NO801173L - Hydraulisk ventil. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår hydrauliske ventilstyrekretser, og mer bestemt ventilmanøvreringskretser for å avstedkomme positiv åpning og lukking av sikkerhetsventiler i borehullet, samtidig som lekkasje av brennstoff til omgivelsene forhind-res.

Råolje- og gassbrønner blir ofte boret og produksjonsrør nedsatt på steder der petroleumavsetningens innvendige trykk er ganske høyt, slik at man må ta forholdsregler for å hindre en utblåsing av brønnen. Slike utblåsinger er ikke bare kostbare med henblikk på tap av olje og gass, men en utblåsing er dessuten meget farlig og kostnadene forbundet med å bringe en utblåsing ved en olje- eller gassbrønn under kontroll er temmelig høye. Som en følge av dette er mange anordninger innbefattende sikkerhetsventiler og tilknyttede styrekretser blitt utviklet, og mange slike anordninger er blitt montert i tilknytning til gass- og.oljebrønner. En slik anordning som ofte anvendes er en overflatestyrt, ned-senket sikkerhetsventil, også kalt en senke-sikkerhetsventil (downhole safety valve) som kan være montert i produksjons-røret til. en brønn enten på det tidspunkt røret monteres eller alternativt kan en slik ventil monteres fra overflaten ved hjelp av liner (wire line techniques). Slike ventiler monteres vanligvis 60 - 90 meter under brønnhodet og de er alltid av en type som lukker dersom det oppstår feil

("fail-close"). Konstruksjonen av disse ventiler ligner en konvensjonell kuleventil, og der kreves en positiv påvirkning mot en fjær for åpning av ventilen, f.eks. ved å til-føre et hydraulisk trykk til en styreledning med liten dia-meter og til en ventilaktivator som hensiktsmessig kan være beliggende i brønnen. I enkelte installasjoner kan ventil-aktivatoren være plassert utenfor produksjonsrøret.

Det hydrauliske styretrykk som tilføres- styrelinen må være tilstrekkelig til å utvikle en kraft mot en plate på aktivatorstemplet som er større enn summen av den motvirkende kraft som utvikles av gass- eller oljetrykket i røret som virker på stemplets motsatte flate og den av fjæren frem-bragte ventil-lukkekraft. På grunn av sikkerhetsventilenes dybde er der i styreledningen en betydelig fluid-trykkhøyde som forårsaker et betydelig rørtrykk som virker på aktivatorstemplet, slik at fjærkraften og ventildybden og plasseringen av sikkerhetsventilen må velges med omhu for å sikre fullstendig lukking av ventilen når trykket i styreledningen avlastes ved påvirkning fra overflaten.

En annen vanlig brukt hydraulikk-krets for senke-sikkerhetsventiler innebærer en hydraulisk balanse og krever både en hydraulisk styreledning for åpning og lukking av ventilen samt en utligningsledning som kommuniserer med de motsatte flater på aktivatorstemplet. Ved hjelp av dette arrangement trenger styreledningstrykket bare å overvinne fjærkraften, ettersom kreftene forøvrig er like store, men motsatt rettet som følge av trykkhøyden både i styreledningen og i utlig-ning s ledningen .

Uansett hvorvidt en balansert type senke-sikkerhetsventil eller en ikke-balansert type benyttes er det vanlig praksis å føre styre-og/eller utligningsledninger gjennom brønnhodet og dets koplingsinnretning og deretter føre yentiltreet ut under hovedventilen. Styre- og/eller utligningsledninger fra ventiltreet forbindes med et styresystem for å muliggjøre drift av sikkerhetsventilen.

De tidligere foreslåtte styresystemer har den ulempe at dersom der opptrer en feilfunksjon såsom en lekkasje i senke-sikkerhetsventilen, som resulterer i en forbindelse mellom produksjonsrørboringen og styreledningen, dannes en høy-trykkslekkasjebane til de ytre omgivelser. En slik lekkasje kan ødelegge styresystemet samt føre til at olje eller gass forurenser omgivelsene. Dette er et erkjent problem som man har forsøkt å løse ved å anordne avstengningsventiler der styre- og/eller utligningsledninger går ut fra ventiltreet. Dersom en lekkasje skulle oppstå kan avstengningsventilene lukkes manuelt, men ytterligere problemer oppstår dersom ventiltreet er montert.under sjøoverflaten, ettersom avstengningsventilene da vil trenge manøverinnretninger, f.eks. hydrauliske manøverinnretninger, slik at avstengningsventilene kan åpnes eller lukkes ved fjernstyring.

Det vil være klart at avstengningsventilene i styre- og/ eller utligningsledninger må være åpne når det er ønskelig å åpne den tilknyttede senke-sikkerhetsventil slik at fluid under trykk kan føres til sikkerhetsventilens manøversylinder. Enda viktigere er det at avstengningsventilene må holdes åpne inntil sikkerhetsventilen er fullstendig stengt. Såsnart sistnevnte er stengt er det ønskelig å lukke avstengningsventilene fullstendig. Dersom imidlertid avstengningsventilene tillates å lukke før sikkerhetsventilen er fullstendig lukket vil avstengningsventilene ikke tillate fluid å strømme bort fra sikkerhetsventilens manøverinnretning, og derfor vil sistnevnte forbli åpen eller delvis åpen. For helt sikker drift må der følgelig være en korrekt samvirkning mellom senke-sikkerhetsventilens manøverinnretning og avstengningsventilene, særlig for fjerntliggende eller ned-dykkede anlegg. For i større grad å ta hensyn til de ovenfor skisserte vanskeligheter er det blitt foreslått styresystemer såsom hydraulisk sekvensstyring eller elektrohydraulisk multipleks-systemer, slik at avstengningsventilene er forbundet med separate hydraulikk-utgangsledninger fra styresystemet og påvirkes uavhengig av sikkerhetsventilens styreledning. Disse foreslåtte styresystemer er generelt tilfredsstillende, men de tar ikke hensyn til plutselige tap av hydraulikktrykk i styresystemet. Slike tap'av hydraulisk trykk vil føre til at brønnen avstenges ettersom alle ventilene fra ventiltreet innbefattende .senke-sikkerhetsventilen vil stenge på grunn av deres "fail-close" egenskap. Tapet av hydraulisk trykk vil imidlertid ikke gi noen sikkerhet for at avstengningsventilene vil forbli åpne tilstrekkelig lenge til å tillate fullstendig lukking av den tilknyttede sikkerhetsventil.

Som et alternativ til de kompliserte hydrauliske sekvens-styringer eller elektrohydrauliske multipleks-systemer er det foreslått en enkel hydraulisk tidsforsinkelseskrets som ganske enkelt omfatter en strupeventil og en akkumulator som sikrer at sikkerhetsventilen lukker før avstengningsventilen er tids-innstilt, til å lukke. Dette system har den fordel at det er enkelt, men det gir ikke noen fullstendig løsning på proble-mene. Således er det ikke mulig på noen enkel måte å få kjenn-skap til sikkerhetsventilens eksakte stengetid etter montering, og heller ikke er det mulig å sikre at den vil forbli konstant over lang tid. For å sikre at systemet virker tilfredsstillende under alle forhold er det blitt foreslått ganske enkelt å gjøre tidskonstanten tilstrekkelig lang til at den kan oppta de lengst mulige lukketider for senke-sikkerhetsventilen. Slike lange tidskonstanter krever imidlertid enten strupeven-tiler med meget små åpninger som lett tilstoppes eller store akkumulatorer som ikke enkelt kan få plass i det begrensede rom som står til rådighet.

Foreliggende oppfinnelse for oppnåelse av positiv åpning og lukking av en senke-sikkerhetsventil innbefatter et antall avstengningsventiler montert i veggene til brønnen for å forbinde sikkerhetsventilens manøverinnretning med en utvendig hydraulisk trykkilde og med en trykktank, samtidig som sikkerhetsventilen avgrenses fra de ytre omgivelser. Avstengningsventilene hindrer at petroleum lekker ut til omgivelsene dersom en lekkasje skulle oppstå mellom brønnens innside og hydraulikkledningene som er forbundet med sikkerhetsventilens manøverinnretning. Avstengningsventilene sikrer også at sikkerhetsventilen vil lukke korrekt ved å avlaste fluidtrykket som påvirker manøverinnretningen når det er ønskelig å lukke sikkerhetsventilen.

En hydraulisk krets ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter en sikkerhetsventil som lukker ved feil, avsteng-ningsventilorganer i sikkerhetsventilens styre-rørledninger som lukker ved trykkfall under en forutbestemt verdi i styreledningene, en- sikkerhetsventil-manøverinnretning som er forbundet med styreledningene samt organer som ved trykkfall i styreledningene virker til å avlaste trykket i sikkerhetsventil-manøverinnretningen, hvorved sikkerhetsventilen og av-stengningsventilorganene kan lukke.

Videre ifølge foreliggende oppfinnelse er der tilveie-bragt en styrekrets for en senke-sikkerhetsventil som lukker ved feil, omfattende en manøverinnretning for sikkerhetsventilen, en avstengningsventil i en krets som er forbundet med sikkerhetsventilen og organer som reagerer på et trykkfall i styrekretsen under en forutbestemt verdi for å avlaste trykket i sikkerhetsventilens manøverinnretning og således tillate sikkerhetsventilen og avstengningsventilen å lukke.

Videre ifølge foreliggende oppfinnelse er der tilveie-bragt en hydraulisk krets omfattende en senke-sikkerhetsventil som lukker ved feil, en manøverinnretning som positivt virker til å åpne sikkerhetsventilen, en styreledning i kretsen som kommuniserer gjennom en normalt lukket avstengningsventil med en flate på manøverstemplet, en utligningsledning i kretsen som kommuniserer med den andre flate på manøverstemplet gjennom en annen normalt lukket avstengningsventil, en styre funksjonsledning i kretsen som kommuniserer med avstengningsventilenes manøverinnretninger for å holde ventilene åpne når de står under trykk og en normalt åpen avstengningsventil som tilveiebringer kommunikasjon mellom sikkerhetsventil-manøver-innretningens to flater hvorved sistnevnte avstengningsventil ved reduksjon av trykket i styrefunksjonsledningen åpner, den normalt lukkede avstengningsventil lukker og sikkerhetsventilen er fri til å lukke på grunn av den egenskap at den lukker ved feil.

Videre ifølge foreliggende oppfinnelse er der tilveie-bragt en hydraulisk krets omfattende en senke-sikkerhetsventil som lukker ved feil for anvendelse i en olje- eller gassbrønn, en manøverinnretning som positivt virker til å åpne sikkerhetsventilen, en styreledning i kretsen som kommuniserer med sikkerhetsventilens manøverinnretning gjennom en normalt lukket avstengningsventil, en styrefunksjonsledning i kretsen som er forbundet med en manøverinnretning for avstengningsventilen for å holde sistnevnte og sikkerhetsventilen åpen når de står under trykk, en akkumulator, og en ventil som kan beveges til en stilling hvor strømning kan finne sted fra sikkerhetsventil-manøverinnretningen til akkumulatoren når trykket i styre-funks jonsledningen faller under en forutbestemt verdi, hvorved sikkerhetsventilens lukkeegenskaper kan kontrolleres.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det følgende under

henvisning til tegningen, hvor:

Figur 1 er et skjematisk sideriss av en undersjøisk brønn hvor foreliggende oppfinnelse kan benyttes, vist delvis i snitt. Figur 2 er et koplingsskjerna for en utførings form av foreliggende oppfinnelse. Figur 3 og 4 viser andre utføringsformer av foreliggende oppfinnelse. Figur 5 er et isometrisk riss i større målestokk av et parti av den undersjøiske brønn på figur 1, og viser en sleideventil ifølge foreliggende oppfinnelse montert på brøn-nens utvendige vegg. Figur 6 viser et utsnitt av en ventilsleide i sleideventilen ifølge figur 5. Figur 7 er et vertikalsnitt gjennom en utføringsform av sleideventilen på figur 5, langs linjen 7-7 på figur 5 med ventilen i påvirket stilling. Figur 8 er lik figur 7, men med ventilen i en ikke påvirket stilling. Figur 9 er et vertikalsnitt lik figur 7, av en annen utføringsform av foreliggende oppfinnelse, med ventilen i påvirket stilling. Figur 10 er lik figur 9, men med ventilen i en ikke påvirke t'stilling. Figur 11 er et koplingsskjerna for utføringsformen av sleideventilen på figur 7 og 8 ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 12 er et koplingsskjerna for utføringsformen av sleideventilen på figur 9 og 10 ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 1 viser en petroleumsbrønn av den type som anvendes for utvinning av olje og gass, og den innbefatter et ventiltre 10 og et par styremoduler 11, 12 montert på en festeplate 15. Ventiltreet 10 er montert ved toppen av brønnen ved hjelp av en ventiltre-koplingsanordning 16, og et antall foringsrør-strenger 17a, 17b er opphengt i et borehull 20 som er boret inn i et parti av sjøbunnen 21. Foringsstrengene 17a, 17b er forankret i stilling ved hjelp av betong 22 som er pumpet inn i ringrommet mellom borehullet 20 og den ytterste forings-strengen.

En senke-sikkerhetsventil 24 og ventilmanøverinnretning 25 er montert innvendig i den indre streng 17b flere meter, under ventiltreet 10 for å gi en positiv styring av fluid gjennom en rørstreng 26. Ventilmanøverinnretningen 25 er koplet til en hydraulisk fluidtrykkilde og til en tank (ikke vist i figur 1) ved hjelp av et par hydraulikkledninger 28, 29 og ved hjelp av et antall avstengningsventiler eller sperreventiler 32 - 34 montert i veggen til ventiltreet 10. Sperreventilene

32 - 34 kan være tilkoplet en fjerntliggende hydraulikkfluid-kilde under trykk ved hjelp av en hydraulikkledning 37. Et par ventil-drivanordninger 38, 39 (fig. 1) styrer driften av et par ventiler (ikke vist) innvendig i ventiltreet for styring av oljestrømmen fra ventiltreet gjennom et par produk-sjonsledninger 42, 43 som er tilkoplet ventiltreet. Hver av produksjonsledningene er i form av en løkke eller sløyfe med tilstrekkelig radius slik at konvensjonelle "gjennornstrømnings-sløyfe" verktøy (ikke vist) kan passere gjennom produksjonsledningene. Ventil-drivanordningene 38, 39 styres v,ed hjelp av

styremodulene 11, 12.

En krets som tilveiebringer styring av en senke-sikkerhetsventil 24 av balansetypen (fig. 2) innbefatter manøver-innretningen 25 som har et ringformet hus 46 i hvilket et stempel 47 er montert. Stemplet 47 tvinges mot manøverinn-retningens venstre ende ved hjelp av en fjær 48 som stenger ventilen når stemplet er nær husets 46 venstre ende. Hydraulikk-styreledningen 28 fremskaffer hydraulikkfluid under trykk for å bevege stemplet 47 mot høyre, hvorved senke-sikkerhetsventilen 24 åpnes, mens utligningsledningen 29 danner et fluid-innløp ved høyre ende av ringhuset 46.

Den ene side av manøverinnretningens 25 stempel 47 utsettes for trykket i styreledningen 28 (fig. 2) gjennom en normalt lukket avstengningsventil 32 og stemplets 47 andre side utsettes for trykket i utligningsledningen 29 gjennom den normalt lukkede avstengningsventil 33. Utligningsledningen 29 kan være koplet til en akkumulator AC1 gjennom en ventil 56 når sistnevnte utsettes for trykk i styrefunksjons ledningen 37. I denne tilstand skaffer en ventil 58 forbindelse mellom styreledningen 28 og en ledning 61 som også er permanent forbundet med styrefunksjonsledningen 37. Under trykkløse tilstander inntar ventilene 56 og 58 stillinger som vist, hvorunder akkumulatoren AC1 avgir væske til tanken V og ventilen 58 danner forbindelse mellom utlignings- og styreledningene 29, 28.. Akkumulatoren ACl kan være en lukket tank som er forbundet med ventilen 56 eller et ringformet kammer AC mellom foringsrør-strengene 17a, 17b (fig. 1) kan benyttes for lagring av hydraulikkvæsken. Systemet har fortrinnsvis avløp til sjøen idet væske fra tanken V tømmes direkte i sjøen. I et hydraulisk system med avløp til sjøen inneholder hydraulikkvæsken en stor prosent vann, f.eks. 95 % vann. Dette gir en hydraulikkvæske med egenvekt tilnærmet lik 1, slik at en trykkutjevning oppnås ved utløpet av den nedsenkede ventil.

Avstengningsventilene 32 og 33 er normalt lukket og avstengningsventilen 34 er normalt åpen slik at styreledningen 28 forbindes med utligningsledningen 29 på et sted i kretsen mellom avstengningsventilene 32 og 33 og tillater stemplet 47

i manøverinnretningen 25 å beveges mot venstre som vist i figur 2. Ventilens 34 manøverinnretning 34a er forbundet med styre-funks jonsledningen 37 ved hjelp av ledningen 61 som har gren-

ledninger 61a, 61b forbundet med avstengningsventilenes 33 og 32 manøverinnretninger 33a, 32a. Det vil være klart at når styrefunksjonsledningen 37 ikke står under trykk vil ventilene 32 og 33 være lukket, ventilen 34 vil være åpen og under denne tilstand skulle senke-sikkerhetsventilen 24 også beveges til sin lukkede stilling. Det lave trykk i ledningen 61

tillater ventilen 34 å åpne hvorved der dannes en sirkulasjons-bane for væsken i sikkerhetsventil-manøverinnretningen 25 slik at væske kan forflyttes fra den ene side av manøverstemplet 47 til den annen side hvorved sikkerhetsventilen 24 fritt kan beveges til sin lukkede stilling under påvirkning av fjæren 48.

Ventilene 32, 33 og 34 er fysisk beliggende i en ventil-treholder 18 (fig. 1) plassert over brønnhode-koplingsanordnin-gen 16 og under ventil-drivinnretningene 38 og 39. Forbindel-sene mellom ventilene 32, 33 og 34 kan utføres ved hjelp av kryssboring i ventiltreholderen 18 eller rørledninger kan monteres utvendig på holderen og koples mellom de forskjellige sperreventiler.

En annen utføringsform av foreliggende oppfinnelse som vist i fig. 3 innbefatter en senke-sikkerhetsventil som er av den ikke-balanserte type og styres ved hjelp av en enkelt styreledning 62. En enkelt senke-sikkerhetsventil-styrefunksjonsledning 37a er forbundet med sikkerhetsventilens styreledning 62 via en avstengningsventil 65 som er normalt lukket. Styrefunksjonsledningen 37a er også forbundet med en ventil 66 som i trykkløs tilstand som vist i fig. 3 danner en direkte forbindelse fra styreledningen 62 til en akkumulator AC2. Når den ene styrefunksjonsledning 37a er uten trykk er ventilen 65 lukket og ventilen 66 er i sin normale upåvirkede stilling som vist i fig. 3. Dersom ventilen 65 skal lukke før senke-sikkerhetsventilen 25 lukkes fullstendig, vil den gjenværende væske i rommet over manøverinnretningens 25 stempel 4 7 fortrenges inn i akkumulatoren AC2 gjennom ventilen 66, hvorved manøver-innretningen bringes til å lukke sikkerhetsventilen 24. Når styrefunksjonsledningen 37a igjen settes under trykk omstilles ventilen 66 slik at styreledningen 62 sperres og væsken fra akkumulatoren AC2 avledes til tank V.

Ventilen 66 er en .vanlig brukt treveis ventil som kan erstattes av et par toveis ventiler som vist i utføringsformen ifølge fig. 4. I denne utføringsform er ventilen 66 erstattet av en normalt åpen ventil 69 og en normalt lukket ventil 70. Når funksjonsstyreledningen 37a er uten trykk er ventilen 69

i sin normalt åpne stilling slik at akkumulatoren AC3 er forbundet med ledning 6 2 og den gjenværende væske fra manøver-innretningen 25 er lagret i'akkumulatoren AC3. Når styre-funks jonsledningen 37a igjen settes under trykk lukkes ventilen 69 og ventilen 70 er åpen slik at væsken som er lagret i akkumulatoren AC3 vil avledes til tank V gjennom ventilen 70. Fordelen med kretsen vist på fig. 4 er at det samme sett av sperreventiler som er vist i fig. 1 og 2 kan brukes for å virke i kretsen vist i fig. 4. En ventil som kan benyttes for hver av ventilene 32 - 34 samt for ventilene 65, 69 og 70 er en én toms. sleideventil med en hydraulisk manøverinnretning, modell 40, fremstilt av FMC Corporation, Houston, Texas.

Det antas at de hydrauliske kretser som ovenfor er beskrevet vil sikre korrekt samvirkning mellom senke-sikkerhetsventilen og avstengningsventilene uansett om disse arbeider i en oljebrønn eller i en gassbrønn. Noen av fordelene ved kretsen ifølge foreliggende oppfinnelse er som følger: 1) Bare én styrefunksjonsledning er nødvendig for å manøvrere senke-sikkerhetsventilen og avstengningsventilene; 2) Kretsen kan tilpasses både balanserte og ikke-balanserte sikkerhetsventiler; 3) Kretsen er meget enkel og intet vesentlig ytterligere kompliserende utstyr er påkrevet bortsett fra de vel-kjente avstengningsventiler; 4) Et lite antall ytterligere komponenter er nødvendig; og 5) Hydraulikkvæske kan fritt fortrenges i senke-sikkerhetsventilen slik at den kan lukke korrekt mens hydraulikkanalen gjennom brønnhodet er avsperret ved hjelp av en sleideventil med metalltetning.

En enkelt sleideventil 101 ifølge foreliggende oppfinnelse, som vist i figur 5-8, kan brukes til å utføre funksjonene til ventilmanøvreringskretsen på figur 2, innbefattende funksjonene til akkumulatoren ACl og sperreventilene 32, 33 og 34. I visse installasjoner kan det være ønskelig å innbefatte akkumulatoren som del av det indre parti av brønnen istedenfor å innbefatte den i sleideventilen. Sleidenventilen 101 omfatter et hus 102 med et par flenser 102a (fig. 5) med et antall gjennomgående hodeskruer 103 for å feste sleideventilen til ventiltreholderen 18. Et par fluidstrøm-boringer 105, 106 (fig. 7, 8) strekker seg tvers gjennom huset, og et sleidekammer 107 strekker seg gjennom et parti av huset og skjærer boringene 105, 106 i rett vinkel, idet hver av boringene 105, 106 innbefatter et par utvidede partier 105a, 105b, 106a, 106b nær kammeret' 107. Et hul sylindrisk innsats 110 -113 er innpasset i det utvidede parti i hver av boringene, idet hver innsats har et ringformet spor 116 i en yttervegg 117 og med et ringformet tetningselement 118 montert i sporet for å danne en fluidtett tetning mellom innsatsen og boringens utvidede parti. Hver av innsatsene strekker seg inn i sleidekammeret 107 hvor den danner sleidekontakt med en flat ventilsleide 121 som har et par gjennomgående åpninger 122, 123 (fig. 6 - 8) .

Sleiden 121 (fig. 6) innbefatter et antall flate seksjo-ner 121a - 121c med portåpningene 122, 123 utformet gjennom seksjonenes minste dimensjon og med en kanal 126 utformet langs sleidens lengde med vertikale innløp 126a, 126b i bunnen av sleiden ved hver ende av kanalen 126. Seksjonene 121a - 121c kan sammensveises eller sammenføyes på annen måte etter at kanalen 126 er utformet. Når ventilsleiden 121 er ført til den påvirkede stilling vist i figur 7 er åpningene 122, 123 bragt i flukt med boringene henholdsvis 105, 106 slik at fluid kan strømme gjennom disse boringer.

Når ventilsleiden 121 befinner seg i den på figur 8 viste upåvirkede stilling forbinder kanalen 126 (fig. 6 - 8) i ventilsleiden 121 de høyre endepartier av boringene 105, 106 og ventilsleiden 121 sperrer fluidstrømmen mellom høyre og venstre partier av boringen 105 og mellom høyre og venstre partier av boringen 106.

Det nedre parti av huset innbefatter en fluidakkumulator ACll (fig. 7, 8) som omfatter et kammer 128 med et bevegelig stempel 129 som trykkes mot kammerets høyre ende ved hjelp av en fjær 137. Et anslagselement 138 begrenser stemplets 129 bevegelse fra høyre ende av kammeret 128. Et ringformet tetningselement 129a montert i et ringformet spor 129b i stemplet danner en fluidtett tetning mellom stemplet 129 og veggene i kammeret 128. Fluid fra boringen 106 er koplet til kammeret 128 ved hjelp av en kanal 139 som strekker seg mellom høyre ende av kammeret 128 og boringen 106.

Sleideventilhuset 102 kan være festet til ventiltreholderen 18 (fig. 5, 6) ved hjelp av hodeskruene 103 som vist i fig. 5 eller ved hjelp av andre hensiktsmessige midler, eller huset kan være utformet som en del av veggen i ventiltreholderen. Hele ventilen kan også være maskinert inn i et parti av ventiltreholderen. Et par ringformede metalltetninger 126a,126b er montert i et antall spor 147a - l'47d, som vist i figur 7 og 9, for å danne fluidtette tetninger mellom huset 102 og ventiltreholderen 18. Ringformede forsenkede områder 142, 143 som omgir høyre ende av hver av boringene 105, 106 kan hvert oppta en flat pakning (ikke vist) dersom denne type tetning foretrek-kes.

En dekkplate 147 (fig. 7, 8) er festet til venstre ende av ventilhuset 102 ved hjelp av et antall bindeskruer 148 hver av hvilke rager gjennom et hull 151 i dekkplaten 147 og er innskrudd i et gjengehull 152 i huset 102. En mutter 148a ved enden av hver bindeskrue holder dekkplaten i stilling. En utligningsledning B og en styrefunksjonsledning C er koplet til venstre ende av et par gjengehull henholdsvis 105c, 106c i dekkplaten 147 og et par metalltetninger 153a, 153b montert i et antall ringformede spor 156a - 156d danner fluidtette tetninger som omgir boringene 105, 106 mellom dekkplaten 147 og huset 102. En metalltetning 153c montert i et par ringspor 156e, 156 f danner en fluidtett tetning mellom det parti av huset 102 som omgir venstre ende av akkumulatorkammeret 128

og det parti av dekkplaten 14 7 som omgir et mindre parti .128a av kammeret i akkumulatoren ACll.

En sleideventil-manøverinnretning 157 (fig. 5, 7, 8) er festet til toppen av huset 102 ved hjelp av hodeskruer 158 (hvorav bare én er vist) hver av hvilke er innskrudd i et gjengehull 161 i huset 102. Manøverinnretningen 157 innbefatter en langsgående boring 152 med et nedre parti 162a og et utvidet øvre parti 162b. Et bevegelig stempel 168 med et ringformet tetningselement 168a mellom stemplets utside og veggen i boringen 162b trykkes mot øvre ende av boringen 162b ved hjelp av en fjær 173. Stemplet 168 er forbundet med ventilsleiden 121 ved hjelp av en stang 174 som er montert i en boring 175 i nedre parti av manøverinnretningen. Et ringformet tetningselement 178 i et spor 179 danner en tetning mellom stangen 174 og manøverinnretningen 157.

Et topplokk 180 (fig. 5, 7, 8) med et gjennomgående gjengehull 183 er festet til manøverinnretningen 157 ved hjelp av et antall hodeskruer 184 hver av hvilke er montert gjennom en boring 185 og innskrudd i et gjengehull 188 i manøverinnret-ningen 157. En hydraulikkledning 189 kan koples til en kilde med hydraulikkvæske under trykk (ikke vist) for å skaffe energi til drift av manøverinnretningen 157.

Når ventiltreet 10 og sleideventilen 101 er montert på

en overflateplattform kan ventilsleiden 121 beveges fra påvirket til ikke-påvirket stilling ved hjelp av en manøverinn-retning i form av et ratt istedenfor den hydrauliske manøver-innretning vist i figur 7.

Sleideventilen lOl på figur 7 og 8 kan skjematisk repre-senteres ved den ekvivalente hydrauliske krets som er vist innenfor de brutte linjer på figur 11. Ventilsleiden 121

(fig. 7, 8) og boringene 105, 106 dekker de samme funksjoner som en normalt åpen ventil 134 (fig. 11) og et par normalt lukkede ventiler 132, 133, idet boringen 105 og åpningen 122 har samme funksjon som ventilen 132. Boringen 106 og åpningen 123 har samme funksjon som ventilen 133, og kanalen 126 og boringene 105, 106 har samme funksjon som ventilen 134 på figur 11.

I den ikke-påvirkede stilling vist i figur 8 forbinder kanalen 126 i ventilsleiden 121 hydraulikkledningene 28, 29 (fig. 2, 7, 8) på samme måte som den normalt åpne ventil 134

i figur 11, og ventilsleiden 121 isolerer utligningsledningen B fra hydraulikkledningen 29 og isolerer styrefunksjonsledningen C fra hydraulikkledningen 28. Når hydraulikkledningene 28, 29 er innbyrdes forbundet tvinges stemplet 47 (fig. 11)

mot høyre ende av manøverinnretningen 25 på grunn av fjæren 48 og væske fra høyre ende av manøverinnretningen 25 strømmer gjennom ventilen 134 til venstre ende av manøverinnretningen 25, hvorved senke-sikkerhetsventilen 24 lukkes. På grunn av rommet som fjæren 48 opptar og på grunn av andre konstruk-sjonskrav, kan det væskevolum som fortrenges fra høyre ende av manøverinnretningen 25 være noe forskjellig fra væsken som strømmer inn i venstre ende av manøverinnretningen 25. Akkumulatoren AC11 er forbundet med ledningen 29 ved venstre ende av manøverinnretningen 25 for å oppta eventuell overskytende væske.

I en typisk installasjon er innløpsåpningen 183 (fig. 7,

8) til ventilsleide-manøverinnretningen 157 forbundet med styre ledningen C som vist i figur 11 og styreledningen C er selektivt forbundet med en trykkvæskekilde. Når styrefunksjonsledningen C settes under trykk tvinger trykket stemplet 168 i manøverinnretningen 157 ned til den påvirkede stilling vist i figur 7 slik at åpningen 122 i ventilsleiden 121 bringes på linje med høyre og venstre partier av boringen 105, og forbinder styrefunksjonsledningen C med hydraulikkledningen 28, ekvivalent med påvirkning av den normalt lukkede ventil 132 på figur 11. I ventilens 101 påvirkede stilling forbinder ventilsleidens 121 (fig. 7) åpning 123 hydraulikkledningen 29 med utligningsledningen B, ekvivalent med påvirkning av den normalt lukkede ventil 133 på figur 11. Den ene manøverinn-retning 157 (fig. 7, 8) dekker samme funksjon som flere man-øverinnretninger 132a - 134a vist i figur 11 og som manøver-innretningene 32a - 34a på figur 2.

En annen utføringsform av' sleideventilen ifølge foreliggende oppfinnelse som vist i figur 9 og 10 benyttes med en senke-sikkerhetsventil av den ikke-balanserte type vist i fig.

3 og 12, idet den ikke-balanserte sikkerhetsventil på figur 3 er beskrevet ovenfor. En sleideventil 101a (fig. 9, 10) er

lik sleideventilen 101 (fig. 7, 8), bortsett fra at en boring 106d i ventilen 101a bare strekker seg et stykke inn i et hus 102a. De deler av sleideventilen 101a som er lik delene til sleideventilen 101 er gitt samme henvisningstall og det skal forståes at de arbeider på samme måte.

Når hydraulikktrykk virker i styrefunksjonsledningen C (fig. 9, 12) bringer trykket i hydraulikkledningen 189 stemplet 168 til å bevege seg til den påvirkede stilling vist i fig. 9 for å åpne en normalt lukket ventil 165 og forbinde ledningen 62 til ventiltreholderen 18a med styrefunksjonsledningen C. Trykket i ledningen 62 påvirker senke-sikkerhetsventil-manøverinnretningen 25 (fig. 12) og åpner senke-sikkerhetsventilen 24. Når styrefunksjonsledningen C er trykkløs, er ventilen 165 lukket og ventilen 169 (fig. 10, 12) forbinder hydraulikkledningen 62 med boringen 106d via kanalen 126 (fig.

10) slik at hydraulikkfluid kan strømme fra sikkerhetsventil-manøverinnretningen 25 inn i akkumulatoren AC11 via kanalen 139. Når styrefunksjonsledningen C igjen settes under trykk åpner ventilen 170 for å avlede væsken fra akkumulatoren AC11 til tanken V (fig. 12) via åpningen 123 (fig. 9) og boringen 106d.

Noen av fordelene ved sleideventilen ifølge foreliggende oppfinnelse er som følger: 1) Bare én styrefunksjonsledning er nødvendig for styring både av senke-sikkerhetsventilen og sleideventilen; 2) Sleideventilen kan benyttes for styring av både balanserte og ikke-balanserte sikkerhetsventiler; 3) Sleideventilen isolerer senke-sikkerhetsventilen fra brønnens utside; og 4) Den ene sleideventil utfører funksjonene til tre sperreventiler.

Selv om den best tenkelige utføringsform for utførelse av foreliggende oppfinnelse her er vist og beskrevet, vil det være klart at modifikasjoner og variasjoner kan utføres uten å avvike fra det som ansees å være gjenstanden for foreliggende oppfinnelse.

Claims (13)

1. Hydraulikkventil for bruk i forbindelse med en hydraulisk trykkfluidkilde og en senke-sikkerhetsventil montert i en petroleumsbrønn, hvilken sikkerhetsventil innbefatter en sikkerhetsventil-manøverinnretning med en innløpsåpning,karakterisert vedat hydraulikkventilen omfatter: et ventilhus med et første og annet innløp og et utløp, organer for å forbinde husets utløp med sikkerhetsventilens inn-løpsåpning, en fluidakkumulator, en ventilsleide med første og andre portåpninger og en gjennomgående kanal, organer for forskyvbar opplagring av ventilsleiden i ventilhuset for å forbinde husutløpet med det første husinnløpet gjennom den første sleideåpningen og for å forbinde akkumulatoren med det andre husinnløpet gjennom den andre sleideåpningen når ventilsleiden er i en første stilling, idet sleidekanalen forbinder akkumulatoren med husutløpet når ventilsleiden er i en annen stilling, og en ventil-manøverinnretning for selektivt å føre ventilsleiden mellom den første og annen stilling.

2. Hydraulikkventil ifølge krav 1,karakterisert vedat fluidakkumulatoren innbefatter et kammer i ventilhuset.

3. Hydraulikkventil ifølge krav 2,karakterisert vedat den omfatter et stempel som er forskyvbart anordnet i kammeret, et fjærorgan for å trykke stemplet mot den ene ende av kammeret og et akkumulatorinnløp ved nevnte ene ende av kammeret.

4. Hydraulikkventil ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat den omfatter organer for selektivt å forbinde ventil-manøverinnretningen og det første husinnløp med en hydraulikktrykkilde.

5. Hydraulikkventil ifølge krav 4,karakterisert vedat den omfatter organer for å forbinde det første husinnløp med et avløp.

6. Hydraulikkventil ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat den omfatter organer for selektivt å påvirke ventil-manøverinnretningen, samt organer for å forbinde det første husinnløp med en hydraulikktrykkilde.

7.Hydraulikkventil for bruk i forbindelse med en hydraulisk trykkfluidkilde og en senke-sikkerhetsventil montert i en petroleumsbrønn, hvilken sikkerhetsventil innbefatter en sikkerhetsventil-manøverinnretning med en første og en annen innløpsåpning,karakterisert vedat hydraulikkventilen omfatter: et ventilhus med et første og et annet innløp.og et første og et annet utløp, organer for å forbinde det første husutløp med den første manøverinnretning-innløps-åpning, organer for å forbinde det annet husutløp med den annen manøverinnretning-innløpsåpning, en ventilsleide med en første og annen portåpning og en gjennomgående kanal, organer for forskyvbar opplagring av ventilsleiden i ventilhuset for å forbinde det første husutløp med det første husinnløp gjennom den første sleideåpning og for å forbinde det annet husutløp med det annet husinnløp gjennom den annen sleideåpning når ventilsleiden er i en første stilling, idet sleidekanalen forbinder det første og annet husutløp innbyrdes når ventilsleiden er i en annen stilling, og en ventil-manøverinnretning for selektivt å bevege ventilsleiden til den første og annen stilling.

8. Hydraulikkventil ifølge krav 7,karakterisert vedat den omfatter organer for selektivt å forbinde ventil-manøverinnretningen og det første husutløp med en hydraulikktrykkilde, hvilken kilde skaffer energi for drift av ventil-manøverinnretningen.

9. Hydraulikkventil ifølge krav 7 eller 8,karakterisert vedat ventilhuset innbefatter et fluidakku-mulatorkammer, samt organer for å kople fluidakkumulatorkamme-ret til det annet husutløp.

10. Hydraulikkventil ifølge krav 9,karakterisert vedat det omfatter et stempel som er forskyvbart anordnet i akkumulatorkammeret, og et fjærorgan for å trykke stemplet mot den ene ende av akkumulatorkammeret.

11. Hydraulikkventil ifølge krav 9 eller 10,karakterisert vedat den omfatter et par hydraulikkledninger som hver er forbundet mellom en innløpsåpning i petroleums-brønnen og en tilsvarende av nevnte innløpsåpninger i sikkerhetsventil-manøverinnretningen, samt organer for å forbinde det første og annet husutløp direkte med en tilsvarende av petroleumsbrønnåpningene for å isolere sikkerhetsventil-manøverinnretningen fra brønnens utside når ventilsleiden er i den annen stilling.

12. Hydraulikkventil ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den omfatter organer for å trykke ventilsleiden mot den annen stilling.

13. Hydraulikkventil ifølge et av de foregående krav 1 - 11,karakterisert vedat den innbefatter pressorganer for å bevege ventilsleiden til den annen stilling når ventil-manøverinnre tningen avlastes.