NO331413B1 - Fremgangsmate og anordning for hydraulisk styring av nedihulls aktuatorer - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og manøveranordning for å manøvrere en flerhet av nedihulls hydrauliske aktuatorer (2) ved hjelp av ventiler, en første rørledning (6) og en andre rørledning (8) hvor fremgangsmåten omfatter: - å kople hver aktuators (2) første tilkopling (76) til en nedihulls første samlestokk (46) via en tilhørende første samlestokkventil (40); - å kople hver aktuators (2) andre tilkopling (78) til en nedihulls andre samlestokk (48) via en tilhørende andre samlestokkventil (42); -å anordne en indekseringsaktuator (10) til valgbart å kunne aktivere i det minste den første samlestokkventil (40) eller den andre samlestokkventil (42) tilhørende den i det minste ene aktuator (2) som skal manøvreres; - å manøvrere indekseringsaktuatoren (10) i en første retning ved å påføre en første rørledning (6) et første trykknivå; - å manøvrere indekseringsaktuatoren (10) i en andre retning ved å påføre den første rørledning (6) et andre trykknivå; - å påføre den første samlestokk (46) et trykk ved å påføre en andre rørledning (8) et første trykknivå; - å påføre den andre samlestokk (48) et trykk ved å påføre den andre rørledning (8) et andre trykknivå; og - å avlaste den andre rørledning (8), henholdsvis den første rørledning (6) for returfluid fra de respektive aktuatorer (2, 10) når den første rørledning (6), henholdsvis den andre rørledning (8), er trykksatt.

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR HYDRAULISK STYRING AV NEDIHULLS AKTUATORER

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å manøvrere nedihulls aktuatorer. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å manøvrere en flerhet av nedihulls, hydrauliske aktuatorer ved hjelp av ventiler, en første rørled-ning og en andre rørledning. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten.

Med aktuator menes her et hydraulisk apparat som er innrettet til å utføre en arbeidsoperasjon ved hjelp av et hydraulisk trykkfluid. Det kan for eksempel dreie seg om en plugg som kan settes, en hydraulisk sylinder, en ventilaktuator eller 1ignende komponenter.

Betegnelsen "normalt lukket" for en ventil angir at ventilen er lukket i avlastet tilstand.

Økende kompleksitet for eksempel i produksjonsbrønner, med-fører øket behov for aktuatorer som er innrettet til å kunne manøvreres individuelt i brønnen.

Ventiltrær, særlig av eldre konstruksjon, omfatter ofte bare to rørløp for hydraulikkfluid. Dersom det er behov for å øke antallet individuelt aktiverte aktuatorer i brønnen, har det vært vanlig å måtte anordne ekstra rørledninger utenom de opprinnelige komponenter, noe som kan være komplisert rent sikkerhetsmessig, idet rørledningene kan være utsatt for ska-der fra nærliggende utstyr.

US-dokumet 2009/0065218 beskriver en fremgangsmåte og anordning for å kontrollere en flerhet av nedihulls hydraulisk styrte aktuatorer ved hjelp av to hydraulikklinjer. Hver nedihulls aktuator er forsynt med en indekseringsmekanisme som er innrettet til sekvensielt å kunne styre de nedihulls aktuatorer til ønsket posisjon. Dokumentet gir ingen anvis-ning om hvordan en bestemt aktuator skal kunne styres til ønsket posisjon uten å påvirke de øvrige aktuatorer.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å manøvrere en flerhet av nedihulls hydrauliske aktuatorer ved hjelp av ventiler, en første rørledning og en andre rørledning, og hvor fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter: - å kople hver aktuators første tilkopling til en nedihulls første samlestokk via en tilhørende første samlestokkventil; - å kople hver aktuators andre tilkopling til en nedihulls andre samlestokk via en tilhørende andre samlestokkventil; - å anordne en indekseringsaktuator til valgbart å kunne aktivere i det minste den første eller den andre samlestokkventil tilhørende den i det minste ene aktuator som skal manøv-reres ; - å manøvrere indekseringsaktuatoren i en første retning ved å påføre den første rørledning et første trykknivå; - å manøvrere indekseringsaktuatoren i en andre retning ved å påføre den første rørledning et andre trykknivå; - å påføre den første samlestokk et trykk ved å påføre den andre rørledning et første trykknivå; - å påføre den andre samlestokk et trykk ved å påføre den andre rørledning et andre trykknivå; og - å avlaste den andre rørledning, henholdsvis den første rør-ledning, for returfluid fra de respektive aktuatorer når den første rørledning, henholdsvis den andre rørledning, er trykksatt.

Fremgangsmåten muliggjør at en flerhet av nedihulls aktuatorer kan manøvreres individuelt ved hjelp av to rørledninger. Dette muliggjør anvendelse av et betydelig antall aktuatorer selv i brønner som har eldre ventiltrær.

De trykkstyrte ventiler kan bringes til å veksle ved overgang mellom det første trykknivå og det andre trykknivå, noe som vesentlig forenkler nødvendige ventilarrangement for å oppnå formålet.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av en manøvreringsanord-ning for en flerhet av nedihulls aktuatorer hvor manøvre-ringsanordningen kjennetegnes ved at hver aktuators første tilkopling kommuniserer med en nedihulls første samlestokk via en tilhørende første samlestokkventil, og hvor hver aktuators andre tilkopling kommuniserer med en nedihulls andre samlestokk via en tilhørende andre samlestokkventil, og hvor en indekseringsaktuator er innrettet til å kunne aktivere den første og den andre samlestokkventil tilhørende den i det minste ene aktuator som skal manøvreres, og hvor indekseringsaktuatorens første tilkopling kommuniserer med en første rørledning via en første vekselventil og en første trykkstyrt ventil, og med en andre rørledning via den første vekselventil og en første enveisventil, og hvor den første trykkstyrte ventil normalt befinner seg lukket posisjon, idet den første trykkstyrte ventil er styrt mot lukket posisjon av trykket i den andre rørledning og mot åpen posisjon av trykket i den første rørledning, og hvor indekseringsaktuatorens andre tilkopling kommuniserer med den første rørledning via en andre vekselventil og en andre trykkstyrt ventil, og med den andre rørledning via den andre vekselventil og en andre enveisventil, og hvor den andre trykkstyrte ventil normalt befinner seg åpen posisjon, idet den andre trykkstyrte ventil er styrt mot åpen posisjon av trykket i den andre rørledning og mot lukket posisjon av trykket i den første rørledning, og hvor den første samlestokk kommuniserer med den andre rørledning via en tredje vekselventil og en tredje trykkstyrt ventil, og med den første rørledning via den tredje vekselventil og en tredje enveisventil, og hvor den tredje trykkstyrte ventil normalt befinner seg lukket posisjon, idet den tredje trykkstyrte ventil er styrt mot lukket posisjon av trykket i den første rørledning og mot åpen posisjon av trykket i den andre rørledning, og hvor den andre samlestokk kommuniserer med den andre rørledning via en fjerde vekselventil og en fjerde trykkstyrt ventil, og med den første rørledning via den fjerde vekselventil og en fjerde enveisventil, og hvor den fjerde trykkstyrte ventil normalt befinner seg åpen posisjon, idet den fjerde trykkstyrte ventil er styrt mot åpen posisjon av trykket i den første rørledning og mot lukket posisjon av trykket i den andre rørledning.

Den første og den andre rørledning kan forsynes med trykkfluid fra et hydraulikkaggregat av i og for seg kjent utførelse. Manøvreringsanordningens virkemåte er forklart i beskrivel-sens spesielle del.

Den andre enveisventil kan være innstilt til å åpne ved et trykk like under det andre trykk. Hensikten er å stenge inne et trykk i indekseringsaktuatorens andre tilkopling, hvorved indekseringsaktuatoren holdes i ønsket posisjon ved hjelp av dette trykk.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen lø-ser et lenge følt problem på en formålstjenlig, sikker og relativt rimelig måte.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et hydraulisk koplingsskjema i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 viser i aksialsnitt og delvis skjematisk en indekseringsaktuator hvor indekseringsaktuatoren befinner seg i sin aktive posisjon; Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men her befinner indekseringsaktuatoren seg i en mellomposisjon.

Fig. 4 viser et snitt III-III i fig. 3; og

Fig. 5 viser i større målestokk et utsnitt av et utfoldet indekseringsspor.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en manøvreringsan-ordning for en flerhet av nedihulls aktuatorer 2. Manøvre-ringsanordningen 1 og aktuatorene 2 befinner seg i dette foretrukne utførelseseksemplet i en kompletteringsstreng 4 i et ikke vist borehull i grunnen.

Hydraulikkfluid ledes til og fra manøvreringsanordningen 1 via en første rørledning 6 og en andre rørledning 8 som for-løper til et ikke vist hydraulikkaggregat av i og for seg kjent utførelse som er anbrakt for eksempel på overflaten eller på havbunnen.

En hydraulisk indekseringsaktuator 10 er tilordnet i komplet-teringsstrengens 4 veggparti 12. I et ringrom 14 i veggparti-et 12 er det anordnet en forskyvbar hylseføring 16 som tet-tende omkranser et stasjonært stempel 18.

Hylseføringen 16 er utformet med ulike, innvendige diametre. Ved sitt første endeparti 20 tetter hylseføringen 16 mot ringrommets 14 innermantel 22 ved en mindre diameter enn ved stemplet 18. En glidering 24 som er anordnet på en avstand fra stemplet 18, utgjør en styring for hylseføringen 16.

Hylseføringen 16 forskyves i en første retning relativt ringrommet 14 når ringrommet 14 trykksettes via indekseringsaktuatorens 10 første tilkopling 26. Hylseføringen 16 forskyves i motsatt retning når indekseringsaktuatorens 10 andre tilkopling 28 trykksettes og påvirker et sylindervolum 30 som befinner seg mellom stemplet 18 og det første endeparti 20.

En indekseringstapp 32 er koplet til hylseføringen 16 og ra-ger inn i et indekseringsspor 34 i innermantelen 22. Indekseringssporet 34 er et såkalt J-spor, se fig. 5, og hylsefør-ingen 16 dreies på i og for seg kjent og styrt måte om sin lengdeakse 36 ved å forskyves aksialt frem og tilbake i ringrommet 14.

Et antall første samlestokkventiler 40 og et antall andre samlestokkventiler 42 er fordelt om lengdeaksen 36, se fig.

4. Samlestokkventilene 40, 42 er anordnet slik at aktive-ringslegemer 44 som befinner seg ved det første endeparti 20 på hylseføringen 16 kommer til anslag og åpner én eller flere av de første og andre samlestokkventiler 40, 42 hvor de aktuelle samlestokkventiler 40, 42 kommuniserer med en av aktuatorene 2. I dette foretrukne utførelseseksempel utgjøres samlestokkventilene 40, 42 av mekanisk styrte, fjærforspente enveisventiler som normalt er lukket mot strømning i retning

mot de respektive aktuatorer 2.

De første samlestokkventiler 4 0 kommuniserer med en førte samlestokk 46 og de andre samlestokkventiler 42 kommuniserer med en andre samlestokk 48.

Indekseringsaktuatorens 10 første tilkopling 26 kommuniserer med den første rørledning 6 via en første vekselventil 50 og en første trykkstyrt ventil 52, og med den andre rørledning 8 via den første vekselventil 50 og en første enveisventil 54. Den første trykkstyrte ventil 52 er fjaerforspent mot lukket posisjon, idet den første trykkstyrte ventil 52 er styrt mot lukket posisjon av trykket i den andre rørledning 8 og mot åpen posisjon av trykket i den førte rørledning 6. Fluidtil-førsel via den første tilkopling 26 bevirker at hylseføringen 16 forskyves i retning bort fra samlestokkventilene 40, 42.

Indekseringsaktuatorens 10 andre tilkopling 28 kommuniserer med den første rørledning 6 via en andre vekselventil 56 og en andre trykkstyrt ventil 58, og med den andre rørledning 8 via den andre vekselventil 56 og en andre enveisventil 60. Den andre trykkstyrte ventil 58 er fjærforspent mot åpen posisjon, idet den andre trykkstyrte ventil 58 er styrt mot åpen posisjon av trykket i den andre rørledning 8 og mot lukket posisjon av trykket i den førte rørledning 6. Fluidtil-førsel via den andre tilkopling 28 bevirker at hylseføringen 16 forskyves i retning mot samlestokkventilene 40, 42.

Den første samlestokk 46 kommuniserer med den andre rørled-ning 8 via en tredje vekselventil 62 og en tredje trykkstyrt ventil 64, og med den første rørledning 6 via den tredje vekselventil 62 og en tredje enveisventil 66. Den tredje trykkstyrte ventil 64 er fjærforspent mot lukket posisjon, idet

den tredje trykkstyrte ventil 64 er styrt mot lukket posisjon av trykket i den første rørledning 6 og mot åpen posisjon av

trykket i den andre rørledning 8.

Den andre samlestokk 48 kommuniserer med den andre rørledning 8 via en fjerde vekselventil 68 og en fjerde trykkstyrt ventil 70, og med den første rørledning 6 via den fjerde vekselventil 68 og en fjerde enveisventil 72. Den fjerde trykkstyrte ventil 70 er fjærforspent mot åpen posisjon, idet den fjerde trykkstyrte ventil 70 er styrt mot åpen posisjon av trykket i den første rørledning 6 og mot lukket posisjon av trykket i den andre rørledning 8.

Manøvreringsanordningens 1 virkemåte forstås enklest om det forutsettes at det andre rør 8 er avlastet når det første rør 6 er trykksatt og omvendt.

Når ønsket aktuator 2 skal velges, manøvreres hylseføringen 16 i retning bort fra samlestokkventilene 40, 42 ved at den første rørledning 6 påføres et første trykknivå som overstiger den første trykkstyrte ventils 52 og den andre trykkstyrte ventils 58 veksletrykk. Den første trykkstyrte ventil 52 veksler derved til åpen posisjon, hvorved trykkfluid strømmer via den første trykkstyrte ventil 52 og den første vekselventil 50 til indekseringsaktuatorens 10 første tilkopling'26. Den andre trykkstyrte ventil 58 stenger. Fluid strømmer fra indekseringsaktuatorens 10 andre tilkopling 28, via den andre vekselventil 56 og den andre enveisventil 60, og til det andre rørløp 8 som er avlastet.

Indekseringstappen 32 forskyves derved i indekseringssporet 34 slik det er indikert i fig. 5 og dreier hylseføringen 16 noe om lengdeaksen 36. Når trykket avlastes i det første rør-løp 6, veksler den første trykkstyrte ventil 52 og den andre trykkstyrte ventil 58 tilbake til sine utgangsposisjoner.

Ved å påføre den første rørledning 6 et andre trykknivå som er mindre enn den første trykkstyrte ventils 52 og den andre trykkstyrte ventils 58 veksletrykk, forblir ventilene 52, 58 i sine utgangsposisjoner. Trykkfluid strømmer derved via den andre trykkstyrte ventil 58 og den andre vekselventil 56 til indekseringsaktuatorens 10 andre tilkopling 28. Fluid strøm-mer fra indekseringsaktuatorens 10 første tilkopling 26 via den første vekselventil 50 og den første enveisventil 54 og til det andre rørløp 8 som er avlastet.

Hylseføringen 16 forskyves derved i retning mot samlestokkventilene 40, 42 mens indekseringstappen 32 som forskyves i

indekseringssporet 34 dreier hylseføringen 16 slik at aktive-ringslegemene 44 betjener samlestokkventilene 40, 42 når hyl-sef øringen 16 befinner seg i sin aktive endeposisjon, se fig. 2.

Et annet sett av samlestokkventiler 40, 42 kan velges ved å gjenta forskyvningen av hylseføringen 16.

En første samlestokkventil 40 og en andre samlestokkventil 42 kan være sammenkoplet ved hjelp av en mellomkopling 74, se fig. 1. Når disse to samlestokkventiler 40, 42 er aktivert, vil trykkfluid strømme gjennom og indikere at aktiveringsle-gemene 44 nå korresponderer med disse samlestokkventiler 40, 42 .

Den andre enveisventil 60 kan være utformet til å åpne ved et forhøyet åpnetrykk, hvorved returfluid fra den andre tilkopling 28 stenges inne og holder indekseringsaktuatoren 10 låst i sin aktive posisjon.

Når den første samlestokk 46 skal trykksettes, påføres den andre rørledning 8 et første trykknivå som overstiger den tredje trykkstyrte ventils 64 og den fjerde trykkstyrte ventils 70 veksletrykk. Den tredje trykkstyrte ventil 64 veksler derved til åpen posisjon, hvorved trykkfluid strømmer via den tredje trykkstyrte ventil 64 og den tredje vekselventil 62 til den første samlestokk 46. Den fjerde trykkstyrte ventil70 stenger. Fluid strømmer fra den andre samlestokk 48 via den fjerde vekselventil 68 og den fjerde enveisventil 72 til det første rørløp 6 som er avlastet.

Fluid strømmer derved til en valgt aktuator 2 fra den første samlestokk 46, via den aktuelle første samlestokkventil 40, aktuatorens 2 første tilkopling 76, og tilbake fra aktuatoren 2 via aktuatorens 2 andre tilkopling 78, andre samlestokkventil 42 og til den andre samlestokk 48.

Den andre samlestokk 48 trykksettes ved å påføre den andre rørledning 8 et andre trykknivå som er lavere enn den tredje trykkstyrte ventils 64 og den fjerde trykkstyrte ventils 70 veksletrykk. Den tredje trykkstyrte ventil 64 og den fjerde trykkstyrte ventil 70 forblir i sine respektive utgangsposisjoner. Tykkfluid strømmer via den fjerde trykkstyrte ventil 70 og den fjerde vekselventil 68 til den andre samlestokk 48. Fluid strømmer fra den første samlestokk 46 via den tredje vekselventil 62 og den tredje enveisventil 66 til det første rørløp 6 som er avlastet.

Aktuatorene 2 påvirkes ikke av fluidtrykk i den første rør-ledning 6 og indekseringsaktuatoren 10 påvirkes ikke av fluidtrykk i den andre rørledning.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å manøvrere en flerhet av nedihulls hydrauliske aktuatorer (2) ved hjelp av ventiler, en første rørledning (6) og en andre rørledning (8),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: - å kople hver aktuators (2) første tilkopling (76) til en nedihulls første samlestokk (46) via en tilhørende første samlestokkventil (40); - å kople hver aktuators (2) andre tilkopling (78) til en nedihulls andre samlestokk (48) via en tilhørende andre samlestokkventil (42); - å anordne en indekseringsaktuator (10) til valgbart å kunne aktivere i det minste den første samlestokkventil (40) eller den andre samlestokkventil (42) tilhørende den i det minste ene aktuator (2) som skal manøvreres; - å manøvrere indekseringsaktuatoren (10) i en første retning ved å påføre en første rørledning (6) et første trykknivå; - å manøvrere indekseringsaktuatoren (10) i en andre retning ved å påføre den første rørledning (6) et andre trykknivå; - å påføre den første samlestokk (46) et trykk ved å på-føre en andre rørledning (8) et første trykknivå; - å påføre den andre samlestokk (48) et trykk ved å påføre den andre rørledning (8) et andre trykknivå; og - å avlaste den andre rørledning (8), henholdsvis den første rørledning (6), for returfluid fra de respektive aktuatorer (2, 10) når den første rørledning (6), henholdsvis den andre rørledning (8), er trykksatt.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat trykkstyrte ventiler (52, 58, 64, 70) bringes til å veksle ved overgang mellom det første trykknivå og det andre trykknivå.

3. Manøvreringsanordning (1) for en flerhet av nedihulls aktuatorer (2) omfattende ventiler, en første rørledning (6) og en andre rørledning (8),karakterisertved at hver aktuators (2) første tilkopling (76) kommuniserer med en nedihulls første samlestokk (46) via en tilhørende første samlestokkventil (40), og hvor hver aktuators (2) andre tilkopling (78) kommuniserer med en nedihulls andre samlestokk (48) via en tilhørende andre samlestokkventil (42), og hvor en indekseringsaktuator (10) er innrettet til å kunne aktivere den første og den andre samlestokkventil (40, 42) tilhørende den i det minste ene aktuator (2) som skal manøvreres, og hvor indekseringsaktuatorens (10) første tilkopling (26) kommuniserer med den første rørledning (6) via en første vekselventil (50) og en første trykkstyrt ventil (52), og med en andre rørledning (8) via den første vekselventil (50) og en første enveisventil (54), og hvor den første trykkstyrte ventil (52) normalt befinner seg i lukket posisjon, idet den første trykkstyrte ventil (52) er styrt mot lukket posisjon av trykket i den andre rørledning (8) og mot åpen posisjon av trykket i den førte rørledning (6), og hvor indekseringsaktuatorens (10) andre tilkopling (28) kommuniserer med den første rørledning (6) via en andre vekselventil (56) og en andre trykkstyrt ventil (58), og med den andre rørledning (8) via den andre vekselventil (56) og en andre enveisventil (60), og hvor den andre trykkstyrte ventil (58) normalt befinner seg åpen posisjon, idet den andre trykkstyrte ventil (58) er styrt mot åpen posisjon av trykket i den andre rørledning (8) og mot lukket posisjon av trykket i den førte rørledning (6), og hvor den første samlestokk (46) kommuniserer med den andre rørled- ning (8) via en tredje vekselventil (62) og en tredje trykkstyrt ventil (64), og med den første rørledning (6) via den tredje vekselventil (62) og en tredje enveisventil (66), og hvor den tredje trykkstyrte ventil (64) normalt befinner seg i lukket posisjon, idet den tredje trykkstyrte ventil (64) er styrt mot lukket posisjon av trykket i den første rørledning (6) og mot åpen posisjon av trykket i den andre rørledning (8), og hvor den andre samlestokk (48) kommuniserer med den andre rørledning (8) via en fjerde vekselventil (68) og en fjerde trykkstyrt ventil (70), og med den første rørledning (6) via den fjerde vekselventil (68) og en fjerde enveisventil (72), og hvor den fjerde trykkstyrte ventil (70) normalt befinner seg i åpen posisjon, idet den fjerde trykkstyrte ventil (70) er styrt mot åpen posisjon av trykket i den første rørledning (6) og mot lukket posisjon av trykket i den andre rørledning (8) .

4. Anordning i henhold til krav 3,karakterisertved at den andre enveisventil (60) er innstilt til å åpne ved et trykk like under det andre trykk.