NO802202L - Aktivator. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår aktuatorer. I en utførelse angår den en aktuator som kan utgjøre en del av en rørstreng og anvendes til å påvirke en fotventil som er opphengt i en pakning i hvilken aktuatoren plasseres.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en aktuator som kan nedføres som en del av.en rørstreng og som virker som reaksjon på et differensial mellom trykket i rørstrengen og trykket i foringsrøret for å styre stillingen til en fotventil som er opphengt i en pakning i hvilken aktuatoren plasseres.

Et annet formål er å tilveiebringe en aktuator som virker som reaksjon på trykkforhold mot kraften fra en fjærinnretning og i hvilken et antall hydraulikkammere med konstant volum anvendes for positivt å bevege aktuatorens omstillingsdor som reaksjon på styrestemplets bevegelse i den ene eller annen retning.

Et annet formål er å tilveiebringe en aktuator og særlig

en aktuator for et brønnverktøy i hvilket kraft hydraulisk overføres mellom manøverstempler i aktuatoren,og et antall hydraulikkammere er anordnet for å overføre kraft i motsatte retninger slik at når et stempel beveges i den ene eller andre retning beveges det tilsvarende stempel positivt.

Et annet formål er å tilveiebringe en aktuator som i fore-gående formål i hvilket manøverstemplet som danner en del av et av hydraulikkamrene er utført i to sammenskyvbare deler for å hindre en fluidlås og for å muliggjøre visuell prøving av begge hydraulikkammere for å sikre at de er fullstendig fylt med hydraulikkfluid.

Et annet formål er å tilveiebringe en aktuator som kan festes til nedre ende av en rørstreng og nedføres i en tidli-gere plassert pakning med en fotventil i hvilken aktuatoren styrer åpningen og lukkingen av fotventilen som reaksjon på trykkforskjell mellom trykket i rørstrengen og trykket i fo-ringsrøret.

Andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av tegningen, beskrivelsen og kravene.

På tegningen, hvor et eksempel på en utføringsform av

denne oppfinnelse er vist, er figur 1 en skjematisk illustra-sjon av en brønnprøveanordning som anvender aktuatoren ifølge oppfinnelsen, mens figur 2 er et lengdesnitt gjennom en aktuator

som er konstruert i samsvar med denne oppfinnelse.

Figur 1 viser en brønn med et foringsrør 10 og et stan-dard overflateutstyr 11 ved toppen av brønnen. Foringsrøret og brønnen er vist med perforering 12 inn i formasjonen som skal prøves.

Innvendig i brønnen er anordnet en enhet bestående av en pakning 14, fotventil 15, anbringernippel 16, og giverholder 17 som fortrinnsvis nedføres i brønnen og anbringes på plass i en. innledende operasjon, f.eks. ved hjelp av konvensjonell "wire-line"-teknikk.

Prøve- eller produksjonsrøret som kan være en borerørstreng, men som fortrinnsvis er en produksjonsrørstreng 18, er vist å ha en sirkuleringsventil 19, en puteventil 21, og eri aktuator 13 med aktuatorenhetens endehylse eller manøverdor i tettende inngrep med pakningen 14. Under nedføring av røret 18 kan puteventilen benyttes til å bære en fluidsøyle i røret som frigjøres ved åpning av puteventilen når strengen kommer i inngrep med pakningen 14. Sirkulasjonsventilen 19 kan benyttes etter behov. Den er normalt lukket, men der kan oppstå forhold hvor det er ønskelig eller nødvendig å sørge for sirkulasjon mellom forings-, rør/rørstreng-ringrommet og rørstrengen. Sirkuleringsventilen 19 kan hurtig og enkelt åpnes for å opprette slik sirkulasjon.

Pakningen 14 avtetter den produserende formasjon og fothylseventilen 15 regulerer strømningen gjennom fothylsen og inn i røret. Anbringernippelen og giverholderen muliggjør anbrin-gelse av en giver, såsom en trykkavfølende innretning, innvendig i holderen for avføling av trykket i foringsrøret og under pakningen. Med denne anordning kan statisk trykk i formasjonen under pakningen samt også oppbygget trykk registreres eller overføres til overflaten gjennom en passende elektrisk ledning,

og strømning kan opprettes gjennom fothylseventilen for prø-ving av brønnens strømningskarakteristikker.

Aktuatoren ifølge denne oppfinnelse, som enkelte ganger benevnes som en tetningsenhet fordi den danner en tetning sammen med pakningen 14, kan benyttes i hvilken som helst ønsket forbindelse. Den er imidlertid blitt utviklet med sikte på at den skal utgjøre en del av det viste prøvesystem og dens konstruksjon og virkemåte vil bli forklart i denne forbindelse.. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til det viste system og oppfinnelsen kan være anbragt i et annet forhold enn det som er vist.

I det viste system er fotventilen 15 vist opplagret i pakningen 14 og i sin' nedre ende forbundet med ytterligere utstyr såsom anbringernippelen 16 og giverholderen 17 som av-stenger anordningens nedre ende. Selvsagt kunne annet eller forskjellig utstyr være opphengt i hylseventilen 15.

En detaljert beskrivelse av den foretrukne form for fotventil 15 er vist i søkerens patentsøknad nr. 80. 1976 som ble innlevert 1. juli 1980 under benevnelsen "Ventil". Selv om det er mulig å bruke andre typer fotventiler som åpnes og lukkes ved vertikal omstilling av en dor, foretrekkes den spesielle fotventil som er vist i figur 2 i nevnte søknad.

Den foretrukne form av aktuatoren ifølge foreliggende oppfinnelse er generelt angitt ved 13 i figur 2. Aktuatoren innbefatter et rørformet hus som utgjøres av en øvre husdel 22 og en nedre husdel 23 som er innbyrdes forbundet ved gjengesyste-met antydet ved 24. Den øvre husdel er utstyrt med et innvendig gjengeparti 25 som forbinder aktuatoren med fjærholderen 26 som i sin tur kan forbindes med nedre ende av et brønnrør som kan være en borestreng, men som fortrinnsvis er en rørstreng såsom rørstrengen 18. Den nedre husdel 23 er slik utformet at den strekker seg inn i øvre ende av en konvensjonell pakning 14 og er utstyrt med et utvidet ringparti 27 for å hvile på toppen av pakningen og hindre at aktuatoren beveges videre nedover.

En rørformet dor 28 er anordnet frem og tilbake bevegelig i huset. Den nedre ende av doren 28 er gjenget og er innrettet til å forbindes med et omstillingsverktøy såsom omstillings-verktøyet angitt ved 39 i førnevnte patentsøknad. Ved omstilling av doren 28 ifølge foreliggende oppfinnelse kan således fotventilen vist i førnevnte søknad omstilles mellom åpen og lukket stilling.

Et stempel 29 kan beveges frem og tilbake i forhold til huset, hvilket selvsagt også doren 28 kan. Av grunner som vil fremgå av følgende beskrivelse er stempelet som generelt er be-tegnet med 29 sammensatt av en nedre stempelseksjon 31 og en øvre stempelseksjon 32. Disse to stempelseksjoner er anordnet teleskopisk innskyvbare i hverandre som vist ved 33 og en glidetetning 34 avtetter mellom de to stempelseksjoner 31 og 32.

I den hensikt å overføre kraft fra bevegelse av stempelet 29 til doren 28 er der anordnet et antall fluidkamre som vil overføre kraft.

Det øvre fluidkammer 35 - 35a innbefatter det øvre stempel 36 på manøverdoren 28. En portåpning 40 danner kommunika-sjon mellom kammerene. En passende tetning såsom en O-ring 37 tetter mellom den øvre husdelen 22 og stempelet 36. Et mellomliggende tetningsorgan angitt generelt ved 38 tetter mellom huset 22 og doren 28. Ytterligere tetningsorganer er anordnet mellom huset 22 og stempelet 29, idet disse tetninger er vist ved 39 og 41. Tetningene 36 og 38 samt tetningene 39 og 41 er anordnet i avstand fra hverandre og muliggjør frem og tilbake bevegelse av doren 28. og stempelet 29 i forhold til huset, samtidig som et vesentlig konstant volum opprettholdes i kammeret 35.

På samme måte er et ytterligere hydraulikk-fluidkammer med konstant volum anordnet. Doren 28 har et nedre stempel 42 ved et nedre nivå og et passende tetningsorgan 43 danner en glidetetning mellom det nedre stempel og huset. Et ytterligere tetningsorgan 44 er anordnet mellom stempelet 29 og huset. De fire tetningssystemer 38, 41, 43 og 44 danner sammen med huset, doren 28 og stempelet 31 et annet kammer 45 - 45a med konstant volum idet de to deler av kammeret er innbyrdes forbundet ved hjelp av en portåpning 46 i huset.

Nedre ende av doren 28 kan være utstyrt med én eller flere pakningssystemer 50 for avtetting mellom doren og pakningen 14. Tetning 47 avsperrer aktuatorens og rørstrengens 18 indre fra ringrommet mellom foringsrør og rørstreng.

For å danne et areal på doren 28 som rørtrykket kan virke på har tetningen 43 en større diameter enn tetningen 47, og en innløpsport 4 8 er anordnet for å slippe trykk inn i doren for å virke på dette differensial-tetningsareal.

På samme måte er aktuatorstempelet 29 slik dimensjonert at tetningen 39 har større diameter enn tetningen 44 slik at der dannes et trykkpåvirkbart areal som vender ned på stempelet.

Et fjærorgan såsom fjæren 49 er anordnet for å utøve et nedadrettet trykk på en spole 51 som i sin tur ligger an mot øvre ende av stempelet 29.

Med de to hydraulikkammere fylt med fluidtrykk på innsiden og utsiden av aktuatoren, vil trykket i rørstrengen og trykket i foringsrøret virke henholdsvis på doren 28 og stempelet 29, og tvinge begge i retning oppover, mens fjæren 49 vil tvinge stempelet 29 i retning nedover.

Det er meget ønskelig at de to hydraulikkammere skal være . fylt med eller i det vesentlige fylt med hydraulikkfluid og at all luft om mulig skal være fjernet fra disse kammere. For å sikre at lite eller ingen luft gjenstår i de to hydraulikkammere, blir de begge først fylt med hydraulikkfluid og deretter prøvet. En plugg 52, som utgjør én av flere fylleplugger som er anordnet i stempelseksjonen 31 kan fjernes og en trykkilde tilkoples kammeret 45 - 45a gjennom porten som normalt er lukket ved hjelp av pluggen 52. Trykk tilkoples kammeret 45 - 45a inntil det øvre stempel 32 skiller seg fra det nedre stempel 31. Samtidig som denne adskillelse finner sted skal doren 28 bare ha beveget seg et ubetydelig stykke nedover eller ikke i det hele tatt. Enhver markert bevegelse av doren på den tid stemplene går fra hverandre indikerer luft i ett av stemplene, og man bør ta skritt for å fjerne denne luft slik at man får kammere som er fylt med hydraulikkfluid eller nesten fullstendig fylt med hydraulikkfluid. Det skal forstås at det todelte stempel 29 gjør denne prøving av systemet mulig uten bruk av kompliserte fremgangsmåter eller utstyr.

Etter at aktuatoren er blitt prøvet forbindes den med rør-strengen som vist i figur 1. Selv om bare én enkelt fjær 49

er vist i figur 1, skal det forståes at fjærer av forskjellig styrke eller fjærstabler kan anvendes for å fremskaffe forskjellig fjærkraft.

Strengen føres inn inntil anslaget 27 på aktuatoren kommer til .anlegg mot pakningen 14. Videre nedsenking av røret 18 vil påvirke ventilen 21 til å tømme ut fluidet i røret 18 og åpne røret til overflaten.

På dette tidspunkt kan en trykksonde innføres i brønnen og plasseres i giverholderen 17 slik at statisk trykk i formasjonen 12 og bunnen av brønnen kan måles og registreres eller tilbakeføres til overflaten gjennom en elektrisk ledning dersom dette er ønskelig.

Etter at statisk trykk er blitt bestemt er det vanligvis ønskelig å la brønnen produsere, og bestemme brønntilstanden under produksjon. I dette'øyemed settes ringrommet mellom rør-strengen og foringsrøret under trykk som virker mot den nedad- vendte trykkpåvirkbare flate på stemplet 29, hvorved stemplet drives oppover mot kraften fra fjæren 49. Dette vil i- sin tur drive doren 28 nedover, omskifte fotventilen til åpen stilling og tillate strømning fra det åpne hull under pakningen, gjennom fotventilen og inn i produksjonsrøret 18 og derved til overflaten.

Når det er ønskelig å stenge fotventilen 15 avlastes trykket i ringrommet, og trykket i produksjonsrøret pluss kraften som utøves av fjæren 49 fører doren 28 tilbake til dens hevede stilling og beveger fotventilen til stengt stilling. Det skal bemerkes at under åpning av ventilen settes fluid i kammeret 45-45a under trykk, og trykk avlastes fra kammeret 35 - 35a idet stemplets 29 oppadbevegelse virker til å opprette et vakuum i kammeret 35 - 35a. Omvendt, når fjæren 49 og rørstrengtrykket tvinger stemplet 29 nedover, settes fluid i kammeret 35 - 35a under trykk og der er en tendens til vakuumdannelse i kammeret 45 - 45a. I begge tilfeller står ett av kammerene under trykk slik at der er en positiv overføring av kraft gjennom hydrau-likkf luidet i kammeret for å bevirke positiv bevegelse av doren 28 som reaksjon på bevegelse av det ytre stempel 29. Det skal forståes at idet det ytre stempel og doren beveges frem og tilbake opprettholder de to kammere et vesentlig konstant volum, men dersom der oppstår noen volumforskjell når stemplet og doren går frem og tilbake, har det todelte ytterstempel 29, an-ledning til å bevege seg litt fra hverandre og kompensere for en volumforskjell som ville ha satt fluid i kammeret 35 - 35a under trykk.

Ovenstående beskrivelse av oppfinnelsen er bare ment som et eksempel, og forskjellige endringer i størrelse, form og materialer, samt ved detaljer i den viste konstruksjon, kan ut-føres innenfor rammen av kravene uten å avvike fra oppfinnelses-tanken.

Claims (7)

1. Aktuator, karakterisert ved at den omfatter et rørformet hus innrettet til å tilkoples et brønnrør, en rørformet dor og et rørformet stempel montert i huset for frem og tilbakegående bevegelse i forhold til dette, innbyrdes adskilte tetningsorganer mellom huset og doren, innbyrdes adskilte tetningsorganer mellom huset og stemplet, et første lukket fluidkammer som dannes av huset, doren, stemplet og tet-ningsorganené, et annet lukket fluidkammer som dannes av huset, doren, stemplet og tetningsorganene, hvilke kammere er fylt med hydraulikkfluid og hvert opprettholder et konstant volum under frem og tilbakegående bevegelse av doren og stemplet, en trykkpåvirkbar flate på doren og/eller stemplet, som utsettes for omgivelsestrykk, og fjærorganer som motvirker bevegelsen av enten doren eller stemplet ved omgivelsestrykk, idet bevegelse av doren og stemplet øker trykket i ett av kamrene og reduserer trykket i det andre kammer.

2. Aktuator ifølge krav 1, karakterisert ved at stemplet og doren utgjøres av to teleskopisk innskyvbare deler med mellomliggende tetningsorganer.

3. Aktuator ifølge krav 1, karakterisert ved at både stemplet og doren har trykkpåvirkbare flater, hvorav den ene utsettes for trykkforhold innvendig i huset og den andre utsettes for trykkforhold utenfor huset.

4. Aktuator ifølge krav 1, karakterisert ved at enten doren eller stemplet har et tetningsorgan innrettet til å tette mot boringsveggen i en brønnpakning.

5. Aktuator, karakterisert ved at den omfatter et rørformet hus innrettet til å tilkoples et brønnrør, en rørformet dor som kan beveges frem og tilbake i huset og bærer innbyrdes adskilte øvre og nedre innvendige stempler, et ytre rørformet stempel som kan beveges frem og tilbake på huset og har en nedadvendt, trykkpåvirkbar flate, hvilket ytterstempel utgjøres av øvre og nedre teleskopstempler med en mellomliggende glidetetning, idet fjærorganer tvinger ytterstemplet nedad i forhold til huset, glidetetningsorganer mellom .de indre stempler og huset, samt mellom doren og huset, øvre, mellomliggende og nedre glidetetningsorganer mellom det ytre stempelhus, et øvre lukket fluidkammer som dannes av huset, det øvre innerstempel, doren og tilknyttede tetningsorganer,. samt huset, ytterstemplet og tilknyttede øvre og mellomliggende tetningsorganer, et nedre lukket fluidkammer som dannes av huset, det nedre innerstempel, doren og tilknyttede tetningsorganer, samt huset, ytterstemplet, og tilknyttede mellomliggende og nedre tetningsorganer, idet teleskopstempeltetningen er fri-lagt til ett av fluidkamrene, hvilke kammere er fylt med hydraulikkfluid og hvert opprettholder et konstant volum ved frem og tilbakegående bevegelse av den rørformede dor og det ytre rørformede stempel, og idet bevegelse av doren og stemplet øker trykk i ett av kammerene og minsker trykk i det andre kammer.

6. Aktuator ifølge krav 5 i kombinasjon med tetningsorganer på doren, karakterisert ved at tetningsorganene er innrettet til å tette mot boringsveggen i en brønnpakning.

7. Aktuator ifølge krav 5, karakterisert ved at rørdoren har en nedadvendt, trykkpåvirkbar flate som utsettes for trykk i doren.