NO313208B1 - Ventilelement - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler et ventilelement for en sikringsventil, hvor sikringsventilen omfatter et ventilhus som avgrenser en strømningsbane, en boring gjennom huset anordnet vinkelrett på strømningsbanen samt like og motsatt rettede ventildeler bevegbart anordnet i boringen.

Oppfinnelsen er spesielt egnet til bruk i en utblåsnings sikring ved kabel-, vaier- eller kveilrørsoperasjoner i en undervanns olje- eller gassbrønn.

Ved arbeider i en brønn er det nødvendige å etablere en sikkerhetsbarriere mot utblåsning. Denne plasseres på ventiltreet og sikrer kontroll over brønnen når brønnventilene må åpnes for å skaffe adgang til brønnen. Normalt benyttes flere ventiler med ulike funksjoner som stables oppå hverandre. En vanlig sammenstilling er eksempelvis en rørventil («pipe ram»), en skjæreventil («shear ram») og en lukkeventil («blind ram»).

En ulempe ved de kjente ventiler er at de bygger svært mye i høyden fordi flere ventiler stables over hverandre.

Ved intervensjon i en brønn benyttes ofte en vaier, kabel eller streng (såkalt «slick line»). Ved bruk av vaier må det, på grunn av vaierens konstruksjon, benyttes en lubrikator, det vil si en anordning hvor et smøremiddel pumpes inn mellom vaier og tetning. Dette smøremiddel trenger inn i vaierens kordeler og sørger for den nødvendige tetning slik at ikke brønnfluider kan lekke forbi ventilen. Ved bruk av kabel eller streng kan i stedet benyttes en pakkboks. Denne er av mye enklere konstruksjon.

Fra US patentskrift 5.931.442 er det kjent en anordning for å installere en utblåsingssikring, omfattende en første hydraulisk arm som beveger sage- eller kutteanordninger og en andre hydraulisk arm som etterpå beveger en plugg over den kuttede rørledningen.

Det er fra US patentskrift nr. 5.287.879 tidligere kjent å kombinere en lubrikator og en sikringsventil for bruk til vaieroperasjoner. Som vist omfatter denne to like men motsatt rettede ventilelementer («rams») som beveges mot hverandre for å stenge en strømningsbane. I fronten av hvert ventilelement er anordnet en spesiell tetning for å tette rundt vaieren samt å tilføre et smøremiddel til tetningene. Dette smøremiddel trenger inn i vaierens kordeler og sørger for den nødvendige tetning slik at ikke brønnfluider kan lekke forbi ventilen når den er lukket.

Ovennevnte ventil har den fordel at den kombinerer en lubrikator og en sikringsventil, men er av en komplisert konstruksjon, spesielt på grunn av behovet for smøremiddel. Det er derfor ønskelig å i stedet benytte seg av en kabel, men å kombinere en pakkboks med en ventil som er sterk nok til å hindre utblåsning har hittil ikke vært mulig.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å frembringe en sikringsventil som er mer kompakt enn de tidligere kjente ventiler. Dette oppnås ved et ventilelement som angitt i kravene. Ventilelementet er splittet i en eller flere deler hvor hver del er uavhengig bevegbar og drevet av hver sin aktuator.

En ulempe ved vaier- eller kabeloperasjoner er at det må finnes midler både for tetning rundt kabelen eller vaieren og midler for stengning av brønnen. Ved foreliggende oppfinnelse oppnås at en ventil kan gis en todelt «dual»funksjon ved at den både kan fungere som en tetningsventil og som en pakkboks.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til de medfølgende tegninger hvor:

Fig. 1 viser en tegning av oppfinnelsen, delvis gjennomskåret.

Fig. 2 er et vertikalsnitt gjennom ventilelementet, på tvers av ventilelementets akse. Fig. 3 er et vertikalsnitt gjennom ventilelementet, på langs av ventilelementets akse, dvs. gjennom linjen B - B på fig 2.

I fig. 1 er det vist en ventil 1 med et ventilhus gjennom hvilket forløper en strømningskanal 2 som, når ventilen er montert, eksempelvis på et ventiltre, er aksielt sammenfallende med hovedkanalen for brønnen. Ventilhuset omfatter øvre 8 og nedre 9 tilkoblingsflenser for tilkobling til tilsvarende flenser hos ytterligere ventiler som kan stables på over- eller undersiden, eller en rørflens.

Gjennom ventilhuset forløper en tversgående boring 3 beliggende i tilnærmet samme plan som hovedstrømningskanalen 2 og vinkelrett på denne. I boringen er det anordnet ventilelementer som er lineært forskyvbare i boringen. Kun det ene ventilelementet 4 er vist på figuren, idet det skal forstås at et andre ventilelement er anordnet motsatt på den andre side av hovedstrømningskanalen 2 og slik at når ventil elementene føres mot hverandre ved hjelp av aktuatorer, lukkes kanalen for brønnstrømmen, slik det er vanlig kjent.

Ventilelementet 4 er delt i et horisontalt plan, i en øvre ventildel 10 og en nedre ventildel 20. Hver av ventildelene er tilknyttet en aktuatorstang 5, 6 som hver står i forbindelse med en aktuator (ikke vist), eksempelvis en hydraulisk aktuator for bevegelse av sylinderelementene mot eller bort fra hverandre.

Den øvre ventildel 10 har en kurvet, fortrinnsvis sylindrisk, overflate mot boringen 3. En første tversgående tetning 11 strekker seg rundt overflaten og tetter mot boringen. En andre langsgående tetning 12 strekker seg langs fronten 13 og langs sidene bakover til den første tetning 11. Tetningene sikrer at fluid i strømningskanalen 2 ikke kan trenge forbi ventilen. På undersiden av ventildelen 10 er det anordnet langsgående . ribber 14 med svalehaleform.

Den nedre ventildel 20 har tilsvarende sylindrisk overflate form hvor den kurvede delen vender nedad og er tilpasset boringens form slik at den kan gli i boringen med liten klaring. På oversiden er utfrest svalehaleformede slisser 24 for inngrep med ribbene 14 i den øvre del. Dermed kan de to delene beveges tvangsstyrt i forhold til hverandre i en lineær bevegelse.

I tillegg kan de to ventildelene styres slik at en av delene lukker først eller motsatt, at en av delene åpner først. Dette kan oppnås ved hjelp av kontroll av fluidtilførselen til aktuatorene eller ved hjelp av en mekanisk låseinnretning. Eksempelvis kan den øvre ventildel 10 gå i inngrep først, deretter den nedre ventildel 20. På samme måte, når ventilen skal åpnes, kan den øvre del 10 påvirkes til å åpnes først, deretter åpnes den nedre ventildel 20.

Ved at slissene 24 og ribbene 14 ikke gjøres gjennomgående og at slissene kan være noe lenger enn ribbene oppnås at når den øvre del trekkes tilbake vil den, etter noe bevegelse, trekke med seg den nedre del 20, slik det er vist på fig 3 (låsehaken 31).

Ventildelen 20 omfatter en fremre flate 23. Denne kan være utstyrt med egnede midler for en spesiell funksjon, eksempelvis en elastomer tetning, en kniv for skjæring, en tette- og gripeinnretning tilpasset et rør osv.

I en foretrukket utførelse av ventilen, slik det er vist på tegningene, benyttes den som en kombinert pakkboks og kabelsluse for en kabel, streng eller kveilrør som er innført i brønnen. Den øvre ventildels 10 fremre flate 13 er til dette utstyrt med en vertikal sliss eller spor 15 tilpasset kabelens eller rørets ytre diameter. Den nedre ventildel 20 har en bredere og større vertikal sliss 25. I slissen 25 er det anordnet en tetning 26 med en fremre sliss 27 tilpasset kabelens ytre diameter. Tetningen 26 er av et elastisk materiale som vil omslutte kabelen på en tettende måte når ventildelene 20 går mot hverandre.

Sporet 15 er nøye tilpasset kabelens ytre diameter slik at når ventilen er helt lukket vil den øvre ventildel 10 tette rundt og samtidig holde fast kabelen. Ved bruk av noe mindre kraft vil imidlertid kabelen kunne gli i sporet mens det tillates en liten lekkasje forbi ventilen.

Ved bruk vil ventilen fungere som en sikringsventil mot utblåsning dersom det skjer en ukontrollert trykkoppbygging i brønnen under intervensjon, det vil si når et instrument som henger i kabelen befinner seg nede i brønnen.

Nå påvirkes aktuatoren til å bevege den øvre ventildel 10 til lukning av ventilen rundt kabelen for å isolere brønnen. Fluid vil også kunne lekke forbi den nedre ventildel 20, noe som gjør at brønntrykket vil virke på baksiden av ventildelen 10 som derved presses ytterligere sammen.

Nå påvirkes aktuatoren for den nedre ventildel 20 til å lukke ventildelen om kabelen. Når man har forvisset seg om at det ikke er lekkasje forbi tetningen 26 kan det hydrauliske trykk i aktuatoren for den øvre ventildel 10 minskes. Ventildelen 10 vil dermed kunne bevege seg litt bakover og minske presset mot kabelen slik at det blir mindre friksjon mellom kabelen og ventildelen 10. Dermed vil det bli mulig å bevege kabelen gjennom ventilen. På grunn av elastomertetningen 26 vil den nedre ventildel 20 fungere som en pakkboks.

På denne måten kan instrumentet i brønnen trekkes så langt opp av brønnen at det kommer forbi nedihulls sikringsventilen som derved kan lukkes og isolere brønnen. Det gjenstående trykk over nedihullsventilen kan deretter bløs av med egnede midler. Ventilen 1 kan nå åpnes og instrumentet trekkes opp med kabelen.

I en egnet utføringsform er ventilen 1 plassert på toppen av et sluserør. Ved en situasjon som ovenfor beskrevet kan instrumentet trekkes helt opp i sluserøret slik at ventilene i ventiltreet eller utblåsningssikringen kan lukkes på undersiden av instrumentet. Brønnen er nå under kontroll og det gjenværende trykk i sluserøret er begrenset til et mindre volum som er enkelt å sirkulere ut.

Flere andre varianter kan tenkes innenfor oppfinnelsens ramme. Eksempelvis kan ventilelementet deles i flere deler, eksempelvis kan det være anordnet en øvre del, en midtre del og en nedre del med hver sin funksjon.

Ventilen gir en lavere byggehøyde og en mer kompakt ventil enn de tidligere kjente sikringsventiler mot utblåsning og egner seg derfor spesielt bra som reserve sikringsventil i en undersjøisk lubrikator.

Claims (8)

1. Ventilelement for bruk i en sikringsventil, hvilken sikringsventil omfatter et ventilhus som avgrenser en strømningsbane (2) for fluid og en boring (3) i samme plan men vinkelrett på strømningsbanen, hvor det i boringen er bevegbart anordnet samvirkende motsatt rettede ventilelementer (4) for stengning av strømningskanalen, karakterisert ved at ventilelementet (4) omfatter to eller flere delelementer (10, 20) som kan aktueres uavhengige av hverandre.

2. Ventilelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at ventilelementet (4) består av tre delelementer.

3. Ventilelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter midler (14, 24) for lineær tvangsstyring av delelementene (10, 20) i forhold til hverandre.

4. Ventilelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at den øvre ventildel (10) omfatter et vertikalt spor (15) i sin fremre ende (13) for gjennomføring av en kabel, streng eller et rør.

5. Ventilelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at den nedre ventildel (20) omfatter en elastomer tetning (26) anbragt i en sliss (25) for tetning av strømningsbanen (2) når ventilen er lukket.

6. Ventilelement som angitt i krav 5, karakterisert ved at tetningen (26) omfatter et spor (27) for tetning rundt en kabel, streng eller et rør.

7. Ventilelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at en av ventildelene (10, 20) omfatter en skjærinnretning.

8. Fremgangsmåte for å hindre utblåsning i en brønn når det befinner seg et instrument som henger i eri kabel i brønnen, omfattende parvis og motsatt rettede ventilelementer (4) til en sikringsventil (1), hvor hvert ventilelement består av minst to deler (10, 20), hvorav en første ventildel (10) er anordnet for å lukke rundt og fastholde kabelen og en andre ventildel (20) omfatter en tetning (26), karakterisert ved at den omfatter følgende trinn: - den første del (10) lukkes rundt kabelen - den andre del (20) lukkes slik at tetningen omslutter kabelen - den første del (10) trekkes noe tilbake - kabelen trekkes opp til instrumentet befinner seg på undersiden av ventilen - en andre ventil i brønnen eller i et ventiltre nedenfor instrumentet lukkes - trykket mellom den andre ventil og sikringsventilen (1) avlastes, og - sikringsventilen (1) åpnes.