NO337918B1 - Brønnsikringsventil og fremgangsmåte for å drifte samme - Google Patents

Description

Beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelse vedrører undergrunns brønnutstyr, og mer bestemt en undergrunns sikkerhetsventil.

Bruken av undergrunns sikkerhetsventiler i olje- og gassbrønner er velkjent. U.S. Patent nr. 4,660,646 tilhørende Blizzard, som inkorporeres fullstendig heri ved referanse, beskriver bruken av en ventil av "klaff"-typen som er anordnet inne i brønnboringen, hvilken åpnes og lukkes med et strømningsrør, generelt et sylin-drisk rør som beveger seg teleskopisk inne i brønnboringen. Strømningsrøret i Blizzard aktueres ved bruk av en stempel- og sylindersammenstilling. Det ene av stemplet eller sylinderen er festet til strømningsrøret, og når hydraulikktrykk påfø-res på stemplet, beveges stemplet ned, det samme gjør strømningsrøret, hvilket aktuerer sikkerhetsventilen til en åpen posisjon.

US 4796705 beskriver en sikkerhetsventil som har en aksialt skyvbar akti-veringshylse innrettet for å bevege et ventilhode fra en lukket til en åpen stilling. Aktiveringsbevegelsen av aktiveringshylsen tilveiebringes vanligvis av et stempel med liten diameter som er montert på en aksialt utstrakt spindel som er festet til ventilhuset og samvirker med en første sylinder som ligger an og er festet til aktiveringshylsen. En sekundær spindel og samvirkende andre sylinder er anordnet og blir forsynt med væsketrykk fra en helt egen separat linje som strekker seg opp til brønnoverflaten. Den andre sylinder har kun tilstøtende kontakt med aktiveringshylsen og kan anvendes for å bevirke bevegelse av aktiveringshylsen i tilfelle av svikt i den første sylinderen.

US 4838355 beskriver en undersjøisk brønnsikkerhetsventil som har to sty-reledninger som går fra brønnoverflaten til en første og andre stempel- og sylindersammenstilling for å styre ventilen. Den første av sammenstillingene er koblet til et strømningsrør for å operere ventilen, mens den andre sammenstillingen er koblet fra strømningsrøret. Når en feil oppstår i det første styresystemet, bli den første sammenstilling koblet fra strømningsrøret og den andre stempel- og sylinderenhet blir koplet til strømningsrøret for å betjene sikkerhetsventilen.

EP 1241322 beskriver en fremgangsmåte for styring av et undersjøisk hydraulisk aktivert brønnverktøy. Fremgangsmåten omfatter trinnene med å koble en første hydraulisk styreledning til et første stempel i brønnverktøyet, og hydraulisk forbinde en annen styreledning til et andre stempel i brønnverktøyet. Brønn- verktøyet kan drives som reaksjon på trykk i den første styreledning, og brønn-verktøyet kan opereres som reaksjon på trykk i den andre styreledningen. Brønn-verktøyet blir operert ved å påføre trykk på både den første og andre styreledningen, og dersom det er en svikt i den første styreledning, kan brønnverktøyet opereres fortsatt ved å påføre trykk til på den andre styreledningen.

US 5310004 beskriver en undersjøisk brønnsikkerhetsventil som har et strømningsrør som er teleskopisk bevegelig i huset for å styre bevegelsen av et ventillukkeelement. En stempel- og sylinderenhet aktiverer strømningsrøret, og den er i kommunikasjon med hydraulisk fluid på den ene siden og et gass-forspennings kammer på den andre siden, og innbefatter en forspent fjær som virker på strømningsrøret for å lukke ventilen. Et andre stempel er teleskopisk plassert i det første stempelet med to forskjellige størrelser av respektive tettings-områder, hvor ett av dem er utsatt for hydraulisk fluid og det andre av dem er eks-ponert mot gasskammeret. I tilfelle av tap av gasstrykk, vil det andre stempelet som er atskilt fra det første stempel forårsake hydraulisk trykkutjevning og feilsikker lukning av ventilen.

Det er også velkjent at fluidsøylen som virker på stempel- og sylindersammenstillingen for å åpne den undergrunns sikkerhetsventil påfører et stadig større trykk jo dypere stempel- og sylindersammenstillingen er satt i jorden. Den kraft som er påkrevet for å løfte strømningsrøret, og stenge ventilen, øker derfor i henhold til dette. Generelt brukes fjærkraft og enkelte ganger hydraulikktrykk til å løf-te strømningsrøret og stenge ventilen. Nå og da feiler stempel- og sylindersammenstillingen som brukes til å løfte strømningsrøret på grunn av slitasje av tetningen eller en annen velkjent mekanisk feil. I tilfellet av en slik mekanisk feil, hvis den ovennevnte fjær ikke er sterk nok til å overvinne den kraft som påføres fra fluidsøylen, vil ventilen feile i den åpne posisjon. En feil i den åpne posisjon er generelt uønsket, ettersom dette er usikkert, og operasjonelt ueffektivt. Som sådan har forskjellige teknikker blitt anvendt for å sørge for at i tilfellet av en feil, så vil ventilen feile i den stengte posisjon.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet mot en undergrunns sikkerhetsventil, som i tilfellet av en feil feiler i den stengte posisjon.

Den foreliggende oppfinnelse har blitt tenkt ut for å oppfylle de ovenfor beskrevne behov. I et bredt aspekt kan oppfinnelsen inkludere en undergrunns sikkerhetsventil for regulering av en fluidstrøm gjennom et brønnrør, omfattende et hus som har en boring og som er anordnet inne i et ringrom som er avgrenset av rommet mellom brønnrøret og huset, et ventilstengeelement som er bevegelig mellom en åpen posisjon og en stengt posisjon, og tilpasset til å begrense fluid-strømmen gjennom boringen når det er i den stengte posisjon, et strømningsrør som er bevegelig anordnet inne i huset og tilpasset til å flytte ventilstengeelementet mellom dets åpne og stengte posisjoner, et primært stempelelement i operativ kommunikasjon med strømningsrøret og et sekundært stempelelement i operativ kommunikasjon med strømningsrøret.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet til å tilveiebringe en brønnsik-ringsventil for å kontrollere en fluidstrøm gjennom en brønnledning, omfattende: et hus med en boring og som er anordnet inne i et ringrom definert av rommet mellom brønnrøret og huset; en ventillukkedel som er bevegelig mellom en åpen stilling og en lukket stilling, og innrettet til å begrense fluidstrømmen gjennom boringen når den er i lukket posisjon; hvor et strømningsrør som er bevegelig anordnet i huset, og innrettet til å forskyve ventillukkedelen mellom dens åpne og lukkede posisjoner; en primær stempelsammenstilling som inkluderer et primært stempelelement som er i glidende forhold til en primær sylinder, det primære stempelelementet er i operativ kommunikasjon med strømningsrøret; en sekundær stempelsammenstilling som omfatter et sekundært stempelelement som er i glidende forhold til en sekundær sylinder, det sekundære stempelelementet er i operativ kommunikasjon med strømningsrøret (59); og en mekanisme for selektivt å forflytte det sekundære stempelelementet mellom en første posisjon ved hvilken det sekundære stempelelementet ikke reagerer på en kontroll stimuli og en andre posisjon ved hvilken det sekundære stempelelementet reagerer på nevnte kontroll stimuli.

Foreliggende oppfinnelse er også egnet til å tilveiebringe en fremgangsmåte for drift av en brønnsikringsventil, innbefattende trinnene: å redusere hydraulisk trykk påført en primær stempelsammenstillingen; å bevege et stempelelement til en sekundær stempelsammenstilling mellom en første posisjon, hvor stempelelementet ikke reagerer på hydraulisk trykk, og en andre posisjon hvor stempelelementet reagerer på hydraulisk trykk; å påføre hydraulisk trykk til den sekundære stempelsammenstillingen; å bevege et strømningsrør som reaksjon på trykk påført det sekundære stempelelementet; og å åpne en ventil som reaksjon på bevegelsen til strømningsrøret.

For en detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelser av oppfinnelsen, skal det nå vises til de ledsagende tegninger, hvor: Figur 1 er et skjematisk riss i snitt og fra siden av en typisk brønnkomplette-ring som inkluderer en undergrunns sikkerhetsventil. Figur 2A er et fragmentarisk sideriss, delvis i tverrsnitt, som viser en typisk sikkerhetsventil av klafftypen i en åpen posisjon. Figur 2B er et fragmentarisk sideriss, delvis i tverrsnitt, som viser en typisk sikkerhetsventil av klafftypen i en stengt posisjon. Figur 3A viser et skjematisk riss av et primært hydraulikksystem for en sikkerhetsventil konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Figur 3B viser et skjematisk riss av et sekundært hydraulikksystem for en sikkerhetsventil konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Med henblikk på denne beskrivelse er uttrykkene "øvre", "nedre", "opp", "ned", "opphulls" eller "oppover i hullet" og "nedhulls" eller "nedover i hullet" rela-tive begrep for å angi posisjon og retning for bevegelse i lett gjenkjennelige uttrykk. Disse uttrykkene er vanligvis relatert til en linje som er trukket perpendiku-lært nedover fra senteret i borehullet ved jordens overflate, og vil være passende til bruk i rette, forholdsvis vertikale brønnboringer. Imidlertid, når brønnboringen har høyt avvik, så som fra ca. horisontal til ca. 60 grader fra vertikalen, eller hvis det er flere sidebrønner, kan det være at disse uttrykk som vanligvis er komforta-ble for personer med fagkunnskap innen teknikken ikke gir mening. Disse uttrykkene brukes fordi de er lette å forstå, som en angivelse av hva relativ posisjon og bevegelse ville være hvis brønnen var vertikal, og skal ikke tolkes som begrensende for oppfinnelsens omfang.

Det vises til figur 1, hvor en eksemplifiserende omgivelse som den foreliggende oppfinnelse kan brukes innenfor er vist som en konvensjonell olje- og gassproduksjonsbrønn eller brønnkompletteringlO, hvilket er kjent innen teknikken. Den illustrerte brønnkomplettering 10 inkluderer en foringsrørstreng 12 som strekker seg fra brønnens overflate 13 til en hydrokarbon-produksjonsformasjon (ikke vist). En produksjons rørstreng 14 er vist konsentrisk anordnet inne i forings-rørstrengen 12, og strekker seg fra et brønnhode 16 gjennom en produksjonspak- ning 18. Produksjonspakningen 18 på figur 1 tetter det ringrom som er dannet mellom produksjonsrør- og foringsrørstrengene 14, 12, og leder formasjonsfluider, så som olje, gass og vann, inn i produksjonsrørstrengen 14, hvilke slippes inn i brønnboringen 19 gjennom perforeringer (ikke vist) i foringsrørstrengen 12. Venti-ler 20, 22, som hjelper til ved regulering av fluidstrøm fra produksjonsrørstrengen 14, er vist ved brønnens overflate 13. En brønnhodehette 24 er for eksempel nyt-tig for å muliggjøre ettersyn av brønnen 10 via produksjonsrørstrengen 14 med kabelutstyr (ikke vist).

Med fortsatt henvisning til den eksemplifiserende omgivelse på figur 1, er en strømningsreguleringsinnretning 30 vist installert i brønnen 10 som en del av produksjonsrørstrengen 14, for å bistå ved regulering av fluidstrøm til brønnens overflate 13 gjennom produksjonsrørstrengen 14 fra nede i hullet, hvilket også er kjent innen teknikken. Den viste strømningsreguleringsinnretning 30 er en konvensjonell, overflatestyrt undergrunns sikkerhetsventil 32 som er innsatt i produk-sjonsrørstrengen 14, eksempelvis ved hjelp av egnede gjengete forbindelser. Inn-retningen 30 kan for eksempel opereres ved hjelp av kontrollfluid som ledes fra en hydraulikkmanifold 40 ved brønnens overflate, gjennom en kontroll ledningsrør 42. Ytterligere forklaring av komponentene, arrangement og operasjon av en konvensjonell brønnkomplettering og beslektet utstyr kan finnes i patenter og andre publikasjoner som beskriver kjent teknikk, så som U.S. Patent 4,723,606, 4,624,315 og 5,127,476, idet hver av disse herved i sin helhet inkorporeres heri ved referanse.

Den ovenstående beskrivelse og ytterligere aspekter ved en konvensjonell brønnkomplettering som har et eller flere undergrunns oljefeltrør og en undergrunns sikkerhetsventil er kjent innen teknikken, og på ingen måte begrensende for den foreliggende oppfinnelse eller de vedføyde krav. Den foreliggende oppfinnelse er videre ikke begrenset til å brukes i omgivelsen for en brønnkomplettering, en olje- og gassproduksjonsbrønn eller et oljefeltrør, men kan brukes i en hvilken som helst omgivelse hvor det er ønskelig å være i stand til å holde et ventilele-ment eller en strømningsreguleringsinnretning med en boring i en åpen posisjon.

Det skal nå vises til figur 2A og 2B, hvor den viste sikkerhetsventil 32 er en konvensjonell ventilsammenstilling 34 av kraft-typen som generelt inkluderer et ventilhus eller et legeme 36 og et klaffelement 38. Klaffelementet 38 er dreibart montert i ventilhuset 36 om en tapp 50, og er bevegelig mellom minst en åpen posisjon (figur 2A) og minst en stengt posisjon (figur 2B) i forhold til en sentral i lengderetningen forløpende boring 44 gjennom ventilhuset 36. En ventilåpningsinnretning 57 brukes til å åpne klaffelementet 38. I den illustrerte ventil 32 er ven-tilåpningsinnretningen 57 et fremad- og tilbakegående rørelement 58 som er bevegelig nedover til kontakt med klaffelementet 38, for å skyve det av et ventilsete 54, inn i en åpen posisjon, hvilket er kjent innen teknikken. Ved å opprettholde en nedre posisjon for rørelementet 58, hvorved rørelementet 58 forblir i inngrep med klaffelementet 38 og således er i en "inngrepsposisjon", blir klaffelementet 38 (i det minste midlertidig) holdt i en åpen posisjon, hvilket tillater flytstrøm gjennom boringen 44 og brønnproduksjonsøret 14, så som under normale operasjoner.

Fremdeles med henvisning til figur 2A og 2B, for å tillate det konvensjonelle klaffelement 38 og bevege seg fra en åpen til en stengt posisjon, blir rørelementet 58 i den eksemplifiserende konfigurasjon beveget oppover, ut av sin inngrepsposisjon. Når den nedre ende 59 av rørelementet 58 beveger seg over ventilsetet

54, beveger fjærkraften fra en fjær 52 og/eller den oppoverrettede fluidstrøm gjennom produksjonsrørstrengen 14 og boringen 44 klaffelementet 38 til en stengt posisjon. På figur 2B er klaffelementet 38 vist ettergivende presset rundt toppen 50 ved hjelp av fjæren 52, til en stengt posisjon. I denne posisjon ligger klaffelementet 38 på figur 2 an mot det ringformede ventilsete 54, hvilket blokkerer oppoverrettet strøm av fluid gjennom boringen 44 og produksjonsrørstrengen 14 (figur 1). Disse og andre aspekter ved den illustrerte sikkerhetsventil er kjent innen teknikken. Ytterligere forklaring av komponentene, arrangementet og operasjon av konvensjonelle sikkerhetsventiler, så som ventilsammenstillingen 34 av klafftypen, og ventilåpningsinnretninger, så som rørelementet 58, er mer fullstendig beskrevet i patenter og publikasjoner som beskriver kjent teknikk, så som U.S. Patent nr. 3,786,865, 3,786,866, 4,624,315, 5,127,476, 4,411,316, 4,356,867 og 4,723,606, idet hver av disse herved i sin helhet inkorporeres heri ved referanse.

Den ovenstående beskrivelse og ytterligere aspekter ved sikkerhetsventiler, så som ventilsammenstillingen 34 av krafttypen, og ventilåpningsinnretninger, så som rørelementet 58, er på ingen måte begrensende for den foreliggende oppfinnelse eller de vedføyde krav. Videre er den foreliggende oppfinnelse ikke begrenset til bruk med en ventil av krafttypen, eller en ventilåpningsinnretning av typen med rørelement, men kan brukes i forbindelse med en hvilken som helst egnet type av strømningsreguleringsinnretning, med eller uten en egnet type av ventilåpningsinnretning.

Det vises til figur 3A, hvor et primært hydraulikksystem 110 omfatter et primært stempel 112 og en primær hydraulikkrets 114. Det primære stempel 112 har i den viste utførelse forskjellige øvre og nedre overflatearealer som fluidtrykk kan presse mot. Den nedre overflate av det primære stempel 112 er i operativ kommunikasjon med strømningsrøret 59, slik at nedoverrettet bevegelse av det primære stempel 112 forårsaker nedoverrettet bevegelse av strømningsrøret 59. Det primære stempel 112 kan være i direkte eller indirekte, hydraulisk eller mekanisk, kontakt med strømningsrøret 59.

Den primære hydraulikkrets 114 er i fluidkommunikasjon med en trykkilde (ikke vist) så som en pumpe og reservoar ved overflaten, og inkluderer strøm-ningsløp 116, 118 til en port A henholdsvis en port B. En primær ventil 120 er anordnet i strømningsrøret 116 som fører til port A. Den primære ventil 120 kan for eksempel være en vekselventil, men er ikke begrenset til denne type ventil. Den primære ventil 120 regulerer ikke strøm gjennom port B. Den primære hydraulikkrets 114 inkluderer også et utstrømningsløp 122 for å avgi fluid fra den primære hydraulikkrets 114 til et område på utsiden av kretsen, så som inn i ringrommet i en brønnboring. Utstrømningsløpet 122 kan også avgi fluid til et innvendig kammer eller en returledning til overflaten eller andre avgrensede volumer. Utstrøm-ningsløpet 122 kan åpnes eller stenges ved hjelp av en lufteventil 124.

Figur 3B viser et sekundært hydraulikksystem 126 som er adskilt fra det primære hydraulikksystem 110, med unntak av at hydraulikkssystemene 110, 126 i enkelte utførelser kan dele en felles kildeledning til trykkilden. Det sekundære hydraulikksystem 126 kan også dele en felles kontrolledning for ventiloperasjon. Alternativt kan det sekundære hydraulikksystem 126 være fullstendig eller delvis

uavhengig av det primære hydraulikksystem 110, for å tillate fullstendig redundant operasjon. Det skal med henblikk på denne søknad påpekes at redundantopera-sjon inkluderer operasjon av det primære hydraulikksystem 110 og det sekundære hydraulikksystem 126, slik at det sekundære hydraulikksystem 126 kan opereres til å åpne klaffventilen 38 uten bidrag fra det primære hydraulikksystem 110. Spesifikt, i tilfellet av en feil i det primære hydraulikksystem 110, så som i tilfellet av

tetningsfeil, opereres det sekundære hydraulikksystem til å opprettholde eller re-etablere nedoverrettet trykk på strømningsrøret 59, hvilket tvinger klaffventilen 38 til en åpen posisjon.

Det sekundære hydraulikksystem 126 omfatter et øvre stempel 128, et nedre stempel 130 og en sekundær hydraulikkrets 132. Det øvre stempel 128 er kon-figurert til å være i anleggskontakt med det nedre stempel 130. En lås 134 er anordnet i et hus 136 innenfor bevegelsesområdet for det øvre stempel 128. Låsen 134 kan være i en hvilken som helst form for bevegelsesbegrensende innretning, så som en sperrehake eller en profil, eller så som en bevegelig sperre. Uansett hvilken form den er i, begrenser låsen 134 nedoverrettet bevegelse av det øvre stempel 128. I en hvileposisjon ligger det øvre stempel 128 over låsen 134. For å aktivere det sekundære hydraulikksystem 126, beveges det øvre stempel 128 på den andre siden av låsen 134. For eksempel kan låsen 134 omfatte en profil som har en innsnevret innvendig diameter som er dimensjonert til å hindre nedoverrettet bevegelse av det øvre stempel 128 under en forhåndsdefinert trykkterskel. Låsen 134 kan alternativt omfatte en bevegelig sperre som kan styres enten med en separat kontrolledning, elektrisk eller hydraulisk, eller med et innkjøringsverk-tøy, for å bevege låsen 134.

Den sekundære hydraulikkrets 132 er i fluidkommunikasjon med en trykkilde (ikke vist) så som en pumpe og et reservoar ved overflaten og inkluderer øvre og nedre strømningsløp 138 henholdsvis 140. En sekundær ventil 142, for eksempel en vekselventil, er anordnet i det nedre strømningsløp 140. Som angitt ovenfor kan trykkilden for den sekundære hydraulikkrets 126 deles med trykkilden for det primære hydraulikksystem 110. I et slikt tilfelle vil en lås 134 i form av en profil være dimensjonert til å holde posisjonen av det øvre stempel 128 over et trykk som vanligvis påføres på det primære hydraulikksystem 110. Med andre ord, i henhold til en utførelse, påføres det samme trykk både på det primære stempel 112 og det øvre stempel 128. Imidlertid, siden låsen 134 er dimensjonert til å holde over et slikt trykk, beveges kun det primære stempel 112. Alternativt kan trykkildene for hver hydraulikkrets være uavhengige av hverandre, med sepa-rate kontrolledninger som er ført til stemplet 112 og stemplene 128 henholdsvis 130. Ventilene 120, 124,142 kan styres hydraulisk, mekanisk, eller ved bruk av forskjellige andre midler som er velkjent innen teknikken.

Det øvre stempel eller vekselstempel 128 ovenfor det nedre eller sekundære stempel 130 har primærkommunikasjon til systemtrykk. Dette vekselstemplet er kun en metode til å forflytte tetningene på det nedre stempel 130 inn i stempel-boringen i huset 136. Det kan utføres mekanisk såvel som hydraulisk. For eksempel, i henhold til en utførelse, er vekselstemplet 128 adskilt fra det nedre stempel 130, slik at bevegelsen av vekselstemplet 128 er begrenset til et nedre stopp (ikke vist), og vil ikke hindre operasjonen av det sekundære stempel 130, for eksempel være hindret i bevegelse over strømningsløpet 140. Så snart vekselstemplet 128 flytter tetningene på det sekundære stempel 130 inn i bruk, vil de tidligere hvilende tetninger på det sekundære stempel 130 innta hydraulisk operasjon for ventilen 142 aktiveres for å muliggjøre strøm til løpet 140.

Det primære hydraulikksystem 110 og det sekundære hydraulikksystem

126 er lokalisert i adskilte kamre inne i huset 36. Selv om mange konfigurasjoner er mulige, er det primære hydraulikksystem 110 i henhold til en utførelse lokalisert på en motsatt side av huset 36 sammenlignet med det sekundære hydraulikksystem 126. Både det primære stempel 112 og det nedre stempel 130 er i operativ

kommunikasjon med strømningsrøret 59, slik at nedoverrettet bevegelse av enten det primære stempel 112 eller det nedre stempel 130 forårsaker en nedoverrettet bevegelse av strømningsrøret 59. Videre er det nedre stempel 130 uavhengig eller redundant av det primære stempel 112, slik at nedoverrettet bevegelse av strømningsrøret 59 bevirkes enten av det primære stempel 112 uavhengig av noen bevegelse av det nedre stempel 130 eller av det nedre stempel uavhengig av noen bevegelse av det primære stempel 112.

I operasjon brukes det primære hydraulikksystem 110 til å styre bevegelsen av det primære stempel 112. Lufteventilen 124 er vanligvis stengt, og den primære ventil 120 er vanligvis åpen. Trykksatt fluid som passerer gjennom strøm-ningsløpene 116, 118 forårsaker at det primære stempel 112 forflyttes nedover på grunn av de forskjellige arealer. Spesifikt er den kraft som påføres av trykket i strømningsløpet 116 på toppen av det primære stempel 112, og som er rettet nedover i hullet, større enn den kraft som påføres av trykket i strømningsløpet 118 på de vinklede overflater av det primære stempel 112, og som er rettet oppover i hullet. I en typisk applikasjon så som en sikkerhetsventil, forårsaker den nedoverrettede forflytning av det primære stempel 112 at den nedre ende av det primære stempel 112 (eller en annen overflate eller hydraulisk forbindelse) blir liggende an mot en skulder i et strømningsrør og forflytter strømningsrøret tilsvarende nedover. Den nedoverrettede forflytning av strømningsrøret åpner en klaffventil, hvilket tillater produksjon av brønnfluider. Hvis hydraulikktrykk fjernes fra strømnings-løpene 116, 118, er produksjonsrørets trykk og en forbelastning fra fjæren tilbøye-lige til å drive strømningsrøret og det primære stempel 112 oppover, for å gjøre det mulig for klaffventilen å stenge, hvilket stanser brønnens produksjon. I en stengt posisjon, når det primære stempel er posisjonert fullstendig oppover, opp-nås en statisk metalltetning mellom stempelkammeret og den nedre ende av stemplet.

Det primære hydraulikksystem 110 gjør det også mulig for det primære stempel 112 å drives hydraulisk oppover, hvis dette er ønskelig. Dette kan for eksempel være tilfellet hvis det skjer en feil et eller annet sted i det primære hydraulikksystem. Hvis lufteventilen 124 er åpnet og den primære ventil 120 er stengt, så kan trykksatt fluid kun ledes inn i strømningsløpet 118, og dette vil drive det primære stempel 112 oppover, samtidig som hydraulikkfluid over det primære stempel 112 strømmer ut, foreksempel inn i brønnens ringrom, gjennom utstrøm-ningsløpet 122. Ventilen 120 stenger kun av strøm fra systemtrykk til løpet 116. Løpet 116 og ventilen 124 er i serie med trykket over stemplet 112. Vekslingen av ventilen 120 vil kun bli brukt hvis man ønsker å deaktivere det primære stempel (dvs. hvis man har en tetningslekkasje). Man vil da åpne ventilen 124 for å tillate at systemtrykk eller boringens trykk virker slik at det stenger stemplet ved å skyve fluidet fra toppen av stemplet til ringrommet.

For å gjenvinne operasjonell kontroll over sikkerhetsventilen, dersom man skulle miste operasjonell kontroll ved bruk av det primære hydraulikksystem 110, kan det sekundære hydraulikksystem 126 aktiveres. Med den sekundære ventil 142 i en stengt tilstand, vil trykksatt fluid som passerer gjennom det øvre strøm-ningsløp 138 drive det øvre stempel 128 nedover, under låsen 134. Som nevnt ovenfor kan denne bevegelse bevirkes enten ved å overskride den dimensjonerte trykkterskel for en profil mot det øvre stempel 128, eller via bevegelse av en mekanisk lås gjennom en kontrollanordning eller separat innkjøringsoperasjon, eller ved hjelp av andre metoder som er kjent innen teknikken. Ifølge en utførelse hind-rer låsen 134 også oppoverrettet bevegelse av det øvre stempel 128 etter at det sekundære hydraulikksystem 126 er aktivert, så som forflytting så langt oppover og avdekking av den hydrauliske tetning. Ifølge en annen utførelse er det et nedre stopp (ikke vist) for det øvre stempel 128, for eksempel for å begrense bevegelse forbi strømningsløpet 140. Den nedoverrettede bevegelse av det øvre stempel 128 driver det nedre stempel 130 nedover. Åpning av den sekundære ventil 142 slipper trykksatt fluid inn i det nedre strømningsløp 140, hvilket ytterligere driver det nedre stempel 130 nedover. Det nedre stempel 130 styrer bevegelsen av strømningsrøret i stedenfor det primære stempel 112 på en tilsvarende måte.

Fordelene ved den foreliggende oppfinnelse inkluderer egnede metoder som muliggjør bruk av redundant sekundær hydraulikk for å styre operasjon av en sikkerhetsventil. Disse metoder kan anvendes på en kostnadseffektiv og effektiv måte, hvilket tilveiebringer en ytterligere feilsikker operasjonsmodus.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet med hensyn på et begrenset antall utførelser, vil fagpersoner innen teknikken, som har fordel av å ha denne offent-liggjøring, forstå at det kan tenkes ut andre utførelser som ikke avviker fra oppfinnelsens omfang slik det her er beskrevet. Oppfinnelsens omfang skal følgelig kun begrenses av de vedheftede krav.

Claims (20)

1. Brønnsikringsventil (32) for å kontrollere en fluidstrøm gjennom en brønnled-ning, omfattende: et hus (36) med en boring (44) og anordnet inne i et ringrom definert av rommet mellom brønnrøret og huset; en ventillukkedel (38) som er bevegelig mellom en åpen stilling og en lukket stilling, og innrettet til å begrense fluidstrømmen gjennom boringen (44) når den er i lukket posisjon;karakterisert vedet strømningsrør (58) som er bevegelig anordnet i huset (36), og innrettet til å forskyve ventillukkedelen (38) mellom dens åpne og lukkede posisjoner; en primær stempelsammenstilling (110) som inkluderer et primært stempelelement (112) som er i glidende forhold til en primær sylinder, det primære stempelelementet (112) er i operativ kommunikasjon med strømningsrøret (58); en sekundær stempelsammenstilling (126) som omfatter et sekundært stempelelement (130) som er i glidende forhold til en sekundær sylinder, det sekundære stempelelementet (130) er i operativ kommunikasjon med strømningsrøret (59); og en mekanisme for selektivt å forflytte det sekundære stempelelementet (130) mellom en første posisjon ved hvilken det sekundære stempelelementet (130) ikke reagerer på en kontroll stimuli og en andre posisjon ved hvilken det sekundære stempelelementet (130) reagerer på nevnte kontroll stimulus.

2. Brønnsikringsventil ifølge krav 1, hvor det primære stempelelementet (112) er et stangstempel.

3. Brønnsikringsventil ifølge krav 1, hvor det sekundære stempelelementet (130) er et stangstempel.

4. Brønnsikringsventil ifølge krav 1, videre omfattende: en primær hydraulisk krets (114) i operativ kommunikasjon med det primære stempelelementet (112) for å for-spenne det primære stempelelementet (112) til å bevege strømningsrøret (58); og en sekundær hydraulisk krets (132) i operativ forbindelse med det sekundære stempelelementet (130) for å for-spenne det sekundære stempelelementet (130) til å bevege strømningsrøret (58).

5. Brønnsikringsventil ifølge krav 4, hvor en svikt i den primære hydrauliske kretsen (114) bevirker at ventillukkedelen (38) beveger seg til sin lukkede stilling.

6. Brønnsikringsventil ifølge krav 4, hvor den sekundære hydrauliske kretsen (132) omfatter minst en første strømningsbane (138) som kommuniserer hydraulisk trykk for å for-spenne det sekundære stempelelementet (130) til en første stilling, og en andre strømningsbane (140) kommuniserer hydraulisk trykk for å for-spenne det sekundære stempelelementet (130) til en andre stilling.

7. Brønnsikringsventil ifølge krav 1,karakterisert vedat mekanismen omfatter et øvre stempel (128) i operativ forbindelse med det sekundære stempelelementet (130).

8. Brønnsikringsventil ifølge krav 7, hvor det øvre stempelet (128) har i det minste en første posisjon og en andre posisjon, hvor oppadgående bevegelse inne i sylinderen er begrenset når den er i den andre posisjonen.

9. Brønnsikringsventil ifølge krav 7, som videre omfatter en lås (134) for å begrense bevegelsen av det øvre stempelet (128).

10. Brønnsikringsventil ifølge krav 9, hvor låsen (134) omfatter en profil som har en redusert indre diameter.

11. Brønnsikringsventil ifølge krav 9, hvor låsen (134) omfatter en bevegelig sperre.

12. Brønnsikringsventil ifølge krav 1, hvor den primære sylinderen er uavhengig av den sekundære sylinderen.

13 Brønnsikringsventil ifølge krav 1, hvor strømningsrøret (58) kan beveges av det sekundære stempelelementet (130) uavhengig av det primære stempelelementet (112).

14. Brønnsikringsventil ifølge krav 1, hvor strømningsrøret (58) er bevegelig ved betjening av den sekundære hydrauliske kretsen (126) uavhengig av den primære hydrauliske kretsen (114).

15. Brønnsikringsventil ifølge krav 1, hvor nevnte kontroll stimuli omfatter et trykk som kommuniseres fra overflaten av en brønn.

16. Brønnsikringsventil ifølge krav 1, videre omfattende en tetning festet til det sekundære stempelelementet (130) som er plassert i den sekundære sylinderen når det sekundære stempelelementet (130) er i den andre stillingen, og tetningen er plassert på utsiden av den sekundære sylinderen (136) når det andre stempelelementet (130) er i den første stilling.

17. Fremgangsmåte for drift av en brønnsikringsventil,karakterisert vedtrinnene: å redusere hydraulisk trykk påført en primær stempelsammenstillingen (110); å bevege et stempelelement (130) til en sekundær stempelsammenstilling (126) mellom en første posisjon, hvor stempelelementet (130) ikke reagerer på hydraulisk trykk, og en andre posisjon hvor stempelelementet (130) reagerer på hydraulisk trykk; å påføre hydraulisk trykk til den sekundære stempelsammenstillingen (126); å bevege et strømningsrør (58) som reaksjon på trykk påført det sekundære stempelelementet (130); og å åpne en ventil som reaksjon på bevegelsen til strømningsrøret (58).

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor trinnet med å bevege strømningsrøret (58) er uavhengig av driften av den primære stempelsammenstillingen (110).

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor påføring av hydraulisk trykk til den sekundær stempelsammenstillingen (126), videre omfatter trinnene: å bevege det sekundære stempelelementet (130) utover en låseinnretning (134) som reaksjon på påføring av hydraulisk trykk som overstiger en forhåndsdefinert trykkterskel.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor trinnet med å bevege stempelelementet (130) omfatter å bevege stempelelementet (130) mellom den første posisjon, ved hvilken en pakning til stempelelementet (130) er plassert utenfor sylinderen til den sekundære stempelsammenstillingen (126), og den andre stillingen i hvilken pak-ningen er plassert inne i sylinderen til den sekundære stempelsammenstillingen (126).