NO801605L - Testeapparat. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører regulatorer. I en versjon vedrører oppfinnelsen en ventil og en regulator og særlig en sirkulasjonsventil for anvendelse under brønntesting.

Ved testing av brønner er det ofte ønskelig selektivt å kunne produsere fra brønnen gjennom rørstrengen og å opprette væskesirkulasjon mellom det ringformete rom som avgrenses av brønnrøret og rørstrengen og selve rørstrengen i sonen over pakningsanordningen. Det er ønskelig at dette kan gjennomføres ved anvendelse av en sirkulasjonsventil som er montert i rør-strengen. Det foretrekkes ifølge oppfinnelsen at sirkulasjonsventilen kan stenges ved trykkpåvirkning.

Det er et formål ved oppfinnelsen å frembringe en regulator for et apparat, eksempelvis en sirkulasjonsventil, som kan styres ved trykkpåvirkning og som innbefatter midler som i den ene posisjon tvinger regulatorsystemet fjærende mot nevnte ene posisjon og som i den annen posisjon tvinger regulatorsystemet fjærende mot nevnte annen posisjon.

Et annet formål er å frembringe en sirkulasjonsventil

som i lukket tilstand tvinges fjærende mot lukket stilling og som i åpen tilstand tvinges fjærende mot åpen stilling.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en regulator eller en ventil med et regulatorelement, hvor et elastisk element i kompresjonstilstand bevirker at regulatorelementet i den ene posisjon tvinges fjærende mot nevnte ene posisjon,

og at regulatorelementet i den annen posisjon, eksempelvis stillingen for åpen ventil, tvinges fjærende mot denne åpne stilling.

Et annet formål er å frembringe en ventil i kombinasjon

med et regulatorsystem med et elastisk element som bevirker at ventilen i lukket tilstand tvinges mot lukket stilling og i åpen tilstand tvinges mot åpen stilling og, under bevegelsen mellom

lukket og åpen stilling, betjener et separat styresystem.

Et annet formål er å frembringe en glideventil med en lukker for beskyttelse av pakninger og en regulator som bevirker at ventilen i lukket tilstand tvinges fjærende mot lukket stilling og i åpen tilstand tvinges fjærende mot åpen stilling, hvor regulatoren styres under påvirkning av ventilens bevegelse mellom åpen og lukket stilling.

Et annet formål er å frembringe en ventil av ovennevnte type med midler som muliggjør tilbakeføring av ventilen til lukket stilling etter at den er åpnet.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det nedenstående i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk riss av en brønninstallasjon innbefattende en sirkulasjonsventil ifølge oppfinnelsen. Fig. 2, 3 og 4 viser skjematiske riss som illustrerer virkemåten av regulatoren ifølge oppfinnelsen, og hvor fig. 2 viser ventilen i lukket stilling, mens ventilregulatoren i fig. 3 er vist i en overgangsstilling hvori de anordnete rigelsystemer er frigjort fra ventilhuset eller regulatoren som vist i fig. 2, innen de inntar den annen stilling i inngrep med regulatoren og ventilhuset, og fig. 4 viser ventilen i helt åpen stilling. Fig. 5 viser et sideriss av et innstillingsverktøy for stenging av ventilen etter at den er blitt åpnet. Fig. 6 viser et vertikalsnitt av den foretrukne versjon av sirkulasjonsverktøyet ifølge oppfinnelsen.

Det er i fig. 1 vist en brønn med et brønnrør 10' og over-flateutstyr 11 av standardtype ved brønnens øvre ende. Brønn-røret og brønnen er ved 12 perforert i den lagformasjon som skal testes.

Brønnen opptar en montasje bestående av en pakningsanord-ning 14, en fothylse 15, en monteringsnippel 16 og en transduk-torholder 17 som fortrinnsvis nedføres i brønnen og plasseres i stilling under et innledende prosesstrinn, f.eks. ved anvendelse av konvensjonell bærekabelteknikk.

Ifølge oppfinnelsen er det innført en sirkulasjonsventil 19 i test- eller produksjonsrørstrengen 18 samt en demperventil 21 og en tetningsanordning med en,rørstuss som er vist i tettende forbindelse med pakningsanordningen 14. Demperventilen kan under nedføringen av røret 18 tjene for opprettholdelse av en væske-søyle i rørstrengen, som deretter frigjøres når ventilen åpnes idet rørstrengen forbindes med pakningsanordningen 14.

Pakningsanordningen 14 danner avtetning mot det produser-ende lag, og fothylsen 15 innbefatter en egnet mekanisme for styring av væskestrømmen gjennom fothylsen og inn i røret. Ved hjelp av monteringsnippelen og transduktorholderen kan en trans-duktor, f.eks. et trykkindikatorinstrument, plasseres i holderen for angivelse av trykket i brønnrøret og under pakningsanordningen. Med dette utstyr kan så vel det statiske trykk i lag-formasjonen under pakningsanordningen som en trykkøkning regis-treres eller overføres til overflaten gjennom en egnet, elek-trisk ledning, og det kan opprettes væskestrøm gjennom fothylsen, for testing av brønnens strømningskarakteristika.

Sirkulasjonsvérktøyventilen 19 er normalt lukket under testeprosessen. Det kan imidlertid oppstå situasjoner som gjør det ønskelig eller nødvendig å opprette sirkulasjon mellom det ringformete rom som avgrenses av brønnrøret og rørstrengen og selve rørstrengen.

Det er ifølge oppfinnelsen anordnet en sirkulasjonsventil 19 som hurtig og lett vil kunne åpnes for opprettelse av nevnte sirkulasjon.

Regulatoren ifølge oppfinnelsen kan benyttes i hvilken som helst, ønsket montasje. Den er imidlertid utviklet for å danne en del av sirkulasjonsventilen 19, og virkemåten og konstruksjonen er beskrevet i tilknytning til dens anvendelse som en inngående del av en sirkulasjonsventil. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til anvendelsen av regulatoren sammen med en ventil, idet regulatoren med tilhørende rigelsystemer er ment å kunne benyttes i enhver annen, ønsket konstruksjon.

Det fremgår av fig. 6 at sirkulasjonsventilen omfatter en øvre overgangsdel 22 og en nedre overgangsdel 23 som er forbundet med hverandre gjennom en egnet, hylseformet yt;terhussek-sjon 24. Det er i den nedre ende av ytterhusseksjonen anordnet et antall perifert fordelte åpninger 25 for væskestrømning gjennom ventilhuset.

Ventilhuset opptar en rørformet regulator 26 som er bevege-lig i frem- og tilbakegående retning og hvis øvre og nedre ende-partier er utstyrt med pakningssystemer 27 og 28. Det øvre pakningssystem 27 avtetter kanalen 22a gjennom den øvre overgangs del og det nedre pakningssystem 28 befinner seg i tettende anlegg i en forsenkning 23a i den nedre overgangsdel 23. Når regulatoren befinner seg i lukkestilling, som vist i fig. 6, vil de to pakningssystemer 27 og 28 forhindre væskestrømning gjennom åpningene 2 5 og opprettholde integriteten av rørstrengen hvori sirkulasjonsventilen er innmontert.

Det fremgår av fig. 6 at ventilen fortrinnsvis er anordnet i form av en glideventil hvori den nedre ende av regulatoren 2 6 som er forbundet med pakningssystemet 28, danner et glideventil-element som i løftet stilling avdekker åpningene 2 5 og derved muliggjør væskeforbindelse mellom det indre og det ytre av ventilhuset .

Pakningssystemet 28 har større ytterdiameter enn pakningssystemet 27, slik at en trykkøkning i sirkulasjonsventilen vil virke mot pakningenes differanseflate og derved tvinge den rørformete regulator 26 mot stillingen for åpen ventil.

Et elastisk organ, eksempelvis en fjær 29, holdes sammen-trykket mellom ét øvre rigelsystem 31 og et midtre rigelsystem 32. Dette fjærelement 29 befinner seg alltid i kompresjonstilstand og vil, når ventilen er brakt i lukket stilling som vist i fig. 6, tvinge ventilelementet mot lukket stilling.

Når ventilen befinner seg i åpen stilling, vil fjærelementet

29 likeledes tvinge ventilelementet mot åpen stilling.

Det øvre rigelsystem 31 innbefatter en knastholder 33

med perifert fordelte, radiale åpninger 34 som opptar knaster 35. Knastene 3 5 samvirker med et øvre spor 3 6 og et øvre spor

37 i henholdsvis ventilhuset og regulatoren.

Det midtre rigelsystem er på tilsvarende måte utstyrt med en knastholder 38 med gjennomgående, radiale åpninger 3 9 som opptar knaster 41. Disse knaster 41 samvirker vekselvis med et spor 42 i ventilhuset og et spor 43 i regulatoren. Det er anordnet et nedre rigelsystem 44 for styring av en lukker. Rigel-systemet innbefatter en knastholder 4 5 hvis nedre parti danner lukkeren. Knaster 47 opptas i perifert fordelte åpninger 46. Knastene 47 samvirker med sporet 48 i ventilhuset og et spor

4 9 i regulatoren.

Ventilhuset er utstyrt med et antall øvre og nedre, gjen-gete åpninger henholdsvis 51 og 52. Disse åpninger som er be-liggende i perifert fordelte punkter, opptar skrubolter for låsing av fjærsystemet i kompresjonstilstand under monteringen av ventilen. Egnete skrubolter som innføres gjennom åpningene 51, bringes i anlegg mot den øvre ende av knastholderen 3 3 og fastholder denne i stilling med knastene 35 i sporet 36. Deretter innføres et egnet verktøy i ventilhuset 19, og fjæren 29 sammentrykkes helt til knastholderen 38 befinner seg over åpningene 52 og knastene innskyves i åpningene 52 til anslag mot knastbærerens bunnparti, hvorved fjæren holdes sammen-trykket. Lukker-knastholderen 4 5 med knastene 47 kan deretter nedføres i ventilhuset og regulatoren innskyves i ventilhuset fra undersiden og føres til en posisjon hvori ventilen er åpen og sporene 37, 43 og 4 9 plassert nedenfor de tre knastgrupper. Hvis pakningene 27 og 28 ikke på forhånd er montert på ventilregulatoren, kan de påsettes på dette tidspunkt. Deretter sam-menskrues den øvre og den nedre overgangsdel 22 og 23 med den hylseformete ytterhusseksjon 24, slik at montasjen fullføres. Når låsboltene fjernes fra åpningene 52, kan regulatoren

skyves nedad under påvirkning av kraften fra fjæren 29 og plassere samtlige deler i posisjon som vist i fig. 6. Boltene kan på dette tidspunkt fjernes fra åpningene 51, hvoretter ventilen er klar for anvendelse.

Ventilens virkemåte vil fremgå av fig. 2, 3 og 4. I fig.

2 er ventilen vist skjematisk i den lukkete stilling hvori knastene i det øvre rigelsystem 31 befinner seg i inngrep i ventilhussporet, mens knastene i det midtre rigelsystem 32 griper inn i regulatorsporet. Da fjæren 2 9 befinner seg i kompresjonstilstand, blir regulatoren tvunget nedad i forhold til ventilhuset og fastholder derved ventilen i lukket stilling.

I denne posisjon er knastene og lukkersporet 44 forbundet med ventilhuset, slik at lukkeren fastholdes i den nedre stilling.

Regulatorens midtre posisjon er vist i fig. 3. Det over-førte trykk til det indre av ventilen virker mot de to pak-ningers differanseflate og beveger derved regulatoren i oppadgående retning. Det vil fremgå at i posisjonen ifølge fig. 3

er lukkeren fremdeles plassert over åpningene 25, men regulatoren er skjøvet oppad til en posisjon hvori det nedre pakningssystem 28 befinner seg ovenfor lukkerens nedre ende. Derved beskyttes pakningssystemet under sin bevegelse ut av den nedre overgangsdel 23, og dette vil forebygge beskadigelse av pakningssystemet under innvirkning av trykket som overføres mellom lukkerens nedre ende og den øvre ende av den nedre

overgangsdel 23. Lukkeren som fortsatt befinner seg i lukkestilling, vil fungere tilnærmelsesvis som en pakning som be-grenser væskestrømmen gjennom åpningene 2 5 og muliggjør opprettholdelse av det forhøyete trykk i ventilen.

Som det fremgår, er bredden av samtlige knaster vesentlig mindre enn bredden av de forskjellige, samvirkende spor. Fjæren 29 vil følgelig tvinge knastene i det øvre og midtre rigelsystem 31 og 32 fra hverandre. Under påvirkning av regulatorens 26 fortsatte, oppadgående bevegelse tvinges knastene 41 i det midtre rigelsystem 32 utad og bringes av fjæren 29 i inngrep med ventilhussporet 42. Omtrent samtidig plasseres sporet 37 i kort avstand over sporet 3 6 i det øvre rigelsystem, hvorved knastene 35 innskyves i regulatorsporet 37. Fjærkraften virker på dette tidspunkt i slik retning at regulatoren tvinges oppad som vist i tegningene, slik at det høye trykk i rørstrengen økes ytterligere og ventilen bringes i helt åpen stilling. Dette forhold er vist i fig. 3, hvorav det fremgår at knastene i det øvre rigelsystem griper inn i regulatorsporet mens knastene i det midtre rigelsystem befinner seg i inngrep med ventilhussporet.

Samtidig med det øvre og det midtre rigelsystems overgangs-bevegelse mellom ventilhuset og regulatoren har det nedre rigelsystem som styrer lukkeren, likeledes foretatt en overgangs-bevegelse hvorunder knastene er ført ut av sporet i ventilhuset og inn i sporet i regulatoren, slik det fremgår av fig. 4. Derved er det nedre rigelsystem som er fastlåst til regulatoren, ført oppad med regulatoren, hvorved lukkeren bringes i en posisjon i avstand fra åpningene 25 som derved blottlegges full-stendig, slik at væsken kan strømme fritt gjennom disse åpninger 25.

Selv om de forskjellige rigelsystemer er beskrevet som fungerende stort sett samtidig, er dette selvsagt ikke nødven-dig, og rigelsystemenes knaster kan overføres mellom ventilhuset og regulatoren i en trinnvis prosess.

Etter at foranledningen til opprettelsen av væskesirkula-sjonen gjennom sirkulasjonsventilen er korrigert, kan ventilen om ønskelig stenges. Dette gjennomføres ved anvendelse av et konvensjonelt innstillingsverktøy 53 med en kamprofil av speil-vendt utforming i forhold til et profilparti 54 i regulatoren 26. Dette innstillingsverktøy er en konvensjonell utrustnings- del med betegnelsen type B Otis Positioning Tool. Det henvises til "The Composite Catalog of Oil Field Services and Equipment", årgang 1974-75, side 3 968. Innstillingsverktøyet som nedføres i brønnen, er fortrinnsvis forbundet med et overliggende, konvensjonelt nedpumpingsstempel, og vil bringes i inngrep med profilpartiet 54 i regulatoren 26. Under innvirkning av trykk-økningen i rørstrengen vil regulatoren skyves nedad og verk-tøyet tilbakeføres til posisjonen ifølge fig. 2.

Claims (5)

1. Apparat, karakterisert ved et ytterhus, en regulator for omstilling av et organ, midler som beveger regulatoren, et fjærende element samt et første og et andre rigelsystem som samvirker med ytterhuset og regulatoren og derved fastholder fjærelementet i kompresjonstilstand, hvor det første rigelsystem er selektivt styrbart for begrensning av det ene fjærende-partis bevegelse i forhold til ytterhuset eller regulatoren, og hvor det andre rigelsystem er selektivt styrbart for begrensning av det annet fjærendepartis bevegelse i forhold til ytterhuset eller regulatoren, og hvor det første og det andre rigelsystem vekselvis låser de motsatte fjærendepartier til ytterhuset og regulatoren i avhengighet av regulatorens bevegelse, hvorved fjærelementet tvinger regulatoren vekselvis i motsatte retninger.

2. Apparat i samsvar med krav 1, karakterisert ved et tredje rigelsystem som er anordnet for samvirkning med ytterhuset og regulatoren, og som i en posisjon låser et andre organ til regulatoren og i en annen posisjon låser dette andre organ til ytterhuset.

3. Ventil, karakterisert ved at den omfatter et ventilhus med en gjennomløpskanal, et ventilelement for regulering av væskestrømmen i gjennomløpskanalen, en regulator for styring av ventilelementets bevegelse mellom åpen og lukket stilling, bevegelsesmidler for regulatoren, et fjærende element samt et første og et andre rigelsystem som er anordnet for samvirkning med ventilhuset og regulatoren og som fastholder det fjærende element i kompresjonstilstand, hvor det første rigelsystem er selektivt styrbart for begrensning av det ene fjærendepartis bevegelse i forhold til ventilhuset eller regulatoren, og hvor det andre rigelsystem er selektivt styrbart for begrensning av det annet fjærendepartis bevegelse i forhold til ventilhuset eller regulatoren, og hvor det første og det andre rigelsystem vekselvis låser de motsatte fjærendepartier til ventilhuset og regulatoren i avhengighet av regulatorens bevegelse hvorved fjærelementet, når ventilen er lukket, tvinger ventilelementet mot lukket stilling og, når ventilen er åpen, tvinger ventilelementet mot åpen stilling.

4. Ventil i samsvar med krav 3, karakterisert ved et tredje rigelsystem som er anordnet for samvirkning med ventilhuset og regulatoren, og som i en posisjon forbinder en lukker med regulatoren og i en annen posisjon forbinder lukkeren med ventilhuset.

5. Apparat i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at midlet for regulatorens bevegelse i den ene retning består av en trykkpåvirkelig flate, mens midlet for regulatorens bevegelse i den annen retning utgjøres av en forsenkning i regulatoren i kombinasjon med.et innstil-lingsverktøy som bringes i inngrep i forsenkningen, hvorved regulatoren skyves i den annen retning.