sekundærreservoaret 48 er lavere enn det antatte hydrostatiske trykket i styreledningen 16.1 den foretrukne utførelsen og valgt for anvendelighet, er trykket benyttet i det sekundære reservoaret 48, 345 kPa lavere enn det antatte hydrostatiske trykket i styreledningen. Formålet med primærreservoaret 38 er å forskyve den hydrostatiske kraften på stempel 10 fra styreledning 16. Stempel 52 er normalt under en trykkubalanse som er forårsaket av trykkdifferansen mellom reservoar 38 og 48. Det hydrostatiske eller påførte trykket i ledning 20 har ingen nettokraftvirkning på stempel 52.

Hovedkomponenten til styringssystemet som har blitt beskrevet, dets normale operasjon vil nå gjennomgås. For å aktivere SSVen fra den lukkede posisjonen vist i fig. 1 til den åpne posisjonen vist i fig. 2, er trykket økt i styreledningen 16. Det skal bemerkes at inntil trykket i styreledning 16 er hevet, er stemplet 10 utsatt for en netto ubalansert oppadrettet kraft fra trykket i primærreservoaret 38 siden det er 3447 kPa høyere enn det hydrostatiske trykket i styreledning 16. Imidlertid, ved tilstrekkelig he-ving av trykket i styreledning 16, til et nivå på omkring 13780 kPa pluss det primære nitrogenladningstrykket i primærreservoar 38, eksisterer en nedadrettet differensial-

kraft over stempel 10 som er stor nok til å overvinne de påførte oppadrettede kreftene som kommer fra trykket i primærreservoaret 38, såvel som kraften til fjæren 14. Når dette skjer, beveger stemplet 10 seg nedover, og tar med seg strømningsrøret (ikke vist) som igjen tillater den fjærbelastede klaffen (ikke vist) å roteres nedover og ut av strømningsbanen, og således åpner SSVen. Sluttposisjonen med SSVen i den åpne posisjonen er vist i fig. 2. Som vist i fig. 2, har stemplet 10 beveget seg nedover mot forspenningen av fjær 14 og knast 12, som er i inngrep med strømningsrøret, har beveget strømningsrøret (ikke vist) ned mot klaffen for å rotere klaffen (ikke vist) 90 fra dens lukkede til dens åpne posisjon.

Lukningen av SSVen skjer normalt gjennom en reversering av prosedyren skissert ovenfor Trykket i styreledningen 16 er redusert. Når trykket er tilstrekkelig redusert, oppstår en netto ubalansert oppadrettet kraft på stempel 10 på grunn av at trykket i primærreservoaret 38 virker på overflate 30. Denne kraften, i kombinasjon med kraften til fjær 14, blir større enn den hydrostatiske kraften fra fluidsøylen i styreledningen 16, og tillater således at stemplet 10 beveger seg tilbake oppover til dets posisjon vist i fig. 1. Reversering av bevegelse skjer med hensyn til strømningsrøret og klaffen, og tillater således at SSVen beveger seg til en lukket posisjon. Det skal bemerkes ved dette tidspunkt at passasje 32 er en lekkasjebane hvis formål vil forklares nedenfor. Selv om trykket påført fra gassen i primærreservoaret 38 som virker på hydraulisk fluid i ledninger 42 og 44 kommuniserer med passasje 32, har eksistensen av passasje 32 ingen påvirkning på den netto oppadrettede kraften påført stempel 10. Følgelig, når tetninger 26 og 36 er i riktig arbeidsstana", er det kun en blindvei for passasje 32, slik at overflate 30 til stempel 10 virker som om den var en massiv overflate, og gjør at den netto kraften påført av gasstrykk i primærreservoar 38 virker gjennom et mellomfluid, på hele diameteren av overflaten 30 under normale operasjoner.

Potensielle problemer kan oppstå i styringssystemet når SSVen er i den lukkede posisjonen vist i fig. 1 eller når den er i den åpne posisjonen som vist i fig. 2.

Hva som følger er en detaljert omtale av hva som skjer når forskjellige komponenter

av systemet bryter sammen når styringssystemet er enten i posisjonen vist i fig. 1

eller i fig. 2. Til å begynne med vil feilene analyseres med hensyn til den lukkede posisjonen for SSVen illustrert i fig. 1.

Den første feiltilstanden som skal diskuteres er en svikt på tetning 26 eller tet- . ning 56. Hvis tetning 26 svikter sammen, vil trykket i styreledningen 16 øke etter som trykket i primærreservoaret 38 er omtrent 3447 kPa høyere enn det hydrostatiske trykket i styreledningen 16. Med en lekkasje rundt tetning 26, vil strømning gjennom passasje 32 rundt lekkende tetning 26 oppstå i styreledning 16, og dens trykk bygges opp. Idet dette skjer, vil trykket i primærreservoaret 38 avta. For en tid mens dette oppstår, bør SSVen forbli i drift hvis det ikke er andre lekkasjer siden, på grunn av normal tetningsfriksjon til tetningene 54 og 56, trykket i reservoaret 38 må lekke til et trykk på omkring 1034 kPa lavere enn trykket i sekundærreservoaret 48 før stemplet 52 vil flytte seg nedover til posisjonen vist i fig. 3 for å trykkutjevne ledningene 20 og 44. De som er faglært på området vil forstå at så snart tetninger 56 beveger seg inn i den utvidede boringen 58, oppstår en åpen passasje mellom ledningene 20 og 44, som utjevner trykket på stempel 10 og som tillater returfjær 14 å holde stemplet 10 i posisjonen vist i fig. 1. Så snart stemplet 52 har flyttet seg til posisjonen vist i fig. 3, vil en økning i trykket i styreledning 16 ikke forårsake at SSVen åpner seg.

De som er faglært på området kan se at hvis tetning 56 på stempel 52 utvikler en lekkasje, vil utjevning mellom ledning 20 og 44 oppstå rundt stempel 10, som forhindrer at stemplet flytter seg nedover ved en økning i styreledningstrykk i ledning 16.

En annen feiltilstand med SSVen i den lukkede posisjonen kan oppstå hvis tetningen 36 eller 28 svikter. Hvis dette oppstår, og reservoartrykket i reservoaret 38 overskrider rørtrykket hvor SSVen er montert, vil resultatet være et fall i trykket i reservoaret 38 til et punkt omkring 1034 kPa under trykket i sekundærreservoaret 48. Når den typen av et trykkfall har oppstått i reservoar 38, vil stemplet 52 flytte seg, og utjevne ledningene 20 og 44, og forhindre SSVen fra å operere. Inntil trykket i reservoar 38 faller til omkring 1034 kPa under trykkreservoaret 48, vil SSVen fremdeles fortsette å operere normalt. Med forskyvningen av stempel 52, er SSVen i den feilsikre lukkede posisjonen, som medfører en utjevning av trykket rundt aktiveringsstempel 10, som igjen tillater fjæren. 14 å bevege knasten 12 for å forskyve strømningsrøret opp for å tillate at klaffen lukker seg. Klaffen kan ikke åpnes nå i lys av forskyvningen av stempel 52.

I tilfelle av at tetningene 28 eller 36 svikter i å operere og trykket i røret overskrider det tii reservoaret 38, vil en lekkasje i den ene av tetningene 28 eller 36 resultere i en netto innstrømning i ledningene 44 og 42.1 denne situasjonen vil SSVen fortsette å fungere; imidlertid i lys av økningen av det opererende trykk i reservoaret 38, vil det nødvendige trykket påført i styreledning 36 måtte øke for å åpne SSVen. Hvis trykket i reservoaret 38 stiger til et tilstrekkelig nivå, kan utstyret ved brønnover-flaten være begrenset i sin trykkutgang, slik at det ikke kan heve trykket i styreledning 16 til et tilstrekkelig høyt nivå for å tillate at stemplet 10 forskyver seg, som igjen vil tillate at SSVen åpner seg.

En annen potensiell lekkasjebane i det illustrerte styresystemet er hvis reservoartrykket i reservoaret 38 lekker ut til omgivende ringrom på grunn av en feil i for eksempel reservoarveggen. I denne situasjonen, hvis ringromstrykket overskrider det sekundære trykket i reservoaret 48, minus 1034 kPa, vil SSVen forbli operasjonell, etter som stempel 52 vil forbli stasjonært. Imidlertid hvis ringromstrykket er mindre enn det sekundære reservoartrykket i reservoar 48 ved mer enn 1034 kPa, vil stemplet 52 forskyve seg, og trykkutjevne ledningene 20 og 4, og således forhindre åp-ningen av SSVen fordi stempel 10 vil være holdt i posisjonen vist i fig. 1 ved kraft av fjær 14.

En annen lekkasje kan oppstå rundt tetning 54 på stempel 52. Når dette skjer

har styreledningen 16 et hydrostatisk trykk større enn det opprinnelige trykket i reservoaret 48. Således vil trykket i reservoaret 48 bygge seg opp inntil det utjevnes med styreledningens 16 hydrostatiske trykk. Siden SSVen er lukket i denne scenario, når tetning 52 lekker er det ikke noe påført trykk i styreledning 16. Senere, når trykket er påført i styreledning 16 for å prøve å åpne SSVen, vil trykket i reservoar 48 bygge seg opp på grunn av lekkende tetning 52. Det er ingen virkning på driften av styresystemet inntil trykket i reservoar 48 blir omkring 1034 kPa større enn trykket i reservoar 38, ved hvilke tidspunkt stempel 52 vil forskyve seg til posisjonen vist i fig. 3, og utjevne ledninger 20 og 44, og således sikre at stemplet 10 blir stående i eller bevege seg til posisjonen vist i fig. 1 under kraften av fjær 14.

En annen mulig lekkasje kan oppstå fra det andre reservoaret 48 til ringrom-

met. Hendelsen av en slik lekkasje er usannsynlig fordi en slik lekkasje generelt kun vil oppstå gjennom en fylleportplugg og tilbakeslagsventil (ikke vist) som er forbundet til det sekundære reservoaret 48 for formålet med å påføre den nødvendige initielle utgangs- trykkladningen. Et tap av trykk fra sekundærreservoaret 48 inn i ringrommet vil ikke påvirke driften av SSVen for på den måte å forhindre fra å åpnes. Den feilsikre egenskapen til styresystemet vil imidlertid ikke lenger være tilstede, slik at når et tap av trykk oppstår fra reservoar 38, vil det ikke lenger være et tilgjengelig differensialtrykk på stempel 52 for å presse dette til posisjonen vist i fig. 3, når en utjevning mellom ledningene 20 og 44 kan oppstå. De som er faglært på området vil verdsette at det er mulig å minske sannsynligheten for enhver slik lekkasje ved å benytte over-tallige sekvensielle tetninger i serie for å tette av fyllporten.

Nå med referanse til fig. 2, vil de forskjellige feiltilstander med SSVen i åpen posisjon beskrives. Den første feiltilstanden er en svikt på tetning 26 eller tetning 56. Hvis tetning 26 lekker, vil det høyere trykket i styreledning 16 kommunisere gjennom passasje 32 til det primære reservoaret 38, og heve dets trykk. I denne situasjonen vil SSVen forbli i den åpne posisjonen vist i fig. 2, men det nødvendige trykket i styreledningen 16 for å holde den åpen vil øke. Et punkt kan nås hvor overflateutstyr ikke vil være i stand til å tilveiebringe tilstrekkelig trykk i styreledningen 16 for å holde stempel 10 i den åpne posisjonen vist i fig. 2. Hvis dette skjer vil SSVen lukke seg på grunn av utilstrekkelig tilgjengelig trykk i styreledning 16 for å motvirke det forhøyede trykket i reservoar 38. Hvis tetning 56 svikter utjevnes ledning 44 med ledning 20, slik at stempel 10 vil skyves opp ved hjelp av fjær 14 for å Jukke SSVen.

Hvis en lekkasje oppstår fra reservoar 38 inn i røret på grunn av feil/svikt på tetninger 28 eller 36, kan det resulterende trykket i kammer 38 eventuelt avta til omkring et nivå på 1034 kPa mindre enn det forhåndinnstilte trykket i sekundærreservoaret 48. Hvis trykkreduksjonen i reservoar 38 oppstår i denne grad, vil stemplet 52 forskyve seg til posisjonen vist i fig. 3, utjevne ledningene 20 og 44, og tillate fjær 14

å lukke SSVen ved forskyvning av knast 12 på stempel 10. SSVen forblir operasjonell og åpen inntil reservoarets 38 trykk er redusert til omkring 1034 kPa under reservoars 48 trykk.

Det motsatte av situasjonen i det foregående avsnitt kan oppstå når rørtrykket overskrider trykket i reservoar 38 og tetninger 28 eller 36 svikter. I denne situasjonen vil reservoars 38 trykk øke. Som et resultat forblir SSVen åpen og operasjonell; imidlertid vil styreledningens 16 trykk påkrevet for å holde stemplet 10 i den åpne posisjonen for SSVen vist i fig. 2 nødvendigvis øke. Hvis det nødvendige styrelednings-trykket 16 overskrider den tilgjengelige kapasiteten til overflateutstyret, vil SSVen lukke seg på grunn av utilstrekkelig styreledningstrykk for å holde stemplet 10 i den åpne posisjonen vist i fig. 2.

Trykket i reservoar 38 kan unnslippe til ringrommet i en annen feiltilstand. Hvis dette skjer, og ringromstrykket er minst 1034 kPa under det sekundære trykket i reservoar 48, vil en tilstrekkelig stor lekkasje til slutt redusere trykket i reservoar 38 til et nivå lavt nok til å tilveiebringe et differensialtrykk over stempel 52 for å forskyve dette fra posisjonen vist i fig. 2 til posisjonen vist i fig. 3. Dette vil trykkutjevne ledningene 20 og 44, og tillate fjær 14 å skyve knasten 12 oppover, og bringe strømningsrøret opp og la klaffen dreies til den lukkede posisjonen. SSVen er nå lukket og kan ikke gjenåpnes.

En annen feiltilstand, med SSVen i den åpne posisjonen vist ved fig. 2, er en lekkasje fra styreledning 16 til reservoaret 48 på grunn av en svikt på tetning 54. Når . dette skjer, vil trykket i reservoaret 48 bygge seg opp. Hvis oppbygningen i reservoar 48 er til et nivå 1034 kPa større enn trykket i primærreservoar 38, vil stempel 52 forskyve seg til posisjonen vist i fig. 3, og trykkutjevne ledningene 20 og 44. Dette vil tillate fjær 14 å skyve knast 12 oppover, og tillate knappen å rotere til avstengnings-posisjonen. SSVen er nå permanent lukket.

Enda en annen potensiell feiltilstand er tap av trykk fra sekundærreservoar 48 til ringrommet. Denne type av en lekkasje er usannsynlig siden den vil måtte skje rundt en fylleportplugg og tibakeslagsventil (ikke vist) som er benyttet i fylleprose-dyren for reservoaret 48. Som tidligere angitt, utelukker et tap av sekundærtrykk i reservoar 48 stemplet 52 fra å forskyve seg til posisjonen vist i ftg. 3 for utjevning av ledningene 20 og 44.1 det vesentlige, med SSVen i den åpne posisjonen vist i fig. 2 og et tap av trykk ut av reservoaret 48, er den feilsikre egenskapen ikke lenger tilstede i ventilen. Ventilen vil fortsette å fungere og forbli i den åpne posisjonen. En slik lekkasje kan minimaliseres ved bruk av ytterligere hjelpetetninger i serie.

Forskjellige feilscenarier i styringssystemet har blitt beskrevet. Med unntakel-sen av trykktap fra det sekundære reservoaret 48, forblir den feilsikre egenskapen til stempel 52 operasjonell, enten om det er umiddelbart eller senere utløst. Som beskrevet, kan i mange situasjoner ventilen forbli operasjonell med den feilsikre egenskapen også operasjonell. Med ventilen i den lukkede posisjonen, vil forskjellige feil tillate at ventilen fortsetter å forbli i den lukkede posisjonen, og i noen situasjoner, avhengig av lekkasjegraden, vil ventilen tillates å åpnes (med det feilsikre systemet som benytter stempel 52 fremdeles operasjonelt), mens det i andre situasjoner, vil SSVen, med styringssystemet som vist i fig. 1-3 måtte gjenvinnes til overflaten for å repareres for etterfølgende bruk. En av fordelene med styringssystemet som beskrevet er dets enkelhet og således dets pålitelighet. Et enkelt bevegbart stempel 52 rea-gerer på differensialtrykk for å utjevne rundt hovedoperasjonsstemplet 10 i et antall av feiltilstander som beskrevet ovenfor. Bruken av passasje 32 tillater kommunikasjon fra styreledning 16 til reservoaret 38 i tilfelle av en svikt på tetning 26. Likeledes tjener også passasje 32 formålet med å forbinde trykk fra røret, hvor SSV klaffen er lokalisert, med reservoaret 38 i tilfelle av feil på tetning 36. Trykket i reservoaret 38 virker over hele bunnoverflaten 30 av stempel 10 under normale operasjoner på grunn av at passasje 32 er lukket mellom tetningene 26 og 36.

Enkelheten av styresystemet er lettere verdsatt når sammenlignet med noen av de tidligere kjente konstruksjoner indikert i den tidligere beskrivelse av bakgrunnen for oppfinnelsen. De tidligere kjente konstruksjoner er ikke bare mer konstruksjons-messig kompliserte med en større grad av bevegelige deler, men de tidligere kjente konstruksjoner er også begrenset i deres evne til å reagere på et antall av lekkasjesi-tuasjoner og tillate at SSVen oppnår dens feilsikre tilstand. Med den enkle konstruksjonen som vist, opprettholder SSVen for alle unntatt hendelsen av et usannsynlig tap på sekundærtrykk fra reservoar 48, dens feilsikre lukningsevne, selv i noen til-stander, avhengig av lekkasjegraden, kan ventilen fortsette å være operasjonell med den feilsikre egenskapen fremdeles aktiv. I andre situasjoner hvor lekkasje er mer drastisk, vil den feilsikre egenskapen holde ventilen lukket hvis lekkasjen oppstår når ventilen allerede er lukket. Enda i andre situasjoner, hvis lekkasjen er tilstrekkelig drastisk, vil ventilen gå fra dens åpne til lukkede posisjon og, med stemplet 52 for-skjøvet, vil det ikke være noen mulighet tilgjengelig for å operere SSVen ved å flytte stempel 10, unntatt ved å bringe SSVen til overflaten for en overhaling.

De som er faglært på området vil forstå at, selv om strømningsrøret og klaffen ikke har blitt vist, er driften av styresystemet fra det synspunkt av å bevege knasten 12 for å operere et strømningsrør beregnet til å være på en måte som er velkjent på fagområdet, for å tillate at klaffen beveger seg mellom en åpen og lukket posisjon.

Den foregående omtale og beskrivelse av oppfinnelsen er illustrativ og forkla-rende, og forskjellige forandringer i størrelse, form og materialer, såvel som i detaljer av den illustrerte konstruksjonen, kan gjøres uten å avvike fra fagfeltet av oppfinnelsen.

Claims (13)

1. Styringssystem (C) for en brønnventil for å plassere en ventilsammenstilling montert deri i en åpen og lukket posisjon, karakterisert ved at det omfatter: en sammenstilling av et aktiveringsstempel (10) montert i et hus med minst en tetning (26, 28), hvor nevnte sammenstilling er opererbart forbundet med ventilsam-menstillingen; nevnte aktiveringsstempel (10) har en første ende i nevnte hus i fluidkommunikasjon med en trykkilde; et primært trykkreservoar (38) i kommunikasjon med den andre ende av nevnte aktiveringsstempel (10) i nevnte hus, slik at trykk i nevnte primærtrykkreservoar (38) virker mot det eksisterende hydrostatiske trykk på nevnte første ende av nevnte aktiveringsstempel (10) og påført trykk fra nevnte trykkilde; en trykkutjevningsmekanisme i fluidkommunikasjon med nevnte trykkilde og nevnte andre ende av nevnte aktiveringsstempel (10), idet den nevnte trykkutjevningsmekanisme forblir i en lukket posisjon under forskyvning av nevnte aktiveringsstempel (10) med trykk påført eller fjernet fra nevnte trykkilde; nevnte trykkutjevningsmekanisme er forskjøvet til en åpen posisjon ved svikt på minst en av nevnte tetninger (26, 28, 36) på nevnte aktiveringsstempel (10).

2. Styringssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte trykkutjevningsmekanisme, når forskjøvet til nevnte åpne posisjon, kan ikke gjenlukkes ved tilgjengelig trykk innen styringssystemet.

3. Styringssystem ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte trykkutjevningsmekanisme omfatter et bevege-lig utjevningsstempel (52) med en første side eksponert mot trykk i nevnte primære reservoar (38); nevnte utjevningsstempel (52) montert i et hus danner et andre reservoar (48) som virker på en andre side av nevnte utjevningsstempel (52) for å utøve en motsatt kraft på nevnte andre stempel til kraften som kommer fra eksponering av nevnte primære trykkreservoar (38) mot nevnte første side av nevnte utjevningsstempel (52).

4. Styringssystem ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte andre reservoar (48) har et lavere trykk enn nevnte primære trykkreservoar (38).

5. Styringssystem ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte utjevningsstempel (52) omfatter en første tetning (56) for å tilbakeholde trykk i nevnte andre reservoar (48); nevnte andre stempel omfatter en andre tetning (54) for valgvis å isolere trykk i nevnte trykkilde fra trykket i nevnte primære trykkreservoar (38).

6. Styringssystem ifølge krav 5, karakterisert ved at trykk i nevnte trykkilde (38) skaper balanserte motsatte krefter på nevnte andre stempel (52) når nevnte andre stempel er i nevnte lukkede posisjon.

7. Styringssystem ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte hus for nevnte aktiveringsstempel (10) håret åpent område for opererbar forbindelse til ventildelersammenstillingen og nevnte i det minste ene tetning (26, 28, 36) omfatter en tetning over og under nevnte åpning for å isolere trykk i nevnte hus fra trykk utsatt for ventildelersammenstillingen; hvorpå lekkasje av trykksatt fluid ut av nevnte hus forbi nevnte tetninger (26, 28, 36) tilstøtende nevnte åpning reduserer trykk i nevnte primære trykkreservoar (38) inntil trykk i nevnte andre reservoar (48) kan forskyve nevnte utjevningsstempel (52) til dets nevnte åpne posisjon for å utjevne fluidtrykk på nevnte aktiveringsstempel (10).

8. Styringssystem ifølge krav 7, karakterisert ved at: nevnte aktiveringsstempel (10) omfatter videre en tredje tetning mellom nevnte tetning over nevnte åpning og nevnte første ende av nevnte aktiveringsstempel (10) og en passasje som strekker seg mellom nevnte tetning over nevnte åpning og nevnte tredje tetning, på en ende, til nevnte andre ende av nevnte aktiveringsstempel (10) på den motsatte enden; hvorpå lekkasje av nevnte tetning over nevnte åpning kan tillate at trykk fra nevnte primære trykkreservoar (38) reduseres tilstrekkelig for å tillate at nevnte andre reservoar (48) beveger nevnte utjevningsstempel til dets nevnte åpne posisjon.

9. Styringssystem ifølge krav 5, karakterisert ved at svikt av nevnte andre tetning på nevnte utjevningsstempel (52) utjevner trykk på nevnte aktiveringsstempel (10).

10. Styringssystem ifølge krav 3, karakterisert ved at: tap av trykk ut av nevnte primære trykkreservoar (38) tillater at trykk i nevnte andre reservoar (48) forskyver nevnte utjevningsstempel (52) til dets nevnte åpne posisjon.

11. I et styringssystem for en brønnsikringsventil, med et aktiveringsstempel (10) og tilhørende hus og tetninger (26, 28) og opererbart forbundet til et strømningsrør som beveger en lukkemekanisme, omfatter nevnte aktiveringsstempel (10) en tilbakeslagsfjær og har en første ende utsatt for trykk fra en trykkilde og en andre ende utsatt for trykk i et primært trykkreservoar (38), idet nevnte tetninger på nevnte aktiveringsstempel (10) isolerer rørtrykk fra styringssystemet, karakterisert ved at forbedringen omfatter: en omløpsbane fra nevnte styreledning (16) til et sted i fluidkommunikasjon med nevnte andre side av nevnte stempel og trykket utøvet derpå av nevnte primære trykkreservoar (38); og en normalt lukket ventil i nevnte omløpsbane når påføring og fjerning av nevnte trykkilde beveger nevnte aktiveringsstempel (10).

12. Styringssystem ifølge krav 11, karakterisert ved at: nevnte ventil omfatter videre en stempelventil, hvilken nevnte stempelventii er forskyvbar til en åpen posisjon for å utjevne nevnte trykkilde på motsatte ender av nevnte aktiveringsstempel (10), og når flyttet til åpen, forblir åpen for å utelukke bevegelse av nevnte aktiveringsstempel (10) med nevnte trykkilde.

13. Styringssystem ifølge krav 11, karakterisert ved at nevnte ventil videre omfatter: en stempelventil; og et sekundært trykkreservoar (48) som virker på nevnte stempelventil motsatt trykket fra nevnte primære trykkreservoar (38), slik at ved tap av en forhåndsbestemt trykkverdi fra nevnte primære trykkreservoar (38) på grunn av lekkasje av minst en av nevnte tetninger, forskyver trykket i nevnte sekundære reservoar (48) nevnte stempelventil.