NO812808L - Sikkerhetsventil - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår nedsenkbare sikkerhetsventiler som brukes i borehull. Mer bestemt angår oppfinnelsen en mekanisme for enten permanent eller midlertidig låsing i åpen stilling av stengeinnretningen i en nedsenket sikkerhetsventil av den type som kan trekkes opp med produksjonsrøret.

I olje og gass industrien er det anerkjent praksis å benytte sikkerhetsventiler anbragt i produksjonsrørstrenger for å regulere strømmen av brønnvæsker fra den produserende forma-sjonen til overflaten av brønnen. Dette er et avgjørende sik-kerhetstiltak i tilfelle det oppstår en nødsituasjon nede i brønnen eller på brønnens overflate, som krever at strømmen av brønnvæsker stopper. Sikkerhetsventiler plasseres i brønnen enten ved å benytte innsettingsmetoder for å montere sikkerhets-ventilene i brønnhullet, eller ved å innkople en sikkerhetsventil i selve rørstrengen. Det siste betegnes i engelsk fag-sprog "tubing .... valve", dvs. nedsenkede sikkerhetsventiler som kan heves ved hjelp av rørstrenger, i det følgende for kort-hets skyld kalt rørstrenghevbar sikkerhetsventil.

Det er ofte nødvendig å låse sikkerhetsventilens stengeanordning i åpen stilling. I det tilfelle at sikkerhetsventilen ikke virker, vil.det være nødvendig å installere ytterligere en sikkerhetsventil, enten ved hjelp av vaier eller ved hjelp av forbindelsesledningsteknikker. Det er ikke alltid nødvendig å låse ventil-stengeanordningen permanent i åpen stilling. Det forekommer at det erønskelig bare midlertidig å låse stengeanordningen i åpen stilling for senere å kunne bringe sikkerhetsventilen tilbake i virksomhet.

Det, er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en nedsenkbar sikkerhetsventil som kan låses i åpen stilling midlertidig eller permanent.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en rørstrenghev-bar sikkerhetsventil som kari låses i åpen stilling enten midlertidig- eller permanent.

Et annet formål med denne oppfinnelse er å tilveiebringe

en rørstrenghevbar sikkerhetsventil som kan låses enten midlertidig eller permanent ved hjelp av vaier eller ved hjelp av forbindelsesledningsteknikk.'

Ovennevnte og andre formål og trekk ved oppfinnelsen vil fremgå for fagfolk ut fra følgende detaljerte beskrivelse i samband med de vedlagte tegninger som viser en foretrukket ut-førelse av oppfinnelsen, og hvor Figur 1 er et delt lengdesnitt av en del av en rørstreng-hevbar sikkerhetsventil som viser oppfinnelsens mekanisme for låsing i åpen stilling. Figur 2 er et delt lengdesnitt av en del av en rørstreng-hevbar sikkerhetsventil som viser låsemekanismen mens denne holder stengeme.kanism.en i midlertidig åpen stilling. Figur .3 viser skjematisk en brønninstallasjon med en rør-strenghevbar sikkerhetsventil. Figur 1 viser en utførelse av oppfinnelsen i en rørstreng-hevbar sikkerhetsventil 10 som har en rørformet kappe 12 som kan innkoples i en rørstreng som vist i figur 3. Anbragt i kappen 12 er en stengeanordning 14, vist på tegningen som en kule-stengeanordning 14, velkjent i denne industrien. - Kula 14 er vist i åpen posisjon.

Sikkerhetsventilen 10 har en langsgående gjennomstrømnings-boring 13 som, når den er sammenkoplet med produksjonsrørstren-gen 17, som vist i figur 3, sørger for gjennomstrømning gjennom sikkerhetsventilen til rørstrengen. Anbragt inne i kappeboringen 15 er det en belastet aktuator 16, som er aksielt bevegelig under påvirkning av hydraulisk trykkvæske som trenger inn i et trykkammer 18 med variabel kapasitet. Fortrinnsvis skal trykkammeret 18 være plassert mellom den belastede aktuatoren 16 og indre kappevegg 15 på rørkappen 12. Det er sørget for organer, fortrinnsvis en stempeldel 20 båret av aktuatoren 16, som reagerer på trykket som dannes i det variable trykkammeret 18, for å bringe aktuatoren til å bevege, seg mot stengeanordningen 14' og få denne til å rotere til en åpen stilling.

Hydraulisk trykkfluid blir' vanligvis overført til sikkerhetsventilen' 10 og dens variable trykkammer 18, gjennom en pas-sende kanal 22 fra en kilde 11 ved brønnoverflaten. Så lenge, man ved brønnens overflate sørger for tilstrekkelig trykk i trykkfluidet i kanal 22, vil trykket i det variable trykkammeret 18 sørge for at aktuatoren 16 forblir i åpen stilling, som vist i fig. 1.

Fjernes trykket imidlertid, vil aktuatoren 16 returnere

til stengt posisjon. Aktuatoren 16 belastes ved påvirkning av en fjærende spennkraft, f.eks. et fjærorgan 24 som virker på

aktuatoren 16. Fjærbelastningsorganet 24 må ha tilstrekkelig fjærkraft til å tvinge aktuatoren 16 til stengt posisjon.

Det skal understrekes at sikkerhetsventilen vist i figu-rene 1 og 2 kun er skjematiske fremstillinger av rørstrerighev-bare sikkerhetsventiler, og at det er mange alternative trekk som er mulige for slike sikkerhetsventiler. Ovenstående beskrivelse av virkemåten er kun_gjort for å illustrere den fun-damentale virkemåten for alle slike ventiler som er kjent i denne industrien.

Den spesielle forbedringen ved slike sikkerhetsventiler

som denne søknaden gjelder, ligger i kombinasjonen av deler som utgjør den nye mekanismen for låsing av aktuatoren T6 og stengeanordningen 14 enten midlertidig eller permanent i åpen posisjon ved avlasting av trykkbelastningen som virker, på de trykkfluidstyrte organer.

Figur 1 viser at i kappeboringen 15 er det en rørformet hylse 26 som er bevegelig til en posisjon der den ikke påvirker aktuatoren 16, og en annen posisjon (figur 2) der den påvirker aktuatoren 16 slik at denne blir holdt i åpen stilling. Hylsen 26 holdes i første og annen posisjon av en utløsbar holder, som fortrinnsvis er en låsering 28 som bæres av hylsen 26. I den foretrukkede utførelse av oppfinnelsen er låseringen 28 plassert i et spor 29 i hylsen 26, slik at låseringen 28 kan presses inn i sporet 29 og således gjør det mulig for hylsen 26 å

bli flyttet til dens neste posisjon.

Selvfølgelig er det fullt mulig å plassere låseringen 28 eller annen låsemekanisme omvendt slik at låseringen holdes i kappen 12 og passer inn i tilsvarende spor i hylsen ,26.

I den viste utførelse har imidlertid låseringen 28 grepet inn i et spor 30 i den av kappens 12 boringsvegg 15. I denne posisjon kommer ikke hylsen 26 i'konflikt med den normale hyd-rauliske fluidtrykkdriften av.aktuatoren 16.

Anordninger 34 er anbragt på hylsen 26 for å oppta og holde, et omstillingsverktøy som opereres enten med vaier- eller med pumpe- (TFL)metoder. Slikt omstillingsverktøy er velkjent i faget. Et typisk omstillingsverktøy, som kan brukes med denne oppfinnelse, blir produsert bg solgt av Otis Engineering Corporation, og er identifisert som enten et 1OXL eller 42EO omstillingsverktøy. •

Med omstillingsverktøyet i inngrep med hylsesporene 34, an-vendes en nedadrettet kraft på hylsen for å løse låseringen 28 fra kappesporet 30. Et annet, lavere kappespor 32 er utformet i boringsveggen 15 i kappen 12. Når hylsen 26 føres ned ved hjelp av omstillingsverktøyet til den posisjon som er vist i figur 2, vil låseringen gripe inn i det andre kappesporet,32.

Mellom hylsen 26 og boringsveggen 15 i kappen 12, er det anordnet en utløsbar kappegripeanordning 35 som omstilles med hylsen 26 for å holde låsemekanismen midlertidig i dens andre posisjon. Fortrinnsvis er gripeanordningen en krave 35' med et antall hoder 36. Kraven er festet til den omstillbare hylsen 26 på en slik måte at disse beveger seg som en enhet . Imidlertid er den øvre delen 4 8 av kraven 35 i inngrep med et hylsespor 46 som tillater noen aksial bevegelse av hylsen 26 uten at kraven. 35 beveger seg tilsvarende.

Figur 1 viser at når hylsen 26 er i den første posisjonen, med låseringen 28 i inngrep med det øvre kappesporet 30, er den øvre del 48 av kraven 35 i den laveste posisjon i hylsesporet 46. Det må være nok plass i hylsesporet 46 til å tillate nedadbevegelse av hylsen 26 relativt til kraven 35 slik at den neder-ste delen 44 av hylsen 26 kan forflyttes ned for å presse kravehodene 36 ut i sporet 38.

Kraven 35 utsettes for en kraft ved at en skulder 42 på nedre del 44 av hylsen 26 virker mot en tilsvarende skulder 40 på kravehodene 36. Når kraven 35 og hylsen 26 blir forflyttet til den andre posisjonen ved hjelp av omstillingsverktøyet, vil kravehodene 36 nå en posisjon der de opptas i et spor 38 i boringsveggen 15 i den rørformede kappen 12. Kravehodene 36, som ble presset innover da hylsen 26 var i første posisjon, springer naturligvis ut når de når kappeveggsporet 38..

Fortsatt nedadbevegelse av hylsen 26 forårsaker at hylsens nedre del 44 beveger seg forbi kravéhodeskulderen 40. Den øvre delen 48 av kraven 35 beveges til den øverste delen av hylsesporet 46. Låseringen 28 vil ikke gripe inn i det andre kappesporet 32 før hylsen 26 har forflyttet seg til grensen for hvor langt den kan bevege seg, med ryggen mot kravehodene 36 som vist i figur 2. Med kravehodene 36 i inngrep med sporet 38, holdes aktuatoren 16 nede- i dens andre posisjon. Det er imidlertid viktig å observere at aktuatoren 16 holdes i denne andre posisjonen ved at kravehodene 36 holdes i sporet 38 av hylsen 26 med den nedre del 44 av hylsen 26 presset mot kravehodene 36 .

I denne posisjonen er sikkerhetsventilens stengeanordning 14 i åpen posisjon. Hydraulisk væsketrykk kan fjernes og

stengeanordningen 14 vil forbli i åpen posisjon. Denne "låst åpen" stillingen ifølge oppfinnelsen kan være enten permanent eller midlertidig.

Hvis den er midlertidig - kan hylsen 26 igj.en gripes av omstillingsverktøyetdg presses tilbake til dens første posisjon (figur 1). Utsettes hylsen 26 for en oppadrettet kraft vil låseringen 28 bli presset ut av det andre, nedre sporet 32, og tillate at hylsen 26 beveges relativt til kraven 35 og vekk fra kravehodene 36. Fortsatt oppadrettet kraft på hylsen 26 forårsaker at hylsehodene 36 blir trukket ut fra kappeveggsporet 38 og kraven 35 blir forflyttet oppover med hylsen 26 til et punkt hvor låseringen griper inn i det første, øverste, kappeveggsporet 30.

Når hylsen 26 blir forflyttet oppover vekk fra kravehodene 36, griper skulderutformingen på den.øvre delen 48 av kraven 35

fatt i den nedre.enden av hylsesporet 46 og sikrer derved at kraven 35 blir forflyttet opp og vekk fra drivrøret 16, idet hylsen 26 blir forflyttet til øverste posisjon. Når hylsen 26 er i øverste posisjon, har låseringen 28 grepet inn i kappeveggsporet 32 .

En ytterligere låsehylse 50 kan. også være anordnet for å brukes i kombinasjon med den første låsehylsen 26 for permanent låsing av sikkerhetsventilen 10 i åpen stilling..

Fortrinnsvis er den andre låsehylsen 50 plassert inne i ■ kappeboringen 15 som øverste del i kappeboringen 15. I den ut-førelse som er vist på tegningene, er den andre hylsen 50 plassert rett over og sidestilt med den første, midlertidige låsehylsen 26. Den andre hylsen 50 kan flyttes ved hjelp av et omstillingsverktøy, som tidligere beskrevet, og opereres enten med vaier eller TFL-teknikk, når det har' grepet tak i profile-ringer 58 i hylseveggen.

En bruddstift 52 eller annen egnet låseanordning kan plasseres for å feste.den andre hylsen 50 til boringsveggen 15 i den rørformede kappen 12 til det tidspunkt da det er ønskelig å forflytte hylsen 50 til dens permanente låseposisjon (ikke vist). Den andre hylsen 50 har énveisgjenger 60 som griper inn i' tilsvarende gjenger i en egnet del, som for eksempel en fjæring 62, som holdes på plass av boringveggen 15.

Når kraften som virker på omstillingsverktøyet får den andre hylsen 50 til å bryte bruddstiften 52, beveger hylse-gjengene 60 seg og griper inn Jl de tilsvarende gjengene på fjæringen 62. I denne.posisjonen butter den nedre kanten 54 på den andre hylsen mot den øvre kanten 56 p.å..den første hylsen 26. Gjengene.60 og 62 som nå har'grepet inn i hverandre gjør at den andre hylsen 50 ikke kan beveges oppover og sørger således for at sikkerhetsventilen 10 blir permanent låst i åpen stilling.

Claims (11)

1. Nedsenkbar sikkerhetsventil, karakterisert ved at den omfatter- en rørformet kappe med aksial, gjennomgående boring som danner en strømningsbane; en i boringen anordnet stengeanordning for kontroll av strømningen gjennom strømningsbanen, en aktuator som kan beveges aksialt i forhold' til kappen for å forflytte stengeanordningen og har en første posisjon der stengeanordningen stenger strømningsbanen og har - en andre posisjon der stengeanordningen åpner strømningsbanen; trykkfluidstyrte organer for å bevege aktuatoren fra første posisjon til andre posisjon under påvirkning av fluidtrykk over en valgt verdi; belastningsorganer for_ å drive aktuatoren til dens første posisjon; en i boringen omstillbart anordnet låseanordning for å påvirke aktuatoren slik at denne midlertidig holdes i den andre posisjon ved avlasting av trykket som virker på de trykkfluidstyrte. organer; profilaorganer på låseanordningen for feste av et omstillingsverktøy.

2. Sikkerhetsventil ifølge krav 1, karakterisert ved at låseanordningen omfatter en i boringen anordnet hylse som kan omstilles til en andre posisjon for å påvirke aktuatoren for enten midlertidig eller permanent å holde aktuatoren i den andre posisjon, og som kan omstilles til den første posisjon der låseanordningen ikke påvirker aktuatorens bevegelse, og en utløsbar kappegripeanor-dning som. omstilles med hylsen for å holde låsemekanismen i dens andre posisjon.

3. Sikkerhetsventil ifølge krav 2, karakterisert ved at låseanordningen kan omstilles ved hjelp av et omstil-lingsverktøy som er opptatt i profilorganene og som forårsaker utløsning av gripeanordningen -for. forflytning til en annen posisjon.

4. Sikkerhetsventil ifølge krav 1, karakterisert ved at låseanordningen omfatter en omstillbar rørformet hylse innrettet i boringen over aktuatoren; profilorganer på hylsen for feste av et omstillingsverktøy; en krave innrettet mellom minst en del av hylsen og boringveggen i kappen, bevegelig med hylsen til en første posisjon hvor kraven kan gripe inn - i kappen for å påvirke aktuatoren for enten midlertidig eller perma nent å holde aktuatoren i den andre posisjonen.

5. Nedsenkbar sikkerhetsventil, " karakterisert ved at den omfatter en rørformet kappe som kan tilkoples en rørstreng og har en aksial, gjennomgående boring som danner en strømningsbane; en i boringen anordnet stengeanordning for kontroll av strømningen gjennom strømningsbanen, en aktuator som kan beveges aksialt i forhold til kappen for å forflytte stengeanordningen og har en første posisjon der stengeanordningen stenger strømningsbanen og har en andre posisjon der stengeanordningen åpner strømningsbanen; stempelorganer på aktuatoren som reagerer på trykket i styrefluidtrykk for å forflytte aktuatoren fra den første posisjon til den andre posisjon under påvirkning av styrefluid med trykk over en valgt verdi; belastningsorganer for å drive aktuatoren til dens første posisjon; en rørformet låsehylse som er innrettet i boringen og har profilorganer for feste til omstillingsverktøy; en krave som er aksialt bevegelig med låsehylsef og kan gripe inn i kappen for enten midlertidig-eller permanent å holde aktuatoren i den andre posisjon ved avlastning av trykket som virker på stempelorganene.

6. Sikkerhetsventil ifølge krav 5,- karakterisert ved at Låsehylsen og kraven kan omstilles ved hjelp av et om-stillingsverktøy opptatt i profilorganene.

7. Sikkerhetsventil ifølge krav 6, karakterisert ved at den omfatter en utløsbar gripeanordning for å holde låsehylsen i dens andre posisjon.

8. Nedsenkbarsikkerhetsventil, karakterisert ved at den omfatter en rørformet kappe.som kan tilkoples en rørstreng og har en aksial, gjennomgående boring som danner en strømningsbane; en i boringen anordnet stengeanordning for kontroll av strømningen gjennom strømningsbanen, en aktuator som kan beveges aksialt i forhold til kappen for å forflytte stengeanordningen og har en første posisjon der stengeanordningen stenger strømningsbanen og har en andre posisjon der stengeanordningen åpner strømningsbanen; stempelorganer på aktuatoren. som reagerer på trykket i styrefluidtrykk for -å forflytte aktuatoren fra den første posisjon til den andre posisjon under påvirkning av styrefluid med trykk over en valgt verdi; belastningsorganer for å drive aktuatoren til dens første posisjon; en i boringen anordnet låsehylse, som kan omstilles til en andre posisjon for å påvirke aktuatoren for enten midlertidig eller permanent å holde aktuatoren i den andre posisjonen', og som kan omstilles til den første posisjon uten at låsehylsen påvirker bevegelsen av aktuatoren; en krave som innbefatter et antall kravehoder som kan beveges aksialt med låsehylsen og kan gripe inn i kappen, som når den med låsehylsen omstilles til dens andre posisjon trekker aktuatoren sam-men idet kravehodene får kontakt med kappen.

9. Sikkerhetsventil ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter utløsbar festeanordning som bæres i låsehylsen og griper inn i kappen for å holde låsehylsen i enten .dens første eller andre posisjon.

10. Sikkerhetsventil ifølge krav 9, karakterisert ved at låsehylsen kan beveges til en posisjon der kravehodene ikke kan frigjøres fra' kappen.

11.. Sikkerhetsventil ifølge krav 10, karakterisert ved at den omfatter utløsbar festeanordning. som kan gripe inn i kappen for å holde låsehylsen i dens andre posisjon bare når låsehylsen er forflyttet til en posisjon der kravehodene ikke kan frigjøres fra.kappen.