NO315094B1 - Sirkulasjonsventil - Google Patents

Abstract

En sirkulasjonsventil (10) og tilhørende fremgangsmåter for å betjene en brønn gir pålitelig funksjon, økonomisk fremstilling og enkelt vedlikehold av sirkulasjonsventilen (10) som reagerer på fluidstrømning gjennom seg, og øket allsidighet under brønnbetjeningsoperasjoner ved bruk av ventilen. I en foretrukken utførelse innbefatter en sirkulasjonsventil (10) et øvre hus (16) med en port for reversert sirkulasjon dannet radielt gjennom dette, et sirkulasjonshus (18) med en sirkulasjonsport (48) utformet radielt gjennom dette, et nedre adapter (20), en dor (86) med en strømningsport (96) utformet radielt gjennom denne, et spennelement (62), en sperreanordning (122), en indre hylse (66) og en enveis strømningsbegrenser (92) abordnet på doren (86). I en åpen stilling tillates fluidkommunikasjon mellom strømnings- og sirkulasjonsportene (46, 48), og mellom porten for reversert sirkulasjon og strømningsbegrenseren (92). I en lukket stilling tillates ikke fluidkommunikasjon radielt gjennom ventilen (10). En forutbestemt trykkforskjell over doren (86) benyttes til å sette ventilen (10) i sin åpne og lukkede stilling.

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt sirkulasjonsventiler benyttet i underjordiske borehull og, i en foretrukken utførelse, tilveiebringer nærmere bestemt en sirkulasjonsventil som reagerer på fluidstrømningsraten gjennom denne, samt tilhørende fremgangsmåter for betjening eller vedlikehold av en brønn.

Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen en sirkulasjonsventil og en fremgangsmåte ved behandling av en underjordisk brønn som respektivt angitt i ingressen til de selvstendige kravene 1 og 6.

Underjordiske borehull blir vanligvis fyllt med fluider som går fra borehullets nedre avslutning til jordens overflate. Av sikkerhetsårsker er en fluidsøyle vanligvis tilstede nær hver fluidbærende formasjon som krysses av borehullet, slik at fluidsøylen kan utøve et hydrostatisk trykk på hver fluidbærende formasjon som er tilstrekkelig til å hindre ukontrollert fluidstrømning fra formasjonen til borehullet, hvilken ukontrollerte fluidstrømning kunne føre til en utblåsning. Dette er spesielt tilfelle i et uforet borehull.

For å transportere fluid, verktøy, instrumenter, etc. lengdeveis inne i borehullet, er det vanlig praksis å benytte en streng av rørledning, slik som borerør eller produksjonsrør, hvortil verktøy og instrumenter kan innfestes, og i hvilken fluid kan sendes og verktøy og instrumenter kan transporteres. Når et slikt borerør, produksjonsrør, etc. (heretter referert til som "produksjonsrør") er plassert inne i borehullet blir fluidsøylen effektivt delt i minst to partier - et av disse holdes i et ringrom avgrenset av ringarealet som adskiller den ytre overflate av produksjonsrøret fra borehullets indre overflate og det annet holdes innenfor den innvendige overflate av produksjonsrøret. Dermed kan fluider, verktøy, instrumenter, etc. transporteres inne i borehullet festet til, eller inne i, produksjonsrøret uten å forstyrre forholdet mellom fluidsøylen i ringrommet og de fluidbærende formasjoner som krysses av borehullet. Et eksempel på slike operasjoner kan finnes i Halliburton Energy Services' "Early Evaluatibn System", som er beskrevet i en patentansøkning med tittel "Early evaluation system with pump and method of servicing a well" inngitt 26. desember 1995 med nr. 950130, der denne beskrivelse innlemmes her som referanse.

Sirkulasjonsventiler er godt kjent innenfor faget. Hovedformålet med en sirkulasjonsventil er selektivt å tillate fluidstrømning fra fluidsøylen inne i produksjonsrøret til fluidsøylen i ringrommet. Hvor f.eks. det er ønsket å pumpe et behandlingsfluid fra jordens overflate til et bestemt sted i borehullet kan slikt behandlingsfluid bli innført i produksjonsrøret ved jordens overflate, pumpet lengdeveis gjennom røret og sendt radielt utad fra produksjonsrøret gjennom en sirkulasjonsventil inn i ringrommet på det ønskede sted i borehullet.

I fagbøker for de som er kjent med underjordisk brønnboringsutstyr og- operasjoner, er ventiler som tillater strømning fra innsiden av produksjonsrøret til ringrommet vanligvis kjent som sirkulasjonsventiler, primært fordi betjeningen av strømmende fluid fra innsiden av røret til ringrommet blir kalt "sirkulerende". Der hvor fluider blir sendt fra ringrommet til innsiden av produksjonsrøret (dvs. en retning radielt motsatt av den beskrevet rett ovenfor), blir imidlertid operasjonen kalt "reversert sirkulering". Ventiler som tillater reversert sirkulasjon er derfor vanligvis kjent som revers- sirkulasjonsventiler eller ganske enkelt "reverseringsventiler", skjønt de blir av og til ansett som et undersett av sirkulasjonsventiler, i hvilket tilfelle betegnelsen "sirkulasjonsventil" er ment å omfatte begge ventiltyper. Heretter vil betegnelsen "sirkulasjonsventil" bli benyttet for å referere til en ventil som valgvis tillater enten radielt innad rettet eller radielt utad rettet strømning til og/eller fra innsiden av produksjonsrøret.

Sirkulasjonsventiler kan videre underinndeles etter den måte som de i utgangspunktet blir åpnet eller lukket på, og om eller ikke og på hvilken måte de kan gjenåpnes eller lukkes igjen. Et eksempel på en trykkbetjent, i utgangspunktet lukket og gjenlukkbar reversert sirkulasjonsventil kan finnes i MIRV (Multi-ID Reversing Valve) markedsført av Schlumberger Well Services og beskrevet i US-patent nr. 4403659 i navn Upchurch. En lignende ventil er MCCV (Multi-Cycle Circulating Valve) også markedsført av Schlumberger Well Services. Bemerk at hver av MIRV og MCCV kan tillate, når de er åpnet, sirkulasjon såvel som reversert sirkulasjonsstrømning gjennom seg.

Av kjent teknikk kan følgende publikasjoner nevnes:

I US 5.609.178 beskrives en ventilanordning nedihulls i éh.rørstreng som gjennom trykkforskjeller i fluidet styrer gjennomstrømningen i ventilen og reversibel fluidsirkulering mellom rørstrengen og borehullet.

I US 5.355.959 beskrives en trykkaktivert sirkulasjonsventil med to boringer og radielle forbindelseskanaler mellom det indre og yttersiden av ventilhuset. En glidbart anordnet hylse åpner eller lukker de radielle forbindelseskanaler, og en sperreinnretning kan holde hylsen i lukket stilling.

I US 3.986.554 beskrives en trykkstyrt ventilanordning for bruk i en borestreng, omfattende et ventilhus med strømningskanal og porter som forbinder det indre av borestrengen med det ytre ringrom mellom hullveggen og borestrengen. Den beskrevne anordningen tillater reversering av fluidsirkulasjon.

MIRV er vanligvis i utgangspunktet lukket når den blir kjørt ned i borehullet i produksjonsrørstrengen. Den blir åpnet ved å pådra et innstilt antall og nivå av forutbestemte trykkpulser på innsiden av røret ved jordens overflate. Trykkpulsene bevirker dreining av en kontinuerlig J-slisse mekanisme som valgvis tillater at en indre rørformet spindel forskyver seg aksielt inne i et ytre rørformet hus. Når spindelen tillates å forskyve seg aksielt inne i huset, etter at det nødvendige antall og nivå av trykkpulser har blitt pådratt rørets innside, blir et antall åpninger utformet radielt gjennom huset avdekket som gir mulighet for fluidstrømning gjennom dette. Ved dette punkt tillates kontinuerlig reversert sirkulasjon og sirkulasjon tillates også sålenge som raten av sirkulasjonsstrømning er tilstrekkelig lav.

MIRV lukkes igjen ved sirkulasjonsstrøm gjennom åpninger ved en rate tilstrekkelig til å bevirke en forutbestemt trykkforskjell radielt over huset. Åpningene utformet gjennom huset er forholdsvis små i strømningsareal for dette formål. Når den forutbestemte trykkforskjell er oppnådd blir spindelen aksielt forskjøvet, som sammentrykker en fjær, og J-slisse-mekanismen dreier for å la spindelen igjen dekke åpningene i huset når trykkforskjellen avlastes. Ved dette punkt returnerer ventilen til sin i utgangspunktet lukkede stilling og kan igjen åpnes ved å pådra det nødvendige antall og nivå av trykkpulser mot innsiden av produksjonsrøret.

MCCV blir betjent i likhet med MIRV, men innbefatter et komplisert oppsett av sirkulasjons- og reverseringsporter, og strømningsbegrensere forbundet med hvert sett av porter, slik at endringer i strømningsretningen (dvs. fra sirkulering til reversert sirkulering, eller fra reversert sirkulering til sirkulering) kan forårsake aksiell forskyvning av spindelen til å dreie J-slissemekanismen og dermed bestemme den aksielle plassering av spindelen i forhold til portene i huset.

I tillegg til den kompliserte utforming og betjening av MCCV er det mange ulemper med MIRV- og-MCCV konstruksjonene. Trykkforskjeller over huset blir skapt ved strømmende fluid gjennom forholdsvis små strømningsarealåpninger og porter, som dermed begrenser strømningsraten gjennom åpninger, uten noen foranstaltning for forholdsvis ubegrenset strømning radielt gjennom huset. Dette betyr f.eks. at reversert sirkulasjon gjennom ventilene ved en forholdsvis høy strømningsrate krever at høyt trykk blir pådratt i ringrommet. Der borehullet er uforet, er slike store trykk påført ringrommet uønsket ettersom det vil tendere til å presse borehullsfluid radielt utad inn i permeable formasjoner som krysses av borehullet, eventuelt forårsaker skade på formasjonene og nødvendiggjør kostbar hjelpebehandling.

En annen ulempe med MIRV er at de begrensede strømningsarealåpninger er tildannet på det ytre hus. Slike åpninger med liten diameter blir lett tilstoppet av rusk og rask som er tilstede i ringrommet, og denne situasjon er ytterligere forsterket hvor borehullet er uforet. Til sammenligning er fluidet på innsiden av produksjonsrøret vanligvis mye renere enn fluidet i ringrommet.

Nok en ulempe er at J-slissemekanismen ifølge MIRV og MCCV er unødvendig komplisert, som krever mange omkretsmessige J-slisseelementer, en pal utformet på den indre overflate av huset og mange tapper installert radielt gjennom huset for å gripe med J-slissene. Innrettingen og installasjonen av J-slissemekanismen er langtekkelig, og antallet deler gir øket sjanse for svikt eller forkiling av et eller flere av dem. J-slissemekanismen er kostbar å produsere. Videre er ingen foranstaltning gjort for smøring av J-slissemekanismen eller hindring av rusk og rask i å komme i konflikt med dens betjening.

En ytterligere ulempe med MIRV er at dens spennelement, en spiralviklet trykkfjær, blir kontinuerlig eksponert for fluidet som er tilstede i ringrommet. Som omtalt ovenfor med hensyn til åpningene med begrenset strømningsareal på huset tenderer fluidet i ringrommet til å innbefatte en forholdsvis stor mengde rusk og rask. Ettersom fjæren blir kontinuerlig utsatt for ringromsfluidet kan dette rusk og rask akkumulere omkring fjæren og påvirke dens fjærkonstant og/eller hindre dens korrekte betjening eller virkemåte.

Nok en ulempe med MIRV er at tappene installert radielt gjennom det ytre hus også gir en grense for den aksielle bevegelse av spindelen. Denne bruk av tapper som bevegelsesstoppere, hvilke tapper også benyttes til å dreie multiple J-slisser, inviterer til skade på tappene og inviterer derfor til feilfunksjonering av J-slissemekanismen.

Nok en ulempe med MIRV er at den krever dreining av J-slissemekanismen inne i det ytre hus mens den opprettholder omkretsmessig flukt mellom spindelen og det ytre hus. For dette formål er spindelen utstyrt med en aksielt forløpende spalt som kontakter en radielt innad ragende pal utformet på den innvendige overflate av det ytre hus. Et lager er anordnet for dreiemessig støtte av J-slissemekanismen på spindelen. Slikt lager, spalt og pal gjør tilføyelse til kompleksiteten til MIRV, og tilføyer ytterligere kostnader til dens fremstilling og vedlikehold.

MIRV krever et antall polerte tetningsboringer og ytre diametere på grunn av det faktum at minst to trykkforskjell-arealer er nødvendig for dens virkemåte. Et trykkforskjellareal er påkrevet for å forflytte spindelen nedad når sirkulasjonsåpningene på huset er lukket. Det annet trykkforskj ellsareal er påkrevet for å flytte spindelen nedad når åpningene er åpnet. Disse polerte tetningsboringer, ytre diameter og tilhørende tetninger, tetningsspor etc. gir ytterligere tillegg på produksjonskostnaden, vedlikeholdskostnaden og kompleksiteten til MIRV.

For det foranstående kan det ses at det ville være temmelig ønskelig å tilveiebringe en sirkulasjonsventil som ikke har en komplisert utforming og virkemåte, som ikke krever fluidstrømning gjennom forholdsvis små åpninger for å frembringe trykkforskjeller over dets ytre hus, som ikke har små åpninger utformet gjennom sitt ytre hus for fluidsirkulasjon gjennom dette, som ikke krever multiple J-slisseelementer, multiple tapper eller paler utformet på den indre overflate av huset. Som ikke krever lågere eller dreining av J-slissemekanismen i forhold til spindelen, som ikke krever omkretsmessig innretting av spindelen i forhold til det ytre hus, som ikke krever at tappene også tjener som spindel-bevegelsesstopper, som ikke kontinuerlig eksponerer J-slissemekanismen og spennelementet for ringromsfluidet, og som ikke krever et overdrevent antall polerte tetningsboringer, diametre, tetninger, etc, men som enkelt og økonomisk fremstilles og vedlikeholdes, som gir forholdsvis ubegrenset strømning radielt gjennom det ytre hus, som er spesielt tilpasset for bruk i uforede borehull, og spesielt for bruk i Halliburton Energy Services Early Evaluation System, som er istand til pålitelig betjening ved bruk av en enkelt J-slisse og tapp, og som sørger for smurt og rusk-fri betjening av J-slissemekanismen. Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en slik sirkulasjonsventil og tilhørende metoder for betjening av en brønn.

Ved utøvelse av prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse, i samsvar med en utførelse av denne, er en sirkulasjonsventil tilveiebragt som reagerer på fluidstrømningsraten gjennom denne, og en tilsvarende fremgangsmåte for betjening av en brønn er også tilveiebragt. I en vist utførelse muliggjør sirkulasjonsventilen en forholdsvis ubegrenset reversert sirkulasjonsstrømning gjennom denne når ventilen er åpen.

I bred betydning er en sirkulasjonsventil tilveiebragt for bruk inne i en underjordisk brønn som har et ringrom og en rørledning plassert lengdeveis i dette, der både ringrommet og ledningen har et fluid holdt i seg. Ventilen innbefatter et ytre hus, en spindel og i en utførelse et strømningsbegrensende element. En høyhastig reversert sirkulasjonsstramning gjennom ventilen tillates når ventilen er åpen, men sirkulasjonsstrømning gjennom denne blir begrenset når ventilen er åpen.

Huset er stort sett rørformet og har et øvre festeparti som er istand til tettende å kontakte rørledningen, en første aksielt forløpende innvendig boring og en andre aksielt forløpende boring som er radielt redusert i forhold til den første aksielt forløpende boring. En første radielt forløpende åpning/kanal er utformet gjennom huset og krysser den første aksielt løpende boring.

Spindelen er også stort sett rørformet, og er aksielt opptatt i huset. Første og andre ytre sideflater er utformet på spindelen, den første ytre sideflate er radielt utvidet i forhold til den andre ytre sideflate. Den første sideflate er i tettende og glidende inngrep med den første aksielt forløpende boring, og den andre ytre sideflate er i tettende og glidende inngrep med den andre aksielt forløpende boring. En andre radielt forløpende åpning er utformet gjennom spindelen og krysser den andre ytre sideflate.

Spindelen har en første stilling i forhold til det ytre hus hvori den andre åpning står i fluidkommunikasjon med den første åpning. Spindelen har videre en andre stilling hvori den andre åpning er plassert inne i den andre aksielt gående boring og er isolert fra fluidkommunikasjon med den første åpning.

Det strømningsbegrensende element er radielt innad plassert i forhold til en tredje åpning utformet radielt gjennom huset. Det er istand til å tillate stort sett uhindret strømning av ringromsfluid radielt innad gjennom den tredje åpning. Strømning av produksjonsrørfluid radielt utad gjennom den tredje åpning er imidlertid begrenset av elementet.

I et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tillates fluidstrømning gjennom strømmngsbegrenseren ikke når spindelen er i sin andre stilling. Følgelig er også en sirkulasjonsventil anordnet som innbefatter et hus, en spindel og en strømningsbegrenser båret på spindelen.

Huset er stort sett rørformet og innbefatter første, andre og tredje aksielt forløpende innvendige boringer utformet på denne. Den andre boring ligger aksielt mellom den første og tredje boring. En første port er utformet radielt gjennom huset og krysser den første boring. En andre port er utformet radielt gjennom huset og krysser den andre boring.

Spindelen er stort sett rørformet og er opptatt aksielt inne i huset. Spindelen innbefatter første, andre og tredje aksielt forløpende partier utformet langs ytterdiameteren på denne som er glidende og tettende i inngrep med den første, andre og tredje boring respektivt. Det andre parti ligger aksielt mellom det første og tredje parti. En tredje port er utformet radielt gjennom spindelen og krysser det første parti. En fjerde port er utformet radielt gjennom spindelen og krysser det tredje parti.

Spindelen har første og andre aksielle posisjoner i forhold til huset. Den første og tredje port står i fluidkommunikasjon når spindelen er i den første aksialstilling, og den andre og fjerde port står i fluidkommunikasjon når spindelen er i den første aksialstilling. Den første og andre port er fluidisolert når spindelen står i den andre aksielle posisjon, og den andre og fjerde port er fluidisolert når spindelen står i den andre aksielle posisjon.

Strømningsbegrenseren er båret på spindelen nær den tredje port. Den er istand til å begrense radielt utad rettet fluidstrømning gjennom den tredje port, og er også istand til å tillate radielt innad rettet fluidstrømning gjennom den tredje port.

I nok et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er sirkulasjonsventilen forholdsvis ukomplisert i oppbygning, for en stor del på grunn av aksiell dreining av spindelen som tillates i forhold til og inne i det ytre hus. Følgelig er en anordning for valgvis å tillate og hindre fluidstrømning radielt gjennom denne tilveiebragt som innbefatter hule første, andre og tredje elementer og en tapp.

Det første element innbefatter en radielt gående første åpning utformet gjennom dette,

en første ytre sideflate, en første radielt utvidet og aksielt gående innvendig sideflate og en andre radielt redusert og aksielt gående innvendig sideflate. Den første åpning tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom den første ytre sideflate og den første indre sideflate.

Det andre element innbefatter en radielt gående andre åpning utformet gjennom dette, en tredje indre sideflate, en andre radielt utvidet ytre sideflate og en tredje radielt redusert ytre sideflate. Den andre åpning tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom den tredje indre sideflate og den tredje ytre sideflate. Det andre element er aksielt og glidbart plassert inne i det første element og er aksielt dreibart inne i det første element.

Det tredje element har fjerde indre og fjerde ytre sideflater. Den fjerde indre sideflate er aksielt og dreibart plassert på den tredje ytre sideflate, og den fjerde ytre sideflate har en kontinuerlig omkretsmessig J-slisseprofil utformet på denne.

Tappen blir installert radielt gjennom den første ytre sideflate, idet et endeparti av tappen stikker radielt innad fra den første indre sideflate. Endepartiet kontakter J-slisseprofilen og samvirker med det tredje element for aksielt å dreie det tredje element i forhold til det første element når det andre element blir aksielt forskjøvet i forhold til det første element.

I et ytterligere aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er en sirkulasjonsventil tilveiebragt som frembringer aksiell forskyvning av slissen ved fluidstrømning gjennom denne. Fluidstrømmen gjennom portene på slissen skaper en trykkforskjell over slissen hvis trykkforskjell virker til å forskyve slissen aksielt. Sirkulasjonsventilen innbefatter første og andre stort sett rørformede elementer og et spennelement.

Det første element innbefatter første og andre aksielt forløpende sylindriske ytre sideflater utformet på dette, der den første ytre sideflate er radielt utvidet i forhold til den andre ytre sideflate. Første og andre motsatte ender, en innvendig aksiell strømningspassasje som går fra den første motsatte ende til den andre motsatte ende og en strømningsport utformet radielt gjennom denne inngår også i det første element. Strømningsporten har et første strømningsareal og tillater fluidkommunikasjon mellom den aksielle strømningspassasje og den andre ytre sideflate.

Det andre element er aksielt plassert i forhold til det første element, og overlapper radielt utad det første element. Det andre element innbefatter første og andre aksielt forløpende sylindriske indre sideflater utformet på dette, der den første indre sideflate er radielt utvidet i forhold til den andre indre sideflate. Den første ytre sideflate er glidbart og tettende opptatt i den første indre sideflate og den andre ytre sideflate er glidbart og tettende opptatt i den andre indre sideflate. Den første indre sideflate er radielt plassert i avstand fra den andre ytre sideflate, og et ringformet rom er avgrenset mellom dem.

Et spennelement er plassert inne i det andre element. Det utøver en tørste spennkraft

mot det første elements første motsatte ende for dermed å presse det første element i en første aksialretning i forhold til det andre element.

Det første element kan ha en andre spennkraft påført dette i en andre aksialretning

motsatt den første aksialretning når et fluid sendes fra den aksielle strømningspassasje til ringrommet gjennom strømningsporten. Det første element blir forskjøvet aksielt i den andre retning i forhold til det andre element når den andre spennkraft overskrider den første spennkraft.

I nok et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er en sirkulasjonsventil for bruk inne i

et underjordisk borehull tilveiebragt som har en sperremekanisme isolert fra ringromsfluidet og holdt i et kammer stort sett fyllt med et fluid fritt for rusk. Ventilen innbefatter et hus, en spindel, et sperreelement, en tapp og et ringformet stempel.

Huset er rørformet og innbefatter en radielt gående første åpning utformet gjennom

dette, en første ytre sideflate, en første radielt utvidet og aksielt gående indre sideflate og en andre radielt redusert og aksielt gående indre sideflate. Den første åpning sørger for fluidkommunikasjon mellom den ytre sideflate og den første indre sideflate.

Spindelen er rørformet og innbefatter en radielt forløpende andre åpning utformet gjennom denne, en tredje indre sideflate, en andre radielt utvidet ytre sideflate og en tredje radielt redusert ytre sideflate. Den andre åpning sørger for fluidkommunikasjon mellom den tredje indre sideflate og den tredje ytre sideflate. Spindelen er aksielt glidbart plassert inne i huset.

Sperreelementet er også rørformet, og innbefatter den fjerde indre og fjerde ytre

sideflate. Den fjerde indre sideflate er aksielt dreibart plassert på den tredje ytre sideflate. Den fjerde ytre sideflate har en kontinuerlig omkretsmessig J-slisseprofil utformet på seg.

Tappen blir installert radielt gjennom den første ytre sideflate med et endeparti av tappen stikkende radielt innad fra den første indre sideflate. Endepartiet kontakter J-slisseprofilet og samvirker med sperreelementet for aksielt å dreie sperreelementet i forhold til huset når spindelen blir aksielt forskjøvet i forhold til huset. Et ringstempel kontakter glidbart og tettende husets første indre sideflate og tredje ytre sideflate. Det ringformede stempel isolerer sperreelementet fra fluidkommunikasjon med den første åpning.

I nok et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er en sirkulasjonsventil tilveiebragt som innbefatter et spennelement som er i det minste delvis isolert fra kontakt med ringromsfluidet. Følgelig er en sirkulasjonsventil tilveiebragt som innbefatter en spindel, et hus, et spennelement og en indre hylse.

Spindelen er stort sett rørformet og har første og andre aksielt gående sylindriske ytre sideflater utformet på den. Den første ytre sideflate er radielt utvidet i forhold til den andre ytre sideflate. Spindelen innbefatter også første og andre motsatte ender, en innvendig aksiell strømningspassasje som går fra den første motsatte ende til den andre motsatte ende, og en strømningsport utformet gjennom det første element. Strømningsporten tillater fluidkommunikasjon mellom den aksielle strømningspassasje og den andre ytre sideflate, og har et første strømningsareal.

Huset er stort sett rørformet, er aksielt plassert i forhold til spindelen og overlapper radielt utad spindelen. Huset innbefatter første og andre aksielt forløpende sylindriske indre sideflater utformet på dette. Den første indre overflate er radielt utvidet i forhold til den andre indre sideflate. Den første ytre sideflate er glidbart og tettende opptatt i den første indre sideflate, og den andre ytre sideflate er glidbart og tettende opptatt i den andre indre sideflate. Den første indre sideflate ligger radielt i avstand fra den andre, ytre sideflate, og avgrenser et ringformet rom mellom dem.

Spennelementet er plassert inne i huset og utøver en spennkraft mot spindelens første motsatte ende for dermed å presse spindelen i en første aksialretning i forhold til huset. Den indre hylse er stort sett rørformet, og er glidbart plassert inne i spennelementet. Den indre hylse har et radielt utvidet endeparti plassert aksielt mellom spindelens første motsatte ende og spennelementet, og en serie aksielt avstandsbeliggende åpninger tildannet radielt gjennom dette. Åpningene tillater fluidkommunikasjon mellom spennelementet og den aksielle strømningspassasje.

Anordningen for bruk i en underjordisk brønn for å styre fluidstrømmen i denne er også tilveiebragt. Anordningen har en indre hylse som begrenser en spindels aksielle bevegelse. Anordningen innbefatter første og andre rørformede strukturer, første og andre omkretsmessige tetninger, en indre hylse og en fjær.

Den første rørformede struktur har første, andre, tredje, fjerde og femte påfølgende aksielt gående boringer utformet på seg. Den andre boring er radielt utvidet i forhold til den første og tredje boring, og den fjerde boring er radielt utvidet i forhold til den femte boring. Den første konstruksjon innbefatter også en ytre sideflate, en radielt gående første skulder avgrenset av den første boring og den andre boring, en radielt gående andre skulder avgrenset av den fjerde boring og femte boring, og en sirkulasjonsport som har et første strømningsareal. Sirkulasjonsporten tillater fluidkommunikasjon mellom den andre boring og den ytre sideflate.

Den andre rørformede struktur er aksielt glidbart opptatt i den første rørformede konstruksjon og har en aksielt gående strømningspassasje utformet gjennom seg, første og andre ytre sideflater, første og andre motsatte ender, og en strømningsport som har et andre strømningsareal som er mindre enn det første strømningsareal. Den første ytre sideflate er radielt utvidet i forhold til den andre ytre sideflate og er opptatt inne i den andre boring. Den andre ytre sideflate er opptatt i den tredje boring. Strømningsporten tillater fluidkommunikasjon mellom den andre ytre sideflate og strømningspassasje.

Den første omkretsmessige tetning kontakter tettende den andre ytre sideflate og den tredje boring. Den andre omkretsmessige tetning kontakter tettende den første ytre sideflate og den andre boring.

Den indre hylse er aksielt glidbart opptatt inne i den første rørformede struktur og har første og andre motsatte ender. Hylsens første motsatte ende kontakter den andre rørformede strukturs andre motsatte ende, og hylsens andre motsatte ende er opptatt i den fjerde boring.

Fjæren forløper aksielt og er plassert radielt mellom hylsen og den første rørformede struktur. Fjæren påfører en første spennkraft mot hylsen og den andre rørformede struktur i en første aksialretning.

Den andre rørformede struktur har en første aksiell stilling hvori fjæren spenner den andre rørformede strukturs første motsatte ende til å kontakte den første skulder og strømningsporten ligger aksielt mellom den første og andre omkretsmessige tetning. Den andre rørformede struktur har også en andre aksialstilling hvori hylsens andre motsatte ende kontakter den andre skulder og den første omkretsmessige tetning ligger aksielt mellom strømningsporten og den andre omkretsmessige tetning.

I nok et aspekt av den foreliggende oppfinnelse er en sirkulasjonsventil tilveiebragt hvori det samme differensialareal blir brukt til å forskyve en spindel når ventilen er åpen som når ventilen er lukket. Følgelig er anordningen operativt posisjonerbar inne i en underjordisk brønn, der brønnen har en rørformet rørledning plassert i seg som avgrenser et ringrom radielt mellom rørledningen og en boring i brønnen, og brønnen har videre fluid i rørledningen ved et første trykk og fluid i ringrommet ved et andre trykk. Anordningen innbefatter et hus og en spindel.

Huset er rørformet, er tettende festbart til rørledningen og kan henges opp fra dette. Huset innbefatter en sirkulasjonsport utformet radielt gjennom dette, der sirkulasjonsporten er istand til å tillate fluidkommunikasjon mellom fluidet i rørledningen og fluidet i ringrommet. En første aksielt gående port krysser og står i fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten. En andre aksielt gående port står aksielt i avstand fra sirkulasjonsporten.

Spindelen er også rørformet, og er opptatt i huset. Spindelen innbefatter en aksielt

forløpende strømningspassasje utformet gjennom denne, en første ytre diameter tettende og glidende i kontakt med den første boring, en andre ytre diameter tettende og glidbart i kontakt med den andre boring, og en strømningsport som går radielt gjennom spindelen fra strømningspassasjen til den andre ytre diameter. Spindelen har en første aksiell

stilling i forhold til huset hvori strømningsporten ligger aksielt mellom den første ytre diameter og den andre boring, og videre hvori strømningsporten står i fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten. Spindelen har også en andre aksiell stilling i forhold til huset hvori strømningsporten er isolert fra fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten ved tettende inngrep mellom den andre boring og den andre ytre diameter.

Den første og andre diameter avgrenser et forskjellsareal mellom dem. Spindelen er aksielt forskyvbar i forhold til huset fra den første aksielle stilling når fluidtrykket i rørledningen overskrider ringromsfluidtrykket ved en første forutbestemt trykkforskjell. Den første forutbestemte trykkforskjell blir bestemt i det minste delvis av arealforskjellen. Spindelen blir også forskjøvet aksielt i forhold til huset fra den andre aksialstilling når rørledning-fluidtrykket overskrider ringrom-fluidtrykket ved en andre forutbestemt trykkforskjell, den andre forutbestemte trykkforskjell blir bestemt i det minste delvis av arealforskjellen.

En fremgangsmåte for betjening av en underjordisk brønn som har et borehull som krysser en fluidbærende formasjon er også tilveiebragt. Fremgangsmåten innbefatter trinnene av: (1) tilveiebringe en sirkulasjonsventil som har en aksiell strømningspassasje utformet gjennom seg, et stort sett rørformet ytre hus, der huset har en sirkulasjonsport utformet radielt gjennom et sideveggparti av denne, en stort sett rørformet spindel, der spindelen har en strømningsport utformet radielt gjennom denne og en stort sett rørformet sperre, der sperren har en J-slisse utformet på seg, og sirkulasjonsventilen har en åpen stilling der strømningsporten står i fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten, en midtre stilling der strømningsporten er isolert fra fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten og en lukket stilling der strømningsporten er isolert fra fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten, idet ventilen har en av de valgte stillingene avhengig av orienteringen av sperren i forhold til huset og en forutbestemt trykkforskjell over spindelen; (2) installere ventilen på en verktøystreng som har en indre aksiell boring, slik at ventilens strømningspassasje står i fluidkommunikasjon med verktøystreng-boringen; (3) installere en formasjonspumpe på verktøystrengen, slik at ventilen ligger aksielt mellom pumpen og verktøystrengen; (4) kjøre inn ventilen, pumpen og verktøystrengen i brønnen, som dermed definerer et ringrom radielt mellom verktøystrengen og borehullet; og (5) sette ventilen i åpen stilling.

Nok en fremgangsmåte ved betjening av en underjordisk brønn som har en boring som krysser en fluidbærende formasjon er også tilveiebragt. Fremgangsmåten innbefatter trinnene: (1) tilveiebringe en sirkulasjonsventil som har en aksiell strømningspassasje utformet gjennom seg, et stort sett rørformet ytre hus, der huset har første og andre aksielt avstandsbeliggende sirkulasjonsporter utformet radielt gjennom dem, en stort sett rørformet spindel, der spindelen har en strømningsport utformet radielt gjennom seg og en åpning utformet radielt gjennom denne aksielt i avstand fra strømningsporten, en skyttel båret på spindelen, der skyttelen blir presset for å begrense radielt utad rettet strømning gjennom åpningen, og en stort sett rørformet sperreanordning, der sperreanordningen har en J-slisse utformet på seg og sirkulasjonsventilen har en åpen stilling der strømningsporten står i fluidkommunikasjon med den første sirkulasjonsport og åpningen står i fluidkommunikasjon med den andre sirkulasjonsport, en midtstilling der strømningsporten er isolert fra fluidkommunikasjon med den første sirkulasjonsport og åpningen er isolert fra fluidkommunikasjon med den andre sirkulasjonsport, og en lukket stilling der strømningsporten er isolert fra fluidkommunikasjon med den første sirkulasjonsport og åpningen er isolert fra fluidkommunikasjon med den andre sirkulasjonsport, idet ventilen har utvalgt en av stillingene avhengig av en orientering av sperreanordningen i forhold til huset og en forutbestemt trykkforskjell over spindelen; (2) installere ventilen på en verktøystreng som har en indre aksiell boring, slik at ventilens strømningspassasje står i fluidkommunikasjon med verktøystreng-boringen; (3) installere en formasjonspumpe på verktøystrengen slik at ventilen ligger aksielt mellom pumpen og verktøystrengen; (4) kjøre ventilen, pumpen og verktøystrengen ned i brønnen og dermed avgrense et ringrom radielt mellom verktøystrengen og borehullet; og (5) stille ventilen i den åpne stilling.

Ventilen og fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er respektivt kjennetegnet ved de i karakteristikken til de selvstendige kravene 1 og 6 angitte trekk.

Bruken av den viste sirkulasjonsventil og tilhørende fremgangsmåte for å betjene en brønn gir et stort antall fordeler, innbefattende lett montasje, betjening og vedlikehold, økonomisk produksjon og vedlikehold, forenklet konstruksjon som gir en øket pålitelighet og redusert utsatthet for rusk og rask som også fører til øket pålitelighet. Fig. 1A-1B er kvarte lengdesnittriss av påfølgende aksielle partier av en første sirkulasjonsventil som oppviser prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse, der sirkulasjonsventilen er vist i en åpen stilling; Fig. 2A viser et snittriss i forstørret målestokk gjennom et sperreanordning-parti i den første sirkulasjonsventil, tatt langs linjen 2-2 i fig. IA; Fig. 2B viser et riss i forstørret målestokk av en ytre sideflate av sperreanordningen ifølge fig. 2A, hvor det langsgående fremspring av den ytre sideflate som vist i fig. 2B tilsvarer det omkretsmessig/perifere fremspring av den ytre sideflate som vist i fig. 2A; Fig. 3A-3B er kvarte lengdesnittriss av påfølgende aksielle partier av den første sirkulasjonsventil, der ventilen er vist i en mellomstilling av derav; Fig. 4A-4B er kvarte lengdesnitt av påfølgende aksielle partier av den første sirkulasjonsventil, der ventilen er vist i en lukket stilling; Fig. 5A-5C viser kvarte lengdesnittriss av påfølgende aksielle partier av en andre sirkulasjonsventil som oppviser prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse, der ventilen er vist i en åpen stilling; og Fig. 6 viser et lengdesnitt-riss av en underjordisk brønn som viser en fremgangsmåte for å betjene/sperre brønnen, hvilken fremgangsmåte oppviser prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Illustrert i fig. 1A-1B er en sirkulasjonsventil 10 som oppviser prinsippene ifølge oppfinnelsen. Ventilen 10 er vist i en stilling der ventilen blir kjørt ned i en underjordisk brønn. I den følgende detaljerte beskrivelse av utførelser av den foreliggende oppfinnelse representativt illustrert i de vedlagte figurer, blir retningsbegreper, slik som "øvre", "nedre", "oppad", "nedad" etc. benyttet i forhold til den illustrerte ventil 10 som den er avbildet i de vedlagte figurer. Det skal forstås at ventilen 10 kan benyttes i vertikale, horisontale, inverterte eller skråstilte orienteringer uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. For hensiktsmessighet ved illustrering viser fig. 1A-1B ventilen 10 i påfølgende aksielle partier, men det skal forstås at ventilen er en kontinuerlig enhet, der den nedre ende 12 ifølge fig. IA er fortsettelse av den øvre ende 14 ifølge fig. IB.

Ventilen 10 innbefatter et øvre hus 16, et sirkulasjonshus 18, og et nedre adapter 20. Hvert av disse er stort sett rørformet og er aksielt forbundet ved hjelp av gjengede forbindelser 22 og 24. Sirkulasjonshuset 18 er således plassert aksielt mellom det øvre hus 16 og det nedre adapter 20.

Det øvre hus 16 har et aksielt forløpende gjenget parti 26 innvendig utformet på dette for gjenget og tettende inngrep til produksjonsrøret, et annet verktøy, utstyr, etc. (ikke vist). I en foretrukken bruksmåte av ventilen 10 blir det øvre hus 16 gjengemessig og tettende festet til produksjonsrøret ved det gjengede parti 26, avhengt fra dette, og innsatt i et borehull. Det skal imidlertid forstås at ventilen 10 kan på annen måte sammenkobles med produksjonsrøret, verktøy, utstyr, etc. uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Det nedre adapter 20 har et aksielt gående gjenget parti 28 utvendig utformet på dette og en utvendig periferiske tetning 30 plassert på denne for gjenget og tettende feste til produksjonsrøret, et annet verktøy, utstyr, etc. (ikke vist). På en foretrukken måte ved bruk av ventilen 10 er det nedre adapter 20 gjengemessig og tettende festet til annet utstyr, som blir avhengt fra dette i e borehull. En foretrukken bruksmåte for ventilen 10 er vist i fig. 6, hvor det kan sees at ventilen 10, som kan benyttes for ventilen indikert med henvisningstallet 210, kan plasseres aksielt mellom andre utstyrsgjenstander, som er lengdeveis plassert inne i et borehull. Det skal forstås at ventilen 10, ved andre fremgangsmåter for å betjene en brønn, kan befordres ned i brønnen festet til kveilrør, eller en hvilken som helst annen iimretning for å transportere ventilen inn i brønnen, uten å avvike fra prinsippene ifølge oppfinnelsen.

Det øvre hus 16 har en aksielt gående tetningsboring 32 innvendig utformet i dette som er plassert aksielt nedad i forhold til det gjengede parti 26. En radielt innad gående skulder 34 er avgrenset av tetningsboringen 32, og nok en aksielt gående innvendig boring 36 utformet aksielt mellom det gjengede parti 26 og tetningsboringen 32.

Sirkulasjonshuset 18 har en aksielt gående boring 38 innvendig utformet på dette, som er aksielt oppad plassert i forhold til den gjengede forbindelse 24. En radielt innad gående skulder 40 er avgrenset av boringen 38 og nok en aksielt gående innvendig boring 42 utformet på sirkulasjonshuset 18, som er aksielt oppad plassert i forhold til boringen 38. Boringen 42 har en indre omkretstetning 44 plassert på denne, hvis formål vil bli mer fullstendig beskrevet nedenfor.

Aksielt oppad plassert i forhold til boringen 42 er nok en aksielt gående boring 46 som er innvendig utformet på sirkulasjonshuset 18. Boringen 46 er utvidet radielt utad i

forhold til boringen 42 og underligger delvis radielt innad den gjengede forbindelse 22. En serie på åtte radielt forløpende og omkretsmessig avstandsplasserte sirkulasjonporter 48 er utformet gjennom sirkulasjonshuset 18, der portene krysser boringen 46 og ligger aksielt oppad plassert i forhold til boringen 42.

Det nedre adapter 20 har en aksielt gående boring 50 innvendig utformet på denne.

En annen aksielt gående boring 52 er innvendig utformet på det nedre adapter 20 aksielt oppad plassert i forhold til boringen 50. Boringen 52 er radielt utvidet i forhold til boringen 50, og en radielt innad gående skulder 54 er tildannet mellom disse. En utvendig omkretsmesssig tetning 56 er plassert på det nedre adapter 20, og kontakter tettende sirkulasjonshuset 18 nær inntil gjengeforbindelsen 24. En radielt gående og aksielt gående skulder 58 er utformet på et øvre endeparti 60 av det nedre adapter 20.

Et spennelement, slik som en aksielt forløpende trykkfjær 62 er plassert inne i sirkulasjonshuset 18 radielt innad av boringen 38. Fjæren 62 ligger aksielt mellom skuldrene 40 og 58 og er adskilt fra disse med ringformede avstandsstykker eller lagre 64, der to hver av avstandsstykkene er plassert aksielt mellom fjæren og hver av skuldrene 40 og 58.

En stort sett rørformet og aksielt gående hylse 66 er radielt innad plassert i forhold til fjæren 62. En ytre sideflate 68 av hylsen 66 er aksielt opptatt i fjæren 62, og går aksielt nedad inn i boringen 52 av det nedre adapter 20. En radielt gående og nedad vendende skulder 70 er utformet på et nedre endeparti av hylsen 66, og det nedre endeparti er opptatt i boringen 52 av det nedre adapter 20. Et radielt utad utvidet øvre endeparti 74 av hylsen 66 har en radielt forløpende oppad vendende skulder 76 utformet på seg. Hylsen 66 er aksielt oppad understøttet av en ringformet holder 78, som kontakter det øvre endeparti 74 av hylsen aksielt mellom det øvre endeparti 74 av hylsen aksielt og avstandsstykkene 64.

En serie radielt forløpende og aksielt avstandsbeliggende åpninger 80 er utformet gjennom hylsen 66 aksielt mellom det øvre endeparti 74 og det nedre endeparti 72, slik at et aksielt forløpende ringformet hulrom 82 radielt mellom hylsens ytre sideflate 68 og sirkulasjonshus-boringen 38, i hvilken fjæren 62 er aksielt plassert, står i fluidkommunikasjon med en innvendig aksiell strømningskanal 84 som går gjennom ventilen 10. Som det vil bli mer fullstendig beskrevet nedenfor, kan hylsen 66 forskyves radielt inne i sirkulasjonshuset 18 og det nedre adapter 20, hvilken forskyvning aksielt nedad trykker fjæren 62 sammen og sammentrykker aksielt det ringformede hulrom 82. En fordel avledet fra plasseringen av åpningene 80 i forhold til hulrommene 82 som beskrevet ovenfor er at enhver avsetning som kan ha akkumulert i hulrommet vil bli skyllet fra dette når hulrommet trykkes sammen og åpningene 80 blir forskjøvet aksielt nedad i forhold til disse.

En stort sett rørformet og aksielt ragende spindel 86 er radielt innad opptatt i det øvre hus 16 og går aksielt nedad inn i sirkulasjonshuset 18. Spindelen 86 har et radielt utvidet endeparti 88 utformet derpå og en utvendig periferisk tetning 90 plassert på det øvre endeparti. Tetningen 90 kontakter tettende boringen 32 utformet på det øvre hus 16.

En serie radielt forløpende og omkretsmessig avstandsbeliggende tunger 92 (kun en av disse er synlig i fig. IA) er utformet på det øvre endeparti 88 for å sikre at trykket i strømningskanalen 84 blir overført mellom skulderen 34 og det øvre endeparti 88. Den aksielle forskyvning oppad av spindelen 86 er dermed begrenset ved aksiell kontakt mellom det øvre endeparti 88 og skulderen 34. Et nedre endeparti 94 av spindelen 86 kontakter skulderen 76 utformet på hylsen 66, som dermed begrenser spindelens 86 aksielle forskyvning nedad ved kontakt mellom dem.

En serie på åtte radielt ragende og omkretsmessig avstandsbeliggende strømningsporter 96 er utformet gjennom spindelen 86 nær det nedre endeparti 94. Med ventilen 10 i sin åpne stilling, som representativt vist i fig. 1A-1B, er strømningsportene 96 stort sett aksielt i flukt med sirkulasjonsportene 48 tildannet gjennom sirkulasjonshuset 18.

Som vist i fig. IA er portene 96 og 48 også radielt i flukt, men det skal forstås at slik radiell innretting ikke er nødvendig for korrekt betjening av ventilen 10, ettersom fluidkommunikasjon mellom portene 96 og 48 blir tilveiebragt med et aksielt gående ringformet hulrom 98 utformet radielt mellom boringen 46 i sirkulasjonshuset 18 og en ytre sideflate 100 av spindelen 86. Med ventilen 10 i sin representativt illustrerte åpne stilling er det ringformede hulrommet 98 også radielt mellom portene 96 og 48, og dermed er den radielle innretting derimellom unødvendig.

Som det vil bli beskrevet mer fullstendig nedenfor, kan spindelen 86 bli forskjøvet aksielt nedad. Slik aksiell forskyvning av spindelen 86 bevirker tilsvarende aksiell nedad rettet forskyvning av hylsen 66 som dermed sammentrykker fjæren 62 som beskrevet ovenfor. Bemerk at når spindelen 86 blir forskjøvet aksielt nedad vil portene 96 aksielt bevege seg forbi tetningen 44 på sirkulasjonshuset 18. Tetningen 44 kontakter tettende den ytre sideflate 100 på spindelen 86, og fortsetter tettende å kontakte den ytre sideflate 100 etter at portene 96 har aksielt beveget seg forbi tetningen 44. Bemerk også at etter at portene 96 har beveget seg aksielt nedad forbi tetningen 44, står den indre strømningskanal 84 fluidisolert fra det ringformede hulrom 98, sirkulasjonsportene 48 og utsiden av ventilen 10 via portene 48.

En stort sett rørformet og aksielt forløpende ffytestempel 102 er plassert radielt mellom den ytre sideflate 100 av spindelen 86 og boringen 32 i det øvre hus 16. Aksiell forskyvning av flytestempelet 102 er begrenset av aksielt avstandsbeliggende holderinger 104 plassert i spor utformet på den ytre sideflate 100. Stempelet 102 har innvendig og utvendige omkretstetninger 106 og 108 plassert på seg som tettende kontakter den ytre sideflate 100 og boringen 32. Indre og ytre glideringer 110 og 112 hjelper til å gi glatt glidekontakt mellom stempelet 102 og den ytre sideflate 100 og boringen 32.

Et aksielt forløpende ringformet hulrom 114 er avgrenset aksielt mellom det øvre endeparti 88 av spindelen 86 og stempelet 102, og radielt mellom den ytre sideflate 100 og boringen 32.1 en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse er det ringformede hulrom 114 stort sett fyllt med et fluid, slik som en smøreolje eller et silikonbasert fluid. Søkeren foretrekker bruken av et silikonbasert fluid i det ringformede hulrom 114 istedenfor et hydrokarbonbasert fluid på grunn av potensielle iboende farer ved å utsette hydrokarbonene for de høye temperaturer og trykk som vanligvis er tilstede i en underjordisk brønn, men det skal forstås at en hvilken som helst av et bredt utvalg fluider kan benyttes i ringhulrommet 114 uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

To utvendige gjengede knaster 116, kun en av disse er synlig i fig. IA, blir installert radielt gjennom gjengede åpninger 118 utformet radielt gjennom det øvre hus 16, og kontakter tettende det øvre hus. Fortrinnsvis er slik tettende inngrep gitt av en tetning, slik som en O-ring, plassert mellom hver av knastene 116 og det øvre hus 16. Fluidet beskrevet ovenfor kan innføres i det ringformede hulrom 114 gjennom en av åpningene 118 før minst en av knastene 116 således blir installert. Hver knast 116 har en radielt innad ragende tappende 120 utformet på seg, hvis formål vil bli mer fullstendig beskrevet nedenfor.

En stort sett rørformet og aksielt gående sperreanordning 122 er aksielt plassert inne i det ringformede hulrommet 114. Sperreanordningen 122 er aksielt fastholdt mellom spindelens øvre endeparti 88 og en øvre holdering 104. Bemerk at sperreanordningen 122 ikke er periferisk fastholdt på noen måte i forhold til spindelen 86, og tillates således å dreie på den ytre sideflate 100 av spindelen.

Sperreanordningen 122 har en radielt innad gående spaltet profil kontinuerlig og periferisk utstikkende på denne, av typen vanligvis referert til som en J-slisse 124. Tappenden 120 av hver knast 116 kontakter radielt innad J-slissen 124, og slikt inngrep mellom dem begrenser periferisk dreining av sperreanordningen 122 i forhold til det øvre hus 16, eller med andre ord, inngrep mellom disse frembringer en bestemt omkretsmessig dreining av sperreanordningen 122 i forhold til det øvre hus 16, hvilken særlige omkretsmessige dreining bestemmes av J-slissen, på en måte som vil bli mer fullstendig beskrevet nedenfor. Det skal forstås at et færre eller et større antall knaster 116 kan tilveiebringes uten å avvike fra prinsippene ifølge oppfinnelsen.

Det vil lett fremgå for fagmannen at sperreanordningen 122 kunne implementeres annerledes i den foreliggende oppfinnelse. F.eks. kunne J-slissen 124 være innvendig utformet og tappendene 120 kunne forløpe utad fra den ytre sideflate 100 av doren 86. J-slissen 124 kunne være diskontinuerlig istedenfor kontinuerlig. J-slissen 124 kunne forløpe aksielt istedenfor omkretsmessig omkring sperreanordningen 122. Tappendene 120 kunne være adskilte, sfæriske elementer istedenfor sylindriske fremspring utformet på knastene 116. Sperreanordningen 122 kunne integrert utformes med spindelen 86 eller det øvre hus 16. Disse og andre modifikasjoner kan benyttes uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Med ventilen 10 i sin åpne stilling som representativt vist i fig. IA-IB, kan fluid sirkuleres gjennom den indre strømningspassasje 84, radielt utad gjennom strømningsportene 96, inn i ringkammeret 98 og radielt utad gjennom sirkulasjonsporter 48. Fluid kan også reversert sirkulere gjennom ventilen 10, idet fluidet entrer sirkulasjonsportene 48, strømmer radielt innad inn i ringkammeret 98 gjennom strømningsportene 96 og dermed inn i den indre strømningspassasje 84.

I ventilen 10, som representativt vist i fig. 1A-1B, er strømningsportene 96 noe mindre i strømningsareal enn sirkulasjonsportene 48. Når det er ønsket å forskyve spindelen 86 aksielt nedad mot den oppad rettede spennkraft i fjæren 62 kan fiuidstrømmen som sirkuleres radielt utad gjennom strømningsportene 96 økes til å bevirke en tilstrekkelig trykkforskjell mellom den indre strømningskanal 84 og det ringformede hulrom 98 til å virke på forskjellsarealet avgrenset av et tettende inngrep mellom tetningen 90 og boringen 32 og tettende inngrep av tetningen 44 med den ytre sideflate 100. Slik trykkforskjell som virker på en slik arealforskjell frembringer en aksielt nedad rettet kraft som kan overskride den oppad rettede spennkraft i fjæren 62 og dermed presse spindelen 86 til å forskyve seg aksielt nedad.

I en foretrukken utførelse har søkerne balansert slik oppad rettet spennkraft i fjæren 62 med en slik arealforskjell radielt mellom boringen 32 og den ytre sideflate 100, slik at en trykkforskjell på 827 kPa som virker fra den indre strømningskanal 84 til det ringformede hulrommet 98 er nødvendig for å forskyve spindelen 86 aksielt nedad. Det skal imidlertid forstås at andre arealforskjeller og andre oppad rettede spennkrefter kan benyttes for å kreve andre trykkforskjeller for å forskyve spindelen 86 uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Bemerk at når spindelen 86 blir forskjøvet aksielt nedad tilstrekkelig langt til at strømningsportene 96 beveger seg aksielt forbi tetningen 44 er fluidstrømning gjennom strømningsportene ikke lenger nødvendig for å frembringe en trykkforskjell fra strømningspassasjen 84 til det ringformede hulrommet 98, ettersom strømnings-passasjen da blir isolert fra det ringformede hulrommet 98. Dermed gis en indikasjon til en operatør av ventilen 10 om at spindelen 86 har blitt flyttet aksielt nedad ved strømningsfravær fra strømningskanalen 84 til utsiden av ventilen. Når ventilen 10 er installert på produksjonsrøret i en fluidfyllt underjordisk brønn, kan slikt fravær av strømning hurtig oppdages ved en økning i trykket pådratt på innsiden av røret, og en mangel på fluid returnert til ringrommet.

Det vises i tillegg nå til fig. 2A-2B, hvor sperreanordningen 122 er representativt illustrert. Fig. 2A er dreid 90° omkring sin akse fra den som er indikert med linjen 2-2 i fig. IA for illustrerende tydelighet. Det kan nå klart ses at J-slissen 124 fullstendig omskriver sperreanordningene, 122 og danner en kontinuerlig bane for tappendene 120 på knastene 116 periferisk omkring sperreanordningen. Stiplede konturer av de representativt plasserte tappender 120 har blitt illustrert i fig. 2B, men det skal forstås at tappendene 120 kan plasseres på annen måte uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Med ventilen 10 i sin åpne stilling som representativt vist i fig. IA-IB, er tappenden 120 plassert i J-kulissen 124 ved posisjonene A. Bemerk at J-slissen 124 er aksielt nedad åpen i forhold til posisjonene A, slik at aksielt nedad rettet forskyvning av tappendene 120 i forhold til sperreanordningen 122 er ikke begrenset av J-slissen. Som beskrevet ovenfor er forskyvning av spindelen 86 aksielt oppad og dermed av sperreanordningen 122 som bæres på denne, begrenset ved kontakt mellom spindelen og det øvre hus 16. Derfor forhindres skade på tappendene 120 ved å tilveiebringe andre innretninger for å begrense relativ aksiell forskyvning mellom sperreanordningen 122 og tappendene.

Når spindelen 86 blir forskjøvet aksielt nedad i forhold til det øvre hus 16 forskyver tappendene 120 seg oppad i forhold til sperreanordningen 122, og kontakter til slutt periferisk skråflaten 126 som dermed fremkaller aksiell dreiebevegelse av sperreanordningen 122 i forhold til tappendene 120. Som beskrevet ovenfor kan sperreanordningen 122 dreie aksielt på den ytre sideflate 100.av spindelen 86, men må ikke rotere slik siden sperreanordningen 122 og spindelen 86 tillates å dreie aksielt sammen. Videre vil aksiell nedad rettet forskyvning av spindelen 86 i forhold til det øvre hus 16 bevirke at tappendene 120 beveger seg oppad i forhold til sperreanordningen 122 inntil tappendene er ved posisjonene B.

Det refereres nå i tillegg til fig. 3A-3B hvor ventilen 10 er representativt illustrert i en mellomstilling av denne, der spindelen 86 har blitt forskjøvet fullstendig aksielt nedad i forhold til det øvre hus 16. Ytterligere aksiell nedad rettet forskyvning av spindelen 86 blir forhindret ved kontakt mellom skulderen 70 på det nedre endeparti 72 av hylsen 66 og skulderen 54 og det nedre adapter 20. Slik kontakt mellom skuldrene 54 og 70 for slik å begrense den aksielt nedad rettede forskyvning av spindelen 86 hindrer muligheten for skade på tappendene 120 som ville være tilstede dersom tappendene ble benyttet til å begrense bevegelsen av spindelen aksielt nedad. Bemerk at J-slissen 124 er åpen aksielt oppad i forhold til posisjonene B, slik at forskyvning aksielt oppad av tappendene 120 i forhold til sperreanordningen 122 ikke blir forhindret med J-slissen.

Med ventilen 10 i sin mellomstilling som representativt vist i fig. 3A-3B, er den indre strømningspassasje 84 isolert fra det ringformede hulrom 98 og radielt utad rettet strømning fra strømningsportene 96 til sirkulasjonsportene 48 tillates ikke. Bemerk at fjæren 62 har blitt trykket sammen aksielt slik at når den ovenfor omtalte trykkforskjell tas bort, hvilken trykkforskjell forårsaket at spindelen 86 ble forskjøvet aksielt nedad, vil spindelen dermed bli spent aksielt oppad.

Det refereres i tillegg nå til flg, 4A-4B hvor ventilen 10 er representativt vist i en lukket stilling. Den ovenfor beskrevne trykkforskjell har blitt fjernet og den aksielt oppad rettede spennkraft i fjæren 62 har forskjøvet spindelen 86 aksielt oppad i forhold til det øvre hus 16 og sirkulasjonshuset 18. Bemerk at strømningsportene 96 fortsatt er plassert aksielt nedad i forhold til tetningen 44, og dermed er den indre strømningspassasje 84 fortsatt isolert fra fluidkommunikasjon med det ringformede hulrommet 98.

Når den ovenfor beskrevne trykkforskjell blir avlastet, forskyves tappendene 120 nedad i forhold til sperreanordningen 122, spindelen 86 forskyver seg aksielt oppad i forhold til det øvre hus 16, som beskrevet ovenfor. Slik nedad rettet forskyvning av tappendene 120 vil få de til å kontakte omkretsmessig skråflaten 128, som dermed får sperreanordningen 122 til å dreie aksielt i forhold til det øvre hus 16. Bemerk at flaten 128 avslutter i nedad innesluttede partier 130 av J-slissen 124, som ytterligere begrenser nedad rettet forskyvning av tappendene 120 i forhold til sperreanordningen 122. Dermed blir tappendene 120 benyttet til å begrense forskyvning aksielt oppad av slissen 86 i forhold til det øvre hus 16, men ved dette punkt blir liten eller ingen trykkforskjell pådratt spindelen slik at muligheten for skade på tappendene blir svært redusert.

Med J-slissen 124 utformet som representativt vist i fig. 2A-2B kan to påfølgende pådrag og avlastninger av den ovenfor beskrevne trykkforskjell utføres med nedad rettet forskyvning av tappenden 120 i forhold til sperreanordningen 122 som begrenses av de omsluttede partier 130. Ventilen 10 vil tilsvarende alternere mellom sin lukkede stilling representativt vist i fig. 4A-4B, og dens mellomstilling representativt vist i fig. 3A-3B. Det skal forstas at færre eller større antall av påfølgende påføringer og avlastninger av den ovenfor omtalte trykkforskjell kan utføres for å få ventilen til å alternere mellom sin lukkede og midtre stilling med egnede modifikasjoner av J-slissen 124 uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Således, som representativt vist i fig. 2B, med tappendene 120 ved posisjonene C, har to påføringer og to frigjøringer av den ovenfor beskrevne trykkforskjell blitt utført. Med tappendene 120 i posisjonen D har tre påføringer og to avlastninger av den ovenfor beskrevne trykkforskjell blitt utført. Det skal lett fremstå for fagmannen at ved å starte med tappendene 120 ved posisjonene A vil, dersom fire påføringer og fire avlastninger av den ovenfor beskrevne trykkforskjell blir utført, tappendene 120 nedad periferisk kontakte skråflatene 132 på J-slissen 124, som forårsaker ytterligere aksiell dreining av sperreanordningen 122 i forhold til det øvre hus, og vil returnere til posisjonene A.

Når tappendene 120 returnerer til posisjonene A, blir ventilen 10 tilsvarende returnert til sin åpne stilling, som representativt vist i fig. 1A-1B. Strømningsporter 96 står igjen i fluidkommunikasjon med det ringformede hulrommet 98 og sirkulasjon eller reversert sirkulasjon via sirkulasjonsportene 48 tillates igjen. På denne måte kan ventilen 10 gjenåpnes, og kan gjenlukkes og gjenåpnes repeterende ved påsetting og frigjøring av den ovenfor beskrevne trykkforskjell i korrekt rekkefølge etter ønske.

Således har det blitt beskrevet en ventil 10 som, i samsvar med den representativt illustrerte utførelse ifølge fig. 1A-1B, 2A-2B, 3A-3B og 4A-4B, forholdsvis ukomplisert i stilling og virkemåte, som ikke frembringer trykkforskjeller over dens sirkulasjonsporter 48, som ikke har forholdsvis små åpninger utformet på sin overflate som kan eksponeres for et ringrom i et uforet borehull, som ikke krever multiple sperreanordninger 122, multiple knaster 116 eller paler utformet på sin indre overflate, som ikke krever lagre eller dreining av sperreanordninger 122 i forhold til spindelen 86, som ikke krever periferisk innretting av spindelen 86 i forhold til det øvre hus 16 eller sirkulasjonshuset 18, som ikke krever at tappendene 120 tjener som grenser for fullstendig oppad og nedad forskyvning av spindelen, som ikke kontinuerlig eksponerer sperreanordningen 122 og fjæren 62 for ringromsfluid, som ikke krever et stort antall tetninger, tetningsboringer, etc. og som er økonomisk å framstille og vedlikeholde.

Det vises nå i tillegg til fig. 5A-5C hvor en ventil 140 som oppviser prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse er representativt vist. Ventilen 140 vist i fig. 5A-5C er noe i likhet med ventilen 10 representativt vist i fig. 1A-1B, og innbefatter tilleggstrekk som øker dens spesielle tilpasning til operasjonene i uforede borehull. I fig. 5A-5C er elementer i ventilen 140 som er like i oppbygning og funksjon med de elementer som er tidligere beskrevet betegnet med de samme henvisningstall som brukt tidligere, med et tilføyd suffiks "a".

Ventilen 140 er vist i fig. 5A-5C i en åpen stilling i hvilken ventilen blir kjørt ned i en underjordisk brønn. I den følgende detaljerte beskrivelse av ventilen 140 blir retningsbetegnelser slik som "øvre", "nedre", "oppad", "nedad", etc. benyttet i forhold til den illustrerte ventil 140 som den er avbildet i de vedlagte figurer. Det skal forstås at ventilen 140 kan benyttes i vertikale, horisontale, omvendte eller skrå orienteringer uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. For hensiktsmessighet ved illustrasjon viser fig. 5A-SC ventilen 140 i påfølgende aksielle stillinger, men det skal forstås at ventilen er en kontinuerlig enhet, hvor den nedre ende 142 i fig. 5 A er kontinuerlig med den øvre ende 144 i fig. 5B, og den nedre ende 146 i fig. SB er kontinuerlig med den øvre ende 148 i fig. 5C.

Ventilen 140 innbefatter en stort sett rørformet og aksielt plassert spindelforlengelse 150 som er radielt innad plassert i forhold til et stort sett rørformet og aksielt plassert øvre hus 152. Spindelforlengelsen 150 er gjengeinnfestet til spindelen 86a med en gjengeforbindelse 154, slik at spindelforlengelsen er aksielt oppad plassert i forhold til spindelen. Det øvre hus 152 likner det tidligere beskrevne øvre hus 16 og er i gjengeinnf est et til sirkulasjonshuset 18a med gjengeforbindelsen 22a.

Det øvre hus 152 innbefatter en serie periferisk avstandsbeliggende motsatte sirkulasjonsporter 156 utformet radielt gjennom disse. De motsatte sirkulasjonsporter 156 krysser radielt en radielt utvidet diameter 158 som er innvendig utformet på en aksielt fortløpende indre boring 160 i det øvre hus 152. Et aksielt forløpende ringformet hulrom 162 er dermed avgrenset radielt mellom diameteren 158 og en ytre sideflate 164 av spindelforlengelsen 150. En indre omkretstetning 166 er plassert på det øvre hus 152 aksielt oppad i forhold til det ringformede hulrommet 162, og to indre periferiske tetninger 168 er plassert på det øvre hus 152 aksielt nedad i forhold til det ringformede hulrommet 162. Hver av tetningene 166 og 168 kontakter tettende den ytre sideflate 164 av spindelforlengelsen 150.

Spindelforlengelsen 150 har et langstrakt øvre endeparti 168. En omkretsmessig avstandsbeliggende serie av porter 170, hvor kun en av disse er synlig i fig. 5 A, er utformet radielt gjennom spindelforlengelsen 150 aksielt nedad i forhold til det øvre endeparti 168. Med ventilen 140 i sin åpne stilling som representativt vist i fig. 5A-5C er portene 170 aksielt innrettet med det ringformede hulrommet 162 og i fluidkommunikasjon med disse. Bemerk at i denne åpne stilling av ventilen 140 er portene 170 også plassert aksielt mellom tetningene 166 og tetningene 168. Som det vil bli mer fullstendig beskrevet nedenfor, når ventilen 140 er i sin midtre og lukkede stilling, er portene 170 forskjøvet aksielt nedad, og portene 170 er ikke lenger i fluidkommunikasjon med det ringformede hulrommet 162, idet tetninger 168 er plassert aksielt mellom portene 170 og det ringformede hulrommet 162.

Spindelforlengelsen 150 har en radielt utvidet og aksielt gående indre boring 172 utformet på denne som radielt innad overlapper portene 170 og går aksielt nedad til gjengeforbindelsen 154. Aksielt oppad plassert i forhold til boringen 172 er nok en aksielt gående indre boring 174 utformet på spindelforlengelsen 150, der boringen 174 er plassert aksielt mellom boringen 172 og en indre boring 176 utformet aksielt gjennom det øvre endeparti 168.

En stort sett rørformet og aksielt plassert indre hylse 178 er opptatt i spindelforlengelsen 150 og spindelen 86a aksielt mellom en radielt gående indre skulder 180 avgrenset av boringene 176 og 174, og en indre radielt gående skulder 182 utformet på det øvre endeparti 88a av spindelen 86a. En serie omkretsmessig avstandsbeliggende porter 184 er tildannet radielt gjennom den indre hylse 178 og er plassert aksielt nedad i forhold til portene 170 på spindelforlengelsen 150.

Et aksielt forløpende ringformet skyttel 186 er plassert radielt mellom boringen 172 og en ytre sideflate 188 på den indre hylse 178. Skyttelen 186 ligger radielt utad over portene 184 som representativt vist i fig. 5 A, og er presset aksielt oppad av et spennelement, slik som aksielt forlenge trykkfjæren 190, plassert radielt mellom boringen 172 og den ytre sideflate 188. Aksiell oppad forskyvning av skyttelen 186 er begrenset av en radielt gående ytre skulder 192 avgrenset av den ytre sideflate 188 og en radielt utvidet ytre sideflate 194 utformet på denne indre hylse 178.

Et aksielt gående ringformet hulrom 196 er avgrenset radielt mellom boringen 172 og den ytre sideflate 194 og en radielt innad i flukt med portene 170. Ringrommet 196 står dermed i fluidkommunikasjon med portene 170 og står i fluidkommunikasjon med det ringformede hulrommet 162 med ventilen 140 i sin representativt viste åpne stilling. En innvendig periferisk terning 198 er plassert i boringen 174 på spindelforlengelsen 150 aksielt mellom skulderen 180 og ringhulrommet 196 og kontakter tettende den ytre sideflate 194 på den indre hylse 178.

Spindelforlengelsen 150 har videre to aksielt avstandsbeliggende serier av periferisk avstandsbeliggende åpninger 200 radielt utformet gjennom disse, hvor en er plassert aksielt mellom de indre tetninger 168 og den andre av disse er plassert aksielt mellom den nedre av tetningene 168 og gjengeforbindelsen 154. Den indre hylse 178 har videre en åpning 202 utformet radielt gjennom den aksielt mellomliggende skyttel 186 og spindelen 86a. Spindelen 86a har en aksielt skråstilt åpning 204 utformet radielt gjennom det øvre endeparti 88a, en radielt ytre ende av åpningen 204 som er plassert aksielt oppad i forhold til terningen 90a.

Skyttelen 186 begrenser fluidkommunikasjon mellom det ringformede hulrommet 196 og portene 184. Når fluidtrykket som hersker i den indre strømningskanal 84a er større enn fluidtrykket utvendig av ventilen 140, skapes en trykkforskjell over skyttelen, hvilken trykkforskjell frembringer en aksielt oppad rettet spennkraft mot skyttelen. Selv om skyttelen 186 som representativt illustrert ikke har tetninger som tettende kontakter denne, utgjør skyttelen i en foretrukken utførelse en svært tett glidepasning inne i boringen 172 og på den indre hylse 178, slik at kun en neglisjerbar fluidmengde kan forbipassere skyttelen når trykkforskjellen presser skyttelen aksielt oppad. Det skal forstås at innretninger kan anordnes for positivt tettende å kontakte skyttelen 186 med både boringen 172 og den indre hylse 178, eller en av disse, uten å avvike fra prinsippene ifølge oppfinnelsen.

Således, når det er ønsket å sirkulere fluid gjennom ventilen 140, der fluidet strømmer fra den indre strømningspassasje 84a radielt utad til utsiden av ventilen 140, vil stort sett all slik fluidstrøm skje gjennom strømningsportene 96a. Ventilen 140 kan derfor syklusbeveges til midtre og lukkede stillinger, som tidligere beskrevet ovenfor for ventilen 10, ved alternerende å påføre og avlaste en trykkforskjell. Selv om ventilen 140 kun er representativt vist her i sin åpne stilling, skal det forstås at ventilen 140 har slike midtre og lukkede stillinger som tilsvarer stillingene for ventilen 10 som tidligere beskrevet.

I sin representativt illustrerte åpne stilling ifølge fig. 5A-5C, når det er ønsket å reversere sirkulasjonsfluid gjennom ventilen 140, med fluid som strømmer fra utsiden av ventilen radielt innad til den indre strømningskanal 84a, kan slikt fluid strømme radielt innad gjennom sirkulasjonsportene 48a og strømningsportene 96a og i tillegg kan slikt fluid strømme radielt innad gjennom portene 156, ringhulrommet 162, portene 170, det ringformede hulrommet 196 og porten 184 på en måte som nå vil bli beskrevet. Når trykket som hersker i fluidet utvendig av ventilen 148 overskrider trykket i fluidet i den indre strømningskanal 84a, presses skyttelen 186 aksielt nedad ved en trykkforskjell over denne. Dersom en aksielt nedad rettet kraft frembragt ved en slik trykkforskjell over skyttelen 186 overskrider en aksielt oppad rettet spennkraft påført skyttelen med fjæren 190, vil skyttelen bli forskjøvet aksielt nedad i forhold til portene 184, og vil fullstendig, eller i det minste delvis, aksielt reversere portene 184, som dermed tilveiebringer stort sett ubegrenset fluidkommunikasjon mellom det ringformede hulrommet 196 og portene 184.

Dermed er ventilen 140 spesielt godt tilpasset for bruk i uforede brønnboringer hvor stort sett ubegrenset reversert sirkulering av fluid er svært ønskelig, slik at store trykk ikke blir påført fluidet i ringrommet. Som påpekt ovenfor kan slike store trykk i fluidet i ringrommet i et uforet borehull forårsake skade på formasjonene som krysses av borehullet, og kan ha andre skadelige virkninger på brønnen og operasjonene i denne. Det finnes imidletid også situasjoner der det er ønskelig for en sirkulasjonsventil, slik som ventilen 140, å ikke tillate sirkulering eller reversert sirkulasjonsstrømning gjennom den. Ventilen 140 har tilleggstrekk som tillater den, i sin lukkede stilling, å hindre både sirkulasjons- og revers-sirkulasjonsstrøm gjennom denne.

I sin lukkede og midtre stilling, som svarer til den like lukkede og midtre stilling av ventilen 10, representativt vist i henholdsvis fig. 4A-4B og 3A-3B, blir spindelen 86a i ventilen 140 forskjøvet aksielt nedad og strømningsportene 96a blir forskjøvet aksielt nedad i forhold til tetningen 44a, som hindrer fluidkommunikasjon mellom strømningsportene og det ringformede hulrommet 98a. I tillegg bærer spindelen 86a spindelforlengelsen 150, den indre hylse 178, skyttelen 186 og fjæren 190, der alle disse er direkte eller indirekte sammenknyttet til spindelen, aksielt nedad med denne. Dermed er portene 170 forskjøvet aksielt nedad i forhold til det ringformede hulrommet 162.1 den lukkede og midtre stilling av ventilen 140 har portene 170 aksielt traversert tetningene 168 og er aksielt nedad plassert i forhold til disse, som dermed hindrer fluidkommunikasjon mellom portene 170 og det ringformede hulrommet 162.

Ventilen 140 tillater derfor i sin åpne stilling relativ uhindret reversert sirkulasjonsstrømning gjennom denne, men hindrer i sin midtre og lukkede stilling både sirkulasjons- og reversert sirkulasjonsstrømning gjennom denne.

Det vises i tillegg nå til fig. 6 hvor en fremgangsmåte 208 for betjening/operasjon av en brønn som oppviser prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse er representativt vist. En underjordisk brønn 212 er vist som har en stort sett vertikalt uforet borehull 214. Det skal forstås at oppfinnelsen kan benyttes i borehull som er orientert på annen måte, slik som vertikalt, skråstilt eller horisontalt, og i forede borehull uten å avvike fra prinsippene ifølge oppfinnelsen. I den følgende detaljerte beskrivelse av utførelsen ifølge oppfinnelsen representativt vist i fig. 6, blir retningsbegreper slik som "øvre", "nedre", "oppad", "nedad", etc. benyttet i forhold til fremgangsmåten 208 som representativt vist.

Fig. 6 viser en sirkulasjonsventil 210 som kan være enten ventilen 10 eller ventilen 140, installert aksielt mellom en konvensjonell landingsnippel 216 og en utførelse av Early Evaluation System (EES) 218 i Halliburton Energy Services.

EES 218 er beskrevet i US-patentsøknaden referert til ovenfor, og leserens oppmerksomhet skal rettes mot denne for en grundig beskrivelse av dens oppbygning, funksjon og virkemåte, innbefattende en fremgangsmåte for bruk av EES ved betjening/operasjon av en brønn. Det skal forstås at den representativt illustrerte plassering av ventilen 210 i forhold til nippelen 216 og EES 218 ikke er ment å utelukke andre plasseringer, arrangementer, installasjoner, etc. av ventilen 210 inne i borehullet 214, og heller ikke er det ment å foreslå at ventilen 210 må benyttes med nippelen 216 eller EES 218, eller noen av dem, men isteden skal det forstås at ventilen 210 kan benyttes på annen måte uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

I en bruksmåte for EES 218 kontakter pakningen 222 radielt utad og tettende borehullet 214 og fluid pumpes fra en formasjon 220 aksielt oppad gjennom EES 218 til et ringkammer 224 utformet på EES. Formasjonsfluidet kan pumpes videre aksielt oppad gjennom aksielt gående åpninger 226 til en indre strømningspassasjedel 228. Strømningspassasjedelen 228 står i fluidkommunikasjon med en aksiell strømningspassasje 230 i ventilen 210, hvilken aksielle strømningspassasje 230 kan tilsvare strømningspassasjen 84 eller 84a i ventilen 10 eller 140.

På en lignende måte kan formasjonsfluidet pumpes med EES 218 videre aksielt oppad gjennom nippelen 216, røret 232, annet verktøy og utstyr (ikke vist), etc. Det er imidlertid upraktisk eller i det minste svært tidkrevende, i brønner som har betraktelige aksielle lengder, å benytte EES 218 til å pumpe formasjonsfluid til jordens overflate for inspeksjon, testing, evaluering, etc. av dette. Av denne årsak gir EES 218 en innretning for å hente opp prøver og måledata av formasjonsfluidet via vaierline, glattline, kveilrør, etc. Når det imidlertid er umulig, upraktisk eller uøkonomisk å hente opp prøver eller data fra EES 218 på denne måte, gir ventilen 210 et alternativ eller en ytterligere innretning for å hente opp formasjonsfluid.

Med formasjonsfluidet pumpet aksielt oppad inn i strømningspassasjen 230 som beskrevet ovenfor, kan ethvert parti av formasjonsfluidet som ligger over portene 234 bli revers-sirkulert til jordens overflate for inspeksjon, testing eller evaluering, etc. av dette ved jordens overflate ved å pumpe fluid, slik som tungt saltvann, etc. fra jordens overflate nedad gjennom ringrommet 236 til ventilen 210, radielt innad gjennom portene 234, som kan tilsvare portene 48 eller 48a på ventilen 10 eller 140, der ventilen 210 er i sin åpne stilling og dermed aksielt oppad gjennom strømningspassasjen 230 og eventuelt til jordens overflate via røret 232, som dermed forlenger formasjonsfluidet aksielt oppad til jordens overflate.

Når forholdene er slik at reversert sirkulering av formasjonsfluidet til jordens overflate ved å pumpe fluid radielt innad gjennom porter 234 som beskrevet ovenfor vil være uøkonomisk, for tidkrevende eller upraktisk, slik som når formasjonsfluidet ville ha måtte bli fortrengt en overdreven lang aksiell avstand, eller når et stort fluidtrykk ville ha måtte bli påført ringrommet 236 for å oppnå en akseptabel reversert sirkulasjons-strømningsmengde, kan ventilen 140 benyttes som ventilen 210, i hvilket tilfelle ytterligere porter 238 som tilsvarer portene 156 i ventilen 140, er forsynt for ytterligere, relativt ubegrenset reversert sirkulasjonsstrømning gjennom denne. Med ventilen 210 i sin åpne stilling gir portene 234 og portene 238 tilstrekkelig reverserte sirkulasjons-strømningsrater gjennom dem for hurtig å forskyve formasjonsfluidet aksielt oppad via produksjonsrøret 232.

Når formasjonsfluidet revers-sirkuleres ut av brønnen 212 som beskrevet ovenfor, er det uunngåelig at det vil bli noen blanding mellom formasjonsfluidet og fluidet benyttet til å fortrenge formasjonsfluidet. Når slik fluidblanding er uakseptabel, kan et eller flere instrumenter, fluidprøvetakere, etc. kjent for fagmannen som bombeslipp-målere, prøvetakere, etc. slik som den representativt viste prøvetaker 240, bli sluppet, senket ned, sirkulert, etc. til en posisjon for hensiktsmessig adkomst til formasjonsfluidet, slik som inne i landingsnippelen 216. Selv om prøvetakeren 240 er representativt vist ved å være aksielt plassert i avstand fra EES 218, skal det forstås at de kan koples sammen med f.eks. en stikker (ikke vist) som går mellom prøvetakeren og EES, uten å avvike fra prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Etter at formasjonsfluidet er pumpet aksielt oppad til landingsnippelen 216, kan prøvetakeren 240 innhente en prøve av formasjonsfluidet, eller f.eks. dersom en temperatur og/eller trykkføler blir brukt kan den registrere temperaturen og/eller trykket i formasjonsfluidet. Deretter, når det er ønsket å hente opp prøvetakeren 240 til jordens overflate kan prøvetakeren forskyves aksielt oppad til jordens overflate via produksjonsrøret 232 ved å pumpe fluid, slik som tynget eller vektbalansert saltvann, etc. fra jordens overflate nedad gjennom ringrommet 236 til ventilen 210, radielt innad gjennom portene 234, hvor ventilen 210 er i sin åpne stilling, og deretter aksielt oppad gjennom strømningspassasjen 230 og tilslutt til jordens overflate via røret 232 som dermed fortrenger prøvetakeren 240 aksielt oppad til jordens overflate.

Når betingelsene er slik at reversert sirkulering av prøvetakeren 240 til jordens overflate ved å pumpe fluid radielt innad gjennom portene 234 som beskrevet ovenfor ville være uøkonomisk, for tidkrevende eller upraktisk, slik som når prøvetakeren 240

ville måtte bli forskjøvet en uforholdsmessig lang aksiell avstand, eller når et stort fluidtrykk ville måtte pådras ringrommet 236 for å oppnå en akseptabel reversert sirkulasjonsstrømningsrate, kan ventilen 140 benyttes som ventilen 210, i hvilket tilfelle ytterligere porter 238, som tilsvarer portene 156 i ventilen 140, er anordnet for ytterligere, relativ ubegrenset reversert sirkulasjonsstrømning gjennom denne. Med ventilen 210 i sin åpne stilling gir portene 234 og portene 238 tilstrekkelige reverserte sirkulasjonsstrømningsrater gjennom dem for hurtig forskyvning aksielt oppad av prøvetakeren 240 via røret 232.

Således har det blitt beskrevet en fremgangsmåte 208 for betjening/operasjon av en brønn, som tillater formasjonsfluid eller instrumenter og/eller utstyr 240 å bli forskjøvet hurtig og hensiktsmessig til jordens overflate uten å kreve anvendelse av en vaierline, glattline eller kveilrør, etc. for opphenting av denne. I tillegg, ved å benytte ventilen 140, kan høye sirkulasjonsstrømningsrater oppnås for å redusere tiden som kreves for å hente opp formasjonsfluid eller instrumenter og/eller utstyr 240. Videre reduserer slik anvendelse av ventilen 140 trykket som må pådras ringrommet 236 for å oppnå en akseptabel reversert sirkulasjonsstrømningsrate, hvilket redusert ringromstrykk er spesielt ønskelig i uforede borehull, slik som borehullet 214.

Claims (10)

1. Sirkulasjonsventil (10) for bruk i underjordiske borehull for valgvis å tillate og å hindre fluidstrømning stort sett radielt gjennom denne, karakterisert ved å omfatte: et generelt rørformet sirkulasjonshus (18) med en første port (48) utformet gjennom et sideveggparti av dette, en første ytre sideflate, en første radielt utvidet og aksielt forløpende indre sideflate (46) og en andre radielt redusert og aksielt forløpende indre sideflate (42), der den første åpning gir fluidkommunikasjon mellom den første ytre sideflate og den første indre sideflate; en generelt rørformet spindel (86) som har en andre port (96) utformet gjennom et sideveggparti av denne en tredje indre sideflate, en andre radielt utvidet ytre sideflate (88) og en tredje radielt redusert ytre sideflate (100), der den andre port gir fluidkommunikasjon mellom den tredje indre sideflate og den tredje ytre sideflate, der spindelen er aksielt glidbart plassert inne i sirkulasjonshuset og spindelen videre er aksielt dreibart inne i sirkulasjonshuset; og en sperreanordning (122), der sperreanordningen valgvis tillater aksiell forskyvning av sirkulasjonshuset i forhold til spindelen.

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at sperreanordningen (122) omfatter: et rørformet tredje element med fjerde, indre og fjerde ytre sideflater, den fjerde indre sideflate er aksielt og dreibart plassert på den tredje ytre sideflate (100), og den fjerde ytre sideflate har en I-slisse (124) utformet på seg; og en tapp (120) installert radielt gjennom den første ytre sideflate, der et endeparti av tappen stikker innad fra den første indre sideflate (46), hvilket endeparti videre kontakter I-slsissen og samvirker med det tredje element for aksielt å dreie det tredje element i forhold til sirkulasjonshuset (18) når spindelen (86) forskyves aksielt i forhold til sirkulasjonshuset.

3. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at sirkulasjonshuset (18) videre har en radielt gående skulder (54) innvendig utformet på dette med aksiel avstand fra spindelen (86), og som videre omfatter en indre hylse (66) aksielt glidbart plassert inne i sirkulasjonshuset og med motsatte ender, der en av hylsens motsatte ender kontakter spindelen, slik at forskyvning av spindelen i en første aksialretning er begrenset ved aksiell kontakt mellom den annen av hylsens motsatte ender og skulderen.

4. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at sirkulasjonshuset (18) videre har en aksiell strømningspassasje (84) gjennom seg, og som videre omfatter: et spennelement (62) plassert inne i sirkulasjonshuset, hvor spennelementet utøver en spennkraft mot spindelen (86); og en stort sett rørformet indre hylse (66) aksielt og glidbart plassert inne i spennelementet, hvor den indre hylse har en tredje åpning (80) utformet gjennom dens sideveggparti, hvor den tredje åpning tillater fluidkommunikasjon mellom spennelementet og den aksielle strømningspassasje.

5. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at spindelen (86) videre har en første aksiell stilling i forhold til sirkulasjonshuset (18) hvori den andre port (96) ligger aksielt mellom den andre ytre sideflate (88) og den andre indre sideflate (42), og den andre åpning står i fluidkommunikasjon med den første port (48), og spindelen videre har en andre aksiell stilling i forhold til sirkulasjonshuset, hvori den andre port er isolert fra fluidkommunikasjon med den første port ved tettende inngrep mellom den andre indre sideflate og den tredje ytre sideflate (100), og at den første indre sideflate (46) og den tredje ytre sideflate danner et forskjellsareal mellom seg, idet spindelen forskyves aksielt i forhold til sirkulasjonshuset når et første fluidtrykk inne i den første indre sideflate overskrider et andre fluidtrykk på den tredje ytre sideflate med en forutbestemt trykkforskjell, hvor den forutbestemte trykkforskjell er bestemt i det minste delvis av forskjellsarealet.

6. Fremgangsmåte (208) ved behandling av en underjordisk brønn (212) med et borehull (214) som krysser en fluidbærende formasjon (220), karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter trinnene: tilveiebringe en sirkulasjonsventil (10) med en aksiell strømningspassasje (84) utformet gjennom den, et stort sett rørformet ytre hus (16,18) der huset (16,18) har en sirkulasjonsport (48) utformet gjennom et sideveggparti, en stort sett rørformet spindel (86), hvor spindelen (86) har en strømningsport (96) utformet gjennom et sideveggparti, og en stort sett rørformet sperreanordning (122), hvor sperreanordningen (122) har et profil (124), fortrinnsvis en I-slisse, utformet på seg, og sirkulasjonsventilen (10) i åpen stilling har strømnings-porten (96) i fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten (48), og i mellomstilling er strømningsporten (96) isolert fra fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten (48), og i lukket stilling er strømningsporten (96) isolert fra fluidkommunikasjon med sirkulasjonsporten (48), og ventilens (10) stilling kan velges avhengig av en orientering av sperreanordningen (122) i forhold til huset (16,18) og en forutbestemt trykkforskjell over spindelen (86); installere ventilen (10) på en verktøystreng (232) som har en indre aksiell strømningspassasje (228), slik at ventilens strømningspassasje (84) står i fluidkommunikasjon med verktøystrengens strømningspassasje (228); innføre ventilen (10) og verktøystrengen (232) i brønnen (212), for dermed å avgrense et ringrom (236) radielt mellom verktøystrengen (232) og borehullet (214); og innstille ventilen (10) i den åpne stilling.

7.. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den omfatter trinnene: innstille ventilen (10) i en mellomstilling ved å sende fluid i ventilens strømnings-passasje (84) og utad gjennom strømningsporten (96) for dermed å skape den forutbestemte trykkforskjell over spindelen (86); og innstille ventilen (10) til den lukkede stilling ved å utløse den forutbestemte trykkforskjell.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet av å installere en formasjonspumpe/EES (218) på verktøystrengen (232), slik at ventilen (10) ligger aksielt mellom pumpen (218) og verktøystrengen (232).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter pumping av fluid fra formasjonen (220) inn i verktøystrengens strømningspassasje (228); og sirkulasjon gjennom strømningsporten (96) og sirkulasjonsporten (48) for derved å fortrenge formasjonsfluid til jordens overflate.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den omfatter anbringelse av en prøvetaker (240) for måling av fluidegenskaper i verktøystrengens strømningspassasje (228); måling av formasjonsfluidegenskaper med prøvetakeren (240) etter at formasjonsfluidet har blitt pumpet inn i verktøystrengens strømningspassasje (228); og reversere sirkulasjonen fra ringrommet (236) gjennom strømningsporten (96) og den første sirkulasjonsport (48) for dermed å forskyve prøvetakeren (240) til jordens overflate.