NO323732B1 - Anordning og fremgangsmate for trinnlos styring av ventil - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt anordninger som brukes til å regulere fluidstrøm i en undergrunnsbrønn, og tilveiebringer mer bestemt en struper for selektiv regulering av fluidstrøm inn i eller ut av en produksjonsrørstreng anordnet i en brønn.

Det brukes typisk en strømningsreguleringsanordning for å trotle eller strupe fluidstrøm inn i en produksjonsrørstreng i en undergrunns hydrokarbonbrønn. Slike strømningsre-guleringsstrupere er særlig nyttige der hvor det produseres fra flere soner, og det er ønskelig å regulere størrelsen på fluidstrømmen inn i produksjonsrørstrengen fra hver sone. I tillegg kan tilsynsmyndigheter kreve at produksjonsmengden fra hver sone rapporters, hvilket nødvendiggjør bruk av en struperanordning eller andre fremgangsmåter til å bestemme og/eller regulere produksjonsmengden fra hver sone. Sikkerhetshensyn kan også diktere regulering av produksjonsmengden fra hver sone.

US 6 338 385 og WO 00/79094 er eksempler på publikasjoner som beskriver strupera-nordninger med regulerbar struper for bruk i undergrunnsbrønner. Strupeme har åpninger i siden og en hylse for å regulere åpningene. US 6 276 458 og US 2002/0020534 beskriver også bakgrunnsteknikk.

Strømningsstrupere er også nyttige ved komplettering av enkeltsoner. For eksempel i et enkelt brønnhull som produserer fra en enkelt sone kan en operatør bestemme at det er ønskelig å redusere strømningsmengden fra sonen inn i brannhullet for å begrense skade på brønnen, redusere vannkoning og/eller øke den samlede utvinning.

Nedihullsventiler, så som glidende sidedører, er utformet til å opereres i en fullstendig stengt eller fullstendig åpen konfigurasjon, og er således ikke nyttige ved variabel regulering av gjennomgående fluidstrøm. Nedihullsstrupere er typisk forsynt med en fast åpning som ikke kan varieres uten ved intervensjon. Disse er plassert nedihulls for å begrense strømningen fra en viss formasjon. Uheldigvis har konvensjonelle nedihullsventiler og strupere også begrenset nytte fordi informasjon er påkrevd for å endre den faste åpningen eller for å åpne eller stenge ventilen. I tillegg er det vanskelig å åpne en glidende sidedør sakte mot et stort differansetrykk (så som over 17,2 MPa) uten skade på noen av dørtetningene, fordi disse tetningene må passere gjennom strømningen.

Det som er nødvendig er en strømningsreguleringsordning som er robust, pålitelig og har lang levetid, slik at den kan brukes ved kompletteringer uten å kreve hyppig service, reparasjon eller utbytting. For å kompensere for endrede tilstander bør anordningen være justerbar. Anordningen bør være bestandig mot erosjon, selv når den er konfigu-rert mellom sin fullstendig åpne og fullstendig stengte posisjon, og bør være i stand til nøyaktig å regulere fluidstrømmen. I tillegg er det et behov for en variabel struper som kan åpne mot et høyt differansetrykk uten for stor skade på struperanordningens tetninger.

En slik nedihulls variabel struperanordning ville gjøre det mulig for en operatør å mak-simere reservoarproduksjon inn i brønnhullet. Den ville være nyttig ved kompletteringer, inkludert enhver brønn hvor det er ønskelig å regulere fluidstrømmen, så som gass-brenner, oljebrønner og vanninjeksjonsbrønner og kjemikalieinjeksjonsbrørmer; sam-menfatningsvis, i ethvert nedihulls miljø for regulering av strømmen av fluider.

Det er følgelig en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en slik strørmiingsreguleringsanordning som tillater trinnløs variabel nedihulls struping av strømmen, så vel som muligheten for å stenge av fluidstrømmen, og medfølgende fremgangsmåter til å regulere fluidstrømmen inne i en undergrunnsbrønn.

Ved utførelse av prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse, i samsvar med en utførelse av denne, er det tilveiebrakt en ringformet struperanordning, og fremgangsmåter til bruk, til bruk inne i en undergrunnsbrønn. I store trekk er det tilveiebrakt en stru-peverktøyanordning som inkluderer et ytre hus som har en ytterhusvegg med minst en gjennomgående strømningsport, og en struper med variabelt ringformet strømningsareal anordnet inne i det ytre huset, idet struperen med den variable ringformede strømnings-areal har et første generelt rørformet element som er tettende anordnet inne i det ytre huset, idet det første rørformede element har en skulder med en tetningsflate, et annet generelt rørformet element som er glidende og tettende anordnet inne i det ytre huset, idet det andre rørformede element har en skulder med en tetningsflate, det annet element er bevegelig mellom en tettet posisjon hvor tetningsflatene er i tettende anlegg og en åpen posisjon hvor tetningsflatene har en avstand fra hverandre. Tetningsflatene tilveiebringer fortrinnsvis en metall-mot-metall tetning. Struperen med det variable ringformede strømningsareal som her er beskrevet sørger fortrinnsvis for trinnløs justering mellom åpen og stengt posisjon for nøyaktig strømningsregulering. Anordningen kan inkludere en aktuatorsammenstilling, en låsesammenstilling, en justeringssammenstilling og en pressammenstilling. Ved gass løft og andre operasjoner kan det være ønskelig å variabelt regulere strømningen uten tetting av ventilen.

Disse og andre aspekter, trekk, hensikter og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil forstås mer fullstendig etter en nøye betraktning av den detaljerte beskrivelse og de ledsagende tegninger som er omtalt nedenfor. Figurene 1 A-C er snittriss lagt langs linjen A-A på figur 4, av suksessive langsgående partier av en struper som gir prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse en konkret form, idet den viste struperen har en konfigurasjon for å kjøres inn i et undergrunns brønnhull; Figur 2 er et snittriss av struperen vist i delvis åpen posisjon; Figurene 3A-C er snittriss lagt langs linjen B-B på figur 4, av struperen vist i en fullstendig åpen posisjon; Figur 4 er et enderiss av den øvre ende av verktøysammenstillingen;

Figur 5A-D er detaljriss av forskjellige strupersammenstillinger; og

Figur 6 er en grafisk representasjon av struperens åpne strømningsområde mot strupe-elementenes bevegelse. Figur 1 A-C viser en verktøysammenstilling 10 som gir prinsippene ifølge oppfinnelsen konkret form. I den følgende beskrivelse av verktøysammenstillingen 10, og andre anordninger og fremgangsmåter som her er beskrevet, brukes retningsbegrep så som "ovenfor", "nedenfor", "øvre", "nedre" osv. av beleilighetsskyld når det refereres til de ledsagende tegninger. Selv om verktøysammenstillingen 10 og andre anordninger osv., som er vist på de ledsagende tegninger er avbildet i suksessive aksiale seksjoner, skal det forstås at seksjonene danner en kontinuerlig sammenstilling. I tillegg skal det forstås at de forskjellige utførelser av den foreliggende oppfinnelse som her er beskrevet kan benyttes i forskjellige orienteringer, så som på skrå, opp ned, horisontalt, vertikalt osv., uten å avvike fra prinsippene ved den foreliggende oppfinnelse.

Verktøysammenstillingen 10, sik den er vist, inkluderer en strupersammenstilling 12 anordnet innenfor et generelt rørformet ytre hus 14. En aktuatorsammenstilling 16, en justeringssammenstilling 18, en låsesammenstilling 20 og en pressammenstilling 22 kan også være inkludert.

I en fremgangsmåte til bruk av verksammenstillingen 10 blir strupersammenstillingen 12 med det variable ringformede strømningsarealet og aktuatorsammenstillingen 16 posisjonert inne i en undergrunnsbrønn som en del av produksjonsrørstrengen 24 som strekker seg til jordens overflate. Som representativt vist på figur 3A-C kan fluid (angitt med piler 26) strømme aksialt gjennom verktøysammenstillingen 10, og til jordens overflate via produksjonsrørstrengen 24. Fluidet 26 kan for eksempel produseres fra en sone i brønnen nedenfor verktøysammenstillingen 10.1 dette tilfellet vil ytterligere et parti av produksjonsrørstrengen 24 inkludert en pakning (ikke vist) på en konvensjonell måte bli festet til en nedre adapter 40 på verktøysammenstillingen 10, og satt i brønnen for å isolere sonen nedenfor verktøyet fra andre soner i brønnen. Verktøysammenstil-lingen 10 muliggjør nøyaktig regulering av fluidstrøm mellom det utvendige om rådet 28 og en innvendig aksial fluidpassasje 30 som strekker seg gjennom struperen.

I en annen fremgangsmåte til bruk av verktøysammenstillingen 10 kan flere strupere installeres i produksjonsrørstrengen 24, med hvert av verktøyene korresponderende til en respektiv av flere soner som er krysset av brønnen, og hvor sonene blir isolert fra hverandre utenfor rørstrengen. Verktøysammenstillingen 10 muliggjør således også nøyaktig regulering av en fluidstrømningsmengde fra hver av de flere sonene, hvor flui-dene blir blandet i produksjonsrørstrengen 24.

Det skal forstås at, selv om produksjonsrørstrengen 24 er representativt vist i de ledsagende tegninger med fluid 26 som kommer inn i den nedre adapter 40 og strømmer oppover gjennom fluidpassasjen 30, at den nedre konnektor 40 faktisk kan være av-stengt eller på annen måte isolert mot slik fluidstrøm på en konvensjonell måte, så som ved å feste en rørstopper ("bull plug") på den, eller fluidet 26 kan strømmes nedover gjennom fluidpassasjen 30, for eksempel for å injisere fluidet inn i en formasjon som brønnen går gjennom uten å avvike fra prinsippene med den foreliggende oppfinnelse.

Det ytre huset 14 har fortrinnsvis en nedre adapter 40 og en øvre adapter 42 for innfesting av verktøysammenstillingen 10 som en del av produksjonsrørstrengen 24. Den øvre adapter 42 er dannet i ett med det ytre huset 14, mens den nedre adapter 40 er tettende innfestet med gjenger 48 for å danne en del av huset 14. Det skal forstås at forskjellige partier av verktøysammenstillingen kan være dannet i ett med hverandre eller festet sammen slik det er kjent innen faget. Som vist har verktøyets legeme kun en eneste sammenføyningsgjenge, hvilket muliggjør produksjon ved redusert kostnad sammenlik-net med andre utforminger. Den generelt rørformede ytterhusveggen 44 skiller et utvendig område 28 fra en innvendig fluidpassasje 30. Veggen 44 avgrenser en innvendig flate 46. Figurene viser den generelt rørformede fluidpassasje 30 forskjøvet fra senter i det generelt rørformede ytre huset 14. Et slikt arrangement letter plasseringen av hydrauliske innløp, fiuidporter, kontrolledninger og liknende. Det forstås at enhver av de generelt rørformede sammenstillinger og deler som her er beskrevet etter ønske kan være anordnet konsentrisk eller ikke, de kan ha sirkulære tverrsnitt, som vist, eller de kan inneholde uregelmessigheter.

Strupersammenstillingen 12 med variabelt ringformet strømningsareal er tettende festet til aktuatorsammenstillingen 16, vist på figur 1 A-C. Aktuatorsammenstillingen 16 brukes til å operere den variable struperen 12. Den viste aktuatorsammenstillingen er kun et eksempel på aktuatorer som er kjent innen faget og er hydraulisk styrt, men det forstås at aktuatoren kan styres hydraulisk, elektrisk, mekanisk, magnetisk eller på annen måte, som kjent innen faget.

Aktuatorsammenstillingen 16 forflytter spindelen 50 aksialt langs det indre av det ytre huset 14. Spindelen 50 er fortrinnsvis som vist forbundet til strupersammenstillingen 12 via låsesammenstillingen 20 og justeringssammenstillingen 18, andre arrangementer kan imidlertid anvendes hvis det er ønskelig. Spindelen 50 inkluderer profilhylsen 52, og er festet til denne med låseringsammenstillingen 54. Spindelen 50 og hylsen 52 kan være dannet i ett stykke, men av hensyn til verktøyets montering er de fortrinnsvis sepa-rate. Profilhylsen 52 beveger seg aksialt langs den innvendige veggflaten 46 i det ytre huset 14. Oppoverrettet bevegelse av hylsen 52 er begrenset, hvilket sees av figur 3 A-C, av kontakt mellom skulderflaten 56 på den øvre ende 60 av spindelen 50 og den korresponderende skulder 58 avgrenset av den innvendige flate 46 i det ytre huset 14.

Spindelen 50 aktueres hydraulisk til frem- og tilbakegående bevegelse. Hydrauliske tilførselsledninger (ikke vist) tilfører hydraulisk trykk ved øvre og nedre hydrauliske

innløp 60 og 62, hvilket sees av figur 4. Trykk overføres langs øvre og nedre hydrauliske passasjer 64 og 66 og øvre og nedre hydrauliske porter 68 og 70, som fortrinnsvis er avgrenset inne i husets vegg 44, som vist. Hydrauliske innløpsporter 60 og 62 kan være festet til en koblingsdel 63 for en hydraulisk kontrolledning, hvilket sees på figur 3.

Den øvre hydrauliske port 68 tilfører hydraulisk trykk til et øvre hydraulikkammer 72 i det ringformede rom mellom spindelen 50 og det ytre husets vegg 44. Et øvre stempel 76 er utvendig festet rundt spindelen 50. Det øvre stempel inkluderer fortrinnsvis lagerringer 78 og 80 og ornkretstetninger 82, fortrinnsvis en V-pakningstetning. Det øvre stempel 76 er i inngrep med spindelen 50, slik at aksial bevegelse av stempelet 76 ved hjelp av aktuatorsammenstillingen 16 bevirker en korresponderende aksial forflytning av spindelen 50. Bevegelse av stempelet 76 bevirker bevegelse av strupersammenstillingen 12 fra en stengt posisjon 150, hvilket sees av figur 1A-C, mot en åpen posisjon 152, hvilket sees av figur 3A-C. Struperen 12 med variabelt ringformet strømningsareal er fortrinnsvis trinnløst variabel, og den sees i en mellomliggende eller delvis åpen posisjon på figur 2.

Spindelen 50 er tettende mottatt i det ytre huset 14. Omkretstetningen 86 er tettende i inngrep med spindelen 50 på dens utside, og muliggjør fluidisolasjon mellom det øvre hydraulikkammer 72 og det nedre hydraulikkammer 74. Tetningen 86 er fortrinnsvis en V-pakningstetning og kan inkludere lagerringer 82 og 84.

Den nedre hydraulikkport 62 tilfører trykk til det nedre hydraulikkammer 74 i det ringformede rom mellom spindelen 50 og veggen 44 nedenfor tetningen 86, og er opererbar til aksial bevegelse av det nedre stempel 90. Det nedre stempel 90 inkluderer fortrinnsvis en tetning 92, og holderinger 98 som samvirker med korresponderende spor 96 i spindelen 50. Aksial forflytning av det andre stempel 90 gjør korresponderende aksial forflytning av spindelen 50 lettere, og benyttes til å bevege strupersammenstillingen 12 fra enhver åpen posisjon, så som det som sees på figur 2 og 3, mot en stengt posisjon 150, som på figur 1.

Det forstås at selektiv operasjon av aktuatorsammenstillingen 16 benyttes til selektivt å åpne og lukke strupersammenstillingen 12. Struperen 12 kan beveges til en åpen posisjon 152. som på figur 3, eller en stengt posisjon 150, som på figur 1, eller enhver mellomliggende posisjon, hvilket gjør struperen trinnløst variabel.

Aksial forflytning av spindelen 50 oppnås ved å påføre fluidtrykk i ett av kamrene 72 eller 74, hvilket påfører en aksialt rettet presskraft på stemplene 76 henholdsvis 90. Hvis det for eksempel er ønskelig å forflytte spindelen 50 aksialt oppover for å tillate eller øke fluidstrøm gjennom struperen 12, eller for å redusere motstand mot fluidstrøm gjennom den, kan fluidtrykk påføres i det øvre kammeret 72. Omvendt, hvis det er ønskelig å forflytte spindelen 50 nedover for å forhindre eller redusere fluidstrøm gjennom struperen 12, eller å øke motstand mot fluidstrøm gjennom den, kan fluidtrykk påføres i det nedre kammeret 74.

Det forstås at aktuatorsammenstillingen 16 kan være av forskjellige typer, mekaniske, hydrauliske eller andre typer. Alternative aktuatorsammenstillinger og andre verktøyde-ler kan finnes i US patent nr. 5,979,558, utstedt til Boulding, som ved denne referanse herved inkorporeres for alle formål.

Strupersammenstillingen 12, vist på figur 1 A-C, inkluderer et øvre struperelement 110 og et nedre struperelement 112. Struperelementene 110 og 112 er generelt sylindriske, og er tettende anordnet langs omkretsen inne i det ytre huset 14.

Det øvre struperelement 110 er glidende anordnet i det ytre huset 14, og er operativt forbundet til aktuatorsammenstillingen 16 for aksial bevegelse inne i huset. Selv om det er foretrukket at det øvre struperelementet er anordnet til bevegelse skal det forstås at enten det ene eller begge struperelementene kan være anordnet på denne måte. Den øvre ende 114 av det øvre struperelement 110 er tettende innfestet til justeringssammenstillingen 18 med holderingen 116 og tetningen 118, fortrinnsvis en o-ringtetning. Sam-menføringsenden 120 av det øvre struperelement 110 har en sammenføringsskulder 122 som fortrinnsvis er dannet i ett med enden 120, for anlegg mot en tilsvarende sammen-føringsskulder 124 på det nedre struperelement 112. Det øvre struperelement 110 inkluderer fortrinnsvis et ringformet fremspring 129 som, i det minste når det øvre struperelement 110 er i en stengt posisjon, som vist på figur 1A-C, strekker seg inn i det indre 158 inne i struperenden 128 av det nedre struperelement 112. Fremspringet 129 på det øvre struperelement 110 inkluderer fortrinnsvis en strømningsreguleringsflate 126.

Den utvendige flate 126 av fremspringet 129 virker som en strømningsregulator. Formen og trekk ved fremspringflaten 126 bestemmer fluidstrømningsmengdene gjennom porten 148 med variabelt ringformet strømningsareal når struperelementene åpnes eller lukkes langs bevegelsesbanen 154. Form og trekk ved fremspringets overflate 126 kan velges for å regulere fluidstrømmen etter ønske. For eksempel frembringer en bueformet overflate, som vist på figur 1-3, strømningsarealkarakteristika som vist i grafen på figur 6, som er et diagram over økningen i åpent strømningsareal, målt i mm<2>, mot aksial bevegelse, i mm, for det øvre struperelement. Den bueformede overflate tilveiebringer den ønskede evne til å åpne strupearealet, og reduserer derfor fluidtrykket, hvilket sakte re-sulterer i mindre skade på formasjonen enn det som vil skje med brått trykktap.

Strømningsreguleringsflaten 126 kan være av enhver ønsket form og frembringe enhver ønsket kurve over strømningsareal mot bevegelse. I tillegg kan andre trekk tilføres til fremspringets overflate for å regulere fluidstrømmen. Alternative former og trekk ved fremspringet er vist på figur 5A-D. Figur 5A viser et buttneset fremspring. Figur 5B viser tillegg av en labyrinttetning 131 på fremspringets overflate 126. Labyrinttetninger er kjent innen faget for å regulere fluidstrøm, og forskjellige typer av labyrinttetninger kan anvendes på fremspringet 129. Figur SC viser en trappetrinnformet fremspringsflate 126, og figur SD viser en konisk flate 126. Andre fremspringsformer og forskjellige kombinasjoner av former og trekk kan brukes. For eksempel kan en labyrinttetning 131 brukes sammen med en trappetrinnformet fremspringsflate.

Det nedre struperelement 112 er fortrinnsvis glidende og tettende anordnet inne i det ytre huset 14. Sammenføirngsenden 128 av det nedre struperelement 112 har en sam-menføringsskulder 124 som fortrinnsvis er dannet i ett med enden 128 for anlegg mot sammenføringsskulderen 122 på det øvre struperelement. Sammenføringsskulderen 124 ligger an mot skulderen 125 på husets vegg 46 for å forhindre oppoverrettet aksial bevegelse av det nedre struperelement 112 når struperen er åpen. Den nedre ende 130 av det nedre struperelement 112 ligger an mot en pressammenstilling 22, og spesifikt spennfjæren 132. Utsparingen 134, integrert dannet på det nedre strupererlement 112, danner et ringformet rom for spolesammenstillingen 136. Spolesammenstillingen 136 er tettende i inngrep med huset 14 ved stempeltetningen 140 og stangtetningen 142. Alter-nativt kan det nedre struperelement 112 være stasjonært i forhold til det øvre element 110, eller det kan være dannet i ett med eller festet til huset 14.

Øvre og nedre struperelementer 110 og 112 ligger an mot hverandre ved motsvarende skuldre 122 og 124 som danner en trinnløst justerbar ringformet struper ved den ringformede tetning 144. Den ringformede tetning er fortrinnsvis av et hardt, erosjonsbe-standig materiale, så som et keramisk materiale eller et metall, så som wolframkarbid, stellitt, eller av en legering. Andre tetninger, hvilket er kjent innen faget, kan brukes. Den ringformede tetning 144 kan tette mot væske- og/eller gasstrykk, etter ønske. En tetning med hard overflate, ulik gummi, plast eller andre myke materialer er foretrukket.

Strupersammenstillingen 12, de øvre og nedre struperelementer 110 og 112 og den ringformede tetning 144 er på figur 1 A-C vist i en stengt posisjon 150. Strupersammenstillingen er bevegelig mellom den stengte posisjon 150 og den åpne posisjon 152, hvilket sees av figur 3. Strupersammenstillingen er trinnløst variabel, dvs. at struperelementet om ønskelig kan posisjoneres på ethvert sted mellom åpen og stengt posisjon, som for eksempel vist på figur 2. Den illustrerte eksemplifiserende utførelse kan åpnes til enhver posisjon langs slaglengden 154 som har sin utstrekning i en langsgående avstand 156. Størrelsen av den ringformede strømningsport 148 reguleres ved justering av struperelementene i forhold til hverandre. Slaglengdeavstanden 156 kan variere, men gjør det

fortrinnsvis mulig for fremspringet 128 å gå fullstendig klar av det innvendige rom 158

i det nedre struperelement 112, som det sees av figur 3.

Fluidstrøm fra det utvendige området 28 inn i fluidpassasjen 30 i verktøysammenstil-lingen 10 reguleres ved hjelp av den trinnløst variable ringformede strømningspoit 148. Den variable struperen kan åpnes sakte mot et stort differansetrykk, opptil struperens arbeidstrykk, uten skade på tetningene. Typiske strupere med glidende dør kan kun åpnes mot et differansetrykk på ca. 10,34 MPa uten å ødelegge terningene.

Ved gassløft og andre operasjoner kan det være ønskelig å holde ventilen med variabelt ringformet areal i en delvis åpen posisjon, eller med en spalteåpning, for å muliggjøre avlastning av brønnen. Det vil si at det ved en slik anvendelse vil være uønsket eller unødvendig å tette den ringformede tetning 144 eller fullstendig stenge ventilen. I et slikt tilfelle kan det øvre element 110 holdes i en delvis åpen posisjon, slik det sees på figur 2, ved bruk av hydraulisk trykk eller en stopper, en lås eller en annen bevegelses-begrensende innretning som anvendes slik at elementet 110 forhindres i å tette mot den ringformede tetning 144. Skuldrene 122 og 124 vil ikke behøve å stenge strømmen gjennom ventilen 144.1 den delvis åpne posisjon befinner skuldrene 122 og 124 seg ved siden av hverandre, hvilket begrenser, men ikke eliminerer flmdstrømmen. Ventilen med det variable ringformede strømningsareal kan beveges mot og inn i den fullstendig åpne posisjon, hvilket sees av figur 3, for å tillate større fluidstrøm.

Den ringformede fluidport 148 er fortrinnsvis ved det ytre husets fluidport 160, som kan bestå av flere åpninger gjennom husets vegg 44. Husets porter 160 kan være plassert hvor som helst langs husets vegg 44, så lenge de er i fluidkommunikasjon med den ringformede port 148, og de kan etter ønske variere i størrelse, form og plassering.

Verktøyet inkluderer fortrinnsvis en pressammenstilling 22, som vist. Spennfjæren 132 ligger an mot det nedre struperelement 112 ved skulderen 164, og ligger an mot verk-tøyets hus 14 ved skulderen 166. Spennfjæren kan være av enhver type kjent innen faget, så som den viste sylinderfjær eller en tallerkenfjær, en skruefjær eller andre fjær. Spennfjæren 132 utøver en stengende belastning på det nedre struperelement 112, slik at den ringformede strømningspoit 148 forblir tettet når aktuatorsammenstillingen utøver lite trykk på det øvre struperelement 10. Videre, der hvor det øvre struperelement 110 ikke er under noen tettende belastning, så som når det er i en låst stengt innkjøringsposi-sjon, virker spennfjæren 132 slik at den tetter den ringformede ventilen. Spennfjæren tar også opp eventuelle toleranser i strupesammenstillingen. Spennfjæren 132 kan ha en defleksjon 168 og en spennkraft etter ønske, og opereres slik at den beveger det nedre struperelement 112 i lengderetningen inne i det ytre huset opptil defleksjonsavstanden.

Det øvre struperelement 110 kan være operativt forbundet til aktuatorsammenstillingen 16 via en justeringssammenstilling 18 og en låsesammenstilling 20. Setefesteundersammenstillingen 170 i justeringssammenstillingen 18 er festet til det øvre struperelement 110, fortrinnsvis via en holderingsammenstilling 172, som vist. Andre anordninger til innfesting kan om ønskelig brukes. Setefesteundersammenstillingen 170 er en sylind-risk spindel som er glidende og tettende i inngrep inne i det ytre huset 14. En tetnings-sammenstilling 174, som kan inkludere avstandsstykker 176 og et tetningselement 178, tetter det ringformede rom mellom utsiden av setefesteundersammenstillingen 170 og den innvendige vegg 46 i huset 14. Tetningselementet 178 er fortrinnsvis en V-pakningstetning, som vist, men kan være av enhver egnet type.

Justeringssammenstillingen 18 inkluderer videre en justeringsspindel 180 som er justerbart festet til setefesteundersammenstillingen 170, fortrinnsvis via en gjengeanordning 182, som vist. Den samlede lengde av justeringssammenstillingen 18 kan velges ved å justere innfestingen av justeringsspindelen 180 til setefesteundersammenstillingen 170. Det er tilveiebrakt en justeringslasemekanisme 184, så som den viste settskrue, for å tillate en selektiv innstilling av justeringssammenstillingens lengde. Justeringsspindelen 180 ligger an mot aktuatorspindelen 50 ved skulderen 186.

Låsesammenstillingen 20 inkluderer en holdering 190 som ved hjelp av gjenger er festet til justeringsspindelen 180. Holderingen 190 virker sammen med låseringsammenstillingen 192, inkludert låseringen 194 og den korresponderende utsparing 196, og en utvidelsesring på en måte som er kjent innen faget. Holderingen 190 har en innsatt skulder 200 som passer sammen med spindelens skulder 202.

I bruk kjøres struperverktøysammenstillingen 10 inn i en undergrunnsbrønn til den ønskede dybde. Verktøysammenstillingen er fortrinnsvis en del av en verktøystreng som kan inkludere tallrike struperverktøysammenstillinger så vel som andre nedihullsverk-tøyer. De nedre og øvre adaptere 40 og 42 er anordnet til innfesting til en verktøystreng.

Verktøysammenstillingen har fortrinnsvis en låst stengt innkjøringsposisjon 151, som vist på figur 1.1 den låste posisjon 151 holder låsesammenstillingen 20 strupersammenstillingen 12 i den tettede stengte posisjon 150 under innkjøringsoperasjoner uten hydraulisk trykk i aktuatorsammenstillingen 16. Låsesammenstillingen 20 virker sammen med pressammenstillingen til å holde struperen i den stengte posisjon. I den låste posisjon holder holderingen 190 og låseringsammenstillingen 192 strupersammenstillingen 12 i den stengte posisjon. Låseringen 194 samvirker med utsparingen 196 i den innvendige overflate 46 i det ytre husets vegg 44 og utvidelsesringen 198 for å forhindre spindelen 50 i oppoverrettet bevegelse.

Låsesammenstillingen 20 kan låses opp, hvilket er kjent innen faget, ved hydraulisk aktuering eller ved mekanisk inngrep med spindelen 50 eller profilhylsen 60, og oppoverrettet trekking for å låse opp låseringsammenstillingen 192. skulderen 202 på spindelen 50 går sammen med skulderen 200 på holderingen 190, slik at en oppoverrettet kraft på spindelen 50 også vil tvinge holderingen 198 oppover, hvilket med kraft beveger låseringen 194 fra utsparingen 196. Låsesammenstillingen 20 er da i en opplast posisjon 153, og struperen kan opereres. Låsesammenstillingen kan låses stengt uten at dette krever opprettholdelse av hydraulisk aktuatortrykk.

Aktuatorsammenstillingen 16 opereres til å regulere strupersammenstillingen 12. For å bevege det øvre struperelement 110 mot den åpne posisjon 152 påføres hydraulisk trykk i det øvre hydraulikkammer 72 i aktuatorsammenstillingen 16. Hydraulisk trykk tilføres til det øvre hydrauliske innløp 60 via hydraulikkledninger (ikke vist), og deretter langs en øvre hydraulikkpassasje 64, gjennom den øvre port 68 og inn i det øvre hydraulikkammer 72. Det hydrauliske trykk virker på det øvre stempel 76, hvilket beveger spindelen 50 oppover. Spindelen 50, som er festet til låse- og justeringssammenstilling-ene, bevirker at det øvre struperelement 110 på tilsvarende måte beveges i retning oppover, mot den åpne struperposisjon 152. Hydraulisk trykk kan om ønskelig påføres for å bevege det øvre struperelementet 110 enhver ønsket avstand langs struperens bane 154 mellom den stengte posisjon 150 og den åpne posisjon 152, opp til den samlede slag-lengdeavstand 156.

I den stengte posisjon 150 er det øvre struperelement 110 i tettende inngrep med det nedre struperelement 112 ved sammenførte skuldre 122 og 124 ved metall-mot-metalltetningen 144. Når det øvre struperelement 110 beveges oppover beveger press-sammenstillingen 22 også det nedre struperelement 112 oppover. Det nedre struperelement 112 vil fortsette å bevege seg oppover under en del av defleksjonsavstanden, hvilket bestemmes av valget av defleksjonsinnretning. Så snart det øvre og nedre struperelement 110 og 112 har beveget seg defleksjonsavstanden 168 vil fortsatt oppoverrettet bevegelse av det øvre struperelement 110 bringe de sammenførte skuldrene 122 og 124 fra hverandre, hvilket danner en ringformet strømningspoit 148 avgrenset av de motsvarende skuldrene som har avstand fra hverandre.

Den ringformede strømningsport 148 tillater fluidforbindelse mellom det utvendige området 28, via fluidporten 160 og fluidpassasjen 30. Fluidstrøm gjennom den ringformede port 148 reguleres ved selektiv bevegelse av det øvre struperelement 110 for å regulere det tilgjengelige strømningsareal.

Struperenden 120 på det øvre strupererlement 110 inkluderer fortrinnsvis et fremspring 129 som strekker seg inn i det innvendige rom 158 i det nedre struperelement 112. Den utvendige overflate av fremspringet 129 avgrenser en strupereguleringsflate 126. Stru-pereguleringsflaten 126 kan være av enhver ønsket form, og kan om ønskelig ha ytterligere trekk. Ved at den avgrenser formen av den ringformede port 148 regulerer formen av reguleringsflaten 126 strømningsarealet inn i strømningspassasjen 30. Slaglengden 156 for struperelementet 110 er fortrinnsvis større enn lengden av fremspringet 129, slik at fremspringet 129 i helt åpen posisjon 152 ikke strekker seg inn i det indre 148 av det nedre struperelement 112.

Det øvre struperelement 110 kan beveges nedover, eller mot den stengte posisjon 150, ved bruk av aktuatorsammenstillingen 16. Hydraulisk trykk tilføres via hydrauliske led-ninger (ikke vist) til det nedre hydrauliske innløp 62, gjennom det nedre hydraulikkammer 74. En økning i hydraulisk trykk inne i kammeret 74 presser det nedre hydrauliske stempel 90 nedover, hvilket beveger spindelen 50 og det øvre struperelement 110 nedover.

Ved å regulere det hydrauliske trykk som tilføres til det øvre og nedre kammer 72 og 74 kan det øvre struperelement 110 etter ønske beveges eller holdes stasjonært til eller i enhver lokalisering langs banen 154, dvs. i åpen eller stengt posisjon 150 og 152, eller et hvilket som helst sted imellom. Struperen er følgelig trinnløst variabel, og strømning gjennom den ringformede porten 148 kan reguleres trinnløst. Avstanden mellom struperelementet 110 og 112 og utformingen av fremspringet 128 bestemmer strømnings-mengden gjennom den ringformede port 148.

Det er her beskrevet strupersammenstillingen og fremgangsmåter til regulering av fluid-strøm inne i brønnen ved bruk av strupersammenstillingen, som tilveiebringer pålitelig-het, robusthet, lang levetid, og som ikke krever kompliserte mekanismer. Modifikasjo-ner, erstatninger, tillegg, utelatelser osv. kan selvsagt gjøres med den eksemplifiserende utførelse som her er beskrevet, hvilke endringer ville være opplagt for en med ordinær fagkunnskap innen faget, og slike endringer er omfattet av prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse. Det skal følgelig klart forstås at den foregående detaljerte beskrivelse kun er gitt som en illustrasjon og et eksempel, idet den foreliggende oppfinnelsei-dé og ramme kun er begrenset av de ledsagende krav.

Claims (14)

1. Struperverktøyanordning (10) til bruk i en undergrunnsbrønn som kan opereres til regulering av fluidstrømning mellom verktøyets utside og en aksial passasje i verktøyet, hvilket struperverktøy er karakterisert ved at det omfatter: et ytre hus (14) som har en ytre husvegg med minst en gjennomgående strøm-ningsport (148,160); en struper (12) med et variabelt ringformet strømningsareal anordnet inne i det ytre hus; idet struperen med det variable ringformede strømningsareal har et første generelt rørformet element (110) som er tettende anordnet inne i det ytre hus, idet det første rørformede element har en skulder (122) med en tetningsflate; et annet generelt rørformet element (112) som er glidende og tettende anordnet inne i det ytre hus, idet det annet element har en skulder (124) med en tetningsflate; og det annet rørformede element er bevegelig mellom en tettet posisjon hvor tetningsflatene er i tettende anlegg, og en åpen posisjon hvor tetningsflatene er en avstand fra hverandre.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det annet element er trinnløst justerbart mellom den tettede posisjonen og den åpne posisjon.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det førs-te element er glidende anordnet i det ytre hus.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at det førs-te element har en ende (120), at det første element avgrenser et indre rom (158), og at enden av det annet element videre omfatter et hovedsakelig rørformet fremspring (129) som strekker seg inn i det indre rom i enden av det første element.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at fremspringets utvendige overflate (126) er bueformet.

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at fremspringets utvendige overflate avgrenser en strømningsreguleringsanordning.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved atstrøm-ningsreguleringsanordningen omfatter en konisk flate.

8. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at fremspringet har en ende, og at fremspringets ende og enden av det første element har en aksial avstand fra hverandre når det annet element er i den åpne posisjon.

9. Anordning ifølge kra 1, karakterisert ved at den videre omfatter en pressammenstilling (22).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at det førs-te element er bevegelig mot og bort fra den tettede posisjon, og ved at pressammenstillingen presser det første element mot den tettede posisjon.

11. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at fremspringet omfatter en labyrinttetning (131).

12. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved atstrøm-ningsreguleringsanordningen omfatter en labyrinttetning.

13. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en aktuatorsammenstilling (16) som er opererbar til å bevege det annet element mellom den tettede og den åpne posisjon.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at aktuatorsammenstillingen er hydraulisk aktuert.