NO324651B1 - Flersyklus-bronnhullsanordning - Google Patents

Description

Den foreliggende opprinnelse vedrører brønnhullsapparatur, og spesielt, men ikke utelukkende, fiersyklus-sirkulasjonsstusser benyttet under boreoperasjoner nede i hullet.

I boreoperasjonen nede i hullet er det ofte nødvendig å tappe (bleed) strømmen av brønnhullsfluid ned borestrengen og inn i brønnhullsringrommet. For eksempel kan dette være nødvendig når den ønskede fluidstrømningsraten for å drive et boreverktøy er utilstrekkelig for å føre alt det borede materialet opp gjennom ringrommet og til overflaten. Under disse forholdene kan en sirkulasjonsstuss bli benyttet for å tillate strømningsraten som kreves for å fjerne det borede materialet å bli pumpet inn i ringrommet mens den lavere strømningsraten påkrevd ved boreverktøyet opprettholdes.

Det er tidligere kjent å tilveiebringe en sirkulasjonsstuss med et aksielt bevegelig stempel for åpning og lukking av ventilasjonsåpninger. Ventilasjonsåpningene er tilveiebragt i et hus i stussen og tillater brønnhullsfluid pumpet ned i hullet gjennom en sentral boring i stussen å passere inn i det omkransende brønnhullsringrommet. Åpning og lukking av ventilasjonsåpningene ved hjelp av stemplet blir styrt med et bolt- og sporarrangement. Bolten er plassert i enten stemplet eller huset, og er opptatt i sporet tilveiebragt i den andre av enten stemplet eller huset. Profilen til sporet er slik at aksiell bevegelse av stemplet fører til rotasjon av stemplet i huset. Videre er graden av aksiell stempelbevegelse begrenset av sporprofilet. Stemplet kan således bli beveget aksielt nedhulls ved hjelp av en forhåndsbestemt fluidstrømningsrate og returnert opphulls ved hjelp av en forspenningsfjær for å sykle stemplet til en posisjon hvor styresporet tillater etterfølgende bevegelse av stemplet fra en lukket posisjon for ventilasjonsåpningen til en åpen posisjon for ventilasjonsåpningen.

Et problem tilknyttet de ovennevnte tidligere kjente midler for styring av stemplet kommer fra kompresjonsspiralfjæren som generelt benyttes for å forspenne stemplet opphulls. Når stemplet blir presset nedhulls ved hjelp av en fluidstrømning for å komprimere fjæren, er det en tendens til at fjæren griper stemplet og påfører dette en rotasjonskraft. Denne rotasjonskraften kan ofte være i motsetning til styresporet og-bolten. For eksempel vil, i en bevegelse av et stempel fra en lukket posisjon for ventilasjonsåpningen til en åpen posisjon for ventilasjonsåpningen, et styrespor typisk ha en profil som har til hensikt å tillate aksiell stempelbevegelse uten noe rotasjon av stemplet i forhold til huset. Under disse omstendighetene er det kjent at rotasjonskraften påført av fjæren på uønsket måte skjærer styrebolten i styresporet.

Av tidligere kjent teknikk skal spesielt nevnes US 4.403.659, NO 306.876 Bl, NO 315.094 Bl og NO 316.191 Bl, som alle beskriver nedihulls fluidsirkuleringsleverings-anordninger.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning for selektivt å tilveiebringe fluidforbindelse mellom innsiden av en brønnhullssammenstilling og utsiden av denne, idet anordningen innbefatter: Et hus som innbefatter en vegg tilveiebragt med minst en åpning forløpende derigjennom; et stempel med en langsgående boring som strekker seg derigjennom og er glidbart montert i huset for å være bevegelig mellom en første posisjon i forhold til huset som forhindrer fluidforbindelse mellom stempelboringen og utsiden av huset via de ene eller de flere åpningene og en andre posisjon i forhold til huset som tillater fluidforbindelse mellom stempelboringen og utsiden av huset via den ene eller hver åpning; og styringsmidler for styring av bevegelsen til stemplet mellom den første og andre posisjonen, idet styringsmidlene innbefatter: Et styreelement som kan gli i huset og er bevegelig ved hjelp av fluidtrykk i huset i en første aksiell retning i forhold til huset; en fjær som forspenner styreelementet i en motsatt aksiell retning i forhold til huset; en bolt festet til enten huset eller styreelementet; og et styrespor i hvilket en del av bolten er opptatt, utformet i det andre av huset eller styreelementet, idet styresporet er utformet for å begrense aksiell forskyvning av styreelementet dannet av trykkvariasjoner i huset, slik at bare etter et forhåndsbestemt antall bevegelser av styreelementet til en første aksiell posisjon, er styreelementet i stand til å beveges til en andre aksiell posisjon for å forskyve stemplet fra enten den første eller andre stempelposisjonen til den andre av den første eller andre stempelposisjonen; kjennetegnet ved at styringsmidlet videre innbefatter et første element koplet til styreelementet for å forhindre relativ rotasjon mellom det første elementet og styreelementet, og et andre element tilkoplet huset for å forhindre relativ rotasjon mellom det andre elementet og huset, idet arrangementet av elementer er slik at når styreelementet beveger seg fra den første aksielle posisjonen til den andre aksielle posisjonen, plasseres økende lengder av nevnte elementer seg nær hverandre for å tilveiebringe motstand mot relativ rotasjon, i minst en retning, mellom styreelementet og huset, idet den relative rotasjonen er relativ rotasjon som presser styrebolten mot styresporet.

I anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse plasserer, når styreelementet beveges fra den første aksielle posisjonen til den andre aksielle posisjonen og dermed forskyver stemplet til enten den første eller andre stempelposisjonen, elementer tilknyttet styreelementet og anordningens hus seg nær hverandre for å tilveiebringe motstand mot relativ rotasjon mellom styreelementet og huset. Som en konsekvens kan relativ rotasjon som søker å presse en styretapp mot styresporet bli motstått, og skade på styrebolten dermed unngått. De første og andre elementene kan være anordnet for å tillate relativ rotasjon mellom styreelementet og huset, slik det kan tillates av styrespor-profilen. Imidlertid tillater ikke elementene rotasjon som vil presse styrebolten og sporet mot hverandre i den grad at det kan oppstå skade på bolten. Videre plasserer, når styreelementet blir beveget fra den første aksielle posisjonen til den andre aksielle posisjonen, elementene seg nær hverandre i en økende grad ved hjelp av at elementene glir over hverandre med en bevegelse av en sammensynkende teleskoptype. Når styreelementet beveges mot den andre aksielle posisjonen (mens fjæren søker å påføre en økende rotasjonskraft), er elementene således bedre i stand til å motstå relativ rotasjon grunnet de stadig lengere lengdene med elementpartier plassert nær hverandre. I det tilfellet at fjære påfører en rotasjonskraft motsatt av styresporet og- bolten, støter tilstøtende elementlengder mot hverandre, og forhindrer kraften overført mellom styresporet og styrebolten i å øke til et uakseptabelt nivå. Siden rotasjonskraften påført av fjæren (ved hjelp av dennes kompresjon) virker bare i én retning, trenger elementene bare å motstå relativ rotasjon i én retning. Følgelig trenger elementene bare å plasseres tilstøtende hverandre langs en kant (hvilken kant strekker seg i en generelt aksiell retning for å være i stand til å overføre rotasjonskraft sentrert om anordningens akse).

Fortrinnsvis forblir det første elementet aksielt adskilt fra det andre elementet inntil styreelementet blir aksielt beveget til den første aksielle posisjonen. Arrangementet av de første og andre elementene kan være slik at elementene blir vinkelforskjøvet i forhold til hverandre for å tillate aksiell bevegelse av nevnte elementer forbi hverandre bare etter det forhåndsbestemte antallet bevegelser av styreelementet til den første aksielle posisjon. Det er også foretrukket at arrangementet av de første og andre elementene er slik at når elementene blir vinkelforskjøvet for å tillate aksiell bevegelse av disse forbi hverandre, blir styretappen opptatt i ett av et flertall partier av styresporet som tillater styreelementet å beveges til den andre aksielle posisjonen. Arrangementet av de første og andre elementene kan også være slik at når elementene blir vinkel-forskjøvet for å tillate aksiell bevegelse av disse forbi hverandre, blir styrebolten mottatt i en del av styresporet som tillater styreelementet å enten forskyve stemplet i den første aksielle retningen fra den første stempelposisjonen til den andre stempelposisjonen, og så til en tredje stempelposisjon som forhindrer fluidkommunikasjon mellom stempelboringen og utsiden av huset via den ene eller de flere åpningene, eller å forskyve stemplet i den første aksielle retingen fra den andre stempelposisjonen til den første stempelposisjonen og så til en tredje stempelposisjon som tillater fluidforbindelse mellom stempelboringen og utsiden av huset via den ene eller hver åpning.

Styresporet kan innbefatte et flertall av nevnte partier som tillater forskyvning av stemplet til den tredje stempelposisjonen. Bevegelse av styreelementet i den første aksielle retningen forbi den andre aksielle posisjonen kan bli forhindret ved hjelp av anlegg mellom det andre elementet og styreelementet, eller en komponent koplet dertil. Det andre elementet kan også være frigjørbart koplet til huset. Det andre elementet kan være frigjørbart koplet til huset ved hjelp av en skjærbolt. I den andre posisjonen kan stemplet være plassert slik at det tetter en fluidpassasje gjennom anordningen, og dermed ved bruk lede fluid som strømmer inn i anordningen gjennom den ene eller hver åpning.

Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet under henvisning til de medfølgende tegninger, der: figur 1 er et sideriss i tverrsnitt av en første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse anordnet i en første lukket konfigurasjon;

figur la er et planriss av den "utpakkede" profilen til et styrespor plassert i forhold til en styrebolt, som vist i figur 1;

figur 2 er et sideriss i tverrsnitt av den første utførelsesformen anordnet i en andre lukket konfigurasjon med nedhullsbevegelse av en hylse begrenset av styresporet og-bolten

figur 3 er et sideriss i tverrsnitt av den første utførelsesformen anordnet i en åpen konfigurasjon;

figur 3a er et tverrsnittsriss tatt langs linjen 3a-3a i figur 3;

figur 4 er et sideriss i tverrsnitt av den første utførelsesformen anordnet i en tredje lukket konfigurasjon (krisesituasjon);

figur 5 er et sideriss i tverrsnitt av en andre utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse anordnet i en første lukket konfigurasjon;

figur 5a er et planriss av den "utpakkede" profilen til et styrespor i forhold til en styrebolt, som vist i figur 5;

figur 6 er et sideriss i tverrsnitt av den andre utførelsesformen anordnet i en andre lukket konfigurasjon med nedhullsbevegelse av en hylse begrenset av styresporet og- bolten;

figur 7 er et sideriss i tverrsnitt av den andre utførelsesformen anordnet i en åpen konfigurasjon;

figur 7a er et tverrsnittsriss tatt langs linjen 7a-7a i figur 7a;

figur 8 er et sideriss i tverrsnitt av den andre utførelsesformen anordnet i en tredje lukket konfigurasjon (krisesitasjon);

figur 9 er et sideriss i tverrsnitt av den tredje utførelsesformen av den foreliggende oppfinnelse anordnet i en første lukket konfigurasjon med nedhullsbevegelse av en hylse begrenset av et styrespor og en- bolt;

figur 9a er et planriss av den "utpakkede" profilen til et styrespor plassert i forhold til en styrebolt som vist i figur 9;

figur 10 er et sideriss i tverrsnitt av den tredje utførelsesformen anordnet i en andre lukket konfigurasjon med nedhullsbevegelse av hylsen begrenset av styresporet og-bolten, og med vinkelposisjonen til hylsen forskjellig fra den som er vist i figur 9;

figur 11 er et sideriss i tverrsnitt av den tredje utførelsesformen anordnet i en åpen konfigurasjon;

figur 11 a er et tverrsnittsriss tatt langs linj en 11 a-11 a i figur 11; og

figur 12 er et sideriss i tverrsnitt av den tredje utførelsesformen anordnet i en lukket krisesituasj onskonfigurasj on.

Den første utførelsesformen vist i figurene 1 til 4 er en flersyklus-sirkulasjonsstuss 2 definert av et antall indre deler montert i et i det vesentlige sylindrisk hus 4. Huset 4 er definert av tre sylindriske elementer 6, 8,10 som er gjengetilkoplet hverandre for å definere en langstrakt boring 12. Det første elementet 6 er gjengetilkoplet en opphullsende av det andre huselementet 8 for å tilveiebringe en nedovervendende indre skulder 14. Det tredje huselementet 10 er gjengetilkoplet en nedhuUsende av det andre huselementet 8 for å definere en oppovervendende skulder 16. En øvre ende 18 av det første huselementet 6 er tilveiebragt med en innvendig skruegjenge 20, mens en nedre ende 22 av det tredje huselementet 10 er tilveiebragt med en utvendig skruegjenge 24 for å underlette feste av sirkulasjonsstussen 2 til tilstøtende komponenter i en brønn-hullsstreng.

I tillegg til de sylindriske huselementene 6, 8,10 beskrevet ovenfor, kan huset 4 også inkorporere en sylindrisk hylse 26 plassert i den langstrakte boringen 12 mellom de nedover- og oppovervendende skuldrene 14,16. Hylsen 26 har en utvendig diameter som er i det vesentlige lik den innvendige diameteren til det andre huselementet 8. Den utvendige overflaten til hylsen 26 er tilveiebragt med to O-ring tettinger 28 for å forhindre aksiell fluidstrømning mellom den utvendige overflaten og den innvendige overflaten av det andre huselementet 8. Arrangementet av hylsen 26 i det andre huselementet 8 er slik at hylsen 26 kan gli aksielt i boringen 12. Imidlertid, slik det vil bli forklart i det etterfølgende, oppstår slik aksiell bevegelse av hylsen 26 bare under krise-tilstander. Under normal bruk av sirkulasjonsstussen 2 blir den sylindriske hylsen 26 selektivt bibeholdt i en forhåndsbestemt aksiell posisjon i forhold til det andre huselementet 8 ved hjelp av en skjærbolt 30. En eller flere skjærbolter kan være tilveiebragt.

I nedhullsenden av hylsen 26 strekker tre elementer 32 som er integrert med hylsen 26 seg innover fra den innvendige overflaten av hylsen 26 (se figur 3a) for å tilveiebringe tre oppovervendende hylseskuldre 34. Elementene 32 strekker seg bare en kort lengde inn i boringen 12 for å bibeholde en sirkulær fluidbane 38 der over. Slik det vil bli forstått fra den etterfølgende beskrivelse, kan antallet elementer 32 bli variert for å endre antallet sykler som kreves for å omstille sirkulasjonsstussen mellom åpne og lukkede konfigurasjoner. Elementene 32 er likt adskilt om lengdeaksen til sirkulasjonsstussen 2, og definerer spor 36 derimellom som strekker seg i en langsgående retning. De tre elementene 32 er identisk med hverandre, og sporene 36 er følgelig identisk med hverandre og adskilt i lik avstand om lengdeaksen til sirkulasjonsstussen 2.

Huset 4 er tilveiebragt med seks åpninger 42 som strekker seg radielt gjennom veggen av dette for å tillate fluidforbindelse mellom boringen 12 og utsiden av sirkulasjonsstussen. Åpningene 40 ligger i et enkelt plan orientert vinkelrett på lengdeaksen til huset 4. Mer spesifikt er åpningene 40 tilveiebragt i det andre huselementet 8 og hylsen 26. O-ring tettingene 28 er plassert opphulls og nedhulls av åpningene 40 for å forhindre inntrengning i boringen 12 av brønnhullsfluid som befinner seg i åpningene 40.

Huset 4 rommer et antall indre deler, inkludert et stempel 42 og en kompresjonsspiral-fjær 44 som hovedkomponenter. Stemplet 42 har en generelt sylindrisk form, hvor den øvre delen 46 av dette har en større ytre diameter enn den nedre delen 48. Forskjellen i diameter mellom de øvre og nedre delene 46, 38 av stemplet 42 tilveiebringer en stempelskulder 50 (se spesielt figur 2). Den utvendige overflaten av den øvre delen 46 er omskrevet av et styringsspor 52 med den "utpakkede" profilen vist i figur la. Styresporet 52 er tilveiebragt i en retning med en første bestanddel parallelt med anordningens akse for å tillate aksiell bevegelse av stemplet 42, og en andre bestanddel som forløper periferisk for å tillate rotasjon av stemplet 42. Styresporet 52 er derfor utformet for å tilveiebringe roterende indeksering av stemplet 42 når stemplet 42 beveges aksielt.

En O-ringtetting 54 og slitering 56 er tilveiebragt på den utvendige overflaten av stemplet 42 over sporet 52. Stemplet 42 er også tilveiebragt med en boring 58 med en tilstrekkelig stor diameter til å tillate passasje av kabel- eller kveilerørverktøy. Det vil forstås fra figurene 1 til 4 at den utvendige diameteren til stemplets øvre del 46 er i det vesentlige lik den innvendige diameteren til det andre huselementet 8, at den utvendige diameteren til stemplets nedre del 48 er i det vesentlige lik den innvendige diameteren til hylsen 26, og at diameteren til stempelboringen 58 er i det vesentlige lik diameteren til den sirkulære fluidbanen 38 forbi de tre hylseelementene 32. Dimensjonene til stemplet 42 i forhold til huset 4 er slik at det tillates enkel aksiell bevegelse av stemplet 42 i huset 4.

Stemplet 42 er plassert i boringen 12 i det andre huselementet 8 med stempelskulderen

59 plassert opphulls av en fjærskulder 60 definert av opphullsenden av hylsen 26. Kompresjonsfjæren 44 strekker seg mellom fjærskulderen 60 og stempelskulderen 50 for å forspenne stemplet 42 i en opphulls aksiell retning mot det første huselementet 6. Et lager 62 er plassert mellom fjæren 44 og stempelskulderen 50 for å tillate stemplet 42 å rotere enklere i forhold til fjæren 44. Opphullsforskyvning av stemplet 42 er begrenset av den nedovervendende skulderen 14. Huset 4 og stemplet 42 danner dermed et stempelfjærkammer 64 som er avtettet ved hjelp av stempel-O-ringtettningen 54 og en ytterliger O-ringtetting 66 montert i den indre overflaten av et opphullsparti av hylsen 26. For enkel sammenstilling, kan den ytterligere tettingen 66 være tilveiebragt på stemplet 42. Den aksielle bevegelsen av stemplet 42 i boringen 12 blir behjulpet ved tilveiebringelsen av ventilasjonshull 68, som, i bruk, ventilerer stempelfjærkammeret 64 til stempelboringen 58. Fire ventilasjonshull 68 er tilveiebragt. Diameteren til hvert ventilasjonshull 68 bestemmer graden av demping tilveiebragt til stemplet 42. Øking av diameteren til et ventilasjonshull 68 reduserer dempingen. Graden av stempelbevegelse kan dermed bli styrt, og borevibrasjon motvirket.

Som vist i figur 1, er lengden av stemplet 42 litt mindre enn avstanden mellom den nedovervendende skulderen 14 og de tre oppovervendende hylseskuldrene 34. Ikke desto mindre har stemplet 42 tilstrekkelig lengde til å strekke seg nedover forbi åpningene 40 på huset 4 ved plassering i anlegg med den nedovervendende skulderen 14. To O-ring tettinger 70 plassert opphulls og nedhulls av husåpningene 40 i den indre overflaten av hylsen 26 forhindrer uønsket fluidinntrengning i åpningene 40 inn i sirkulasjonsstussen 2 mellom hylsen 26 og stemplet 42. Ikke desto mindre er stemplet 42 tilveiebragt med seks strømningsåpninger 72 som kan bli innrettet med åpningene 40 gjennom aksiell forskyvning av stemplet 42 for å tillate en strøm av brønnhullsfluid mellom ringrommet og innsiden av sirkulasjonsstussen 2. Mer spesifikt, strømnings-portene 72, dvs. i et enkelt plan orientert vinkelrett på stemplets 42 lengdeakse. Strømningsåpningene 72 strekker seg radielt gjennom veggene til stemplet 42, og har liknende diameter som åpningene 40. Arrangementet av strømningsåpningene 72 i forhold til åpningene 40 er slik at når stemplet 42 er plassert i en lukket posisjon, som vist i figurene 1 og 2, er strømningsåpningene 72 plassert opphulls av åpningene 40 og nærliggende tettinger 70 for å isolere boringen 12 fra ringrommet, mens når stemplet 42 er plassert i en åpen posisjon, som vist i figur 3, bringes strømningsåpningene 72 i flukt med åpningene 40 og tilveiebringer dermed en fluidbane mellom ringrommet og boringen 12.

Nedhullsenden av stemplet 42 er tilveiebragt med tre aksielt forløpende spor 74 (hvorav bare to er synlige i de medfølgende tegninger). Stempelsporene 42 strekker seg gjennom hele tykkelsen av stempelveggen, og tilveiebringer effektivt tre elementer 76 som rager nedover fra nedhullsenden av stemplet 42. De tre stempelelementene 76 er plassert i lik avstand om lengdeaksen til sirkulasjonsstussen 2, og har en lengde og en periferisk bredde som er i det vesentlige identisk med den for hylsesporene 36. De relative størrelsene mellom hylsesporene 36 og stempelelementene 76 er slik at stempelelementene 76 kan innrettes med, og gli aksielt inn i, hylsesporene 36. Den periferiske bredden av hylseelementene 32 i forhold til stempelsporet 74 er også helt klart slik at når disse er innrettet, kan stempelsporene 74 gli aksielt over hylse-elementene 32. Som for stempelelementene 76 og hylsesporene 36 er de periferiske breddene av stempelsporene 74 og hylseelementene 32 i det vesentlige like. Hensikten med denne likheten med hensyn til periferiske bredder er å sikre at når elementene 32, 76 er respektivt i inngrep med sporene 34, 36, er den relative rotasjonen som er mulig mellom stemplet 42 og 44 minimal. Som det vil bli forstått fra den etterfølgende beskrivelsen, er hensikten med element/slisseinngrepet mer spesifikt å forhindre rotasjon av stemplet 42 i forhold til huset 4 i en bestemt retning under bevegelse av stemplet 42 mot den åpne posisjonen vist i figur 3. Et forsøk fra stemplet 42 i å rotere i forhold til huset 4 mens elementene 32,76 og sporene 36, 74 er i inngrep, vil føre til anlegg mellom hvert stempelelement 32 og et tilstøtende stempelelement 76 i lengderetning forløpende kanter derav. For å minimalisere mulig relativ rotasjon mellom stemplet 42 og huset 4, er det således viktig at de ovennevnte tilstøtende kantene er i anlegg med hverandre eller i det minste svært nær hverandre når stemplet 42 begynner bevegelse mot den åpne posisjon. De relative vinkelposisjonene for de resterende, i lengderetning forløpende kantene av hylsen og stempelelementene 32, 76 som ikke søker å støte mot hverandre i bruk (grunnet retningen av relativ stempel/husrotasjon) er ikke kritisk. I denne utstrekning er likhet mellom elementets og sporets periferiske bredde ikke essensielt for operasjon av sirkulasjonsstussen 2.

Som det tydligst fremgår i det ekspanderte risset i figur 1, er en fjernbar ringformet dyse 78 montert i stempelboringen 58 i en opphullsende av stemplet 42. Dysen 78 er festet mot den oppovervendende skulder 80 definert i stempelboringen 58 med en ringformet holdering 82. Holderingen 82 er selv plassert i et ringformet spor tilveiebragt i stempelboringen 58. Fluidstrømning mellom dysen 78 og stemplet 42 blir forhindret ved hjelp av en O-ringtetting 84. Hensikten med dysen 78 er å tilveiebringe et trykkfall i fluidstrømmen som passerer gjennom stempelboringen 58. Dysen 78 kan bli valgt for å tilveiebringe en ønsket restriksjon i stempelboringen 58 og dermed initiere aksiell nedhullsbevegelse av stemplet 42 i huset 4 med en gitt fluidstrømningsrate gjennom sirkulasjonsstussen 2.

En styrebolt 86 strekker seg gjennom veggen til det andre huset 8 for å rage inn i boringen 12 og plasseres i styresporet 52. Styrebolten 86 er festet i posisjon ved hjelp av en holdeplugg 88. En eller flere styrebolter kan være tilveiebragt. Skjærbolten 30 som forbinder det andre huselementet 80 og hylseelementet 26 strekker seg også gjennom en åpning gjennom veggen til huselementet 8, og blir holdt i posisjon ved hjelp av en holdeplugg.

I bruk danner flersirkulasjonsstussen 2 del av en nedhullsfjær hvorigjennom brønnhulls-fluid kan bli pumpet for å operere utstyr slik som for eksempel en forankringspakning eller et boreverktøy, et turbobor eller en fortrengningsmotor. Figurene 1 og la viser sirkulasjonsstussen 2 anordnet med stemplet 42 plassert i en inaktivert, lukket posisjon. I denne inaktiverte posisjonen er stemplet 42 plassert i anlegg med den nedovervendende skulderen 14 til det andre huselementet 8. Nedhullsenden av stemplet 42 (inkludert antallet stempelelementer 32) er plassert opphulls av antallet oppovervendende hylseskuldre 34. Videre er styrebolten 86 plassert i en av seks inaktiverte sporposisjoner X i styresporet 52. Stemplet 42 vil forbli i den inaktiverte posisjon inntil en forhåndsbestemt strøm av brønnhullsfluid gjennom sirkulasjonsstussen 2 er generert. Som tidligere indikert, kan den forhåndsbestemte fluidstrømmen bli justert ved å endre dimensjonene til dysen 78. Straks den forhåndsbestemte fluidstrømmen er generert eller overskredet, vil stemplet 42 søke å beveges til den aktiverte, åpne posisjonen vist i figur 3.

Imidlertid blir den aksielle bevegelsen av stemplet 42 styrt av samvirke mellom styrebolten 86 og styresporet 52, og stemplet 42 vil bli forhindret fra å bevege seg til den aktiverte posisjonen med mindre styrebolten 86 er plassert i en av tre inaktiverte sporposisjoner XX i styresporet 52 (se figur la) umiddelbart før den forhåndsbestemte strømmngsraten er tilveiebragt. Dersom styrebolten 86 ikke er plassert i en av de tre inaktiverte sporposisj onene XX, så vil den aksielle bevegelsen av stemplet 42 bli begrenset av styreboltens 86 anlegg mot siden av styresporet 52 i en av tre spormellom-posisjoner Y (se figur la). Selv om det er forskjøvet aksielt, har ingen del av stemplet 42 beveget seg nedover forbi de oppovervendende hylseskuldrene 34 når styrebolten 86 er plassert i en av de tre spormellomposisjonene Y (se figur 2). Med styrebolten 86 plassert i en spormellomposisj on Y, ligger nedhullsendene av stempelelementene 76 i anlegg med (eller er alternativt adskilt fra) hylseskuldrene 34, Den relative vinkelposisjonen mellom stemplet 42 og hylsen 26 er slik at stemplet og hylseelementene 76, 32 ikke bringes i flukt med hylse- og stempelsporene 36, 74. Med stemplet 42 plassert i en av de inaktiverte posisjonene eller mellomposisjonene vist i figurene 1 og 2, respektivt, forblir strømningsåpningene 72 opphulls av husåpningene 40, og avtettet fra disse ved hjelp av den tilstøtende O-ringtettingen 70. Utløp av brønnhullsfluid fra stussen 2 gjennom åpningene 40 blir således forhindret.

Når styrebolten 86 er plassert i en av de tre tidligere nevnte inaktiverte posisjoner XX i styresporet 52 umiddelbart før den forhåndsbestemte strømningsraten blir generert eller overskredet, tillater styresporets 52 profil stempelelementene 76 å rotasjonsbeveges til innretning med de tre hylsesporene 36 og så tillate stemplet 42 å beveges aksielt nedhulls uten ytterligere rotasjon (se figurene 3 og 3a). Når stemplet 42 beveger seg nedhulls i forhold til huset 4, beveger styrebolten 86 seg i styresporet 52 fra posisjon XX til en av tre aktiverte sporposisjoner Z (se figur la). Med styrebolten 86 plassert i en av de tre aktiverte sporposisjoner Z innrettes strømningsåpningene 72 i stemplet 42 med husåpningene 40 for å tillate utslipp av brønnhullsfluid fra strengen og inn i det omkransende brønnhullsringrommet.

Med sirkulasjonsstussen 2 anordnet i den åpne konfigurasjonen, ligger de lukkede endene av stempelsporene 74 også an mot de oppovervendende hylseskuldrene 34.

Bevegelse av stemplet 42 blir behjulpet av fire ventilasjonshull 68 som tillater fluid å strømme mellom stempelfjærkammeret 64 og stempelboringen 58 når stemplet 42 beveges aksielt og varierer fjærkammerets 64 volum.

Det vil forstås at stemplet og hylseelementene 76, 32 må være anordnet for å bringes i flukt med hylse- og stempelsporene 36,74 når styrebolten 86 beveges fra de tidligere nevnte inaktiverte posisjoner XX til de aktiverte sporposisjoner Z. Viktigere er det at stempel-og hylseelementer 76,32 bør være anordnet i forhold til hverandre slik at dersom stemplet 42 skulle forsøke å rotere (muligens under virkningen av fjæren 44), i motsetning til styresporet og- bolten, støter de tilstøtende stempel- og hylseelementene 76,32 mot hverandre og forhindrer stempelrotasjon. På denne måten blir påføring av uønskede krefter på styrebolten 86 forhindret. Faren for at styrebolten 86 skjæres og/eller at stemplet 42 kiler seg fast, blir således redusert. Det vil forstås at når stemplet 42 blir forskjøvet nedhulls i økende grad med en økende tendens for at kompresjonen fra fjæren 44 påfører uønskede rotasjonskrefter til stemplet 42, plasseres en økende lengde av stempel- og hylseelementene 76, 32 seg tilstøtende hverandre, og tillater stempel- og hylseelementene 76, 32 å motstå stempelrotasjon med økende effektivitet.

For å bevege styrebolten 86 fra en mellomliggende sporposisjon Y eller aktivert sporposisjon Z å bevege stemplet 32 mot den inaktiverte posisjonen vist i figur 1, blir brønnstrømraten gjennom sirkulasjonsstussen 2 redusert under den forhåndsbestemte raten for å tillate kompresjonsfjæren 44 å avspennes og presse stemplet 42 til anlegg med det første huselementet 6. Bevegelse av sirkulasjonsstussen 2 fra en åpen konfigurasjon til en lukket konfigurasjon kan dermed enkelt oppnås. Imidlertid kan det oppstå omstendigheter hvor stemplet 42 kiler seg fast i en nedhuUs-posisjon i en slik utstrekning at forspenningskraften opphulls fra kompresjonsfjæren 44 er utilstrekkelig til å frigjøre stempelet 42 selv når strømningsraten blir redusert til null. En situasjon kan derfor oppstå hvor lukking av sirkulasjonsstussen 2 blir problematisk.

I tilfelle sirkulasjonsstussen 2 kiler seg fast i en åpen konfigurasjon, kan et forsøk på å bevege sirkulasjonsstussen 2 til en lukket konfigurasjon bli gjort ved å øke fluid-strømmen gjennom sirkulasjonsstussen 2 for å skjære skjærbolten 30 og bevege stemplet 42, sammen med hylsen 26, nedhulls mot det tredje huselementet 10. Det forutses at en større resultantkraft på stemplet 42 kan bli generert av en fluidstrøm nedhulls gjennom borehullet 12 enn av kompresjonsfjæren 44. Det kan således meget vel være mulig å bevege et fastkilt stempel 42 nedhulls ved hjelp av dynamisk fluidtrykk under omstendigheter hvor kompresjonsfjæren 44 ikke er i stand til å bevege det fastkilte stemplet 42 opphulls. Imidlertid, siden nedhullsbevegelse av stemplet 42 er begrenset i den åpne konfigurasjonen ved hjelp av hylseelementene 32 (for å sikre innretting mellom husåpningene 40 og strømningsåpningen 72), må ytterligere nedhullsbevegelse av stemplet 42 bli fulgt av en bevegelse av hylsen 26. Kraften påført stemplet 42 av fluidstrømmen må derfor være tilstrekkelig til ikke bare å frigjøre stempelet 42, men også å skjære skjærbolten 30 og dermed tillate bevegelse av hylsen 26. Straks en tilstrekkelig kraft er generert til å frigjøre stempelet 42 og skjære skjærbolten 30, beveges stemplet 42 og hylsen 26 nedhulls til en lukket krisesituasjonsposisjon. Styresporets 52 profil er slik at det tillates ytterligere nedhullsbevegelse av stemplet 42. Som vist i figur 4, er den ytterligere nedhullsbevegelsen av stemplet 42 begrenset av hylsens 26 anlegg med den oppovervendende skulderen 16 definert av det tredje huselementet 10. I den lukkede krisesituasjonkonfigurasjonen forblir delene 90 av husåpningene 40 definert av hylsen 26 innrettet med strømningsåpningen 42, men plassert nedhulls av delene 22 av husåpningene 40 definert av det andre huselementet 8. I den lukkede krisesituasjonskonfigurasjonen er styrebolten 86 også plassert i en av tre forlengede sporposisjoner ZZ.

Den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til den spesifikke utførelsesformen beskrevet ovenfor. Variasjoner og alternativer vil fremgå for en leser med fagkompetanse innen området. For eksempel kan styresporet 52 ha en alternativ profil med ulikt antall inaktiverte, mellomliggende, aktiverte og forlengede sporposisjoner. Styresporet 52 vist i figur 1, har en profil som får stemplet 42 til å rotere 120° ved bevegelse aksielt mellom suksessive mellomliggende eller aktiverte sporposisjoner Y, Z. Profilen kan bli endret slik at stempelt 42 roterer en annen vinkel ved bevegelse mellom disse posisjonene (medfølgende endring av arrangementet av stempel- og hylse-elementene 76,32 kan også kreves, slik det vil fremgå for en leser med fagkompetanse).

Sirkulasjonsstussen 2 vist i figurene 1 til 4 kan betraktes som en to-syklus-sirkulasjonsstuss ved at to sykler med trykksetting av stussen for å bevege stemplet 42 aksielt nedhulls, må bli gjennomført før stussen 2 vil bli omstilt fra en lukket konfigurasjon til en åpen konfigurasjon. Antallet sykler blir ikke bare bestemt av styresporets 52 profil, men også av arrangementet av stempel- og hylseelement 76, 32. Det vil forstås at antallet sykler vil endres ved å endre arrangementet av stempel- og hylseelementer 76, 32 uten nødvendigvis å endre styresporets 52 profil. Dette er fordi, selv om de aktiverte sporposisj onene Z for styresporet 52 kan tillate nedhullsbevegelse av stemplet 42 til en åpen posisjon, stempelbevegelse til den åpne posisjonen ikke vil bli realisert med mindre stempel- og hylseelementene 76,32 innrettes med hylse- og stempelsporene 36, 74. En seks-syklus-sirkulasjonsstuss 102 er således vist i figurene 5 til 8, hvor profilen til styresporet er identisk med profilen til den første utførelsesformen. Seks-syklus-sirkulasjonsstussen 102 skiller seg faktisk bare fra to-syklus-sirkulasjonsstussen 2 i arrangementet av stemplet og hylse-elementene.

Som det fremgår tydeligere fra figur 7a, innbefatter hylsen 126 og stemplet 142 i den andre utførelsesformen 102 hver bare et enkelt element 132,176 med en halvsirkelform. Stempelelementet 176 er anordnet i forhold til styresporet 52 og hylseelementet 132, slik at styrebolten 86 er i stand til å bevege seg til bare en av de aktiverte sporposi-sjonene Z. Bevegelse til de resterende to aktiverte sporposisj onene Z blir forhindret ved anlegg mellom nedhullsenden av stempelelementet 176 og den oppovervendende hylse-skulderen 134 definert av hylseelementet 132. Når hylse- og stempelelementene 134, 176 er plassert i forhold til hverandre for å tillate bevegelse av styrebolten til en aktivert sporposisj on Z, sikrer imidlertid anlegg mellom de i lengderetning forløpende kantene

133,177 av hylseelementene 132 og stempelelementene 176 at rotasjon av stemplet 142 i forhold til det andre huselementet 8 i motsetning til styresporet og- bolten blir motstått. Det vil derfor forstås at styresporet 52 og hylse/stempelelementene 132, 76 kombineres for å tilveiebringe en seks-syklisk indekseringsmekanisme.

For å tilveiebringe forbedret anvendelighet kan elementene tilveiebragt på hylsen og stemplet henholdsvis kunne fraskilles hylsen og stemplet. Dette kan bli oppnådd ved å definere elementene på en sylindrisk del som er skruegjengeinngripbar med den nedre delen av hylsen eller stemplet. På denne måten kan sykelegenskapene til en sirkulasjonsstuss bli enkelt og greit endret.

Som vist i figur 8, kan seks-syklus-sirkulasjonsstussen 102 bli beveget til en lukket krisesituasjonskonfigurasjon (som for den første utførelsesformen 2) ved å øke strømningsraten gjennom sirkulasjonsstussen 102 og skjære skjærbolten 30.

En tredje utførelsesform 202 er vist i figurene 9 til 12. Den tredje utførelsesformen 202 er en seks-syklus-sirkulasjonsstuss som skiller seg fra den andre utførelsesformen 102 bare ved arrangementet av nedhullsdelene av det andre huselementet 208, hylsen 226 og stemplet 242. Arrangementet av disse komponentene er slik at når stemplet er i den lukkede posisjonen, som vist i figurene 9 og 10 (eller en lukket krisesituasjonsposisjon som vist i figur 12), kan brønnhullsfluid strømme gjennom innsiden av sirkulasjonsstussen 202 som i tilfelle med den første og andre utførelsesformen. Imidlertid, når stemplet 242 er i en åpen posisjon, som vist i figur 11, er boringen 12 gjennom sirkulasjonsstussen 202 lukket, og all brønnhullsfluid som strømmer nedhulls gjennom sirkulasjonsstussen 202 blir ledet inn i ringrommet ved hjelp av husåpningene 40.

Mer spesifikt er nedhullspartiene av hylse 226 og stemplet 242 anordnet med en asymmetrisk konfigurasjon. Stemplet 242 definerer en stempelboring 258 med et øvre parti koaksialt anordnet med lengdeaksen til sirkulasjonsstussen 202 og et nedre parti plassert nedhulls av strømningsåpningene 72 som strekker seg nedhulls i en vinkel i forhold til lengdeaksen til sirkulasjonsstussen 202. Følgelig åpnes nedhullsenden av stempelboringen 258 på et sted som er forskjøvet fra lengdeaksen til anordningen 202. Denne forskjøvne plasseringen tilveiebringer en nedhullsvendende stempelskulder 259 som strekker seg innover i boringen 12 til sirkulasjonsstussen 202. Et enkelt stempelelement 276 strekker seg nedover fra skulderen 259. Nedhullsenden av hylsen 226 har en redusert diameter som definerer en avgrenset boring 227 innenfor en akse forskjøvet i forhold til sirkulasjonsstussens 202 lengdeakse. Opphulls av den reduserte diameteren er hylsen 226 tilveiebragt med fire åpninger 229 som strekker seg radielt gjennom tykkelsen av hylsen 226.

I den lukkede konfigurasjonen, som vist i figurene 9 og 10, kan brønnhullsfluid strømme gjennom sirkulasjonsstussen 202 via stempelboringen 258, om den nedovervendende stempelskulderen 259 og gjennom den begrensede hylseboringen 227. I figur 9 er sirkulasjonsstussen 202 vist med stemplet 242 forskjøvet nedhulls mot forspenningen fra kompresjonsfjæren 44 ved hjelp av en passende strømningsrate for brønnhullsfluidet. Forskyvning av stemplet 242 til en åpen posisjon blir forhindret ved at stempelelementet 276 ligger an mot et enkelt huselement 232 som definerer den begrensede boringen 227. Sirkulasjonsstussen 202 er i figur 10 vist "syklet" til en ytterligere lukket konfigurasjon hvor stemplet 242 har blitt rotert i det andre huselementet 208. Igjen blir bevegelse av stemplet 242 til den åpne posisjon forhindret med stempelelementets 276 anlegg mot hylseelementet 232. Imidlertid, med sirkulasjonsstussen 202 syklet til konfigurasjonen vist i figurene 11 og 1 la, vil det sees at stemplet 242 har rotert tilstrekkelig til at stempelelementet 276 bringes i flukt med den begrensede boringen 227 (som virker som et hylsespor) og tillater stemplet 242 å beveges ytterligere nedhulls i forhold til hylsen 226. Ved å gjøre dette, bringes stempelstrømningsåpningene 72 i flukt med husåpningene 40 (som tillater strømning til ring-rommet) og den nedovervendende stempelskulderen 259 lukker den begrensede hylseboringen 227 (som forhindrer fluidstrømning i boringen 12 nedhulls forbi det andre huselementet 208). Fluidstrømning gjennom de fire åpningene 229 er ikke mulig i de åpne og lukkede stempelposisjonene i figurene 9,10,11 og 1 la grunnet tettingen av disse åpningene ved hjelp av det andre huselementet 208.

Som beskrevet i forbindelse med den første og andre utførelsesformen, kan den tredje utførelsesformen 202 bli beveget til en lukket krisesituasjonsposisjon i tilfelle stemplet 242 kiler seg fast og forspenningskraften fra kompresjonsfjæren 44 er utilstrekkelig til å returnere stemplet 242 til sin opprinnelige opphullsposisjon i anlegg med det første huselementet 6. Igjen, som beskrevet i forbindelse med den første og andre utførelses-formen, blir den lukkede krisesituasjonskonfigurasjonen oppnådd ved å øke fluid-strømmen gjennom boringen 12. Strømningsraten blir øket inntil nedhuUskraften påført stemplet 242 er tilstrekkelig til å frigjøre stemplet 242 og skjære skjærbolten 30. Stemplet 242 og hylsen 226 blir så beveget nedhulls. Nedhullsbevegelse av stemplet 242 og hylsen 226 blir begrenset ved anlegg mellom hylsen 226 og det tredje huselementet 10. Selv om den begrensede hylseboringen 227 forblir avtettet av den nedovervendende stempelskulderen 259, blir strømning gjennom boringen 12 og inn i det tredje huselementet 10 tillatt ved hjelp av åpningene 229 tilveiebragt i hylsen 226. Strømning gjennom åpningene 229 er mulig med hylsen 226 i anlegg med det tredje huselementet 10 ved hjelp av en periferisk forsenkning 231 tilveiebragt i den indre overflaten av det andre huselementet 208 i en nedhullsdel av dette. Mer spesifikt er forsenkningen 231 plassert opphulls i forhold til det tredje huselementet 10 og nedhulls i forhold til de fire åpningene 229 når hylsen 226 er plassert i en ikke-krisesituasjonsposisjon (dvs. når den holdes tilbake av skjærbolten 30, som vist i figurene 9 til 1 la). Den periferiske forsenkningen 231 har tilstrekkelig nedhullslengde til at brønnhullsfluid kan strømme gjennom hylseåpningene 229, rundt og under hylseelementet 232, og inn i det tredje huselementet 10.

Til slutt vil det forstås at alle de ovenfor beskrevne utførelsesformer kan bli beveget til den lukkede kriseposisjonen ved hjelp av kjørings-midler for lukking av stempelboringen. For eksempel kan en utløsningsplugg bli kjørt på en kabel nedihulls gjennom anordningen for å plasseres i stempelet 42,142,242 og blokkere stempelboringen. Skjærbolten 30 vil så skjære og anordningen vil lukke. Utløsningspluggen kan så bli gjenvunnet, og sirkulasjon gjennom anordningen gjenopprettet.

Claims (10)

1. Anordning for selektivt å tilveiebringe fluidforbindelse mellom innsiden av en nedhulls-sammenstilling og utsiden av denne, hvilken anordning innbefatter: Et hus som inkorporerer en vegg tilveiebragt med minst en åpning som strekker seg derigjennom; et stempel med en langsgående boring som strekker seg derigjennom og som er glidbart montert i huset for å være bevegelig mellom en første posisjon i forhold til huset som forhindrer fluidforbindelse mellom stemplets boring og utsiden av huset via den minst ene åpningen, og en andre posisjon i forhold til huset som tillater fluidforbindelse mellom stemplets boring og utsiden av huset via den minst ene åpningen; og styringsmidler for styring av stemplets bevegelse mellom den første og andre posisjonen, idet styringsmidlet innbefatter: et styreelement som kan gli i huset og er bevegelig ved hjelp av fluidtrykk i huset i en første aksiell retning i forhold til huset; en fjær som forspenner styreelementet i en motsatt aksiell retning av huset; en bolt festet til enten huset eller styreelementet; og et styrespor hvori en del av bolten er opptatt, utformet i det andre av huset eller styreelementet, hvilket styrespor er utformet for å begrense aksiell forskyvning av styreelementet generert av trykkvariasjoner i huset, slik at bare etter et forhåndsbestemt antall bevegelser av styreelementet til en første aksiell posisjon er styreelementet i stand til å beveges til en andre aksiell posisjon for å forskyve stemplet fra enten den første eller andre stempelposisjonen til den andre av den første eller andre stempelposisjonen; karakterisert ved at styremidlet videre innbefatter et første element tilkoplet styreelementet for å forhindre relativ rotasjon mellom det første elementet og styreelementet, og et andre element tilkoplet huset for å forhindre relativ rotasjon mellom det andre elementet og huset, idet arrangementet av elementene er slik at når styreelementet beveges fra den første aksielle posisjonen til den andre aksielle posisjonen, plasseres økende lengder av elementene tilstøtende hverandre for å tilveiebringe motstand mot relativ rotasjon, i minst en retning, mellom styreelementet og huset, idet den relative rotasjonen er relativ rotasjon som presser styrebolten mot styresporet.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at det første elementet forblir aksielt adskilt fra det andre elementet inntil styreelementet er aksielt beveget til den første aksielle posisjonen.

3. Anordning i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert v e d at arrangementet av det første og andre elementet er slik at elementene blir vinkelforskjøvet i forhold til hverandre, for å tillate aksiell bevegelse av elementene forbi hverandre, bare etter et forhåndsbestemt antall bevegelser av styreelementet til den første aksielle posisjonen.

4. Anordning i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at arrangementet av det første og andre elementet er slik at når elementene er vinkelforskjøvet for å tillate aksiell bevegelse forbi hverandre, er styrebolten opptatt i ett av et antall deler av styresporet som tillater styreelementet å beveges til den andre aksielle posisjon.

5. Anordning i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at arrangementet av det første og andre elementet er slik at når elementene er vinkelforskjøvet for å tillate aksiell bevegelse av disse forbi hverandre, er styrebolten opptatt i en del av styresporet som tillater styreelementet enten å forskyve stemplet i den første aksielle retning fra den første stempelposisjonen til den andre stempelposisjonen og så til en tredje stempelposisjon som forhindrer fluidforbindelse mellom stemplets boring og utsiden av huset via den minste ene åpningen, eller å forskyve stemplet i den første aksielle retningen fra den andre stempelposisjonen til den første posisjonen og så til en tredje stempelposisjon som tillater fluidforbindelse mellom stemplets boring og utsiden av huset via den minste ene åpningen.

6. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert ved at styresporet innbefatter et flertall av nevnte deler som tillater forskyvning av stemplet til den tredje stempelposisjonen. rf

7. Anordning i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at bevegelse av styreelementene i den første aksielle retningen forbi den andre aksielle posisjonen, blir forhindret ved hjelp av anlegg mellom det andre elementet og styreelementet eller en komponent tilkoplet dette.

8. Anordning i henhold til krav 7, karakterisert ved at det andre elementet er frigjørbart koplet til huset.

9. Anordning i henhold til krav 8, karakterisert ved at det andre elementet er frigjørbart koplet til huset ved hjelp av en skjærbolt.

10. Anordning i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at når stemplet er i den andre stempelposisjonen, er det plassert slik at det avtetter en fluidbane gjennom anordningen og dermed, ved bruk, leder fluidstrømning inn i anordningen gjennom den minst ene åpningen.