NO854885L - Ventil for broennhode. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en ventil for et brønnhode for en oljekilde under vann, omfattende et i hovedsaken T-formet ventilhus med en langstrakt, i hovedsaken horisontalt anordnet ventilsylinder med et første endeparti, et andre endeparti og et mellom de nevnte endepartier beliggende midtparti, og en i hovedsaken vertikalt anordnet tilkoplingsstuss for tilkopling av ventilhuset til brønnhodet, idet den nevnte stuss utgår fra midtpartiet, og det første endeparti er utformet for tilkopling til en produksjonsledning, idet ventilsylinderens innvendige overflater avgrenser et hulrom som langs en større del av ventilsylinderens lengde har en symmetriakse og som inneholder et ventilstempel, midler for definering av en første, en andre og en tredje aksial stilling for ventilstempelet, og midler for overføring av en aksial manøverkraft til ventilstempelet.

Oljekilder under vann avsluttes oventil med et ventilarrangement (såkalt ventiltre) som skal kunne tillate forskjellige ventilfunksjoner:

- produksjon (PROD)

- adgang for service (SWAB)

- boresikringsventil (BOP).

Formålet med oppfinnelsen er å kombinere de tilsvarende ventilfunksjoner i en sleideventil på en fra et funksjons- og fremstillingssynspunkt fordelaktig måte.

Ventilfunksjonen PROD er slik anordnet at strømmen akselereres i en innsnevring før inntredet i ventilkammeret som er utformet som en utvidelse med utløpet i vinkel med innløpet. Akselerasjonen av strømmen medfører at tyngre partikler (sand o.l.) fortsetter rett frem og får sin bevegelsesenergi dempet på grunn av støt mot kammerets tak. Kammerets tak kan i overensstemmelse med formålet være foret med hardt materiale (keramikk) eller mykt materiale (gummi). Sandpartiklene fortsetter siden med lav bevegelsesenergi sammen med olje-gasstrømmen gjennom ventilutløpet. På denne måte reduseres sandpartiklenes erosjon ved omstyringen av strømmen gjennom ventilen.

Ventilfunksjonen SWAB er anordnet som et rett gjennomløp uten skarpe kanter som kan forstyrre innføringen av serviceverktøy. I en ekstrem ytterstilling kan adgangsarealet til kilden økes til et forutbestemt, ønsket areal ved at en uttrekkbar del av ventilhuset demonteres. Dette gjør at ventilhuset kan monteres på et tidlig stadium av klargjø-ringen av kilden og ferdigboringen skje gjennom ventilhuset uten at de endelige tetnings flater skades, og at sleiden kan utformes med en hensiktsmessig mindre diameter.

Ventilfunksjonen BOP er anordnet ytterst og slik

at det store stempelareal i ventilanordningen utnyttes når ventilen inntar denne stilling. På denne måte kan maksimal kraft utnyttes, og til og med avskjæring av serviceverktøy i SWAB-stilling kan utføres. Ventilstillingen BOP inntas uavhengig av stillingsgiver eller annen kontrollutrustning ettersom ventilstillingen BOP beordres på grunn av trykk-økning i anordningens plusskammer.

Ventilanordningen er utformet slik at ventilstil-lingene PROD og BOP inntas i ytterstilling, mens SWAB oppnås ved hjelp av passende trykksetting og mekanisk sneppfunksjon i midtstillingen.

Ventilstempelet er forsynt med midler med hvis hjelp det sikres at sleiden inntar en orientert stilling i forhold til åpningene i ventilhuset.

Det som kjennetegner oppfinnelsen, fremgår av de etterfølgende krav.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en ventil ifølge oppfinnelsen i perspektivriss, idet en horisontal toppring er fjernet for å forenkle fremstillingen, fig. 2, 3 og 4 viser et vertikalsnitt gjennom en på fig. 1 vist, horisontalt forløpende symmetriakse A for et av en ventilsylinder avgrenset hulrom, og viser tre forskjellige ventiltilstander, nemlig henholdsvis "sikringsventil", "adgang for service" og "produksjon", og fig. 5, 6 og 7 viser et vertikalsnitt vinkelrett på aksen A og gjennom den på fig. 1 viste, vertikale midtlinje B, idet disse figurer viser de samme ventiltilstander som på henholdsvis fig. 2, 3 og 4.

På tegningene betegner 1 et i hovedsaken T-formet ventilhus. Ventilhuset 1 har en horisontal eller i hovedsaken horisontal ventilsylinder 2 og en med denne sammen-støpt, i hovedsaken vertikal tilkoplingsstuss 3. Stussen 3 har en flens 4 som er beregnet for tilkopling av ventilhuset 1 til et brønnhode 5 for en oljekilde under vann. Ventilsylinderen 2 har et midtparti 6 og to endepartier 7 og 8. Endepartiet 8 har et fastflenset lokk 9. Endepartiet 7 har en flens 10 for tilkopling til en produksjonsledning.

Ventilhuset 1 omfatter et uttrekkbart anordnet legeme 11 hvis vertikale, utvendige begrensningsflater ligger i en sirkulær sylinderflate. Dennes midtakse sammenfaller med stussens 3 symmetrilinje B. Legemet 11 er forsynt med et gjennomgående, horisontalt rettet hull hvis begrensningsflate utgjør en del av den indre begrensningsflate i ventilsylinderen 2. Legemet 11 har dessuten et hull 12 ved sin øvre ende og et hull 13 ved sin nedre ende. Hullene 12 og 13 er utført med sirkulært tverrsnitt og deres midtlinjer sammenfaller med stussens 3 midtlinje B. Legemets 11 side-flate er anordnet med meget liten klaring i forhold til nær-liggende, krumme flater av ventilhuset 1. Et antall sirku-lære tetningsringer 14 er anordnet i et antall ringformede, koaksialt i forhold til linjen B utformede spor i legemet 11 og i sirkulærsylindriske overflatepartier som omgir legemet. Legemets 11 nedre endeflate hviler på en ringformet ansats som er utformet i stussen 3. Legemet 11 fastholdes normalt i den viste stilling ved hjelp av en avtagbar toppring 15 som normalt er festet til ventilsylinderens 2 midtparti 6, f.eks. ved hjelp av et antall i dette fastskrudde, vertikale bolter.

Et sirkulærsylindrisk ventilstempel 16 er anordnet i ventilsylinderen 2. Ventilstempelet 16 er via en stempel-stang 17' anordnet i stiv, mekanisk forbindelse med et driv-stempel 17 som kan drives i den ene retning langs symmetri-aksen A ved å tilføre et trykkmiddel via en første fluidumtrykktilkopling 18', og i den andre retning ved å tilføres trykkmiddel via en andre fluidumtrykktilkopling 19'. I en første aksial stilling ligger drivstempelet 17 an mot en ringformet ansatsflate 18, og et første endeparti 19 av ventilstempelet 16 ligger tettende an mot åpningene 12 og 13, hvilket innebærer at ventilen befinner seg i sikringsventil-tilstanden (BOP).

I en andre aksial stilling av ventilstempelet 16 sammenfaller en gjennomgående, i ventilstempelets 16 midtparti utformet og i dennes tverretning forløpende kanal 20 med de radialt rettede hull 12 og 13 i ventilsylinderen 2, hvilket innebærer at ventilen er i tilstanden "adgang for service" (SWAB). Hullet 12 er forsynt med (ikke viste) midler for tilkopling av et servicerør til dette. Den tilsvarende stilling av ventilstempelet 16 er definert ved at en stempelring 21 på drivstempelet 17 i denne stilling griper inn i et ringformet spor 22 i ventilsylinderen 2. Stempel-ringen 21 har sirkulær profil, eller en annen passende profil som tillater fortsatt stempelbevegelse ved moderat, men tyde-lig indikerbar trykkøkning.

I en tredje aksial stilling ligger drivstempelet

17 an mot et aksialt fremspring 23 på lokket 9. Et andre endeparti 24 av ventilstempelet 16 ligger da an mot åpningen 13. Endepartiet 24 har et hulrom 24' med en aksialt rettet utløpsåpning 25 og en radialt rettet innløpsåpning 26 som sammenfaller med åpningen 13, hvilket innebærer at ventilen er i tilstanden "produksjon" (PROD).

I denne tilstand komprimeres en fjær 27 som omslut-ter fremspringet 23, idet fjærkraften er rettet mot den aksiale kraft som utøves på ventilstempelet på grunn av olje-strømmens retningsendring - og fortrinnsvis tilsvarer minst 50 % av denne. Fjæren 27 dimensjoneres med fordel på en slik måte at den ved et eventuelt trykkbortfall i de til fluidumtrykktilkoplingene 18' og 19' tilkoplede ledninger kan forflytte ventilstempelet til BOP-stillingen.

En med urundt tverrsnitt utformet teleskopstang 28 er anordnet med den ene ende aksialt bevegelig i et dypt, aksialt rettet, urundt hull 23' i fremspringet 23, mens den andre ende er anordnet på samme måte i et tilsvarende hull i drivstempelet 17. Hensikten er å hindre vridning av ventilstempelet 16 om aksen A.

Som nevnt kan adgangsarealet til oljekilden økes ved at en uttrekkbar del av ventilhuset demonteres. Dette kanskje ved at lokket 9 fjernes, hvoretter det på fig. 2-4 viste ventilstempel 16 sammen med drivstempelet 17 forflyttes så langt mot høyre at legemet 11 uhindret av ventilstempelet 16 kan forflyttes vertikalt oppover. Deretter fjernes topp-ringen 15 hvoretter legemet 11 fjernes ved at en oppadrettet trekkraft anvendes på dette.

Claims (3)

1. Ventil for et brø nnhode for en oljekilde under vann, omfattende et i hovedsken T-formet ventilhus (1) med en langstrakt, i hovedsaken horisontalt anordnet ventilsylinder (2) med et første endeparti (7), et andre endeparti (8) og et mellom de nevnte endepartier beliggende midtparti (6), og en i hovedsaken vertikalt anordnet tilkoplingsstuss (3) for tilkopling av ventilhuset (1) til brønnhodet (5), idet stussen (3) utgår fra midtpartiet (6) og det første endeparti (7) er utformet for tilkopling til en produksjonsledning, idet ventilsylinderens (2) innvendige flater avgrenser et hulrom (2 <1> ) som langs en større del av ventilsylinderens lengde har en symmetriakse (A) og som inneholder et ventilstempel (16), midler for definering av en første, en andre og en tredje aksial stilling for ventilstempelet (16), og midler (17') for overføring av en aksial manøverkraft til ventilstempelet (16), karakterisert ved at midtpartiet (6) har en nedre, radialt rettet åpning (13) som er innrettet til å kunne utgjøre en hydraulisk forbindelse mellom hulrommet (2') og tilkoplingsstussen (3), og en øvre radial åpning (12) som kan tilkoples til et servicerør, idet de nevnte radiale åpninger (12, 13) og tilkoplingsstussen (3) har en felles, i hovedsaken vertikal midtlinje (B), og at ventilstempelet (16) har et første parti (19) som i den nevnte, første aksiale stilling ligger tettende an mot de radiale åpninger (12, 13), et andre parti som inneholder en gjennomgående, radialt rettet kanal (20) hvis radiale midtlinje i den andre aksiale stilling i hovedsaken sammenfaller med den nevnte, felles midtlinje (B), og et tredje parti (24) med et stempelhulrom (24') som har en aksialt rettet utløpsåpning (25) og en radialt rettet stempelåpning (26), idet stempelhulrommet (24') i den tredje aksiale stilling er anordnet i hydraulisk forbindelse med tilkoplingsstussen (3) via stempelåpningen (26) og den nedre, radialt rettede åpning (13).

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte, radialt rettede åpninger (12, 13) er utformet i et uttrekkbart anordnet, sirkulærsylindrisk legeme (11) med en midtlinje som sammenfaller med den felles midtlinje (B ), idet det sirkulærsylindriske legeme (11) er utført med et gjennomgående hull som er rettet vinkelrett på den nevnte midtlinje (B) og hvis begrensningsflate utgjør en del av den indre begrensningsflate av ventilsylinderen (2).

3. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at to av de nevnte første, andre og tredje ventilstempelstillinger tilsvarer aksiale ytterstillinger av ventilstempelet (16) og er fastlagt ved hjelp av hver sin i forhold til ventilsylinderen (2) fiksert stoppflate (18, 23) som i ytterstillingene danner mekanisk kontakt med henholdsvis et første og et andre i forhold til ventilstempelet (16) fiksert overflateparti, og at en mellom-liggende stilling for ventilstempelet (16) er fastlagt som en stilling i hvilken et fjærende fremspring (21) på ventilstempelet (16) snepper inn i en tilsvarende fordypning (22) i ventilsylinderens (2) indre veggflate eller omvendt.