NO332752B1

NO332752B1 - Belgventil

Info

Publication number: NO332752B1
Application number: NO20072862A
Authority: NO
Inventors: Oyvind Stokka; Erling Kleppa; Ole Sevheim
Original assignee: Petroleum Technology Co As
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2013-01-07
Also published as: BRPI0812202A2; DK2167788T3; US20100155079A1; MX2009013230A; EP2167788A1; WO2008150179A1; EP2167788B1; CA2688089A1; ATE521787T1; NO20072862L

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen angår en ventilanordning omfattende et ytre struktur med en lengdeakse og et ventilsete, og et ventillegeme anordnet bevegbart innvendig i den ytre struktur. Ventilanordningen omfatter en første belganordning, tillatt å beveges i en hovedsakelig radiell retning, i fluidforbindelse med et første fluid, og hydraulisk koblet til en andre belganordning tillatt å beveges i en hovedsakelig aksiell retning. Den andre belganordningen er koblet til et første delstempel samvirkende med et andre delstempel, slik at det andre delstempel får en motsatt rettet bevegelse relativt det første delstempel, som derved beveger ventillegemet i forhold til ventilsetet. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for operasjon av en ventilanordning og anvendelse av denne.The present invention relates to a valve device comprising an outer structure with a longitudinal axis and a valve seat, and a valve body arranged movably inside the outer structure. The valve device comprises a first bellows device, allowed to move in a substantially radial direction, in fluid communication with a first fluid, and hydraulically connected to a second bellows device allowed to move in a substantially axial direction. The second bellows device is connected to a first partial piston cooperating with a second partial piston, so that the second partial piston has an opposite directional movement relative to the first partial piston, which thereby moves the valve body relative to the valve seat. The invention also relates to a method for operating a valve device and using it.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en ventil, en fremgangsmåte og anvendelse av denne ventilen for styring av en differensialstyrt gassløfteventil i en brønn. The present invention relates to a valve, a method and application of this valve for controlling a differentially controlled gas lift valve in a well.

I flere applikasjoner er det et behov for en trykkstyrt ventil, som ved en konsekvens av trykkforskjeller rundt ventilen åpner og/eller lukker ventilen automatisk. Det fo-religger også et behov for en ventil som kan styres slik at den åpnes eller lukkes for en gitt trykkdifferanse og som ellers kan være stengt. Typisk bruk av en slik ventil vil for eksempel være i forbindelse med styring av gassløfteventiler i en brønn, under for eksempel en oppstartfase av brønnen, hvor kompletteringsvæske står både i ringrommet (annulus) og i produksjonsrøret (tubing). For å starte produksjon i en slik brønn trenger man å fortrenge kompletteringsvæsken fra annulus, gjerne gjennom en eller flere trykkstyrte ventiler og opp til overflaten gjennom produksjonsrø-ret (tubing), eller etter innstengning av en brønn hvor væske har fylt opp i det minste deler av annulus eller hvor produksjonsvæske har stått over tid og gass har mig-rert til overflaten og produksjonstrykket i produksjonsrøret er for lavt til at brønnen kan begynne å produsere uten å motta trykkstøtte fra gassinjeksjon. Denne opp-startsaktiviteten gjennomføres for at gassinjeksjonene skal oppnås gjennom den dy-pest monterte ventilen. In several applications, there is a need for a pressure-controlled valve, which opens and/or closes the valve automatically as a consequence of pressure differences around the valve. There is also a need for a valve which can be controlled so that it opens or closes for a given pressure difference and which can otherwise be closed. Typical use of such a valve will be, for example, in connection with the control of gas lift valves in a well, during, for example, a start-up phase of the well, where completion fluid is both in the annulus and in the production pipe (tubing). To start production in such a well, one needs to displace the completion fluid from the annulus, preferably through one or more pressure-controlled valves and up to the surface through the production pipe (tubing), or after closing in a well where fluid has filled up at least parts of the annulus or where production fluid has been standing for some time and gas has migrated to the surface and the production pressure in the production pipe is too low for the well to start producing without receiving pressure support from gas injection. This start-up activity is carried out so that the gas injections are achieved through the deepest-mounted valve.

Som et eksempel på kjent teknikk skal det vises til CA 2.461.485, der det er beskre-vet en gassløfteventilanordning. Gassløfteventilanordningen omfatter et ytre hus, en bevegelig ventilspindel og i det minste en belg. Belgen(e) danner videre en tetning mellom ventilspindelen og huset. Ved at huset er utformet med en innløpsåpning, vil belgen(e) utsettes for en ytre påvirkning fra det første fluid, hvorved ventilspin-delens vil påvirkes til en bevegelse mellom en åpen og lukket posisjon av anord-ningen. Belgen(e) er videre fylt med et andre fluid, der dette vil motvirke påvirk-ningen av det første fluid. As an example of prior art, reference should be made to CA 2,461,485, where a gas lift valve device is described. The gas lift valve assembly comprises an outer housing, a movable valve stem and at least one bellows. The bellows(s) also form a seal between the valve stem and the housing. As the housing is designed with an inlet opening, the bellows(s) will be exposed to an external influence from the first fluid, whereby the valve spindle part will be influenced into a movement between an open and closed position of the device. The bellows(s) are further filled with a second fluid, where this will counteract the influence of the first fluid.

Den foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveiebringe en ventil som kan åpnes eller lukkes ved en gitt trykkdifferanse mellom to fluid. Det er også en hensikt å tilveiebringe en ventil som kan benyttes for å styre en gassløfteventil i en brønn. Det er også en hensikt å tilveiebringe en ventil som tar liten plass i en radiell retning, men som samtidig gir god styring av ventilen hvor styringen er avhengig av trykk-differanser mellom forskjellige fluider. The present invention aims to provide a valve that can be opened or closed at a given pressure difference between two fluids. It is also an aim to provide a valve which can be used to control a gas lift valve in a well. It is also an aim to provide a valve which takes up little space in a radial direction, but which at the same time provides good control of the valve where the control is dependent on pressure differences between different fluids.

Disse hensikter er oppnådd med en ventil, fremgangsmåte og anvendelser som an-gitt i de etterfølgende selvstendige krav hvor ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremkommer av uselvstendige krav og nedenfor stående beskrivelse. These purposes have been achieved with a valve, method and applications as stated in the following independent claims where further features of the invention appear from non-independent claims and the description below.

Den foreliggende oppfinnelsen angår en ventilanordning omfattende en ytre struktur med en lengdeakse og et ventilsete, og et ventillegeme, hvor et ventillegeme når det er i anlegg mot ventilsetet i den ytre struktur vil stenge en tilgang mellom et innløp og et utløp av ventilanordningen. Et innløp av ventilanordningen er gjerne koblet mot en fluidkilde som eksempelvis kan være et ringrom i en brønn, hvor utløpet av ventilanordningen er koblet til et annet fluidfylt rom, eksempelvis et indre hulrom av et produksjonsrør i en brønn. I en variant vil også utløpet være koblet mot en annen ventil, eksempelvis en gassløfteventil som fører gass inn i produksjonsrøret i en brønn. The present invention relates to a valve device comprising an outer structure with a longitudinal axis and a valve seat, and a valve body, where a valve body when in contact with the valve seat in the outer structure will close an access between an inlet and an outlet of the valve device. An inlet of the valve arrangement is often connected to a fluid source, which can for example be an annulus in a well, where the outlet of the valve arrangement is connected to another fluid-filled space, for example an inner cavity of a production pipe in a well. In a variant, the outlet will also be connected to another valve, for example a gas lift valve that leads gas into the production pipe in a well.

I henhold til oppfinnelsen er det innvendig i den ytre strukturen anordnet en første belganordning. Denne første belganordningen er tillatt å beveges i en hovedsakelig radiell retning, og står i fluidforbindelse med et første fluid utvendig av den ytre strukturen, hvor trykket av dette første fluidet påvirker posisjonen av den første belganordningen. Den første belganordningen er videre hydraulisk koblet til en andre belganordning, hvor denne andre belganordningen er tillatt å beveges i en hovedsakelig aksiell retning. En endring av trykk i fluidet utvendig den første belganordningen vil via den hydrauliske koblingen, som kan være at rommet mellom de to belgene er fylt av et hovedsakelig innkompressibelt fluid, formidles til den andre belganordningen. Den andre belganordningen er eksponert for et andre fluid, og det er trykkdifferansen mellom dette første og andre fluid som styrer bevegelsen av belganordningene. Den andre belganordningen er videre koblet til et første delstempel slik at bevegelse av den andre belganordningen påvirker posisjonen av det første delstempelet relativt i forhold til den ytre strukturen. Bevegelsen av det første delstempelet kan i en utførelse være hovedsakelig i samme retning som den andre belganordningen. Det første delstempelet samvirker med et andre delstempel, slik at det andre delstempel får en motsatt rettet bevegelse relativt det første delstempel, og hvor bevegelsen av den andre delstempel derved opererer ventillegemet i forhold til ventilsetet, for å åpne henholdsvis lukke ventilen. According to the invention, a first bellows device is arranged inside the outer structure. This first bellows device is allowed to move in a mainly radial direction, and is in fluid communication with a first fluid external to the outer structure, where the pressure of this first fluid affects the position of the first bellows device. The first bellows arrangement is further hydraulically connected to a second bellows arrangement, where this second bellows arrangement is allowed to move in a mainly axial direction. A change in pressure in the fluid outside the first bellows arrangement will be communicated to the second bellows arrangement via the hydraulic coupling, which may be that the space between the two bellows is filled with a mainly incompressible fluid. The second bellows device is exposed to a second fluid, and it is the pressure difference between this first and second fluid that controls the movement of the bellows devices. The second bellows device is further connected to a first partial piston so that movement of the second bellows device affects the position of the first partial piston relative to the outer structure. The movement of the first partial piston may in one embodiment be mainly in the same direction as the second bellows device. The first partial piston cooperates with a second partial piston, so that the second partial piston gets an oppositely directed movement relative to the first partial piston, and where the movement of the second partial piston thereby operates the valve body in relation to the valve seat, to open and close the valve.

I henhold til et første aspekt av oppfinnelsen er den første belganordningen anordnet mellom to stoppeanordninger som begrenser den radielle bevegelsen av et belgelement i den første belganordningen. En første stoppeanordning kan være formet av den ytre strukturen. I en variant kan den ytre strukturen være formet som en hylse med kun et fåtall gjennomgående åpninger for fluidforbindelse mellom den første belganordningen og et første fluid utvendig av den ytre strukturen. Alternativt kan den ytre strukturen i det minste i et parti være formet mer som en gitterstruktur som vil fungere som en første stoppeanordning, men som samtidig gir god kommunika-sjon mellom den første belganordningen og det første fluidet rundt den ytre strukturen. Den første stoppeanordningen kan også være dannet av et stoppeelement anordnet innvendig i den ytre strukturen. Fluidforbindelsen til det første fluid kan også være slik anordnet at dette fluidet ledes til fluidforbindelsen gjennom den ytre struktur via et annet element og man dermed har en løsning hvor det første fluidet ikke omgir den ytre strukturen men ledes inn til den første belganordningen gjennom den ytre strukturen. En andre stoppeanordning kan i en utførelse være dannet av et radielt indre element i ventilanordningen, hvor et belgelement av den første belganordningen er anordnet i det minste delvis omsluttende rundt dette indre elementet, dvs. den indre stoppeanordning. Dette indre element kan være en hul rørstruktur, en solid stang eller annet passende element. I en variant kan den andre stoppeanordningen være formet av et annet parti av den ytre struktur, anordnet på motsatt side av belgelementet i den første belganordningen i forhold til det parti av den ytre struktur som danner den første belganordningen. According to a first aspect of the invention, the first bellows device is arranged between two stop devices which limit the radial movement of a bellows element in the first bellows device. A first stop device may be formed by the outer structure. In a variant, the outer structure can be shaped as a sleeve with only a few through openings for fluid connection between the first bellows device and a first fluid outside the outer structure. Alternatively, the outer structure can at least in part be shaped more like a lattice structure which will function as a first stop device, but which at the same time provides good communication between the first bellows device and the first fluid around the outer structure. The first stop device can also be formed by a stop element arranged inside the outer structure. The fluid connection to the first fluid can also be arranged in such a way that this fluid is led to the fluid connection through the outer structure via another element and one thus has a solution where the first fluid does not surround the outer structure but is led into the first bellows arrangement through the outer structure . A second stop device can in one embodiment be formed by a radial inner element in the valve device, where a bellows element of the first bellows device is arranged at least partially surrounding this inner element, i.e. the inner stop device. This inner element can be a hollow tube structure, a solid rod or other suitable element. In a variant, the second stop device can be formed by another part of the outer structure, arranged on the opposite side of the bellows element in the first bellows device in relation to the part of the outer structure that forms the first bellows device.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen kan et belgelement i den første belganordningen være opplagret i sine aksiale ender slik at det dannes et første hulrom mellom belgelementet og det innvendige stopperelement, hvilket første hulrom er ad-skilt fra et fluid på den andre siden av belgelementet. According to one aspect of the invention, a bellows element in the first bellows device can be stored at its axial ends so that a first cavity is formed between the bellows element and the internal stopper element, which first cavity is separated from a fluid on the other side of the bellows element .

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen er belgelementet i den første belganordningen anordnet omsluttende et indre stopperelement. Dette belgelementet vil i et snitt på tvers av lengderetningen ha en form som kan være oval, mangekantet, bølget, men fortrinnsvis ikke sirkulær, for å oppnå enkel deformasjon av belgelementet, som en konsekvens av endrede trykkforhold rundt belgelementet. For å oppnå nød-vendig fortrengningsvolum i den første belganordningen for operasjon av ventilen, kan lengden av belgen i retning av lengdeaksen for ventilen, tilpasses. According to one aspect of the invention, the bellows element in the first bellows arrangement is arranged enclosing an internal stopper element. This bellows element will, in a section across the longitudinal direction, have a shape which can be oval, polygonal, wavy, but preferably not circular, in order to achieve simple deformation of the bellows element, as a consequence of changed pressure conditions around the bellows element. In order to achieve the necessary displacement volume in the first bellows arrangement for operation of the valve, the length of the bellows in the direction of the longitudinal axis of the valve can be adapted.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen er det første hulrom i den første belganordningen, som fortrinnsvis er fylt med et innkompressibelt fluid, i fluidforbindelse med den andre belganordningen og en endring av posisjonen av det første belgelementet vil direkte påvirke posisjonen av den andre belganordningen siden en side av et andre belgelement i den andre belganordningen direkte påvirkes av fluidet i det første hulrommet. Dette andre belgelementet får ved påvirkning en bevegelse i en hovedsakelig aksiell retning slik at man ved denne hydrauliske koblingen har oppnådd en formidling av en hovedsakelig radiell bevegelse til en hovedsakelig aksiell bevegelse. Man kan også i en variant tenke seg at den andre belganordningen er ers-tattet av et dynamisk stempel som beveges av fluidet i det første hulrom. Dette kan oppnås ved å la det første delstempel være et dynamisk stempel. I en slik anordning får man allikevel en overgang mellom en aksiell forflytning til en radiell forflytning av elementene som påvirkes av trykkdifferansen over elementene. According to one aspect of the invention, the first cavity in the first bellows device, which is preferably filled with an incompressible fluid, is in fluid communication with the second bellows device and a change in the position of the first bellows element will directly affect the position of the second bellows device since a side of a second bellows element in the second bellows arrangement is directly affected by the fluid in the first cavity. This second bellows element is affected by a movement in a mainly axial direction so that by means of this hydraulic coupling a transmission of a mainly radial movement to a mainly axial movement has been achieved. One can also imagine in a variant that the second bellows device is replaced by a dynamic piston which is moved by the fluid in the first cavity. This can be achieved by letting the first partial stamp be a dynamic stamp. In such an arrangement, a transition between an axial movement and a radial movement of the elements is still obtained, which is affected by the pressure difference across the elements.

I henhold til et ytterligere aspekt ved oppfinnelsen er det første delstempel i forbindelse med en forspenningsanordning, som søker å posisjonere det første delstempelet til en første posisjon. I tilfellet ventilanordningen benyttes i forbindelse med en gassinjeksjonsventil i en brønn vil denne første posisjon være en stengt posisjon av ventilanordningen. Man kan her selvsagt tenkes seg en motsatt variant. Forspenningsanordningen kan i en variant omfatte et elastisk element som eksempelvis en fjær som ligger an mellom en anleggsflate av det første delstempelet og en anleggsskulder som under bruk holdes i ro relativt i forhold den ytre strukturen. According to a further aspect of the invention, the first partial piston is in connection with a biasing device, which seeks to position the first partial piston to a first position. In the event that the valve device is used in connection with a gas injection valve in a well, this first position will be a closed position of the valve device. One can of course imagine an opposite variant here. In a variant, the biasing device may comprise an elastic element such as a spring which rests between a contact surface of the first partial piston and a contact shoulder which during use is kept relatively still in relation to the outer structure.

I henhold til ytterligere et aspekt av oppfinnelsen omfatter forspenningsanordningen innretninger for justering av forspenningen mot det første delstempelet. En mulig variant er at anleggsskulderen som det elastiske elementet ligger an mot, er for-skyvbar i aksial retning av ventilanordningen slik at man kan justere det tilgjengeli-ge rommet hvori det elastiske elementet er oppspent. Denne anleggsskulderen kan være formet av et hylseelement anordnet aksialt bevegbart innvendig i den ytre struktur, hvor det ytterligere er anordnet en festeanordning for å hindre aksial bevegelse av hylseelementet når man har oppnådd den ønskede forspenningen i ventilanordningen. I en variant kan innretningene for justering være slik anordnet at de er tilgjengelig fra utsiden av den ytre struktur, eksempelvis ved at festeskruer for et innvendig hylseelement og et justeringselement for justering av posisjoneringen av det innvendige hylseelementet er tilgjengelig via åpninger i den ytre strukturen og/eller at de strekker seg til en ytre flate av den ytre strukturen. Man kan også tenke seg en variant hvor festeskruene og justeringselementet er et og samme element. I en utførelse er det anordnet statiske tetninger mellom forspenningsanordningen og den ytre strukturen, dette siden forspenningsanordningen under bruk av ventilanordningen er gitt en forspenning og denne forspenningen settes før bruk av ventilanordningen og som sådan ikke er et dynamisk element i ventilanordningen, selv om man har mulighet til å justere forspenningen. According to a further aspect of the invention, the biasing device comprises devices for adjusting the bias against the first partial piston. A possible variant is that the installation shoulder against which the elastic element rests is displaceable in the axial direction of the valve arrangement so that the available space in which the elastic element is tensioned can be adjusted. This installation shoulder can be formed by a sleeve element arranged axially movable inside the outer structure, where a fastening device is further arranged to prevent axial movement of the sleeve element when the desired bias in the valve arrangement has been achieved. In a variant, the devices for adjustment can be arranged so that they are accessible from the outside of the outer structure, for example by fastening screws for an inner sleeve element and an adjustment element for adjusting the positioning of the inner sleeve element being accessible via openings in the outer structure and/ or that they extend to an outer surface of the outer structure. One can also think of a variant where the fixing screws and the adjustment element are one and the same element. In one embodiment, static seals are arranged between the biasing device and the outer structure, this since the biasing device is given a bias during use of the valve device and this biasing is set before using the valve device and as such is not a dynamic element in the valve device, even if one has the option to adjust the bias.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen er det første delstempelet koblet til det andre delstempelet ved en hengselsanordning. I en variant omfatter hengselsanordningen en dreieakse og overfører en lineær bevegelser mellom delstemplene. Dreieaksen for hengselsanordningen kan i en utførelse være hovedsakelig transvers til lengdeaksen av ventilanordningen. Den kan i en variant krysse lengdeaksen eller være anordnet eksentrisk i ventilanordningen. Man kan også tenke seg en dreieakse som ikke er transvers, men som danner en annen vinkel med lengdeaksen av ventilanordningen. I en utførelse kan hengselsanordningen omfatte en dreietapp anordnet roterende om sin egen lengdeakse, som derved danner dreieaksen for hengselsanordningen, hvilken dreieakse er anordnet hovedsakelig transvers til lengdeaksen av ventilanordningen. Dreietappen er anordnet roterende i forhold til den ytre struktur og omfatter videre to inngrepspartier på to motsatte sider av dreietappen, hvilke inngrepspartier er i inngrep med en utsparing i hvert sitt delstempel. According to one aspect of the invention, the first partial piston is connected to the second partial piston by a hinge device. In one variant, the hinge device comprises a pivot axis and transmits a linear movement between the partial pistons. The axis of rotation for the hinge device can in one embodiment be mainly transverse to the longitudinal axis of the valve device. In a variant, it can cross the longitudinal axis or be arranged eccentrically in the valve arrangement. One can also imagine a pivot axis which is not transverse, but which forms a different angle with the longitudinal axis of the valve arrangement. In one embodiment, the hinge device can comprise a pivot arranged rotating about its own longitudinal axis, which thereby forms the pivot axis for the hinge device, which pivot axis is arranged mainly transverse to the longitudinal axis of the valve device. The pivot pin is arranged to rotate in relation to the outer structure and further comprises two engagement parts on two opposite sides of the pivot pin, which engagement parts are in engagement with a recess in each partial piston.

Det første og andre delstempel har en form slik at de glir i den ytre strukturen og samtidig at de ikke hindrer for bevegelse av delstemplene. I en utførelse kan dermed et delstempel i et parti ved en ende av delstempelet vendt vekk fra det andre delstempelet, være formet slik at det fyller ut hovedsakelig hele det indre tverrsnittet av den ytre struktur, mens det i en motsatt ende vendt mot det andre delstempelet kan være formet slik at det fyller ut kun et parti av det indre tverrsnittet og dermed gir rom for at det andre delstempelet kan fylle ut et parti av det samme indre tverrsnittet. The first and second partial pistons have a shape such that they slide in the outer structure and at the same time that they do not impede movement of the partial pistons. In one embodiment, a partial piston in a part at one end of the partial piston facing away from the second partial piston can be shaped so that it fills essentially the entire internal cross-section of the outer structure, while at an opposite end facing the second partial piston can be shaped so that it fills in only a part of the inner cross-section and thus makes room for the other partial piston to fill in a part of the same inner cross-section.

Det andre delstempelet kan i en utførelse være koblet mot et ventillegeme med en forbindelsesstang, dette slik at ventillegemet kan være anordnet i en avstand fra det parti av det andre delstempelet som hovedsakelig fyller ut hele det indre tverrsnittet av den ytre struktur. Delstemplene fyller ut det indre tverrsnittet av den ytre struktur, med det er likevel fluidforbindelse over delstemplene. Dette kan også oppnås ved å lage utsparinger i overflaten av delstemplene og/eller i en indre overflate av den ytre strukturen. The second partial piston can in one embodiment be connected to a valve body with a connecting rod, this so that the valve body can be arranged at a distance from the part of the second partial piston which mainly fills the entire internal cross-section of the outer structure. The partial pistons fill in the inner cross-section of the outer structure, but there is nevertheless a fluid connection above the partial pistons. This can also be achieved by making recesses in the surface of the partial stamps and/or in an inner surface of the outer structure.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen er et innløp mot ventilsetet anordnet på en side av minst et område av den ytre struktur tilpasset for tetning mot et annet omsluttende element og et utløp er anordnet på motsatt side av det samme området. Dette området av den ytre strukturen er gjerne en ytre overflate av den ytre strukturen som er behandlet for å oppnå en god tetning. Det kan også være at den ytre overflaten er spesialtilpasset for samvirkning med tetningspakninger. Videre kan den ytre struktur i en utførelse ytterligere omfatte minst et andre område tilpasset for tetning mot et annet omsluttende element, anordnet mellom innløpet og den første fluidforbindelsen som virker på den første belganordningen. I en utførelse kan innløpet av ventilanordningen være koblet til et første fluid, og utløpet av ventilanordningen og fluidinnløpet være koblet til et andre fluid, hvor ventilanordningen står i en åpen stilling med en liten trykkforskjell mellom det første og andre fluid og står i en lukket stilling med en stor trykkforskjell mellom det første og andre fluid. Den lukkede stillingen er også uavhengig av om det største trykket rundt ventilen befinner seg ved innløpet eller utløpet av ventilen, men hvor det er selve trykk-forskjellen som styrer ventilen. I en variant kan det første fluid være dannet av et fluid i ringrommet i en brønn og et andre fluid være et fluid i produksjonsrøret. According to one aspect of the invention, an inlet towards the valve seat is arranged on one side of at least one area of the outer structure adapted for sealing against another enclosing element and an outlet is arranged on the opposite side of the same area. This area of the outer structure is often an outer surface of the outer structure that has been treated to achieve a good seal. It may also be that the outer surface is specially adapted for interaction with sealing gaskets. Furthermore, the outer structure in one embodiment can further comprise at least a second area adapted for sealing against another enclosing element, arranged between the inlet and the first fluid connection acting on the first bellows device. In one embodiment, the inlet of the valve device can be connected to a first fluid, and the outlet of the valve device and the fluid inlet can be connected to a second fluid, where the valve device is in an open position with a small pressure difference between the first and second fluid and is in a closed position with a large pressure difference between the first and second fluid. The closed position is also independent of whether the greatest pressure around the valve is located at the inlet or outlet of the valve, but where it is the pressure difference itself that controls the valve. In one variant, the first fluid can be formed by a fluid in the annulus in a well and a second fluid can be a fluid in the production pipe.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen kan utløpet av ventilanordningen være koblet til en barriereventil mellom det første og andre fluid, som eksempelvis en gassinjeksjonsventil. According to one aspect of the invention, the outlet of the valve device can be connected to a barrier valve between the first and second fluid, such as, for example, a gas injection valve.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for operasjon av en ventilanordning, omfattende en ytre struktur med en lengdeakse og et ventilsete og et ventillegeme, hvor et første ytre fluid påvirker en først belganordning, som ved en bevegelse i radiell retning forflytter et hydraulisk fluid relativt i forhold til en andre belganordning, som derved beveges i aksiell retning og påvirker et første delstempel til bevegelse i en retning, hvilket delstempel samvirker med et andre delstempel og gir det andre delstempel en bevegelse i motsatt retning for derved å operere ventillegemet i forhold til ventilsetet mellom en henholdsvis stengt og åpen posisjon av ventilanordningen. The invention also includes a method for operating a valve device, comprising an external structure with a longitudinal axis and a valve seat and a valve body, where a first external fluid affects a first bellows device, which by a movement in the radial direction moves a hydraulic fluid relative to a second bellows device, which thereby moves in an axial direction and influences a first partial piston to move in one direction, which partial piston cooperates with a second partial piston and gives the second partial piston a movement in the opposite direction to thereby operate the valve body in relation to the valve seat between a respectively closed and open position of the valve device.

I henhold til et aspekt av oppfinnelsen kan denne fremgangsmåte benyttes for fortrengning av væske i et ringrom i en brønn, hvor ventilanordningen, når det er væske både i produksjonsrøret og ringrommet, står i en åpen stilling og innløp av ventil er kontakt med ringrommet og utløp i kontakt med produksjonsrøret, hvor det injiseres gass i ringrommet slik at trykk økes i ringrommet og væske og gass fortrenges gjennom ventilanordningen, inntil trykket av fluidet ved innløpet relativt i forhold til fluidinnløpstrykket og forspenningen over ventilen, reduseres slik at ventilanordningen lukkes. According to one aspect of the invention, this method can be used for the displacement of liquid in an annulus in a well, where the valve device, when there is liquid in both the production pipe and the annulus, is in an open position and the inlet of the valve is contact with the annulus and the outlet in contact with the production pipe, where gas is injected into the annulus so that pressure is increased in the annulus and liquid and gas are displaced through the valve arrangement, until the pressure of the fluid at the inlet relative to the fluid inlet pressure and the bias across the valve is reduced so that the valve arrangement closes.

Ventilanordningen i henhold til oppfinnelsen kan anvendes blant annet i forbindelse med væskefortrengning i forbindelse med oppstart og i forbindelse med gassinjeksjon. The valve device according to the invention can be used, among other things, in connection with liquid displacement in connection with start-up and in connection with gas injection.

Oppfinnelsen skal nå forklares i forbindelse med en utførelse og med henvisning til de vedføyde figurer hvor; The invention will now be explained in connection with an embodiment and with reference to the attached figures where;

Fig. 1 viser et lengdetverrsnitt gjennom ventilanordningen, Fig. 1 shows a longitudinal cross-section through the valve device,

Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom ventilanordningen ved I-l på fig. 1, Fig. 2 shows a cross-section through the valve arrangement at I-1 in Fig. 1,

Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom ventilanordningen ved II-II på fig. 1, Fig. 3 shows a cross-section through the valve arrangement at II-II in fig. 1,

Fig. 4 viser et tverrsnitt gjennom ventilanordninger ved III-III på fig. 1, og Fig. 4 shows a cross-section through valve devices at III-III in fig. 1, and

Fig. 5'viser ventil plassert i forbindelse med en brønn. Fig. 5' shows a valve placed in connection with a well.

På figurene 1 til 4 er det vist en utførelse av en ventilanordning i henhold til oppfinnelsen. Ventilanordningen omfatter en ytre struktur 1, hvilken ytre struktur 1 i den viste utførelsen er satt sammen av et flertall segmenter 101,102,103,104 som er sammenført slik at de danner den ytre strukturen. Den ytre strukturen 1 har et innvendig hulrom. Ved en ende av den ytre strukturen 1 er den formet med et innvendig ventilsete 2, for samvirkning med et ventillegeme 3, som er anordnet relativt bevegelig og innvendig i den ytre strukturen 1. Ved bevegelse av ventillegemet 3 kan man endre tilstanden til ventilanordningen fra en stengt tilstand, hvor ventillegemet 3 er i anlegg mot ventilsetet 2, som vist på figur, hvor ventillegemet dermed stenger en fluidforbindelse mellom et innløp 4 av ventilen til et utløp 5, til en posisjon hvor ventillegemet 3 ikke er i anlegg mot ventilsetet 2, som er en åpen tilstand av ventilanordningen. Innløpet 4 av ventilen er dannet av et flertall gjennomgående hull gjennom den ytre strukturen til et punkt innvendig den ytre strukturen 1 som befinner seg på en side av ventilsetet 2, utløpet 5 er i den viste utførelsen et aksialt utløpt ved enden av den ytre strukturen 1 ved en relativt andre side av ventilsetet 2. Ventillegemet 3 er beveget mellom sine to posisjoner som en konsekvens av trykk-forskjellen mellom to fluider, et første fluid og det fluidet som har tilgang til det innvendige av ventilen gjennom innløpet 4. Innretningen som reagerer på trykkfor-skjellen skal nå forklares. En første belganordning 6 omfattende et første belgelement 9 er anordnet innvendig i den ytre strukturen 1. Det første belgelementet 6 er anordnet slik at det tillates en hovedsakelig radiell bevegelse, hvilken bevegelse er begrenset av et ytre første stopperelement 12 og et indre andre stopperelement 13. Belgelementet 6 er innfestet ved siden aksiale ender med en første innfesting 10 og en andre innfesting 11 og er ellers anordnet lukket rundt det andre stopperelementet 13. Den første og/eller andre innfestingen 10, 11 kan være fleksible eller faste og tillate eller hindre vinkelendring av belgelementet 9 i forhold til innfestingen 10, 11 ved innfestingspunktet. Ved en slik konfigurasjon dannes det et første indre hulrom 14 mellom belgelementet 9 og det indre andre stopperelementet 13. En ytre side av dette belgelementet 9, motsatt av det indre hulrom 14, er via fluidforbindelser 7 i kontakt med et første fluid. Figures 1 to 4 show an embodiment of a valve device according to the invention. The valve device comprises an outer structure 1, which outer structure 1 in the embodiment shown is composed of a plurality of segments 101, 102, 103, 104 which are joined together so that they form the outer structure. The outer structure 1 has an inner cavity. At one end of the outer structure 1, it is formed with an internal valve seat 2, for interaction with a valve body 3, which is arranged relatively movable and inside the outer structure 1. By moving the valve body 3, the state of the valve arrangement can be changed from a closed state, where the valve body 3 is in contact with the valve seat 2, as shown in the figure, where the valve body thus closes a fluid connection between an inlet 4 of the valve to an outlet 5, to a position where the valve body 3 is not in contact with the valve seat 2, which is an open state of the valve device. The inlet 4 of the valve is formed by a plurality of through holes through the outer structure to a point inside the outer structure 1 which is on one side of the valve seat 2, the outlet 5 is in the embodiment shown an axial outlet at the end of the outer structure 1 at a relatively different side of the valve seat 2. The valve body 3 is moved between its two positions as a consequence of the pressure difference between two fluids, a first fluid and the fluid that has access to the inside of the valve through the inlet 4. The device that reacts to the pressure difference will now be explained. A first bellows device 6 comprising a first bellows element 9 is arranged inside the outer structure 1. The first bellows element 6 is arranged so that a mainly radial movement is allowed, which movement is limited by an outer first stop element 12 and an inner second stop element 13. The bellows element 6 is attached at the side axial ends with a first attachment 10 and a second attachment 11 and is otherwise arranged closed around the second stop element 13. The first and/or second attachment 10, 11 can be flexible or fixed and allow or prevent angular change of the bellows element 9 in relation to the attachment 10, 11 at the attachment point. With such a configuration, a first inner cavity 14 is formed between the bellows element 9 and the inner second stopper element 13. An outer side of this bellows element 9, opposite the inner cavity 14, is via fluid connections 7 in contact with a first fluid.

Det indre hulrom 14 er i hydraulisk fluidforbindelse 15 med en andre belganordning 16. Denne andre belganordningen 16 omfatter et andre belgelement 17 som tillates å beveges i en aksial retning av ventilanordningen. Dette andre belgelementet 17 kan eksempelvis være formet med en et trekkspillformet parti, som gir stor bevegelse i aksial retning av en ende av det andre belgelementet 17. Fluidet i det første hulrom 14 og fluidforbindelsen 15, som er et hovedsakelig inkompressibelt, relativt tempe-raturuavhengig fluid, vil dermed være avgrenset av det første og andre belgelementet 9, 17 og eventuelle trykkforskjeller på motsatte sider av de to belgelementene 9, 17, vil videreformidles via dette fluidet og således bevege belgelementene 9, 17. Det andre belgelementet 17 er også i kontakt med et første delstempel 26, og endring av posisjonen av det andre belgelementet 17 vil påvirke posisjonen av det førs-te delstempelet 26. Det første delstempelet 26 er også påvirket av en justerbar for-spenn ingsanordning 19. Denne forspenningsanordningen omfatter et elastisk element 20, i form av et fjærelement, anordnet rundt et parti av det andre belgelementet 17. Det elastiske elementet 20 er anordnet mellom en anleggsflate 25 formet av det første delstempelet 26 og anleggsskulder 21, formet av en justeringshylse 22, anordnet innvendig i den ytre strukturen 1. Justeringshylsen 22 er fastholdt i forhold til den ytre strukturen 1 ved festeskruer 23, som forløper fra justeringshylsen 22 og ut gjennom den ytre strukturen 1 til en utside av denne, slik at festeskruene 23 kan frigjøres fra en utside av den ytre strukturen 1. Videre omfatter forspenningsanordningen 19 et justeringselement for justering av posisjonen av justeringshylsen 22 relativt i forhold til den ytre strukturen 1, når festeskruene 23 er løsnet. På denne måten kan forspenningen i forspenningsanordningen 19 justeres. The inner cavity 14 is in hydraulic fluid connection 15 with a second bellows device 16. This second bellows device 16 comprises a second bellows element 17 which is allowed to be moved in an axial direction by the valve device. This second bellows element 17 can, for example, be shaped with an accordion-shaped part, which gives large movement in the axial direction of one end of the second bellows element 17. The fluid in the first cavity 14 and the fluid connection 15, which is a mainly incompressible, relatively temperature-independent fluid, will thus be bounded by the first and second bellows elements 9, 17 and any pressure differences on opposite sides of the two bellows elements 9, 17 will be transmitted via this fluid and thus move the bellows elements 9, 17. The second bellows element 17 is also in contact with a first partial piston 26, and changing the position of the second bellows element 17 will affect the position of the first partial piston 26. The first partial piston 26 is also affected by an adjustable biasing device 19. This biasing device comprises an elastic element 20, in the form of a spring element, arranged around a part of the second bellows element 17. The elastic element 20 is arranged between an bearing surface 25 formed by the first partial piston 26 and contact shoulder 21, formed by an adjustment sleeve 22, arranged inside the outer structure 1. The adjustment sleeve 22 is held in relation to the outer structure 1 by fixing screws 23, which extend from the adjustment sleeve 22 and out through it the outer structure 1 to an outside of this, so that the fastening screws 23 can be released from an outside of the outer structure 1. Furthermore, the biasing device 19 comprises an adjustment element for adjusting the position of the adjustment sleeve 22 relative to the outer structure 1, when the fastening screws 23 are loosened. In this way, the bias in the biasing device 19 can be adjusted.

Det første delstempelet 26 omfatter et første endeparti 27, som omfatter anleggsfla-ten 25. Dette første endepartiet 27 er vist slik at et tverrsnitt av dette endepartiet 27 fyller tilnærmet hele det indre hulrom av den ytre strukturen 1. Videre omfatter det første delstempelet 26 et andre endeparti 28 vendt vekk fra det første endepartiet 27, hvilket andre endeparti 28 fyller kun en del av det indre hulrom av den ytre strukturen 1. Dette andre endepartiet 28 er også koblet til en hengselsanordning 30 omfattende en dreietapp 31 og et første inngrepsparti 32 som ligger an i en utsparing 29 i det andre endepartiet av det første delstempelet 26. Hengselsanordningen 30 omfatter videre et andre inngrepsparti 33 som strekker seg ut fra dreietappen 31 på en motsatt side relativt det første inngrepsparti 32. Dette andre inngrepsparti 33 ligger an i en utsparing 37 i et andre endeparti 36 av et andre delstempel 34. Bevegelsen av det første delstempelet 26 overføres til det andre delstempelet 34, som beveges i en motsatt rettet retning, da hovedsakelig i en aksial retning av ventilanordningen. Det andre endeparti 36 av det andre delstempelet 34 har også en mindre utstrekning i et tverrsnitt enn hulrommet av den ytre struktur 1, slik at det er plass til hengselsanordningen 30 og bevegelse av delstemplene 26, 34. Et første endeparti 35 av det andre delstempelet 34, vendt vekk fra det første delstempelet 26 dekker hovedsakelig hele tverrsnittet av det indre hulrom i den ytre strukturen. Til enden av dette første endepartiet 35 er det fastgjort et forbindelsesstag 38 hvortil ventillegemet 3 er fastgjort. En bevegelse av det andre delstempelet 34 vil dermed bevege ventillegemet 3 i forhold til ventilsetet 2. Trykkforskjeller i fluidet som virker på den første belganordningen 6 og den andre belganordningen 16 vil virke inn på posisjoneringen av ventillegemet 3 i forhold til ventilsetet 2 og åpne og eller lukke ventilanordningen. Disse trykkendringene må også virke mot forspenningen som er satt på det første delstempelet 26. The first partial piston 26 comprises a first end part 27, which comprises the contact surface 25. This first end part 27 is shown so that a cross-section of this end part 27 fills almost the entire inner cavity of the outer structure 1. Furthermore, the first partial piston 26 comprises a second end part 28 facing away from the first end part 27, which second end part 28 fills only part of the inner cavity of the outer structure 1. This second end part 28 is also connected to a hinge device 30 comprising a pivot pin 31 and a first engagement part 32 which rests in a recess 29 in the second end part of the first partial piston 26. The hinge device 30 further comprises a second engaging part 33 which extends from the pivot pin 31 on an opposite side relative to the first engaging part 32. This second engaging part 33 rests in a recess 37 in a second end part 36 of a second partial piston 34. The movement of the first partial piston 26 is transferred to the second partial piston 34 , which is moved in an opposite direction, then mainly in an axial direction of the valve device. The second end part 36 of the second partial piston 34 also has a smaller extent in a cross-section than the cavity of the outer structure 1, so that there is room for the hinge device 30 and movement of the partial pistons 26, 34. A first end part 35 of the second partial piston 34 , facing away from the first sub-piston 26 covers substantially the entire cross-section of the inner cavity of the outer structure. A connecting rod 38 is attached to the end of this first end portion 35 to which the valve body 3 is attached. A movement of the second partial piston 34 will thus move the valve body 3 in relation to the valve seat 2. Pressure differences in the fluid acting on the first bellows device 6 and the second bellows device 16 will affect the positioning of the valve body 3 in relation to the valve seat 2 and open and or close the valve device. These pressure changes must also act against the bias that is set on the first sub-piston 26.

Den ytre strukturen 1 omfatter også et første område 39 anordnet ved en ytre overflate av den ytre strukturen 1 som er tilpasset for samvirkning med et andre element for å danne en tett forbindelse med dette andre element (ikke vist) Dette første området 39 er anordnet slik at det er posisjonert mellom innløpet 4 og utløpet 5 av ventilanordningen. Videre omfatter den ytre strukturen 1 også et andre område 40 tilpasset for å danne en tett forbindelse med et annet element, hvor dette andre området 40 ligger mellom innløpet 4 og fluidforbindelsen 7 inn mot den første belganordningen 6. The outer structure 1 also comprises a first area 39 arranged at an outer surface of the outer structure 1 which is adapted for cooperation with a second element to form a tight connection with this second element (not shown) This first area 39 is arranged as follows that it is positioned between the inlet 4 and the outlet 5 of the valve device. Furthermore, the outer structure 1 also comprises a second area 40 adapted to form a tight connection with another element, where this second area 40 lies between the inlet 4 and the fluid connection 7 towards the first bellows device 6.

På fig. 5 er ventilanordningen vist plassert i en brønn med et produksjonsrør 51 og foringsrør 50, hvor fluidforbindelsen 7 og utløpet 5 er satt i forbindelse med et fluid innvendig produksjonsrøret 51 og innløpet 4 er satt i forbindelse med et fluid i et ringrom på utsiden av produksjonsrøret 51 og innvendig foringsrøret 50. Produk-sjonsrøret 51 omfatter videre en sidelomme 52 som omfatter holdeelement 53 for plassering av ventilanordningen med den ytre strukturen 1, omfattende den første fluidforbindelsen 7 anordnet i forbindelse med andre innløp 55 gjennom veggen av sidelommen 52 inn til innsiden av produksjonsrøret 51, og hvor innløpet 4 til ventilanordningen er anordnet i forbindelse med første innløp 54 som forløper fra sidelommen 52 og ut til ringrommet mellom produksjonsrøret 51 og foringsrøret 50. Sidelommen 52 omfatter også innvendige tetningsflater som samvirker med første og andre tetningsområdet 39, 40 av den ytre strukturen 1, for å danne en tetning mellom den ytre strukturen 1 av ventilanordningen og sidelommen 52. In fig. 5, the valve device is shown placed in a well with a production pipe 51 and casing 50, where the fluid connection 7 and the outlet 5 are connected to a fluid inside the production pipe 51 and the inlet 4 is connected to a fluid in an annulus on the outside of the production pipe 51 and the inner casing 50. The production pipe 51 further comprises a side pocket 52 which comprises a holding element 53 for placing the valve arrangement with the outer structure 1, comprising the first fluid connection 7 arranged in connection with the second inlet 55 through the wall of the side pocket 52 into the inside of the production pipe 51, and where the inlet 4 of the valve device is arranged in connection with the first inlet 54 which extends from the side pocket 52 and out to the annular space between the production pipe 51 and the casing pipe 50. The side pocket 52 also includes internal sealing surfaces which interact with the first and second sealing areas 39, 40 of the the outer structure 1, to form a seal between the outer structure 1 a v the valve device and the side pocket 52.

Oppfinnelsen er nå forklart med henvisning til en utførelse. En fagmann vil forstå at det kan foretas flere endringer og modifikasjoner i den viste utførelsen som faller innenfor rammen av oppfinnelsen som definert i de etterfølgende kravene. Område-ne for tett forbindelse med et andre element kan være anordnet innvendig i den yte strukturen, eller ved en ende av strukturen. Den første belganordningen behøver ikke være anordnet rundt et indre andre stopperelement, men heller som en flate opplagret langs sin ytre kant. Forspenningsanordningen kan være plassert ved en motsatt side av delstemplene og evt. i anlegg mot det andre delstempelet. Den andre belganordningen og det første delstempelet kan være formet som en enhet, med dy-namiske tetninger mellom denne enheten og den ytre strukturen. The invention is now explained with reference to an embodiment. A person skilled in the art will understand that several changes and modifications can be made in the embodiment shown which fall within the scope of the invention as defined in the following claims. The areas for close connection with a second element can be arranged inside the outer structure, or at one end of the structure. The first bellows arrangement need not be arranged around an inner second stop element, but rather as a surface supported along its outer edge. The biasing device can be located on an opposite side of the partial pistons and possibly in contact with the other partial piston. The second bellows device and the first partial piston may be formed as a unit, with dynamic seals between this unit and the outer structure.

Claims

1. Valve device comprising an outer structure (1) with a longitudinal axis (lb) and a valve seat (2), and a valve body (3) arranged movably inside the outer structure (1), characterized in that it comprises a first bellows device (6), allowed to move in a mainly radial direction, in fluid communication with a first fluid, and hydraulically connected to a second bellows device (16) allowed to move in a mainly axial direction, which second bellows device ( 16) is connected to a first partial piston (26) cooperating with a second partial piston (34), so that the second partial piston (34) gets an oppositely directed movement relative to the first partial piston (26), which thereby moves the valve body (3) in relation to the valve seat (2).

2. Valve device according to claim 1, characterized in that the first bellows device (6) is arranged between two stop devices (12,13) which limit the radial movement.

3. Valve device according to claim 2, characterized in that the first bellows device (6) at least partially encloses an internal stop device (13).

4. Valve device according to claim 3, characterized in that a bellows element (9) in the first bellows arrangement (6) is supported at its axial ends, so that a first cavity (14) is formed between the bellows element (9) and the internal stopper element (13), which cavity (14) is separated from a first fluid (8) on the outside of the bellows element (9).

5. Valve device according to claim 4, characterized in that the first cavity (14) is in fluid connection with the second bellows device (16).

6. Valve device according to claim 1, characterized in that the first partial piston (26) is arranged in connection with a biasing device (19).

7. Valve device according to claim 6, characterized in that the biasing device (19) comprises devices (21,22,23,24) for adjusting the bias against the first partial piston (26).

8. Valve device according to claim 7, characterized in that it includes access to the devices (24) for adjusting bias from the outside of the outer structure (1).

9. Valve device according to claim 1, characterized in that the first partial piston (26) is connected to the second partial piston (34) by a hinge device (30).

10. Valve device according to claim 1, characterized in that an inlet (4) towards the valve seat (2) is arranged on one side of at least one area (39) of the outer structure (1) adapted for sealing against another enclosing element (52) and an outlet (5) is arranged on the opposite side of the same area (39).

11. Valve device according to claim 1, characterized in that the outer structure (1) further comprises at least a second area (40) adapted for sealing against another enclosing element (52), arranged between the inlet (4) and the fluid connection (7) of the first fluid (8).

12. Valve device according to claim 11, characterized in that the inlet (4) of the valve arrangement is connected to a second fluid (41), and the outlet (5) of the valve arrangement and the fluid inlet (7) are connected to a first fluid (8), where the valve is in an open position with a small pressure difference between the first and second fluid and is in a closed position with a large pressure difference between the first and second fluid.

13. Method for operating a valve, comprising an external structure (1) with a longitudinal axis and a valve seat (2) and a valve body (3), characterized in that a first external fluid (8) affects a first bellows device (6), which bellows device (6) when moving in a radial direction moves a hydraulic fluid relative to a second bellows device (16), which bellows device (16) is thereby moved in an axial direction, where the second bellows device (16) is influenced by a second fluid (41 ), where the second bellows device (16) influences a first partial piston (26) to move in one direction, which partial piston (26) cooperates with a second partial piston (34), and gives the second partial piston (34) a movement in the opposite direction, thereby operating the valve body (3) in relation to the valve seat (2).

14. Procedure for displacing liquid in the annulus in a well according to claim 13, characterized in that the valve device, when there is liquid in both the production pipe and the annulus, is in an open position and inlet and the second bellows device (16) of the valve device is in contact with the annulus and outlet and the first bellows device (6) is in contact with the production pipe, where then gas is injected into the annulus so that pressure is increased in the annulus and liquid and gas are displaced through the valve, until the pressure of the fluid at the inlet relative to the fluid inlet pressure on the first bellows device (6) and biasing device (19) above the valve is reduced so that the valve closes .

15. Application of a valve device according to claim 1 in connection with the control of gas injection in a well.

16. Application of a valve device according to claim 1 in connection with liquid displacement during start-up.