NO330789B1 - Anordning og fremgangsmate for mekanisk avstengningsventil i en bronn - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Denne oppfinnelsen angår avstengningsventiler utformet til bruk i verktøy-strenger for å utsettes i brønner for å utføre brønnhullsfunksjoner.

Ved komplettering av en produktgjenvinningsbrønn, slik som innen olje- og gassindustrien, må generelt flere brønnhullsoppgaver eller funksjoner utføres med verktøy senket gjennom brønnrøret eller foringsrøret. Disse verktøy kan innbefatte, avhengig av den nødvendige oppgave som skal utføres, perforeringsapparater som ballistisk produserer hull i brønnrørsveggen for å muliggjøre adkomst til en målformasjon, isoleringsverktøy som installerer tetningsplugger ved en ønsket dybde innen røret, pakningssetteverktøy som skaper en temporær tetning omkring verktøyet og ventiler som er åpnet eller lukket.

Noen ganger er disse verktøy elektrisk operert og er senket på en vaierline, utformet som en streng av verktøy. Alternativt er verktøyene rørtransportert, f.eks. senket inn i brønnboringen på enden av flere rørlengder eller et langt metallrør eller rør fra en kveil, og aktivert ved trykksetting av det indre av røret. Noen ganger er verktøyene senket på kabler og aktivert ved trykksetting av det indre av brønn-røret eller foringsrøret. Andre systemer er også blitt anvendt.

US 5509482 omtaler et hus festet til en øvre ende av en oppstrammer og den nedre ende av en rørhusforlengelse. Den øvre ende av rørhusforlengelsen er forbundet til den nedre ende av en rørkompletteringssammenstilling. Huset innbefatter en sentral boring, i hvilken en fjernbar ringformet del, en nedre ringformet del og en stående ventilsammenstilling er innsatt i serie. Sammen danner den fjernbare ringformede del og huset en passasje forbundet til en omløpsledning. Under bruk er et fluid tilført via passasjene til en trykkfølgeranordning for aktuering av en perforatør.

US 3389718 omtaler en relativt komplisert treveisventil som krever første og andre stempler, et kontrolltrykk og en innstilling av forspenningsfjærer og støt-tedeler for korrekt funksjon.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en avstengningsventil til bruk i en brønnhullsverktøystreng i en brønn, omfattende: et hus med to ender tilpasset for å være forbundet til tilstøtende verktøy i strengen, huset danner derigjennom

en boring mellom de to endene; og

en passasje for hydraulisk kommunikasjon mellom de to endene, passasjen krysser boringen; og videre kjennetegnet ved

et stempel glidbart anbrakt innen boringen og som danner derigjennom en boring for ballistisk kommunikasjon mellom de to husendene, stemplet er anordnet for å blokkere hydraulisk kommunikasjon mellom passasjen og stempelboringen;

stemplet er videre anordnet til, i en første posisjon, å tillate hydraulisk kommunikasjon langs passasjen, og til, i en andre posisjon å blokkere hydraulisk kommunikasjon langs passasjen.

Foretrukne utførelsesformer avstengningsventilen er videre utdypet i kravene 2 til og med 10.

Målene oppnås også ved en verktøystreng for å senkes i en brønn på rør-del for å utføre en rekke av brønnhullsfunksjoner, strengen danner en hydraulisk kanal deri som strekker seg langs strengen for hydraulisk kommunikasjon mellom røret og verktøyene til strengen, strengen omfatter

et hydraulisk aktiverbart verktøy tilpasset for å være aktivert ved trykkforhold innen ledningen;

et hydraulisk aktiverbart avfyringshode anbrakt under nevnte verktøy og tilpasset for å være aktivert ved trykkforhold innen ledningen;

et ballistisk aktiverbart verktøy anbrakt under avfyringshodet og tilpasset til å være aktivert ved en ballistisk detonasjon fra avfyringshodet; og

en avstengningsventil anbrakt mellom avfyringshodet og det ballistiske aktiverbare verktøyet, ventilen omfatter:

et hus med en indre boring og som danner derigjennom en passasje som former et parti av ledningen, passasjen gjennomskjærer boringen; og videre kjennetegnet ved et stempel glidbart anbrakt innen husboringen og som danner derigjennom en boring for overføring av nevnte detonasjon, stemplet er anordnet til, i en første posisjon, tillater hydraulisk kommunikasjon langs passasjen, og til, i en andre posisjon, blokkerer hydraulisk kommunikasjon langs passasjen, stemplet er tilpasset til å flyttes til nevnte andre posisjon som et resultat av nevnte detonasjon for å muliggjøre den påfølgende hydrauliske aktiveringen av nevnte hydrauliske aktiverbare verktøy. Videre oppnås målene ved en fremgangsmåte for å utføre en brønnhulls-funksjon i en brønn med en verktøystreng, omfattende sammenstilling av strengen av verktøy for å innbefatte en avstengningsventil mellom to verktøy i strengen, avstengningsventilen omfatter: et hus med en indre boring som danner derigjennom en passasje for hydraulisk kommunikasjon mellom de to verktøy, passasjen gjennomskjærer boringen; og videre kjennetegnet ved

et stempel glidbart anbrakt innen husboringen og danner derigjennom en boring for ballistisk kommunikasjon mellom de to verktøy, stemplet anordnes for å blokkere hydraulisk kommunikasjon mellom passasjen og stempelboringen og til, i en første posisjon, som sammenstilt posisjon, tillates hydraulisk kommunikasjon langs passasjen, og til, i en andre posisjon, blokkeres hydraulisk kommunikasjon langs passasjen;

nedsenkning av den sammenstilte strengen av verktøy inn i en brønn; og

initiering av en detonasjon gjennom avstengningsventilen, nevnte detonasjon bevirker at stemplet beveges til nevnte andre posisjon for å blokkere hydraulisk kommunikasjon langs passasjen.

Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er utdypet i kravene 13 og 14.

En avstengningsventil til bruk i en rørtransportert streng av verktøy er omtalt. Avstengningsventilen er utformet for automatisk å lukke i samsvar med en brønnhullshendelse for å muliggjøre at røret etterfølgende kan trykksettes for å aktivere et verktøy i strengen. Brønnhullshendelsen som bevirker lukkingen av ventilen kan innbefatte slike hendelser som detonering av et påfestet, ballistisk aktivert verktøy, eller utviklingen av en lekkasje mellom rørtrykksystemet og brønnboringen, eller annen hendelse, planlagt eller annen, som eksponerer endene av ventilstemplet for brønnboringstrykket.

Det er videre omtalt en avstengningsventil til bruk i en brønnhullsstreng med verktøy i en brønn. Ventilen innbefatter et hus og et stempel. Huset har to ender tilpasset for å være forbundet tilstøtende verktøy på strengen, og danner både en boring mellom de to endene og en passasje (som krysser boringen) for hydraulisk kommunikasjon mellom de to endene. Stemplet er glidbart anbrakt innen boringen og danner en boring for ballistisk kommunikasjon mellom de to husendene. Stemplet er anordnet for å blokkere hydraulisk kommunikasjon mellom passasjene og stempelboringen. Stemplet er også anordnet til, i en første posisjon, å tillate hydraulisk kommunikasjon langs passasjen, og til, i en andre posisjon, og blokkere hydraulisk kommunikasjon langs passasjen.

I noen tilfeller er stemplet tilpasset for å flyttes ved stempelboringstrykket fra den første posisjonen til den andre posisjonen. Noen utførelser har også en lås for å holde stemplet i den andre posisjonen etter at den er flyttet fra den første posisjonen.

Ventilen kan også inneholde et første ballistisk element festet til en ende av stemplet, og et andre ballistisk element festet til huset, slik at de første og andre ballistiske elementene er relativt flyttet bort fra hverandre etter som stemplet beveger seg til sin andre posisjon. Noen ventiler til oppfinnelsen har også en skjerm festet til huset langs sin boring mellom de første og andre ballistiske elementene og anordnet for å skjerme det andre ballistiske elementet fra en detonasjon av det første ballistiske elementet når stemplet er i den andre posisjonen. Skjermen kan være dreibart festet til huset og forspent mot en detonasjonsblokkeringsposisjon.

Huset kan danne en port mellom sin boring og omgivende brønntrykk. Stemplet er anordnet til, i sin første posisjon, og blokkere hydraulisk kommunikasjon mellom porten og passasjen og, i sin andre posisjon, tillater hydraulisk kommunikasjon mellom porten og passasjen.

Stemplet kan danne et første tverrgående område og et andre tverrgående område. Det første tverrgående området er eksponert til omgivelsesbrønntrykk, slik at omgivelsesbrønntrykket virker for å tvinge stemplet mot sin første posisjon. Det andre tverrgående området er eksponert til huspassasjetrykk, slik at passasje-trykk virker til å tvinge stemplet mot sin andre posisjon. I slike tilfeller reagerer stemplet på den øyeblikkelige forskjellen mellom rørtrykk og lokal brønnborings-trykk.

Et luftkammer kan være dannet mellom stemplet og huset, slik at stemplet reagerer på absolutt rørtrykk i steden for en øyeblikkelig forskjell mellom rørtrykk og lokal brønnboringstrykk. Luftkammeret er anordnet for å minske i volum etter som stemplet beveger seg til den andre posisjonen.

En avstengningsventil kan være fremskaffet til bruk mellom to verktøy til en brønnhullsstreng til verktøy i en brønn. Ventilen innbefatter et hus og et stempel. Huset har en indre boring og er tilpasset til å være forbundet til de to verktøyene. Huset danner en passasje for hydraulisk kommunikasjon mellom de to verktøye- ne, passasjen gjennomskjærer og krysser husboringen. Stemplet er glidbart anbrakt innen boringen og har et første ballistisk element for overføring av en detonasjon mellom de to verktøy. Stemplet er anordnet til, i en første posisjon, og tillate hydraulisk kommunikasjon langs passasjen, og til, i en andre posisjon, å blokkere hydraulisk kommunikasjon langs passasjen.

En verktøystreng kan senkes inn i en brønn på rør for å utføre en rekke av brønnhullsfunksjoner. Strengen har en indre hydraulisk ledning som strekker seg langs strengen for hydraulisk kommunikasjon mellom røret og verktøyene av strengen. Strengen innbefatter et hydraulisk aktiverbart verktøy tilpasset for å aktiveres ved trykkforhold innen ledningen, et hydraulisk aktiverbart avfyringshode under verktøyet er tilpasset for å aktiveres ved et trykkforhold innen ledningen, et ballastisk aktiverbart verktøy under avfyringshodet og tilpasset for å være aktiverbart ved en ballistisk detonasjon fra avfyringshodet, og avstengningsventilen beskrevet ovenfor. Avstengningsventilen er anordnet mellom avfyringshodet og det ballistiske aktiverbare verktøyet. Ventilhuset har en indre boring og en passasje, passasjen gjennomskjærer boringen og danner et parti av ledningen. Stemplet er glidbart anbrakt innen husboringen og har en boring for avfyring av detonasjonen. Som beskrevet ovenfor er stemplet anordnet til, en første posisjon og tillater hydraulisk kommunikasjon langs passasjen, og til, en andre posisjon, og blokkerer hydraulisk kommunikasjon langs passasjen. Stemplet er tilpasset for å flyttes til sin andre posisjon som resultat av detonasjon for å muliggjøre den påføl-gende hydrauliske aktiveringen av det hydrauliske aktiverbare verktøyet.

En fremgangsmåte for å utføre en brønnhullsfunksjon i en brønn med en streng av verktøy er omtalt. Fremgangsmåten innbefatter trinnene av: (1) sammenstilling av strengen av verktøy for å innbefatte den ovenfor beskrevne avstengningsventil mellom to verktøy til strengen; (2) senking av den sammenstilte strengen av verktøy inn i en brønn; og (3) initiering av en detonasjon gjennom avstengningsventilen, og detonasjonen bevirker at stemplet flytter seg til sin andre posisjon for å blokkere hydraulisk kommunikasjon langs passasjen.

De to verktøy kan innbefatte et hydraulisk aktiverbart avfyringshode og et ballistisk aktiverbart verktøy.

Verktøystrengen kan inneholde minst et annet hydraulisk aktiverbart verk-tøy over avstengningsventilen, i hvilket tilfelle innbefatter fremgangsmåten også, etter at trinnet med initiering av detonasjonen, trinnet med påføring av trykk til en øvre ende av passasjen for å aktivere det andre hydrauliske aktiverbare verktøyet.

Ventilen kan sikkert og automatisk stenge av den indre aktiveringstrykkled-ningen til en verktøystreng fra brønnboringen for å tillate aktiveringstrykket og heves for en påfølgende aktivering. Oppfinnelsen kan også sørge for, i noen utførel-ser, resirkulering mellom røret og brønnboringen etter lukking. Den uønskede detonasjonen av et lekkende apparat kan også unngås, etter som ventilen er tilpasset for å desarmere isoleringsapparatet i samsvar med en slik lekkasje ved fysisk å adskille ballistiske overføringsladninger. Andre fordeler vil også komme frem fra den følgende beskrivelse og kravene.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 illustrerer en rørtransportverktøystreng utplassert i en brønn.

Fig. 2 og 3 er tverrsnittriss av en første utførelse av en avstengningsventil, i henholdsvis sin åpne og lukkede posisjon. Fig. 4 og 5 er tverrsnittriss av en andre utførelse av en avstengningsventil, en avstengnings/resirkulasjonsventil, i henholdsvis sin åpne og lukkede posisjon.

Fig. 6 er et forskjøvet riss av område 6 i fig. 3.

Fig. 7 er et tverrsnittriss av den første avstengningsventilutførelsen som svarer til linje 7-7 i fig. 2. Fig. 8 er et forstørret riss av stemplet og avstengnings/resirkulasjonsventilen i fig. 4, med den detonerende lunten fjernet.

Fig. 9 er et tverrsnittriss av en tredje utførelse avstengningsventilen.

Fig. 10 og 11 er tverrsnittriss av en fjerde utførelse av en avstengningsventil, i henholdsvis sin åpne og lukkede posisjon.

Beskrivelse av utførelser

Med referanse til fig. 1, er en kompletteringsrørstreng 10 utplassert i et olje-brønnforingsrør 12 på enden av rør 14. Strengen innbefatter tre isoleringsappa-rater 16 for å perforere brønnforingsrøret og omgivende geologi, hver anordnet under et tilhørende, hydraulisk aktivert avfyringshode 18. Et eksempel på et hydraulisk aktivert avfyringshode til bruk i en flerverktøystreng er omtalt i US patent-søknad 08/752.810 til Edwards m.fl. som samtidig er under behandling og innhol-det av denne er innlemmet heri med referanse. En klaffventil 20, en sirkulasjons ventil 22 (f.eks. en kulefallsirkulasjonsventil), og en svivel 24 er bygget opp mellom røret og det øvre avfyringshodet, som er kjent på fagområdet av rørtransportert brønnkomplettering. Sirkulasjonsventil 22 (noen ganger referert til på fagområdet som en sirkulasjonsventil) er åpen etter som verktøyet er ført inn i brønnen, som muliggjør at fluid kan pumpes ned røret og ut i brønnboringen. Når det er ønskelig å øke rørtrykket, er ventilen lukket (f.eks. ved å slippe en kule ned røret for å flytte en hylse for å plugge ventilen). Ved bunnen av strengen er en eksentrisk vekt 26 for isolasjonsapparatinnretning i avvik eller horisontale brønner.

Avfyringshoder 18 er konstruert for å aktiveres ved en preprogrammert sekvens av trykkforhold mottatt fra overflaten av brønnen via rør 14. En indre hydraulisk ledning 28, illustrert som stiplet linje, tilfører rørtrykk til alle avfyringshodene. Ledning 28 strekker seg gjennom de øvre og nedre apparater 16 for å nå det nedre avfyringshodet. Når den forhåndsbestemte sekvens av rørtrykkforhold har blitt oppnådd ved et gitt avfyringshode 18, detonerer avfyringshodet en lengde av de-toneringslunten som strekker seg inn i sitt tilhørende apparat 16, og derved detonerer de utformede, rettede ladninger i apparatet for å perforere brønnforingsrøret og omgivende geologi.

Streng 10 er konstruert for å avfyres i en opp fra bunnen sekvens, med bunnhodet 18 som avfyrer først og det øvre hodet 18 avfyrer sist. Etter å ha nådd den første avfyringsdybden, er en kule sluppet for å plugge resirkulasjonsventilen 22 for å muliggjøre at røret 14 kan trykksettes for å avfyre bunnapparatet 16. Etter at bunnapparatet er detonert, avfyrer en ytterligere sekvens av forhøyede trykk overført gjennom rør 14 det midtre hode 18 for å detonere midtapparatet 16 som, når detonert, gjennombryter indre ledning 28 som går gjennom apparatet. For å muliggjøre ytterligere trykksetting av rør 14 for avfyring av det øvre hodet 18, er en mekanisk avstengningsventil (MSO) 30 bygget opp mellom det midtre avfyringshodet og det midtre apparatet. Som forklart i mer detalj nedenfor med hensyn til fig. 2 og 3, er MSO-ventil 30 hydraulisk aktivert og stenger indre ledning 28 som går gjennom denne, ved detonasjon av midtre apparat 16. Med innvendig trykkin-tegritet gjenlagret til det hydrauliske aktiveringssystemet, kan rør 14 ytterligere trykksettes for å aktivere det øvre avfyringshodet. For å muliggjøre at hydraulisk fluid sirkuleres fra rør 14 ut i brønnboringen 32 etter aktivering av verktøyene i strengen, er en mekanisk avstengning/sirkulasjon (MSC) ventil 34 bygget opp mellom det øvre avfyringshodet 18 og det øvre apparatet 16. Som forklart i mer detalj nedenfor med hensyn til fig. 4 og 5, er MSC-ventil 34 hydraulisk aktivert og, ved detonasjon av det øvre apparatet 16, åpner en passasje mellom ledning 28 og brønnboring 32 for å muliggjøre strømning mellom røret og brønnboringen for sirkulasjon (f.eks. etter som verktøystrengen er trukket tilbake).

Med referanse til fig. 2, har MSO-ventil 30 et øvre hus 36 og et nedre hus 38, forbundet ved en forseglet, gjenget forbindelse. De øvre og nedre husene er vist forbundet ved forseglede, gjengede forbindelser til et avfyringshode 18 og et apparatet 16 (med stiplet omriss). Ventilen er vist i sin som-sammenstilte tilstand (f.eks. som når ført inn i brønnen), med den indre ledningen åpen for strømning og/eller trykkoverføring gjennom ventilen. Ventilen har et stempel 40 glidbart anbrakt innen koaksiale, indre boringer 42 og 44 til henholdsvis de øvre og nedre husene, og bører fem o-ring tetninger (46a-e) adskilt langs sin lengde. Tetningene 46a, 46b og 46c er alle standard størrelser 213 o-ringer i denne utførelsen, idet tetning 46d er en størrelse 216 o-ring og tetning 46e er en størrelse 215 o-ring.

Den indre trykkledningen er anordnet gjennom MSO-ventil 30, fra topp til bunn, via fire parallelle øvre passasjer 48, et hulrom 50 omkring stemplet 40 mellom tetninger 46a og 46b, fire parallelle passasjer 52 (en vist) som er åpne til stempel 40 mellom tetninger 46d og 46e, og fire parallell passasjer 54 (en vist). Passasjer 48 og 54 kommuniserer, ved begge ender av MSO-ventilen, med tilhø-rende passasjer (ikke vist) i avfyringshodet og apparatet. I tilstanden illustrert i fig. 2, er ventilen åpen slik at avfyringshodet og apparatet ved begge ender av ventilen er i hydraulisk kommunikasjon gjennom denne indre trykkledningen.

MSO-ventil 30 tilveiebringer også ballistisk (d.v.s. pyroteknisk) kommunikasjon mellom avfyringshode 18 og apparatet 16. En lengde 56 av detonasjonslunten er anordnet for å antennes av avfyringshodet 18 og strekker seg nedover gjennom stempel 40 til en øvre overføringsladning 58. En annen lengde 60 av detonasjonslunten går fra en nedre overføringsladning 62 inn i apparatet 16 for detonasjon av apparatet. De øvre og nedre overføringsladninger er adskilt ved en liten luftåpning 64 over hvilken detonasjonen av detonasjonen av øvre overfø-ringsladning 58 antenner nedre overføringsladning 62. Som det er kjent på dette fagområdet, bør detonasjonslunten og ladningene holdes tørre inntil detonasjon. Innen MSO-ventilen, er luftrommene som inneholder de ballistiske elementene forseglet, fra topp til bunn, ved o-ring tetninger 66, 46a og 46e, og ved o-ringtetning 68 i det øvre partiet av apparatet 16. Etter at det påfestede apparatet har blitt detonert, er lufthulrommene forseglet av disse o-ringer oversvømt av brønnfluider som strømmer oppover inn i ventilen gjennom detonasjonsluntepassasjen til apparatet.

Stemplet 40 forblir i posisjon vist i fig. 2 etter som verktøystrengen er ført

inn i brønnen. Rørtrykket utøver en netto oppadrettet kraft på stemplet ved å virke på differensialtrykkområdet mellom o-ringtetninger 46d og 46e. Det er ingen netto langsgående kraft påført av rørtrykket som virker mellom tetninger 46a og 46b, da de skaper ikke-differensialtrykkområde. Brønnboringstrykk, påført gjennom en port 70 i øvre hus 36, sørger for en netto nedadrettet kraft på stempel 40 ved å virke på differensialtrykkområdet mellom o-ringtetninger 46c og 46d. Ved innføring i hullet, er differansen mellom rørtrykket og brønnboringstrykket lav (enhver trykk-elevasjon er primært på grunn av begrensninger i sirkulasjonsventilen 22 vist i fig. 1). Ved å betrakte f.eks. en avstengningsventil beregnet for å opereres ved en dybde svarende til et hydrostatisk brønnboringstrykk på omkring 1800 pund pr. kvadrattomme (psi), som skyver stemplet nedover. For aktivering av avfyringshodene, kan rørtrykk måtte heves til omkring 3.500 psi, som skyver stemplet oppover. Virkende mot stemplet, er disse kvasistatiske trykk uttilstrekkelig for å over-vinne friksjonen for å flytte stempel 40.

Når det tilhørende apparatet 16 er avfyrt, faller det lokale brønnboringstryk-ket (også kalt rottenullstrykk og ringromstrykk) meget hurtig etter som nærliggende brønnboringsfluider beveger seg ut inn i perforeringene formet ved detonasjonen. Samtidig faller ikke rørtrykket så hurtig, delvis på grunn av de iboende strømnings-begrensninger til den indre ledningen i kombinasjon med viskositeten av det hydrauliske fluidet. Det lokale fallet i brønnboringstrykk reduserer den nedadrettede kraften påført stemplet 40 mellom tetninger 46c og 46d, og rørtrykket, som virker mellom tetninger 46d og 46e, beveger stemplet 40 oppover til posisjon vist i fig. 3, hvor en liten c-ring 72 holdt mellom de øvre og nedre hus smekker inn i et spor 74 i stemplet og forhindrer ytterligere stempelbevegelse.

Med referanse til fig. 3 er MSO-ventilen 30 vist i sin lukkede posisjon. Den ovenfor beskrevne oppoverbevegelse av stemplet 40 (bevirket av trykkrefter) har blokkert ytterligere hydraulisk kommunikasjon mellom passasjer 48 og 52, etter som inngangsportene 76 til passasje 52 har blitt traversert av o-tetning 46b. Føl-gelig kan passasje 48 (og forbundne passasjer over MSO-ventilen, innbefattende rør 14 i fig. 1) være retrykksatt for aktivering av ytterligere avfyringshoder, slik som det øvre hodet 18 i fig. 1. Ikke vist i denne figuren er hulrommet 78 som tidligere rommet detonasjonslunte 56 (fig. 2) plugget ved sin øvre ende ved avfyringsbolt innen det påfestede avfyringshodet 18.

MSO-ventilen 30 forhindrer også detonasjon av et lekkende apparat. Som vist i fig. 3, har oppoverbevegelsen av stemplet 40 også flyttet den øvre overfø-ringsladningsbæreren 80, som tidligere rommet øvre overføringsladning 58 (fig. 2) og er festet til stemplet 40, bort fra nedre overføringsladningsbærer 82, som tidligere rommet nedre overføringsladning 62 og er festet til apparatet 16. I tilfelle av en lekkasje i apparatet før detonasjon, er brønnboringstrykk påført, gjennom ap-paratdetonasjonslunteboringen, til den nedre enden av stemplet 40 for å virke mot størrelse 215's tetning 46e og, via den indre boring 92 til stemplet 40, til den øvre enden av stemplet for å virke mot størrelse 213 tetning 46a. På grunn av differensialtrykkområdet dannet mellom disse to tetninger, skaper brønnboringsstykket som virker gjennom det lekkende apparatet en netto oppadrettet kraft på stemplet 40. Kombinert med den oppadrettede stempelkraften bevirket av den neste påføl-gende økning i rørtrykk, friksjon og nedadrettet kraft utøvet på stemplet gjennom port 70 er overvunnet og stemplet er flyttet oppover hvor det er låst på plass ved ring 72. Således vil påføring av en potensiell aktiveringstrykkhevning i røret lukke MSO-ventil 30 over et lekkende apparat og adskille overføringsladningene 58 og 62 for å forhindre overføringen av en detonasjon over den utvidede åpningen 64 mellom ladningene.

Med referanse også til fig. 6 og 7 inneholder også MSO-ventilen en mekanisk skjerm for ytterligere å hjelpe til med å unngå en ballistisk overføring mellom de to overføringsladningene 58 og 62 i tilfelle av en indre lekkasje. Som vist i disse figurer har oppoverbevegelsen av øvre overføringsladningssperre 80 bevirket at en fjærbelastet klaff 84, som er montert i siden av en hylse 86 som strekker seg oppover fra apparatet 16, til å svinge innover mot enden av bæreren 80. Klaff 84 er anordnet for å dreie omkring en bolt 88 og forspennes for å svinge innover ved en torsjonsfjær 90 omkring bolten. Klaff 84 sørger for ingen tetning mot enden av bærer 80, men virker til å hjelpe til med bøyning og absorbsjon av perkusjonen av detonasjonen av ladning 58.

Fig. 4 og 5 illustrerer konstruksjonen og operasjonen av en andre versjon av den mekaniske avstengningsventilen, referert til som en mekanisk avsteng-ning/sirkulasjon (MSC-) ventil 34 og vist bygd opp i verktøystrengen i fig. 1 mellom det øvre avfyringshodet og apparatet. MSC 34 tilveiebringer den ytterligere funk-sjonen av å muliggjøre sirkulasjon fra røret til brønnboringen etter at ventilen har lukket. De betydelige forskjellene mellom MSC 34 og MSO 30 er at stemplet 40a til MSC er lengre og inneholder en ytterligere størrelse 213 o-ringtetning 46b, og at det er en resirkulasjonsport 92 gjennom sideveggen av øvre hus 36a. Hulrom 50 er forseglet ved begge ender av tetning 46f og 46b. Vist i den åpne posisjonen i fig. 4, er strømning gjennom resirkulasjonsporter 92 blokkert ved tetning 46a og 46f og brønnboringstrykket som virker gjennom porten 92 skaper ingen netto ak-siell kraft på stempel 40a. Med MSCen lukket som vist i fig. 5 (d.v.s. med stempel 40a beveget oppover), er passasje 48 i hydraulisk kommunikasjon med port 92 gjennom hulrom 50 mellom tetninger 46f og 46b. I denne posisjonen kan hydraulisk fluid resirkuleres fra verktøystrenger ut i brønnboringen etter som strengen er gjenvunnet. Fig. 8 viser MSC-stemplet 40a i sin åpne posisjon, med den detonerende lunten fjernet for klarhet. For å betrakte de hydrauliske kreftene som virker aksielt på stemplet i mangelen på en indre lekkasje i det påfestede apparatet, virker de følgende trykk på de følgende nettotetningsområder. Rørtrykket virker oppover mot tetning 46f og nedover mot tetning 46b, og oppover mot tetning 46d og nedover mot tetning 46e, som skaper en netto oppadrettet kraft på grunn av differansen i tetningsområder mellom tetninger 46d og 46e. Rottehullstrykket virker oppover mot tetning 46a og nedover mot tetning 46f gjennom resirkulasjonsport 92, og virker oppover mot tetning 46c og nedover mot tetning 46d gjennom port 70, som skaper en netto nedadrettet kraft på grunn av forskjellen i tetningsområder mellom tetninger 46c og 46d. Kun pneumatiske laster er utøvet mellom tetninger 46b og 46c, nedover mot tetning 46a og mot tetning 46e, med neglisjerbar virk-ning. Fig. 9 illustrerer en andre utførelse av MSC-ventilen, angitt med 34'. De betydelige forskjellene mellom MSC 34' og MSC 34 i fig. 8 er at port 70 har blitt fjernet mellom tetninger 46c og 46d, og at diameteren til tetning 46e' er den sam-me som den i tetning 46d (størrelse 216). Innføring i hullet i den åpne posisjonen vist og i mangelen på en apparatlekkasje, er det ikke noen netto hydraulisk kraft som virker for å flytte stemplet. Rørtrykk virker oppover mot tetning 46f og nedover mot tetning 46b, og oppover mot tetning 46d og nedover mot tetning 46e', som skaper ingen netto oppadrettet kraft på grunn av utjevningen i tetningsområder.

Rottehullstrykket virker oppover mot tetning 46a og nedover mot tetning 46f gjennom resirkulasjonsport 92, som også skaper ingen netto oppadrettet kraft på grunn av utjevningen i tetningsarealer. Kammer 94 mellom tetninger 46c og 46d inneholder luft ved atmosfærisk trykk. I tilfelle av en apparatlekkasje eller som konsekvens av en apparatdetonasjon, er rottehullstrykk også påført oppover mot tetning 46e' og nedover mot tetning 46a, hvilket skaper en netto oppadrettet kraft på stempel 40a' på grunn av forskjellen i tetningsarealer mellom tetning 46e' og 46a. Denne netto oppadrettede kraften beveger stempel 40a' og dets påfestede overføringsladning 58 oppover, som kollapser luftkammer 94, inntil ring 72 hviler i spor 74.

Fig. 10 illustrerer en annen MSC-utførelse, som avviker fra utførelsen i fig. 4 i nøkkelaspekter. Først er MSC-ventil 34" utformet med et luftkammer 92' med lik funksjon som luftkammeret 94 i utførelsen i fig. 9. Tetning 46d" har en betydelig større diameter enn tetning 46a, for å skape en betydelig oppadrettet kraft på stempel 40a" når innvendige ballistiske hulrom er eksponert til brønnborings-trykket ved enten et lekkende verktøy eller en detonasjon. For det andre er det ingen o-ringtetning 46e omkring stemplet 40a". I steden er en o-ringtetning 96 anbrakt mellom nedre hus 38" og øvre hus 36" for å tette de ballistiske hulrommene fra passasjer 52" og 54. For det tredje er det ingen hylse 86 eller klaff 84, som i utførelsen i fig. 4. For det fjerde er det ikke noen låsering 72, som i fig. 4. Stempel 40a" er holdt i sin lukkede, resirkulasjonsposisjon (fig. 11) ved tetningsfriksjon og brønnboringstrykk som virker igjennom åpningen omkring den øvre ladningsvog-nen 80.

Selv om vist kun med hensyn til MSC-ventilen, kan konstruksjonene som illustrert i fig. 9-11 være anvendt for MSO-ventilen omtalt i fig. 2 og 3 for å skape MSO-ventiler uten noen porter gjennom sideveggene i sitt hus for kommunikasjon med brønnboringen.

Ventilene omtalt heri er også nyttig i kombinasjon med apparater som har ytre ledning (rør ført på utsiden av apparathuset, bort fra retningen av ladningene) eller med apparater som på annet vis er konstruert for å unngå gjennombryting av den indre rørtrykkledningen ved detonasjon. MSC-ventil 34 er f.eks. nyttig for å muliggjøre resirkulasjon under gjenvinning selv hvis det ikke er nødvendig å lukke en innvendig linje. F.eks., selv rørlinjer gjennom apparat som er beregnet for å åpnes til brønnboringstrykk ved apparatdetonasjon for å muliggjøre sirkulasjons- strømning kan hendelsesvis skytes gjennom på en slik måte at de adskilte endene til linjene er tilstrekkelig lukket av for å forhindre strømning. I tillegg kan MSO 30 og MSC 34 tilveiebringe ytterligere sikkerhet i slike systemer ved å stenge av aktiveringssystemet i tilfelle av en uforventet ledningsgjennomtrengning ved detonasjon, eller ved uskadeliggjøring av et lekkende apparat før avfyring.

MSC- og MSO-ventilene omtalt heri er også nyttig i kombinasjon med andre typer av ballistiske aktiverte verktøy, slik som verktøy for å sette isolasjonsplugger eller pakninger, og i mange forskjellige verktøystrengutforminger.

Andre utførelser er også innen området av de følgende kravene.

Hva som er krevet:

Claims (14)

1. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") til bruk i en brønnhullsverktøystreng i en brønn, omfattende: et hus (36, 38) med to ender tilpasset for å være forbundet til tilstøtende verktøy i strengen (10), huset (36, 38) danner derigjennom en boring (42, 44) mellom de to endene; og en passasje (48, 54) for hydraulisk kommunikasjon mellom de to endene, passasjen (48, 54) krysser boringen (42, 44); og viderekarakterisert vedet stempel (40) glidbart anbrakt innen boringen (42, 44) og som danner derigjennom en boring for ballistisk kommunikasjon mellom de to husendene (42, 44), stemplet (42) er anordnet for å blokkere hydraulisk kommunikasjon mellom passasjen (48, 54) og stempelboringen; stemplet (40) er videre anordnet til, i en første posisjon, å tillate hydraulisk kommunikasjon langs passasjen (48, 54), og til, i en andre posisjon å blokkere hydraulisk kommunikasjon langs passasjen (48, 54).

2. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 1, karakterisert vedat stemplet (40) er tilpasset for å flyttes av husbo-ringstrykket fra den første posisjonen til den andre posisjonen.

3. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter en lås (72, 74) for å holde stemplet (40) i den andre posisjonen etter at stemplet (40) er flyttet fra sin første posisjon.

4. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre omfatter et første ballistisk element (80) festet til stemplet (40) og en ende derav, og et andre ballistisk element (82) festet til nevnte hus (36, 38), slik at nevnte første og andre ballistiske elementer (80, 82) er relativt flyttet bort fra hverandre etter som stemplet (40) beveger seg til nevnte posisjon.

5. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 4, karakterisert vedat den videre omfatter en skjerm (84) festet til huset (36, 38) langs sin boring (42, 44) mellom nevnte første og andre ballistiske elementer (80, 82) og anordnet for å skjerme nevnte andre ballistiske element (82) fra en detonasjon av nevnte første ballistiske element (80) når stemplet (40) er i nevnte andre posisjon.

6. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 5, karakterisert vedat nevnte skjerm (84) er dreibart festet til huset (36, 38) og er forspent mot en detonasjonsblokkeringsposisjon.

7. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 1, karakterisert vedat huset (36, 38) danner en port (70) mellom sin boring (42, 44) og et området ved omgivende brønntrykk, stemplet (40) er anordnet til, i nevnte første posisjon, å blokkere hydraulisk kommunikasjon mellom porten (70) og passasjen (48, 54) og, i nevnte andre posisjon, å tillate hydraulisk kommunikasjon mellom porten (70) og passasjen (48, 54).

8. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 1, karakterisert vedat stemplet (40) og huset (36, 38) danner derimellom et luftkammer (94) som er anordnet for å minske i volum etter som stemplet (40) beveger seg til nevnte andre posisjon.

9. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 1, karakterisert vedat stemplet (40) danner et første tverrgående område eksponert til omgivende brønntrykk, slik at omgivende brønntrykk virker til å tvinge stemplet (40) mot sin første posisjon; og et andre tverrgående område eksponert til huspassasjetrykket, slik at pas-sasjetrykket virker til å tvinge stemplet (40) mot sin andre posisjon.

10. Avstengningsventil (30, 34, 34', 34") ifølge krav 1, karakterisert vedat passasjen (48, 54) krysser husboringen (42, 44); og med et første ballistisk element (80) for overføring av en detonasjon mellom verktøyene (16, 18).

11. Verktøystreng (10) for å senkes i en brønn på rørdel (14) for å utføre en rekke av brønnhullsfunksjoner, strengen (10) danner en hydraulisk kanal (28) deri som strekker seg langs strengen (10) for hydraulisk kommunikasjon mellom røret (14) og verktøyene til strengen (10), strengen (10) omfatter et hydraulisk aktiverbart verktøy (22) tilpasset for å være aktivert ved trykkforhold innen ledningen; et hydraulisk aktiverbart avfyringshode (18) anbrakt under nevnte verktøy (22) og tilpasset for å være aktivert ved trykkforhold innen ledningen (28); et ballistisk aktiverbart verktøy (16) anbrakt under avfyringshodet (18) og tilpasset til å være aktivert ved en ballistisk detonasjon fra avfyringshodet (18); og en avstengningsventil (30, 34, 34', 34") anbrakt mellom avfyringshodet (18) og det ballistiske aktiverbare verktøyet (16), ventilen (30, 34, 34', 34") omfatter: et hus (36, 38) med en indre boring (42, 44) og som danner derigjennom en passasje (48, 54) som former et parti av ledningen (28), passasjen (48, 54) gjennomskjærer boringen (42, 44); og viderekarakterisert vedet stempel (40) glidbart anbrakt innen husboringen (42, 44) og som danner derigjennom en boring (42, 44) for overføring av nevnte detonasjon, stemplet (40) er anordnet til, i en første posisjon, tillater hydraulisk kommunikasjon langs passasjen (48, 54), og til, i en andre posisjon, blokkerer hydraulisk kommunikasjon langs passasjen (48, 54), stemplet (40) er tilpasset til å flyttes til nevnte andre posisjon som et resultat av nevnte detonasjon for å muliggjøre den påfølgende hydrauliske aktiveringen av nevnte hydrauliske aktiverbare verktøy (22).

12. Fremgangsmåte for å utføre en brønnhullsfunksjon i en brønn med en verk-tøystreng (10), omfattende sammenstilling av strengen av verktøy (10) for å innbefatte en avstengningsventil (30, 34, 34', 34") mellom to verktøy i strengen (10), avstengningsventilen (30, 34, 34', 34") omfatter: et hus (46, 38) med en indre boring (42, 44) som danner derigjennom en passasje (48, 54) for hydraulisk kommunikasjon mellom de to verktøy, passasjen (48, 54) gjennomskjærer boringen (42, 44); og viderekarakterisert vedet stempel (40) glidbart anbrakt innen husboringen (42, 44) og danner derigjennom en boring for ballistisk kommunikasjon mellom de to verktøy, stemplet (40) anordnes for å blokkere hydraulisk kommunikasjon mellom passasjen (48, 54) og stempelboringen og til, i en første posisjon, som sammenstilt posisjon, tillates hydraulisk kommunikasjon langs passasjen (48, 54), og til, i en andre posisjon, blokkeres hydraulisk kommunikasjon langs passasjen (48, 54); nedsenkning av den sammenstilte strengen av verktøy (10) inn i en brønn; og initiering av en detonasjon gjennom avstengningsventilen (30, 34, 34', 34"), nevnte detonasjon bevirker at stemplet (40) beveges til nevnte andre posisjon for å blokkere hydraulisk kommunikasjon langs passasjen (48, 54).

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert vedat de to verktøyene omfatter et hydraulisk aktiverbart avfyringshode (18) og et ballistisk aktiverbart verktøy (16).

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert vedat strengen av verktøy inneholder minst et hydraulisk aktiverbart verktøy (22) over avfyringshodet (18), fremgangsmåten omfatter videre, etter trinnet med initiering av nevnte detonasjon, trinnet med påføring av trykk til en øvre ende av nevnte passasje (48, 54) for å aktivere nevnte i det minste ene hydrauliske aktiverbare verktøy (22).