NO781238L - Sikkerhetsventil. - Google Patents

Description

, x Sikkerhetsventil.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en underjordisk sikkerhetsventil som styres fra overflaten, for regulering av en væskestrøm i en sone under overflaten i en brønn.

Brønntrykk .kan medvirke ved lukking av en overflatestyrt, underjordisk sikkerhetsventil, slik det fremgår av US-patentskrift nr. 3.703.193. En slik sikkerhetsventil blir imidlertid dybdefølsom når brønntrykket nærmer seg null. Det benyttes fjærkraft,eller et annet middel med iboende elastisitet, for å lukke ventilen når brønntrykket nærmer seg null.

Det er kjent visse overflatestyrte, underjordiske sikkerhetsventiler, f.eks. som omtalt i US-patentskrift nr. 3.696.868, som omfatter et balansetrykkammer. Lukkingen av en sikkerhetsventil av denne type kan lettes ved trykktilførsel til balansetrykkammer et , Det har imidlertid vist seg at ved å utstyre en underjordisk sikkerhetsventil med et balansetrykkammer, slik at brønntrykket kan medvirke ved lukking av ventilen, vil ventilens begrensninger på grunn av dybdefølsomhet øke, sammenlik^ net med en ventil uten balansetrykkammer, når brønnstykket nær** mer seg null. Det har videre vist seg at ved en underjordisk sikkerhetsventil som er utstyrt med et balansetrykkammer, slik at det, når det tilnærmelsesvis er samme trykk i balansetrykk-kammeret og i styretrykkammeret, frembringes en større kraft som tilstreber lukking av ventilen, vil brønntrykket ha tendens til å holde ventilen åpen.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å frembringe en overf latestyrt, underjordisk sikke-rhetsventil, hvor det største av brønntrykket og balansetrykket vil medvirke ved luk^king av ventilen.

Et annet formålved oppfinnelsen er å frembringe en over-fla,testyrtfunderjordisk sikkerhetsventil, hvor brønntrykket kan medvirke ved lukking av ventilen, uten at ventilens dybdemessige begrensninger øker når balansetrykket nærmer seg null.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en overflatestyrt, underjordisk sikkerhetsventil, hvor kraftvirkningen av balansetrykket, som tilstreber lukking av ventilen, økes ut over kraftvirkningen av styretrykket, og hvor lukkingen ikke motvirkes av brønntrykket.

Ovennevnte og andre formål og fortrinn ved oppfinnelsen vil fremgå av tegningene, den detaljerte beskrivelse og de etter-følgende patentkrav.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger som omfatter et utførel-seseksempel, hvor like deler er betegnet med samme henvisnings-tall og hvori: Fig. 1 viser et vertikalsnitt av en overflatebøyet, underjordisk sikkerhetsventil, hvor ventilen befinner seg i åpen stilling. Fig. 2 viser et vertikalsnitt av den underjordiske sikkerhetsventil ifølge fig. 1, hvor ventilen er lukket under medvirkning av balansetrykket. Fig. 3 viser et noe forstørret vertikalsnitt av ventilen ifølge fig. 1, hvor ventilen-er lukket under medvirkning av brønntrykket. Fig. 4 viser et vertikal-delsnitt som omfatter opplagringssystemet for kuleventilelementet i den underjordiske sikkerhetsventil ifølge fig. 1, 2 og 3, Fig. 5 viser skjematisk et eksempel på anvendelse av sikkerhetsventilen ifølge fig. 1 til 3 i en brønninstallasjon.

Et viktig kriterium, valgt av industrien, for overflatestyrte, underjordiske sikkerhetsventiler er at ventillukkingen skal være feilsikker. Når styrevæsketrykket reduseres, skal den overflatestyrte, underjordiske sikkerhetsventil stenges uten hensyn til trykkforholdene ved ventilen. Et tilstedeværende brønntrykk bør medvirke til lukking av ventilen og ikke sinke denne lukkingsprosess. Ventillukkingen kan også foregå under medvirkning av trykkbalanseringsvæske, Denne væske kommuniserer mellom den underjordiske ventil og styreorganene ved overflaten,

i

Den tjener til utlikning av det hydrostatiske trykk fra styrevæsken, som er virksomt i ventilen og derved sinker lukkingen. Trykkbalanseringsvæsken kan om ønskelig bringes under trykk, for å utvikle en positiv kraft for lukking av ventilen. Ytterligere medvirkning av balansetrykkvæske under ventillukkingen kan opp-nås ved å anordne en balansestempelflate som er større enn styre-stempelf laten. Opprettelsen av en balansestempelf late som over^-stiger styrestempelflaten må imidlertid ikke medføre at sikkerhetsventilen, når balansetrykket nærmer seg null, blir mer dybdefølsom enn underjordiske sikkerhetsventiler uten et balansetrykkammer, og en slik konstruksjon bør ikke resultere i at ventillukkingen sinkes av brønnvæsketrykket.

De ovennevnte ønskelige trekk er oppnådd ved den overflatestyrte, underjordiske sikkerhetsventil ifølge oppfinnelsen. Ventilen lukkes under medvirkning av det største av henh. brønnr væsketrykket og balansevæsketrykket. ytterligere balansetrykk-medvirkning under ventillukkingen er oppnådd uten at lukkingen sinkes av brønntrykket, og uten at ventilens begrensninger på grunn av dybdefølsomhet øker, sammenliknet med underjordiske sikkerhetsventiler med bare en enkelt styreledning, når balanser væsketrykket nærmer seg null.

En brønninstallasjon med innbefatning av den overflater-styrte, underjordiske sikkerhetsventil ifølge oppfinnelsen er vist skjematisk i fig., 5. Brønnen er foret med det vanlige brønnrør 10. En rørstreng 12 strekker seg gjennom brønnrøret 10, Ved avtetting av det ringformede rom mellom rørstrengen 12 og brønnrøret 10 ved hjelp av et pakningselement 14, kan væske^ strømmer fra et produserende lag (ikke vist) avgrenses til det indre av rørstrengen 12. Væskestrømmen gjennom rørstrengen 12 kan reguleres fra overflaten ved hjelp av en underjordisk sikkerhetsventil 16 (vist med strekede linjer i fig»5), Ved brønnoverflaten kan væskestrømmen gjennom rørstrengen 12 regu*-leres av overflateventiler 18 og 20. Den underjordiske sikkerhetsventil 16 betjenes fra overflaten gjennom en styreledning 22 og en balanseledning 24 som strekker seg mellom ventilen 16 og overflaten. Væsken bringes under trykk,, eller trykkavlastes, ved overflaten og pumpes inn i styreledningen 22 eller balanseledningen 24 ved hjelp av en drivmanifold 26, Ved trykktilførsel til styreledningen 22 åpnes den underjordiske sikkerhetsventil 16. Sikkerhetsventilen 16 kan lukkes når styreledningen 22 trykkavlastes. Sikkerhetsventilen 16 lukkes under medvirkning av det største av henh. brønnvæsketrykket i sonen ved den underjordiske sikkerhetsventil 16 og balansevæsketrykket i balanseledningen 24.

Den detaljerte konstruksjon av den overflatestyrte, underjordiske sikkerhetsventil 16 er vist i fig. 1 til 3. Den viste underjordiske sikkerhetsventil 16 er en rørsikkerhetsventil som kan opphenges ved hjelp av en stålkabel. Sikkerhetsventilen kan om ønskelig modifiseres for opphenting ved hjelp av en rørstreng, eller for anvendelse i forbindelse med nedpumpingsutstyr (pump down equipment).

Sikkerhetsventilen 16 omfatter et ventilhus 28 for avgrens-ning av den kontrollerte, underjordiske strømningsbane, en lukkeanordning for regulering av væskestrømmen gjennom den av-grensede strømningsbane, styretrykkpåvirkelige midler for bevegelse av lukkeanordningen til en posisjon for åpning av den underjordiske strømningsbane ved trykktilførsel til styreledningen 22 og midler som påvirkes av det største av henh. brønnvæske-trykket og væsketrykket i balanseledningen 24, og derved medvirker under lukkeanordningens bevegelse til en posisjon for avsperring av væskestrømmen gjennom den underjordiske strømnings-bane .

Ventilhuset 28 avgrenser den kontrollerte, underjordiske strømningsbane. Ventilhuset omfatter en gjennomgående kanal 30 som kan gjennomstrømmes av brønnvæsker, og består av sammenføyde rørformede seksjoner 28a, 28b, 28c og 28d. Ventilhuset 28 er forbundet med et tetningselement 32 som danner avtetning mellom ventilhuset 28 og rørstrengen 12. Når den underjordiske sikkerhetsventil 16 er plassert i rørstrengen 12 med tegningselementet 32 i funksjon, vil væskestrømmen fra undersiden av den underjordiske sikkerhetsventil 16 og gjennom rørstrengen 12 avgrenses til den gjennomgående kanal 30 i ventilhuset 28.

Væskestrømmen gjennom ventilhuskanalen 30 styres av lukkeanordningen. Lukkeanordningen er anbrakt i ventilhuskanalen 30 og montert for bevegelse mellom posisjoner for åpning og lukking av kanalen 30. Lukkeanordningen innbefatter et kuleventilele-ment 34 og en ringformet ventildel 36.

Lukkeanordningen, innbefattende kuleventilelementet 34 og den ringformede ventildel 36, beveges mellom posisjonene for åpning og lukking av ventilhuskanalen 30 ved hjelp av en regulator 38. Regulatoren 38 som er anbrakt i ventilhuskanalen, er beve-lig i aksialretning i kanalen, mellom en første og en andre posisjon. Når regulatoren 38 befinner seg i sin første posisjon,

er væskestrømmen gjennom ventilkanalen 30 avsperret ved hjelp av lukkeanordningen. Når regulatoren 38 befinner seg i sin andre posisjon, har lukkeanordningen åpnet ventilhuskanalen 30 for væskegjennomstrømning.

Lukkeanordningen er konstruert for suksessiv åpning, for utjevning av trykkene på de to sider av kuleventilelementet 34 innen elementet roterer mot posisjonen for åpning av ventilhuskanalen. Opplagringssystemet for kuleventilelementet 34 omfatter et dreibart dødgangselement. Den innledende aksialbevegelse av regulatoren 38 fra den første til den andre posisjon bevirker at den ringformede ventildel 36 åpnes,og at kuleventilelementet 34 beveges i aksialretning, men resulterer ikke i en dreining av kuleventilelementet 34. Brønnvæskene strømmer gjennom den åpne, ringformede ventildel 36 rundt det fremdeles lukkede kuleventil-element 34. Denne overføring av brønnvæsker resulterer i en utjevning av trykkene på de to sider av kuleventilelementet 34. Regulatoren 38 fortsetter deretter sin bevegelse mot den andre posisjon. Regulatoren 38 vil i sin tur føre kuleventilelementet 34 til dets posisjon for fullstendig åpning av ventilhuskanalen.

Den ringformede ventildel 36 kan være tilknyttet regulatoren 38 og bevegelig i aksialretning sammen med denne. Delen omfatter en bevegelig metall-mot-metallanslagsflate 40 som bringes i tettende anlegg mot en tilsvarende, metall-mot-metallan-slagsf late 42 på den rørformede ventilhusseksjon 28c. Når metall-mot-metallflåtene 40 og 42 ligger an mot hverandre (som vist i fig. 2 og 4),er det sperret for væskekommunikasjon rundt kuleventilelementet 34. Når tetningsflåtene 40 og 4 2 er atskilt fra hverandre (som vist i fig. 1), kan det strømme væske rundt kuleventilelementet 34. Brønnvæskene kommuniserer mellom ventilhuskanalen 30 ovenfor kuleventilelementet 34 og ventilhuskanalen 30 nedenfor kuleventilelementet 34 gjennom en åpning 44 i regulatoren 38.

Kuleventilelementet 34 er opplagret for aksialbevegelse

og dreining i ventilhuskanalen 30. Kuleventilelementet er montert

i fliker 46 som strekker seg nedad fra den ringformede ventildel 36. Flikene 46 omfatter motsatt rettede tapper 48 som er dreibart innført i to utboringer 50 som er anordnet på motsatte sider av kuleventilelementet 34. De motsatt rettede svingtappers 48 inngrep i utboringene 50 og den koaksiale bevegelse av flikene 46 og regulatoren 38 resulterer i en aksialbevegelse av kuleventilelementet 34 i ventilhuskanalen 30.Kuleventilelementet 34 bringes i rotasjon som følge av inngrepet mellom en svingtapp 52 på styrerammen 54 og en sliss 56 i kuleventilelementet 34. Styrerammen 54 er anbrakt i ventilhuskanalen 30. Under regulatorens 38 innledende aksialbevegelse fra den første til den andre posisjon vil styrerammen 54 gjennomføre en motsvarende aksialbevegelse fra sin første og øvre stilling til sin andre og nedre stilling. Som følge av denne motsvarende aksialbevegelse av styrerammen 54 blir det ikke overført noen momentarm fra svingtappen 52 til dreieslissen 56. Kuleventilelementet 34 vil følgelig forbli i sin kanallukkeposisjon under regulatorens 38 innledende bevegelse i aksialretning. Ved fortsatt aksialbevegelse av regulatoren 38 vil styrerammen 54 forbli i ro. Kule-ventilelementets 34 bevegelse i aksialretning vil imidlertid fortsette på grunn av inngrepet mellom de motsatt rettede sving-tapper 48 og utboringene 50. Svingtappen 52 overfører en momentarm til kuleventilelementet 34 som følge av inngrepet mellom tappen og dreieslissen 56. Under innvirkning av denne momentarm dreies kuleventilelementet 34 til posisjonen for fullstendig åpning av ventilhuskanalen.

Kuleventilelementet 34 omfatter en ytre tetnlngsflate 58 som, når kuleventilelementet 34 befinner seg i sin kanallukkeposisjon, tjener til avtetning mot en ringformet anslagsflate 60 på den ringformede ventildel 36. Elementet omfatter videre en gjennomgående kanal 62 for opprettelse av en uinnsnevret strøm-ningsbane gjennom ventilhuskanalen 30, når kuleventilelementet 34 befinner seg i posisjonen for fullstendig åpning av kanalen.

For å frembringe en feilsikker, normalt lukket, underjordisk sikkherhetsventil 16 er det anordnet midler, f.eks. i form av en fjær 64, som bevirker at regulatoren 38 tvinges fjærende mot sin første posisjon. Fjæren 64 er plassert rundt regulatoren 38 mellom et skulderparti 66 som dannes av den rørformede ventilhusseksjon 28c og et skulderparti 68 på regulatoren.38.

Den underjordiske sikkerhetsventil 16 innbefatter et styretrykkpåvirkelig system for skyving av regulatoren 38 til den andre posisjon. Det styretrykkpåvirkelige system omfatter et styretrykkammer 70 som er anordnet mellom ventilhuset 28 og regulatoren 38. Det styretrykkpåvirkelige system bevirker at regulatoren 38 føres til sin andre posisjon, hvorved lukkeanordningen åpner ventilhuskanalen 30 når styretrykkammeret 70 til-føres et tilstrekkelig trykk.

Styretrykkammeret 70 dannes delvis av ventilhuset 28, regulatoren 38, et første tetningselement 72 og et andre tetningselement 74. Det første tetningselement 72 som er forbundet med den rørformede ventilhusseksjon 28a, tjener til avtetning mellom ventilhuset 28 og regulatoren 38. Det første tetningselement 72 omfatter en første effektiv tegningsflate som dannes av den sirkelformede tverrsnittsflate innenfor innerdiameteren.Det andre tetningselement 72 som er forbundet med regulatoren 38, tjener til avtetning mellom ventilhuset 28 og regulatoren 38. Elementet omfatter en andre, effektiv tetningsflate. Denne andre tetningsflate som er større enn det første tetningselements 72 første tetningsflate, dannes av den sirkelformede tverrsnittsflate innenfor tetningselementets 74 ytterdiameter.

Trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen 30, ovenfor lukkeanordningen,vil virke mot det første tetningselements effektive tetningsflate og derved frembringe en kraft med tendens til å skyve regulatoren 38 mot den andre posisjon. Størrelsen av denne kraft er lik produktet av brønnvæsketrykket og den første tetningsflate.

Styretrykkvæsken i styretrykkammeret 70 virker mot den styrestempelflate som utgjøres av den andre effektive tetningsflate minus den første, effektive tetningsflate. Trykkvæsken i styretrykkammeret 70 frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren 38 mot den andre posisjon. Den kraft som frembringes av trykkvæsken i styretrykkammeret 70 er lik produktet av styrevæsketrykket og trykkammerets 70 styrestempelflate.

Styrevæsken ledes fra overflaten til styretrykkammeret 70 gjennom styreledningen 22. Styreledningen 22 kan, som vist, ende i en koplingsdel 76 som er anordnet på rørstrengen 12 i tilgrensning til plasseringssonen for det innvendige styretrykkammer 70. Styrevæsken ledes mellom styreledningen 22 og styretrykkammeret

70 gjennom en sidekanal 78 i rørstrengen 22 og en sidekanal 80

i ventilhuset 28. Styrevæsken avgrenses til en strømningsbane mellom styreledningen 22 og styretrykkammeret 70 ved hjelp av atskilte tetningselementer 82 og 84 som omslutter ventilhuset 28.

I tillegg til den kraft som utvikles av den elastiske trykkfjær 64 er sikkerhetsventilen 16 utstyrt med et ytterligere system for skyving av regulatoren 38 mot den første posisjon. Dette ekstra bevegelsessystem påvirkes av det største henh. brønnvæsketrykket og balanseringsvæsketrykket. Når balanseringsvæsketrykket virker mot det ekstra bevegelsessystem, vil det utvikles en resultantkraf t med tendens til å føre regulatoren 38 til den første posisjon, selv om styreledningen 22 og balanseledningen 24 befinner seg under samme trykk. Resultantkraften oppstår fordi den balansestempelflate som påvirkes av balanseringsvæsketrykket, er større enn styrestempelflaten. Nettokraften fra brønntrykket vil ikke motvirke den resultantkraft som utvikles av balanseringsvæsketrykket. Når brønnvæsketrykket virker mot det ekstra bevegelsessystem, vil den underjordiske sikker-hetsventils 16 begrensninger på grunn av dybdefølsomhet ikke øke, sammenliknet med underjordiske sikkerhetsventiler med en enkelt styreledning, selv om trykket i den underjordiske sikker-hetsventils 16 balanseledning 24 nærmer seg null.

Ekstrasystemet for bevegelse av regulatoren 38 til den første posisjon omfatter et flytestempel 86 og et balansetrykkammer 88.

Flytestemplet 86 er plassert mellom regulatoren 38 og ventilhuset 28. Stemplet innbefatter et tredje tetningselement 90 og et fjerde tetningselement 92. Det tredje tetningselement 90 tjener til avtetning mellom flytestemplet 86 og regulatoren 38. Elementet omfatter en tredje effektiv tetningsflate som dannes av den sirkelformede tverrsnittsflate innenfor innerdiameteren og som er mindre enn te<g>ningselementets 72 første effektive tetningsflate. Det fjerde tetningselement 92 tjener til avtetning mellom flytestemplet 86 og ventilhuset 28. Elementet omfatter en fjerde effektiv tetningsflate som er større enn det første tetningselements 72 effektive tetningsflate og mindre enn det andre tetningselements 74 effektive tetningsflate. Den fjerde effektive tetningsflate dannes av den sirkelformede tverrsnittsflate innenfor ytterdiameteren av det fjerde tetnings-

element 92.

Balansetrykkammeret 88 er anordnet mellom regulatoren 38

og ventilhuset 28. Kammeret dannes delvis av det andre tetningselement 74 og flytestemplet 86. Balansestempelflaten utgjøres av det andre tetningselements 74 effektive tetningsflate minus det tredje tetningselements 90 tredje effektive tetningsflate. Balansestempelf laten er følgelig større enn styrestempelflaten.

Styretrykkvæske ledes mellom drivmanifolden 26 og balanse-trykkammeuet 88 gjennom balanseledningen 24. Koplingsdelen 94

er forbundet med rørstrengen 12 i tilgrensning til plasseringssonen for det innvendige balansetrykkammer 8 8. Den nedre ende av balanseledningen 24 er fastgjort til koplingsdelen 94. Hydrau-lisk balansevæske ledes mellom balanseledningen 24 og balansetrykkammeret 88 gjennom en sidekanal 96 som strekker seg gjennom rørstrengen 12 og en sidekanal 98 i ventilhutet 28. Tetningsele-mentene 84 og 32 danner avtetning mellom ventilhuset 28 og rør-strengen1 12, slik at balansevæsken avgrenses til en strømnings-bane mellom balanseledningen 24 og balansetrykkammeret 88.

Når trykket av brønnvæskene i den underjordiske sikkerhets-ventils ventilhuskanal 30 overstiger trykket av balansevæsken i balansetrykkammeret 88, vil brønnvæsketrykket frembringe en kraft med tendens til å skyve regulatoren 38 mot den første posisjon. Brønnvæskene ledes gjennom kanalen 44 i regulatoren 38, og virker mot det fjerde tetningselements 92 fjerde effektive tet-ningsf late. Da denne fjerde effektive tetningsflate er større enn tetningselementets 72 første effektive tetningsflate, vil nettokraften fra brønnvæsketrykket i ventilhuskanalen 30 være lik produktet av brønnvæsketrykket og den ringformede flate som dannes av tetningselementets 92 fjerde effektive tetningsflate minus det første tetningselements 72 første effektive tetningsflate.

Flytestemplet 86 er bevegelig i aksialretning i den underjordiske sikkerhetsventil 16. Ved hjelp av en anslagsflate 100

på ventilhuset 28 blir tetningselementets 90 tredje effektive tetningsflate brakt i funksjon, når balansevæsketrykket overstiger brønnvæsketrykket. Tetningselementets 92 fjerde effektive tetningsflate bringes i funksjon ved hjelp av en anslagsflate på regulatoren 38, når brønnvæsketrykket overstiger balansevæsketrykket. Den ene ende 86a av flytestemplet 86 bringes i anlegg mot anslagsflaten 100 når balansevæsken har det største trykk, mens den annén ende 86b av flytestemplet 86 bringes i an-

legg mot anslagsflaten 102 når trykket er størst i brønnvæskene. Anslagsflåtene 100 og 192 er atskilt fra hverandre, slik at regulatoren 38 kan skyves til sin andre posisjon uten at denne bevegelse hindres av flytestemplet som følge av innestengning mellom anslagsflåtene 100 og 102.

Deri overflatestyrte, underjordiske sikkerhetsventil 16 i-følge oppfinnelsen vil under drift regulere væskestrømmen gjennom en brønn i en sone under overflaten, under påvirkning av styre-organer ved overflaten.

For å åpne den underjordiske strømningsbane gjennom ventilhuskanalen 30 blir' styrevæsken i styreledningen 22 brakt under trykk ved hjelp av drivmanifolden 26. Trykkstyrevæsken fra styreledningen 22 ledes til styretrykkammeret 70. Trykkvæsken i styretrykkammeret 70 virker mot styrestempelflaten. Det frembringes en kraft, motsvarende produktet av trykket og styrestem-pelf laten, med tendens til å skyve regulatoren 38 nedad til den andre posisjon. Når den utviklede kraft er tilstrekkelig stor, vil regulatoren 38 føres nedad. Lukkeanordningen gjennomfører en motsvarende aksialbevegelse og føres til sin posisjon for åpning av den underjordiske strømningsbane (se fig. 1).

For å stenge den underjordiske strømningsbane gjennom ventilhuskanalen 30 under medvirkning av balansevæsketrykket, trykkavlastes styrevæsken i styreledningen 22 mens balansevæsken i balanseledningen 24 bringes under trykk ved hjelp av drivmanifolden 26. Under innvirkning av kraften fra trykkfjæren 64 har regulatoren 38 hele tiden tendens til å beveges mot sin første posisjon. Trykket i balansetrykkammeret 88 frembringer en tilleggskraft som vil skyve regulatoren 38 mot den første posisjon. Ved trykktilførsel til balansetrykkammeret vil flytestemplet 86 beveges i aksialretning, til enden 86a av stemplet bringes i anlegg mot anslagsflaten 100. Det tredje tetningselements 90 tredje effektive tetningsflate bringes derved i funksjon. Dette resulterer i at trykket av væsken i balansetrykkammeret 88 frembringer en kraft som vil skyve regulatoren 38 mot dens første posisjon. Generelt vil trykket i balansetrykkammeret 88 og væsketrykket i styretrykkammeret 70 ha tilnærmelsesvis samme størrelse. Da balansestempelflaten er større enn den ringformede styrestempelflate, vil imidlertid styrevæskens og balansevæskens resultantkraf t tilstrebe skyving av regulatoren 38 mot den første posisjon. Balansetrykkammeret 88 kan om ønskelig tilføres et trykk som

I

overstiger væsketrykket i styretrykkammeret 70. Det frembringes derved en tilleggskraft som vil skyve regulatoren 38 mot den første posisjon. Når summen av kraften fra fjæren 64 og fra trykkvæsken i balansetrykkammeret 88 er tilstrekkelig stor, vil regulatoren 38 føres til sin første posisjon. Regulatoren vil i sin tur føre lukkeanordningen til posisjonen for sperring av væskestrømmen gjennom ventilhuskanalen 30. De to metall-mot-metalltetningsflater 40 og 42 for den ringformede ventildel 36 bringes i anlegg mot hverandre. Kuleventilelementet 34 dreies til posisjonen for avsperring av væskestrømmen gjennom den underjordiske sikkerhetsventil (se fig. 2).

Selv om balansestempelflaten er større enn styrestempelflaten, vil nettokraften fra brønnvæsketrykket ikke sinke ventillukkingen. En første brønntrykkraft med tendens til å sinke ventillukkingen virker mot den første effektive tetningsflate. En andre og motsatt rettet brønntrykkraft virker mot den fjerde effektive tetningsflate. Da den fjerde tetningsflate er større enn den første tetningsflate, vil netto-brønntrykkraften medvirke til lukking av ventilen, og aldri sinke ventillukkingen.

Brønnvæsketrykket vil medvirke til lukking av ventilen, forutsatt at det overstiger balansevæsketrykket. Brønnvæskene vil ledes gjennom åpningen 44 og virke mot flytestemplet 86. Under innvirkning av brønnvæsketrykket vil flytestemplet 86 beveges i aksialretning i sikkerhetsventilen 16, til stemplets øvre ende 86b befinner seg i anlegg mot regulatorens anslagsflate 102. Når flytestemplet 86 er brakt i denne stilling, vil det fjerde tetningselements 92 fjerde effektive tetningsflate utøve en kraftvirkning. Brønnvæskene i ventilhuskanalen 30 frembringer en kraft som er lik produktet av brønnvæsketrykket og det fjerde tetningselements 92 fjerde effektive tetningsflate. Denne kraft tilstreber å skyve regulatoren 38 mot den første posisjon. Brønnvæskene virker likeledes mot det første tetningselements 72 første effektive tetningsflate. Kraften som virker mot det første tetningselement 72 , vil skyve regulatoren 38 mot den andre posisjon. Da den fjerde effektive tetningsflate er større enn den første effektive tetningsflate, vil imidlertid den nettokraft som frembringes av brønnvæsketrykket, skyve regulatoren 38 mot den første posisjon. Når summen av brønnvæske-trykkraften og kraften fra fjæren 74 har nådd en tilstrekkelig størrelse, vil regulatoren 38 skyves mot sin første posisjon. Regulatoren vil i sin tur føre lukkeanordningen til posisjonen for avsperring av væskestrømmen gjennom den underjordiske sikkerhetsventil (se fig. 3).

Medvirkningen av brønnvæsketrykket ved lukking av den underjordiske sikkerhetsventil 16 vil ikke øke sikkerhetsventilens dybdefølsomhet, sammenliknet med eksisterende, underjordiske sikkerhetsventiler uten et balansetrykkammer, selv når væsketrykket i balansetrykkammeret 88 nærmer seg null. Underjordiske sikkerhetsventiler blir dybdefølsomme på grunn av at det hydrostatiske trykk av væsken i en styreledning virker mot et styrestempel. Ved en underjordisk sikkerhetsventil uten balansetrykkammer vil trykket av brønnvæskene også virke mot styréstemplet og fremkalle en kraft med tendens til å motvirke den hydrostatiske trykkraft. Ved den underjordiske sikkerhetsventil 16 ifølge oppfinnelsen vil det hydrostatiske trykk fra styrevæsken likeledes virke mot styrestem-pelf laten , (dvs . den andre effektive tetningsflate minus den første effektive tetningsflate). Ved den undérjordiske sikkerhetsventil 16 blir nettokraften fra brønntrykket frembrakt av brønnvæsketrykket som virker mot den fjerde effektive tetningsflate minus den første effektive tetningsflate. Med denne netto-brønntrykkraft vil sikkerhetsventilens 16 dybdefølsomhetsbegrens-ninger ikke øke, sammenliknet med sikkerhetsventiler uten ba-*-lansetrykkammer,'selv når balansevæsketrykket går mot null.

Det fremgår av det ovenstående at formålene ved foreliggendeoppfinnelse er oppnådd. Det er frembrakt en overflatestyrt, underjordisk sikkerhetsventil , hvor ventillukkingen foregår under medvirkning av det største av henh. brønnvæsketrykket og balansevæsketrykket. Balansevæsketrykket virker mot en flate som er større enn styrestempelflaten, uten at ventilens bevegelse til lukket stilling forsinkes av brønntrykket. Brønntrykket medvirker til lukking av ventilen, uten å øke den underjordiske sikkerhets-ventils dybdefølsomhet, sammenliknet med eksisterende, underjordiske sikkerhetsventiler uten balansetrykkammer, selv når balansetrykket går mot null. Derved er det beste av to ønskede drifts-betingelser oppnådd.

Ovenstående beskrivelse er illustrerende for oppfinnelsen, og det kan innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav foretas ulike forandringer i dimensjoner, form og materialer, samt i detaljene ved den viste konstruksjon, uten å avvike fra oppfinnel-sens prinsipp.

Claims (9)

1. Underjordisk sikkerhetsventil som styres fra overflaten, karakterisert ved et ventilhus med en gjennomgående kanal, en lukkeanordning som er anbrakt i kanalen og montert for bevegelse mellom posisjoner for åpning og lukking av ventilhuskanalen, en regulator for beveging av lukkeanordningen, som er aksialt bevegelig i ventilhuskanalen mellom en første og en andre posisjon, midler for fjærende tvinging av regulatoren mot den først-e posisjon hvori lukkeanordningen stenger ventilhuskanalen, et styretrykkpåvirkelig system for føring av regulatoren til den andre posisjon, som omfatter et styretrykkammer som er anordnet mellom ventilhuset og regulatoren, hvor det styretrykkpåvirkelige system fører regulatoren til den andre posisjon hvori lukkeanordningen åpner ventilhuskanalen, når styretrykkammeret tilføres et tilstrekkelig trykk, og midler for fø ring av regulatoren til den første posisjon, som omfatter et flytestempel som er anbrakt mellom regulatoren og ventilhuset, og et balansetrykkammer som er anordnet mellom regulatoren og ventilhuset og som delvis er avgrenset av flytestemplet, hvor nevnte bevegelses-midler fører regulatoren til den første posisjon under påvirkning av det største av henh. væsketrykket i balansetrykkammeret og brønnvæsketrykket i ventilhuskanalen.

2. Underjordisk sikkerhetsventil som styres fra overflaten, karakterisert ved et ventilhus med en gjennomgående kanal, en lukkeanordning som er anbrakt i kanalen og montert for bevegelse mellom posisjoner for åpning og lukking av ventilhuskanalen, en regulator for beveging av lukkeanordningen, som er aksialt bevegelig i ventilhuskanalen mellom en første og en andre posisjon, midler for fjærende tvinging av regulatoren mot den første posisjon hvori lukkeanordningen stenger ventilhuskanalen, et styretrykkpåvirkelig system for føring av regulatoren til den andre posisjon, som omfatter et styretrykkammer som er anordnet mellom ventilhuset og regulatoren, hvor det styretrykkpåvirkelige system fører regulatoren til den andre posisjon hvori lukkeanordningen åpner ventilhuskanalen, når styretrykkammeret tilføres et tilstrekkelig trykk, og midler for frembringelse av en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den første posisjon, som omfatter et flytestempel som er anbrakt mellom regulatoren og ventilhuset og et balansetrykkammer som er anordnet mellom regulatoren og ventilhuset og som delvis er avgrenset av flytestemplet, hvor de kraftfrembringende midler trer i funksjon når balansetrykkammeret tilføres et trykk som overstiger trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen, og hvor nettokraften fra brønnvæsketrykket likeledes tilstreber skyving av regulatoren mot den første posisjon.

3. Sikkerhetsventil i samsvar med krav 2, karakterisert ved at styretrykkammeret delvis er dannet av et første tetningselement for avtetning mellom regulatoren og ventilhuset, som omfatter en første effektiv tetningsflate og et andre tetningselement for avtetning mellom regulatoren og ventilhuset, som omfatter en andre effektiv tetningsflate som er større enn den første effektive tetningsflate, og at trykkvæsken i styretrykkammeret virker mot differanseflaten mellom den andre tetningsflate og den første tetningsflate og frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den andre posisjon, og at de kraftfrembringende midler omfatter et tredje tetningselement på flytestemplet, med en tredje effektiv tetningsflate som er mindre enn den første effektive tetningsflate, og at trykkvæsken i balansetrykkammeret virker mot differanseflaten mellom den andre effektive tetningsflate og den tredje effektive tetningsflate og frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den første posisjon.

4. Sikkerhetsventil i samsvar med krav 3, karakterisert ved at ventilhuset er utstyrt med en anslagsflate som bevirker at den tredje effektive tetningsflate bringes i funksjon når trykket i balansetrykkammeret overstiger trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen.

5. Underjordisk sikkerhetsventil som styres fra overflaten, karakterisert ved et ventilhus med en gjennomgående kanal, en lukkeanordning som er anbrakt i kanalen og montert for bevegelse mellom posisjoner for åpning og lukking av ventilhuskanalen, en regulator for beveging av lukkeanordningen, som er aksialt bevegelig i ventilhuskanalen mellom en første og en andre posisjon, midler for fjærende tvinging av regulatoren :: mot den første posisjon hvori lukkeanordningen stenger ventil huskanalen, et styretrykkpåvirkelig system for føring av regulatoren til den andre posisjon, som omfatter et styretrykkammer som er anordnet mellom ventilhuset og regulatoren, hvor det styretrykkpåvirkelige system fører regulatoren til den andre posisjon hvori lukkeanordningen åpner ventilhuskanalen, når styretrykkammeret tilføres et tilstrekkelig trykk, og midler for frembringelse av en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den første posisjon, som omfatter et flytestempel som er anbrakt mellom regulatoren og ventilhuset og et balansetrykkammer som er anordnet mellom regulatoren og ventilhuset og som delvis er avgrenset av flytestemplet, hvor de kraftfrembringende midler, trer i funksjon når trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen overstiger væsketrykket i balansetrykkammeret, og hvor den kraft som fremkalles av trykkvæsken i styretrykkammeret, motvirkes av den kraft som frembringes av brønnvæsketrykket, når væsketrykket i balansetrykkammeret går mot null.

6. Sikkerhetsventil i samsvar med krav 5, karakterisert ved at styretrykkammeret delvis er dannet av det første tetningselement for avtetning mellom regulatoren og ventilhuset, som omfatter en første effektiv tetningsflate, og et andre tetningselement for avtetning mellom regulatoren og ventilhuset, som omfatter en andre effektiv tetningsflate som er større enn den første tetningsflate, og at trykkvæsken i styretrykkammeret virker mot differanseflaten mellom den andre effektive tetningsflate og den første effektive tetningsflate og frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den andre posisjon og at de kraftfrembringende midler videre omfatter et tetningselement på flytestemplet, med en effektiv tetningsflate som er større enn den første effektive tetningsflate, og at brønnvæsketrykket i ventilhuskanalen virker mot flytestemplets effektive tetningsflate og frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den første posisjon.

7. Sikkerhetsventil i samsvar med krav 6, karakterisert ved at regulatoren er utstyrt med en anslagsflate som bevirker at flytestemplets effektive tetningsflate bringes i funksjon når trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen overstiger væsketrykket i balansetrykkammeret.

8. Underjordisk sikkerhetsventil som styres fra overflaten, karakterisert ved et ventilhus med en gjennomgående kanal, en lukkeanordning som er anbrakt i kanalen og montert for bevegelse mellom posisjoner for åpning og lukking av ventilhuskanalen, en regulator for beveging av lukkeanordningen, som er aksialt bevegelig i ventilhuskanalen mellom en første og en andre posisjon, midler for fjærende tvinging av regulatoren mot den første posisjon hvori lukkeanordningen stenger ventilhuskanalen, og et styretrykkammer som er anordnet mellom regulatoren og ventilhuset, og som delvis er avgrenset av et første tetningselement for avtetning mellom regulatoren og ventilhuset, med en første effektiv tetningsflate, og et andre tetningselement for avtetning mellom regulatoren og ventilhuset, med en andre effektiv tetningsflate som er større enn den første tetningsflate hvor trykket av brønnvæskene i ventilhuset virker mot den første effektive tetningsflate og frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den andre posisjon, og hvor væsken i styretrykkammeret virker mot differanseflaten mellom den andre effektive tetningsflate og den første effektive tetningsflate og frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den andre posisjon, og hvor det mellom regulatoren og ventilhuset er anordnet et balansetrykkammer som delvis avgrenses av det andre tetningselement og et flytestempel som er plassert mellom regulatoren og ventilhuset og som omfatter et tredje tetningselement med en tredje effektiv tetningsflate som er mindre enn den første effektive tetningsflate,og et fjerde tetningselement med en fjerde effektiv tetningsflate som er større enn den første effektive tetningsflate hvor trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen virker mot den fjerde tetningsflate og frembringer en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den første posisjon, og hvor væsken i balansetrykkammeret virker mot differanseflaten mellom den andre effektive tetningsflate og den tredje effektive tetningsflate og frembringer, en kraft med tendens til å skyve regulatoren mot den første posisjon.

9. Sikkerhetsventil i samsvar med krav 8, karakterisert ved at ventilhuset er utstyrt med en anslagsflate som bevirker at den tredje effektive tetningsflate bringes i funksjon når trykket i balansetrykkammeret overstiger trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen, og at regulatoren er utstyrt med en anslagsflate som bevirker at den fjerde effektive tetningsflate bringes i funksjon når trykket av brønnvæskene i ventilhuskanalen overstiger væsketrykket i balansetrykkammeret.