NO161698B - Kodet fluidstyresystem. - Google Patents
Kodet fluidstyresystem. Download PDFInfo
- Publication number
- NO161698B NO161698B NO851112A NO851112A NO161698B NO 161698 B NO161698 B NO 161698B NO 851112 A NO851112 A NO 851112A NO 851112 A NO851112 A NO 851112A NO 161698 B NO161698 B NO 161698B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pressure
- valve
- code
- selection
- control
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 92
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 26
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000000306 component Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003971 tillage Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
- F15B13/07—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors in distinct sequence
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
- E21B33/035—Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
- E21B33/0355—Control systems, e.g. hydraulic, pneumatic, electric, acoustic, for submerged well heads
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8158—With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
- Y10T137/8175—Plural
- Y10T137/8192—Unobvious - "combination lock" type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/86389—Programmer or timer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
- Multiple-Way Valves (AREA)
- Lubricants (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører generelt et system for å styre et antall undersjøiske hydrauliske ventiler fra en kontrollstasjon på overflaten av den art som fremgår av ingressen til det etter-følgende selvstendige krav.
Noen av de mest betydelige problemer i hydrauliske og pneumatiske styre- og effektsystemer, innebærer overføringen av fluid-styresignaler og fluideffekt over betraktelige avstander. Dette er primært resultatet av to iboende begrensninger ved slike systemer i forhold til elektriske styre- og effektsystemer: Hastigheten av fluidsignaloverføringen er relativt lav; og tverr-snittsarealet for rørledningen eller passasjen som overfører fluidsignalet eller arbeidsfluidet er relativt stort. Disse to faktorer er konkurrerende; Hastigheten ved hvilke en rørledning kan overføre kraft og styresignaler forbedres etter som tverr-snittarealet øker.
Disse begrensninger er ikke et hovedproblem i mange vanlige anvendelser for hydrauliske og pneumatiske styre- og kraftsystemer, slik som i jordbearbeidende utstyr, hvor fluidover-føringsavstandene er små, og størrelse og vektbegrensningen ikke er en avgjørende faktor. Imidlertid er det mange anvendelser i hvilke disse to begrensninger for fluid styre- og kraftsystemer påføres betydelige økonomiske og tekniske ulemper. Kanskje det mest utfordrende problem på dette området er representert ved hydrauliske styresystemer for undersjøiske styreventiler og annet utstyr, plassert ved relativt store avstander fra et overflate-anlegg, fra hvilke ventilene blir styrt.
Ved olje og gass-brønner til havs er det vanlig å lokalisere
det antall styreventiler som trengs for hver brønn i et under-sjøisk tre plassert ved sjøbunnen. Det er nødvendig å tilrette-legge for styring av disse ventiler fra et sted på overflaten, slik som en produksjonsplattform til havs. Det har vært funnet at hydrauliske styresystemer er vel egnet for dette formål.
Eksisterende hydrauliske styresystemer for undersjøiske brønn-
er faller i to basisklasser, direkte virkende og indirekte virkende. I direkte virkende systemer, er en adskilt hydraulisk styreledning forsynt for hver hydrauliske aktuator. På-føring av hydraulisk trykk til en utvalgt styreledning tjener til å aktivere den korresponderende aktuator. I den mest fundamentale av direkte virkende systemer, blir en styreledning forbundet direkte til ventilaktuatoren, med det hydrauliske fluid i styreledningen tjenende som arbeidsfluidet for å operere den undersjøiske ventil. I en forbedring av det direkte virkende system, opererer her styreledningen en kontrollventil. Aktivering av kontrollventilen forbinder ventilaktuatoren til
en separat kilde for trykksatt arbeidsfluid som opererer ventilaktuatoren. Enkle og pålitelige, direkte virkende hydrauliske styresystemer, lider av ulempen av behovet for separate styreledninger, som forløper fra havoverflaten til den nedsenkede brønn ,for hver styreventil.. Hvor det er et betydelig antall brønner, kreves et stort antall styreledninger som gir en styre-kabel av stor diameter. Kostnadene til en kabel som har et stort antall individuelle styreledninger kan være vesentlig. Videre frembringer bruken av en kabel med relativt stor diameter, særlig store problemer idypvannsbrønner ,på grunn av de høye belastninger som påføres kabelen, relativt til en kabel med mindre diameter, i løpet av innstallasjonen. Det kan også frem-sette alvorlige tekniske problemer å tilveiebringe innretninger for å motstå strømning og^ bølger, som påfører drag i kabelen med relativt stor diameter. Videre er direkte virkende systemer ofte økonomisk upraktiske for satelittbrønner som er lokalisert i en stor avstand fra plattformen,fra hvilke de blir styrt. Ikke bare gir den store kabellengden en vesentlig utgift, men for-ankring av kabelen med stor diameter for å begrense den fra bevegelse bevirket ved strømning,kan også tilføre vesentlige kost-nader .
I indirekte virkende hydrauliske styresystemer, blir en eller
flere hydrauliske styreledninger brukt for å overføre kodede signaler til brønnhodet. Vanligvis tjener disse styreledninger
kun til å overføre signaler,og overfører ikke arbeidsfluid ,
for operering av de undersjøiske ventiler. Det kodede signal som overføres av styreledningene mottas av en undersjøisk velgeventil. Velgeventilen henvender seg til den undersjøiske ventil i samsvar med det signal som er overført ved styreledningen. Bruken av kodede signaler unngår behovet for en tildelt styreledning for hver ventil. Dette gir en minskning,
i forhold til direkte virkende systemer, i antallet av hydrauliske ledninger som forløper fra overflaten til den undersjøiske brønn.
Trykk-sekvensstyring er en av de mest vanlige typer av indirekte virkende styresystemer. Indirekte virkende systemer bruker et antall pilotventiler, hvor hver av disse er tilpasset til å operere i et bestemt trykknivåområde. Disse pilotventiler er forbundet i parallell til en enkelt styreledning. Ved pådrag av et valgt trykknivå til styreledningen, vil alle pilotventilene, som er satt til å operere ved dette trykknivå, operere. For å sikre nøyaktig operering av slike systemer, må pilotventilens innstill-ingspunkt være adskilt ved omkring 2,8 MPa. Dette begrenser antallet funksjoner som kan styres ved en styreledning. Detaljer av en form for trykksekvens-styresystemer er beskrevet i US-patent 3.993.100.
En andre type av indirekte virkende hydrauliske styresystemer som har blitt brukt i styringen av undersjøiske brønner er beskrevet i US-patent 4.356.841. I dette system, forløper en styreledning fra en styrestasjon på overflaten til en undersjøisk velgeventil. Denne velgeventil er anordnet til å innta et antall posisjoner, hvor den i hver av disse forbindes til en korresponderende en, blant et sett pilotventiler, til en fluidtrykkilde. Velgeventilen opererer gjennom sin posisjonssekvens i respons til mottak av trykkpulser via styreledningen. Ved å tilføre et valgt antall av pulssekvenser til styreledningen, blir en korresponderende ventilaktuator operert. En ulempe med dette system er, at hvor lengden av styreledningen er stor, som ofte er tilfellet i undersjøiske anvendelser, må en betraktelig forsinkelse tillates å etterfølge hver puls for å sikre at de individuelle pulser forblir adskilte ved velgeventilen. Dette kan gi betydelige forsink-eiser i driften av de undersjøiske ventiler. Dette system er videre ufordelaktig ved at de undersjøiske ventiler må opereres i en fast rekkefølge.
Det ville være fordelaktig å tilveiebringe et styresystem for undersjøiske brønner og annet utstyr, som krever styring av multiple fluidaktiverte elementer fra en fjernstasjon, i hvilke kun et relativt lite antall styreledninger er nødvendig, som tillater de fluidaktiverte elementer å bli operert i enhver ønsket rekkefølge, og som ikke er avhengig av bruken av sek-ve;nsmessige kodesignaler.
Dette oppnås ifølge den foreliggende oppfinnelse ved et system av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved trekkene ifølge karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.
For en bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse, gis hen-visning til vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser, i skjematisk form, en basisutførelse av den foreliggende oppfinnelse- tilegnet for å styre fire ventiler
i en enkelt brønn; Fig. 2 viser, i skjematisk form, en noe mer sofistikert ut-førelse av den foreliggende oppfinnelse, i hvilke multiple ventiler i hver av et flertall brønner kan individuelt styres;
Fig. 3 viser et sideriss av velgeventilen, en del av gearkasse-
i
huset brutt bort for å vise detaljer av gear og spindel-enheten til velgeventilen;
Fig. 4 viser et toppriss av den lineære aktuator og gearkassen
med huset til disse elementer skåret bort langs en hori-sontal bisektor av aktuatoren for å vise de indre kompo
nenter; Fig. 5 viser et forstørret sideriss av aktuatorens endelokk; Fig. 6 viser et forstørret sideriss av det første aktuatorstempel; Fig. 7 viser en toppriss som samsvarer med fig. 5 og 6 med aktuatorens endelokk og det første stempel i en sammen-stilt, fullt tilbaketrukket stilling; og Fig. 8 viser et sideriss i aksielt snitt av en multipel posisjonsventil egnet for bruk i den foreliggende oppfinnelse .
Disse tegninger er ikke ment som en definisjon av oppfinnel-
sen, men er forsynt kun for det formål av å illustrere foretrukkede utførelser av oppfinnelsen beskrevet nedenfor.
En noe generalisert utførelse av den foreliggende oppfinnelse er skjematisk vist i fig. 1. Det kodede styresystem 10 av den foreliggende oppfinnelse opererer et flertall av fluidaktiverte elementer 12a - d. Som vist i fig. 1, er de fluidaktiverte elementer 12a - d, enkeltvirkende, hydrauliske sylindere med returfjær slik som kan bli brukt som ventiloperatører i styringen av forskjellige ventiler 13 a - d av en undersjøisk olje-brønn. Imidlertid vil fagmannen gjenkjenne at den foreliggende oppfinnelse har et bredt område av anvendelser i området av hydraulisk og pneumatisk styring og er ikke begrenset kun til bruk i olje og gassproduserende operasjoner. I den utstrekning at den følgende beskrivelse er fastlagt til styringen av under-sjøisk brønnutstyr, er dette kun for illustrasjon snarere enn en begrensning. Selv om den foreliggende oppfinnelse er likeverd-ig anvendelig for hydrauliske og pneumatiske systemer, vil,
for det formål av forenkling i forklaringen, den følgende omtale vedrøre et hydraulisk system.
Styresystemet 10 innbefatter fire forstyrte styreventiler
14a - d, hvor hver korresponderer med en av de fluidaktiverte elementer 12a-d. Fortrinnsvis er de forstyrte styreventiler 14a-d låsende ventiler.Følgelig, ved aktivering av en av styreventilene 14a-d ved påføring av et pilotsignal, opprettholdes det som korresponderer med de fluidaktiverte elementer 12a-d i den valgte tilstand^ten behov for å opprettholde pilotsignalet. Tilstanden til det korresponderende av de fluidaktiverte elementer 12a-d kan endres kun ved påføring av det motsatte pilotsignal.
Dette er særlig fordelaktig i brønnregulering, hvor tilstanden for visse reguleringsventiler, f. eks. den overflatestyrte undersjøiske sikkerhetsventil, kan forbli uendret for lang-varige perioder.
En trykksatt hydraulisk fluidtilførsel 16 forbindes gjennom
en tilførselsledning 18 til hver av de forstyrte styreventiler 14a - b. Likeledes forbinder en returledning 20 den hydrauliske retur til hver forstyrte styreventil 14a-d til et fluid-returreservoar 22. I fig. 1 og 2, er alle hydrauliske retur-rørledninger indikert med stiplede linjer. En tilførselsakkumu-lator 21 og en støtdempende- akkumulator 23 er forsynt henholdsvis for tilførsel og returledningene 18, 20.
Driften av de forstyrte styreventiler 14a-d reguleres ved en velgeventil 24. Velgeventilen 24 har åtte utgangsåpninger 26a-h, grupper i fire par. Hver av disse par tilveiebringer de to styrefunksjoner, via korresponderende styrerørledninger 27a-h, for en korresponderende en av styreventilene 14a-d. Inngangs-trykk fra den hydrauliske trykktilførsel 16 mottas ved velgeventilen 24 ved en forgrenet innløpstrykkåpning 28. Velgeventilen 24 er også forsynt med et flertall av kodede inngangsåpninger 30a-c. Disse åpninger 30a-c mottar det hydrauliske signal ("velgekode") brukt for å styre velgeventilen 24. I respons til mottak av en velgekode, justerer velgeventilen 24 seg selv for å anbringe en eller flere av utløpsåpningene desig-nert ved den påførte velgekode i fluidkommunikasjon med innløps-trykkåpningen 28.
I den foretrukkede utførelse, blir et binært signal forsynt
til kodeinngangsåpningene 30a-c gjennom kodeinngangsledningene 32a-c. Kvert binære tall (bit) av velgekoden påføres til en samsvarende kodeinngangsåpning 30a-c. I utførelsen vist i fig. 1, er det brukt en trebiters binær velgekode, siden kun tre kodeinngangsåpninger 30a-c er forsynt. Imidlertid, som det vil fremgå, kan det i andre anvendelser være nødvendig med større eller mindre antall av kodeinngangsåpninger.
Den binære velgekode er basert på to trykktilstander, en relativt lav trykktilstand, og eri relativt høy trykktilstand. I den foretrukkede utførelse av velgeventilen 24, er det en differanse på 0,5 MPa mellom det lave og høye trykksignal og lavtrykksignalet opprettholdes omtrent likt med det omgivende undersjøiske trykk ved den undersjøiske brønn. I noen anvendelser, slik som i konstruksjoner i hvilke det er viktig å minimere bobledannelse i styrefluidet, kan det være ønskelig å etablere lavtrykksignalet ved et trykk signifikant over om-givelsestrykk. Følgelig skal forstås at den foreliggende beskrivelse av det kodede styresystem 10, skal terminologien "lavtrykk" og "høytrykk" tolkes relativt til hverandre og indi-kerer ikke absolutt trykk. F. eks. kan lav- og høytrykkstil-standene i noen utførelser være henholdsvis 10 MPa og 13 MPa.
I den foreliggende oppfinnelse, er velgekoden et binært signal overført ved trykket av fluidet til kodeinngangsledningene 32a-c. Et relativt høyt trykksignal representerer en av de to binære tall (biter) mens lavtrykkssignalet representerer den andre av bitene. F. eks. hvis lavtrykkssignalet blir satt ved 1 MPa og høytrykkssignalet ved 4 MPa, korresponderer et signal i ledningene 32c-a og 4 MPa, 1 MPa, 1 MPa til en en binær kode av 1-0-0 (som det i det etterfølgende vil bli klart overfører ledningene 32a den minst signifikante bit). Hver av de åtte mulige permuteringer av den tre-biters velgekode korresponderer til en enkeltstående av de åtte utgangsåpninger 26a-h. Velgeventilen 24 innbefatter innretninger, beskrevet nedenfor i forbindelse med fig. 3 til 8, for å etablere fluidkommunikasjon mellom inngangstrykkåpningen 28 og den ene eller fler av utgangstrykkåpningene 26a-h som samsvarer med den på-førte velgekode. Videre detaljer ved konstruksjonen og opereringen av velgeventilen 24 er fremsatt i det følgende i denne beskrivelse.
Bruken av separate, parallelle signalbaner for overføring av
de individuelle biter av velgekoden gir tallrike fordeler. Denne fremgangsmåte tillater hurtig styring av de undersjøiske ventiler 13a-d, relativt til seriemessig bitoverføring som ville være nødvendig hvor kun enkel kodeoverføringsrørledning er brukt. Dette er særlig viktig i styringen av satelittbrønnen, hvor signaloverføringsdistanser kan være flere tusen meter.
Videre forenkler bruken av en separat rørledning for hver
bit av velgekoden overvåkningen av den tilførte velgekode.
Det er nødvendig kun å overvåke det øyeblikkelige trykk ved hver kodeinngangsledning for å vite den påførte velgekode og, dermed posisjonen av velgeventilen 24. Denne overvåking kan utføres med trykkmålere eller transduktorer (ikke vist) plassert i kodeinngangsledningene 22a-c og posisjonert nære ved overflatestedet ved hvilke velgekoden blir generert. Dette unngår behovet for undersjøisk overvåking av fordelerventilen, hvilket er nødvendig i visse tidligere kjente systemer.
Påføring av hydraulisk trykk til inngangstrykkåpningen 28 blir styrt ved en åpningsventil 36, plassert i en hydraulisk ledning 38 som forbinder innløpstrykkåpningen 28 og trykktilførsels-ledningen 18. Fortrinnsvis er,åpningsventilen 36 en enkeltvirkende, ikke låsende, fjærreturnert styreventil. Under aktivering ved påføring av trykk gjennom en åpningsventilstyre-ledning 40, setter åpningsventilen 36 velgeventilens inngangs-trvkksåpning 28 i fluidkommunikasjon med den trykksatte hydrauliske fluidkilde 16. Således^ved aktivering av åpningsventilen 36, påføres hydraulisk trykk til den av styreventilenes utgangsåpninger 26a-h som korresponderer med den da eksisterende velgekode. Dette tjener til å aktivere den korrekte av styreventilene 14a-d, og oppnår derved styreventilfunksjonen valgt ved påføring av denne velgekode. Når fluidtrykket fjernes fra åpningsventilstyreledningen 40, antar åpningsventilen 36 sin ikke aktiverte tilstand. I den ikke aktiverte tilstand blir velgeventilens inngangstrykkåpning 28 ventilert til retur-ledningen 20. Påføringen av trykk til åpningsventilstyreledningen 40 blir styrt ved en- åpningsstyring 42, hvilket kan være en ventil plassert i en hydraulisk ledning som forbinder den hydrauliske trykktilførsel 16 og åpningsventilstyreledningen 40.
Innretningen 44 er forsynt for å tilføre velgekoden til kodeinngangsledningene 32a-c. Påføringsinnretningen 44 for velgekoden innbefatter en hydraulisk binærkoder 46, som er tilført • trykksatt fluid fra trykkfluidkilden 16. Den binære kode 46 påføres trykksatt hydraulisk fluid til de korrekte av kodeinngangsledningene 32a-c for å etablere den ønskede velgekode. I den foretrukne utførelse, i hvilke det i "lave" trykksignal er omkring likt med omgivelsestrykket, kan den binære enkoder 46 være så enkel som et sett av manuelt opererte ventiler. Hver av disse manuelt opererte ventiler samsvarer med en av kodeinngangsledningene 32a-c og mottar en inngangstilførsel av trykksatt fluid fra fluidtrykkskilden 16. For å operere en utvalgt av de fluidaktiverte elementer 14, ville operatøren manuelt justere hver av ventilene av den binære kode 4 6 til den passende "på" eller "av" posisjon for å levere velgekoden som samsvarer med den ønskede funksjon av det kodede styresystem 10.
Alternativt kan den binære enkoder 4 6 styres fra en separat velge-inngangskontroll 48. Velgeinngangskontrollen 48 innbefatter et tastatur, dreieskive eller andre innretninger for å motta en operativ inngang med hensyn til den ønskede kontrollfunksjon. Velgeinngangskontrollen 48 styrer ventilene til den binære koder 46, og bevirker de til å justere til av-på-posisjoner som er nødvendig for å gi velgekoden det som samsvarer med den ønskede kontrollfunksjon. Styring av den binære koder 46 ved velgeinngangskontrollene 48 kan oppnås på tallrike måter som for fagmannen er vel kjent ved hydrauliske styringer.
For å operere styresystemet 10, justeres den binære koder 46 for å tilføre til kodeinngangsledningene 3 2a-c den velgekode som samsvarer med den ønskede funksjon den valgte ene av de fluidaktiverte elementer 12a-d. Dette bevirker velgeventilen 24
å plassere velgeventilinngangsåpningene 28 i fluidkommunikasjon med den ene av velgeventilutløpsåpningene 26a-h, som samsvarer med den ønskede funksjon. Etter at velgeventilen 24 har etablert inngangsåpningene - utgangsåpningsfluidkommunikasjons-bane som samsvarer med den påførte velgekode, blir åpnings-kontrollen 42 aktivert. Dette åpner åpningsventilen 36, og bevirker trykksatt hydraulisk fluid å bli tilført til velge-
ventilinngangsåpningen 28. Trykk blir så påført gjennom den utvalgte av utgangsåpningene 26a-h til den samsvarende styreledning 27 av den korrekte av de forstyrte styreventiler 14a-d. Fordi de forstyrte styreventiler 14a-d er alle låseventiler, må åpningssignalet og velgekodene bli tilført kun tilstrekke-lig lenge til å etablere en låst tilstand. Straks dette har oppstått, kan signalene tilført til velgeventilen og åpningsventilen 36 fjernes.
Som det vil være åpenbart for fagmannen, kunne enhver av velge-ventilenes utløpsåpninger 26a-h styre et flertall av f luid-aktiverte elementer 12a-d, snarere enn akkurat et enkelt fluidaktivert element som beskrevet ovenfor. I en slik utførelse, ville et flertall av styrerørledningene 27 forløpe fra en ut-løpsåpning, hvor hver slik rørledning danner styresignalet for et samsvarende fluidaktivert element 12. På denne måte, kan påføringen av en enkelt velgekode bli brukt for å oppnå multiple kontrollfunksjoner i undersjøisk brønnsystem.
Videre som det vil fremkomme med hensyn til den påfølgende omtale som vedrører presise utførelser av velgeventilen 24, er simultan påføring av de nødvendige biter av multibitenes velgekode ikke kritisk til opereringen av den foreliggende oppfinnelse. De individuelle biter kan bli tilført simultant eller ved hvilken som helst rekkefølge. Imidlertid er det fordelaktig at åpningskontroll 42 ikke blir aktivert inntil hver bit av velgekoden er påført. Det foreliggende styresystem 10 er vel egnet for anvendelser der lokaliseringen ved hvilke styresignalene blir påført er plassert en
betydelig avstand fra de fluidaktiverte elementer 12a-d.
I den foretrukkede utførelse er velgeventilen 24, åpningsventilen 36, de forstyrte styreventiler 14a-d og akkumulatorene 21-23 alle plassert nær ved de fluidaktiverte elementer 12a-
d, styrt av styresystemet 10. Åpningskontrollene 4 2 og velge-kodepåføringsinnretningen 44 er plassert ved en fjerntbeliggende operasjonsstasjon 52, som, i tilfelle av en undersjøisk brønn, kunne lokaliseres på en plattform eller et boreskip til
havs. Fluidledningene 18,20, 32a-c, 40 som forbinder den fjerntbeliggende operasjonsstasjon 52 og den undersjøiske styre-tilkoblingsplugg som inneholder de fluidaktiverte elementer 12a-d blir ledet gjennom en kabel 50. Denne kabel 50 tilveiebringer den nødvendige beskyttelse og støtte for de individuelle hydrauliske ledninger.
Bruken av et binært kodesystem i den foreliggende oppfinnelse gir god økonomi til antallet av hydrauliske ledninger som for-løper mellom operasjonsstasjonen og den undersjøiske brønn.
For utførelsen vist i fig. la, er et totalt antall på 6 ledninger nødvendig for å skape alle nødvendige styresignaler og arbeidsfluidtilførsel/retur for fire brønnreguleringsventiler 12a-d. Fordi styresystemet 10 er basert på en binær velgekode, vil hver ytterligere kodeinngangsledning 3 2 fordoble antallet av strømreguleringsventiler 12, hvilket styresystemet 10 vil oppta. Således for den type av styresystem 10 vist i fig. 1, kan et totalt antall på 10 hydrauliske ledninger forløpe fra overflaten til en undersjøisk brønn, styre og i kraft til 64 individuelle brønnhodereguleringsventiler 12. Videre krever ikke den foreliggende oppfinnelse at noen hydraulisk ledning overfører mer enn et enkelt signal for å oppnå en hvilken som helst ønsket styrefunksjon. Således er det ikke noe behov for sekvensmessig ventilstyresignaler. Følgelig kan de fluidaktiverte elementer 12a-d bli styrt hurtig og i enhver ønsket rekkefølge.
Vist i fig. 2 er en noe mer sofistikert utførelse av foreliggende oppfinnelse, tilpasset for å styre operasjonen av en gruppe på fire undersjøiske brønner (ikke vist). Brønnene har hver fire fluidaktiverte elementer for å styre forskjellige funksjoner av brønnen. Fig. 2 avbilder de fluidaktiverte element som ventilaktuatorer for en serie av undersjøiske brønnventiler 13a-d. Hvert fluidaktivert element blir styrt ved en korresponderende pilotventil. Av enkelhetshensyn, er det i fig. 2 kun vist fluidaktiverte elementer og pilotventiler for brønn nr. 1, som er representert henholdsvis ved ref. nr. 12a-d og 14a-d. Det vil forstås med den følgende omtale at samsvarende komponenter eksisterer for hver av de gjenværende tre brønner. Det vil ytterligere forstås at antallet brønner som styres, og antallet av fluidaktiverte element for hver brønn, kan avvike fra det vist i fig. 2 ved å gjøre endringer i styresystemet 10' i fig. 2 som vil bli innlysende i betraktning av den følgende omtale.
Pilotventilene 14a-d av brønn nr. 1 blir styrt ved en funk-sjonsvelgeventil 24a. Funksjonsvelgeventilen 24a er generelt lik i drift med velgeventilen 24 beskrevet for utførelsen vist i fig.l. Imidlertid har funksjonsvelgeventilen 24a av ut-førelsen i fig. 2 doble inngangstrykkåpninger 28a og 28b. Utgangstrykkåpningene 26a-h er videre delt i to sett, 26a-d og 26e-h. Funksjonsvelgeventilen,24a mottar en tobiters funksjons-velgekodeinngang med kodeinngangsåpningene 30a,b og kan dermed anta kun fire enkeltstående utgangstilstander, hvor hver posisjon samsvarer med en av de fire pilotstyreventiler 14a-d.
Som det vil bli beskrevet i det etterfølgende i nærmere detalj, påføres funksjonsvelgekodeinngangen til funksjonsvelgeventilen 24a for hver brønn gjennom et felles sett av to inngangsled-ninger 32a,b. Strømningsbanene mellom inngang- og utgangstrykkåpningene 28a,b og 26a-h blir etablert slik at hver av de fire mulige permutasjoner av kodeinngang vil anbringe den første inngangsåpning 28a i fluidkommunikasjon med en enkeltstående av det første sett av utgangsåpningen 26a til d, <p>g vil simultant anbringe den andre inngang-såpning 28b i f luidkommunikas jon med en enkeltstående av det andre sett av utgangsåpninger 26e-h. Det første sett av utgangsåpninger 26a-d overfører signaler som bevirker styreventilene 14a-d og aktivere styreelementene 12a-e. Det andre sett av utgangsåpninger 26e-h overfører de tilsvarende deaktiverende signaler.
Innganger til inngangstrykkåpningene 28a, b av funksjonsvelgeventilen 24a til hver av brønnene blir styrt ved en enkelt brønnvelgeventil 60. Brønnvelgeventilen 60 er fortrinnsvis i-dentisk i oppbygning med funksjonsvelgeventilen 24a. En brønnvelgeventilkode 62 overfører en to-biters brønnvelge-
kode gjennom to brønnvelgekodeinngangsledninger 63a, b til brønnvelgeventilens kodeinngangsåpninger 64a, b. Hver av de fire mulige permutasjoner av de to-biters brønnvelgekoder samsvarer med en av de fire brønner. Felles med funksjonsvelgeventilen 24a, har brønnvelgeventilen 60 en første inngangstrykkåpning 66a som korresponderer med et første sett av fire utgangstrykkåpninger 68a til d, og en andre inngangstrykkåpning 66b som korresponderer med et andre sett av fire utgangstrykkåpninger 68a-h. Som indikert i fig. 2, er hver åpning til det første sett av brønnvelgeventilutgangstrykk-åpninger 68a-d parret med et samsvarende sett av det andre sett av brønnvelgeventilutgangstrykkåpningen 68e-h for å
danne fire brønnstyresignalpar. Hvert slikt signalpar skaper styreinngangen til inngangstrykkåpningene 28a-b av et tilsvarende sett av de fire funksjonsvelgeventiler 24a. F. eks.,,i fig. 2 danner portene 68d,h de to innganger henholdsvis til inngangsåpningene 28a, b av brønnen nr. en av funksjonsvelge-ventilene 24a. Likeledes danner åpningene 68c og g de to innganger til inngangsåpningene av brønn nr. to funksjonsvelge-ventil (ikke vist), etc.
Som tidligere angitt, har hver av de fire brønner sine egne funksjonsvelgeventiler 24a. Funksjonskoden til hver funksjons-velgeventil 24a, mottas fra innretninger 44a for påføring av funksjonsvelgekoden, hvilke er plassert ved den fjerntliggende operasjonsstasjon. Funksjonskoden blir overført gjennom kodeinngangsledningene 32a og b, de fire funksjonsvelgeventiler 24a som hver er forbundet i parallell til disse ledninger 32a,
b. Således opererer de fire funksjonsvelgeventiler 24a-d på koordinert måte, og adresserer alltid korresponderende pilot-styreventil 14 for hver av brønnene.
Brønnvelgeventilens inngangstrykkåpninger 66a, b er forbundet til den hydrauliske trvkktilførsel 16 gjennom separate åpnings-ventiler 36a, b. Fortrinnsvis er åpningsventilene 36a, b enkelt-virkenede pilotventiler med fjærretur. Disse ventiler 36a, b blir styrt ved å muliggjøre åpen og muliggjøre lukket reguler-ing 42a, b på samme måte som er brukt for åpneventilen 36 av utførelsen vist i fig. 1.
Et nødavstengningstrekk ("ESD") for hver brønn er forsynt med forstyrte, fjærreturnerte avstegningsventiler 70a-d. Hver av disse avstengingsventiler 70a-d blir plassert i serie med og oppstrøms av den hydrauliske trykktilførselsledning til den korresponderende brønn. En nødsavstengningsstyring 7 2a-d for hver brønn tilfører pilottrykk til den samsvarende avstengningsventil 70a-d. Ved å opprettholde pilottrykk fra hver av nød-avstengningsreguleringene 7 2a-d, vil den samsvarende avstengningsventil 7 0a-d, forbli den hydrauliske trykkinngang for hver av de forstyrte styreventiler 14a-d, i fluidkommunikasjon med den hydrauliske trykktilførsel 16. , Imidlertid vil operering av nødavstengningsstyringen 72a-d for enhver brønn tjene til å fjerne pilottrykk fra den korresponderende av avstengnings-vetilene 70a-d. Dette bevirker at trykktilførselsledningen til alle pilotstyreventiler av den påvirkede brønn blir ventilert til den hydrauliske retur 22. Dette resulterer i at de fluidaktiverte elementer 12 av den brønn som antar en deaktivering (lukket posisjon) avstenger brønnen.
Alternativt, kan en enkelt nødavstengningskontroll (ikke vist) forsynes for alle brønner. I en slik utførelse er en enkelt avstengningsventil anbragt i den hydrauliske tilførselsledning 18 ved en posisjon oppstrøms av brønnene. Denne avstengnings-ventilen blir styrt ved en enkel nødavstengingsstyring.
Drift av styresystemet 10' i fig. 2 er likt med det i fig. 1. Brønnvelgeventilkoderen 6 2 blir operert for å påføre velgekoden som korresponderer med den brønnen som skal styres. Funksjons-velgeventilkoderen 44a blir operert for å påføre velgekoden som samsvarer med den spesifikke ventil som skal styres.
Fulgt av påføringen av velgekoden blir åpningsstyringen 42a
eller lukkestyringen 42b aktivert, avhengig av om det er ønskelig å åpne eller lukke velgeventilen. Når velgeventilen antar den ønskede tilstand, kan alle styresignaler fjernes.
En foretrukket utførelsesform av velgeventilen 24 er vist i
fig. 3. Velgeventilen 24 i fig. 3 er anordnet til å motta en firebiters kodeinngang ved inngangsåpningene 30a-3 0d, og i respons til dette å skape og etablere fluidkommunikasjon mellom en første inngangstrykksåpning 28a og en utvalgt av 16 første utgangstrykkåpninger 26a-p, og mellom en andre inngangstrykkåpning 28b og en utvalgt av 16 andre utgangstrykksåpning-er 26'a-p. Det vil anerkjennes at velgeventilen 24 beskrevet nedenfor og vist i fig. 3 kan anta 16 enkeltstående posisjoner. Hvert doble sett av inngangs- utgangstrykkbaner, kan velgeventilen 24 i fig. 3 styre opp til 32 separate funksjoner, til-strekkelig for 16 dobbeltvirkende styreventiler 14. Dette er signifikant større antall enn nødvendig ved basisstyresystemet 10 i fig. 1 og 2. Som det vil straks fremkomme, vil utvalgte av inngangs, utgangs og kodede inngangsåpninger 26, 28, 30
av velgeventilen 24, bli plugget for å tilegne den for slike enklere betjeninger. Alternativt kan velgeventilen 24 bli gradert ned eller opp i styrekapasitet ved å endre antallet trinn i aktuatoren og den type av skjærventil som brukes, som vil fremkomme under betraktning av den følgende omtale.
Velgeventilen 24 innbefatter en aktuator 80 og et strømnings-banestyreelement 82. Fortrinnsvis er strømningsbanestyreelemen-tet 82 en multipel posisjons ventil anordnet for å etablere fluidkommunikasjon mellom hver av inngangstrykkåpningene 28a,b og en utvalgt av flertallet av utgangstrykksåpningene 26a-p, 26'a-p. Aktuatoren 80 er tilpasset for å motta velgekoden og å fastsette strømningsbanestyreelementet 82 til den posisjon som er nødvendig for å oppnå den korresponderende inngangstrykksåpning- utgangstrykksåpningskommunikasjon. Velgeventilen 24 innbefatter innretninger 84 for å danne grenseflate med aktuatoren 80 og den multiple posisjonsventil 82 slik at hver velgekode samsvarer med en utvalgt åpning fra hver av utgangs-
åpningssettet 26a-p, 26'a-p. I den utførelse vist i fig. 3,
er aktuatoren 80 en firebiters, 16-posisjoners lineær aktuator; den multiple posisjoneringsventil 82 er en to-inngangsåpning- 2 x 16 utgangsåpning dreibar glideventil; og grense-flateinnretningen 84 er en tannstang og gearboksenhet.
En foretrukket utførelse av aktuatoren 80 er vist i fig. 4. Aktuatoren 80 innbefatter et i hovedsak sylindrisk hus 86 som inneholder fire sammenknyttede stempler 88a-d, hvor hvér samsvarer med en av de kodede inngangsåpninger 30a-d. Et endelokk 90 av aktuatorhuset 86, best vist i fig. 5, har en før-ingsdel 92 som fremspringer inn i sylinderen definert ved huset 86. Endelokkføringsdelen 92 har en oval utsparing 94 som forløper på tvers derigjennom.
Idet det vises til fig. 6, har det første stempel 88a en klipsdel 96a anordnet til å omgi endelokkets føringsdel 92.
En tapp 98a forløper tvers over klipsdelen 96a gjennom den ovale utsparing 94, av endelokkets føringsdel 92. Således definerer den langsgående posisjon av endelokkets ovale utsparing 94 forlengelses- og sammenstrekningsbegrensningene av det første stempel 88a i aktuatorhuset 86. Grenseflaten mellom det første stempel 88a og endelokket 90 er vist i detalj i fig. 7, som viser det første stempel 88a i den fullt sammen-trukne posisjon.
Det første stempel 88a har også en føringsdel 100a som forløper i en retning bort fra klipsdelen 96a. Mellom det første stempelklips og føringsdelen 96a, 100a er en sentral tetningsdel 102 anordnet for å motta O-ringer eller andre tetnings-elementer 104. Den sentrale tetningsdel 102a etablerer en radiell tettet grenseflate mellom de to ender av det første stempel 88a.
Som vist i fig.4 er det andre, tredje og fjerde stempel 88b-d i hovedsak likt i oppbygning med det første stempel 88a, hvor hver har en klipsdel med en tapp som forløper gjennom den ovale utsparing 106 av det påfølgende stempel 88a-c. Det siste stempel 88d behøver ikke ha en føringsdel. Det siste stempel 88d tjener som utgangselement av aktuatoren 80.
Hvert stempel 88a-d er tilpasset for langsgående bevegelse i aktuatorhuset 86, hvor mekanisk tvang blir påført kun ved sjakkeldelen 96 — føringsdelen 100 grenseflate mellom stemplene 88a-d og ved endelokket 90— første stempel 88a grenseflate. Den siste grenseflate tjener som ankerpunkt for hele stempelenheten.
Som vist i fig. 4, er hver av kodeinngangsåpningene 30a-d tilknyttet en korresponderende en av stemplene 88a-d. På-føring av et trykksignal'ved den første kodeinngangsåpning 30a, bevirker det første stempel 88a til å bevege i en retning bort fra endelokket 90 inntil den første stempelsjakke1-tapp 98a kontakter den ende av endelokkets føringsdel ovale utsparing 94 nærmest det første stempel 88a. Denne posisjon representerer full forlengelse av det første stempel 88a. Likeledes vil påføring av et trykksignal til den andre kodeinngangsåpning 30b bevirke det andre stempel 88b til å bevege i en retning bort fra det første stempel 88a inntil det andre stempel sjakkeltapp kontakter den ende av det første stempels ovale utføring 106a nærmest det andre stempel 88b, hvor dette representerer full forlengelse av det andre stempel 88b. Det tredje og fjerde stempel 88c-d, opererer på samme måte.
Sjakkeldelene 96, føringsdelen 100 og de ovale utsparingsdeler 106 av hvert stempel 88a-d,_ har langsgående dimensjoner arrangert slik at maksimal bevegelse av det fjerde stempel 88d relativt til det tredje stempel 88c er dobbelt av det til det tredje stempel 88c relativt til det andre stempel 88d, etc. Dette er indikert i fig. 4.
Innretninger er forsynt for å presse det fjerde stempel 88d i en retning mot endelokket 90 i respons til fraværet av et høy-trykks kodesignal ved åpningen 30d. Som vist i fig. 4, er et andre i hovedsak sylindrisk hus 110 forbundet til det første hus 86 ved den ende av det første hus motsatt av endelokket 90. De to hus 86, 110 er aksielt opprettet. Det andre hus 110 definerer en sylinder 112 av mindre diameter enn det første hus 96. Et returstempel 114 er plassert i det andre hus sylinder 112, og anordnet for aktuell bevegelse deri. Retur stempelet 114 og det fjerde stempel 88b er mekanisk forbundet ved en tannstang 148.
Ved operering av den fjerde stempelpåtreffende innretning, opprettholdes det andre hus sylinder 112 ved et konstant trykk likt med det av høytrykkssignalet brukt i velgekoden. Dette trykk påføres gjennom en åpning 118 i et endelokk 116
av det andre hus 110. Følgelig i fravær av et høytrykksignal til hvilket som helst av aktuatorstempelet 88a-b beveger returstempelet 114 seg i retning mot endelokket 90, og presser hvert aktuatorstempel 88a-d i retningen av endelokket 90. Hvis imidlertid, et eller annet enkelt stempel 88a-d blir aktivert ved påføring av trykk ved dets tilsvarende kodeinngangsåpning 30a-d, vil det stempel og ethvert stempel relativt nærmere returstempelet 114 bevege seg mot returstempelet 114, ved en størrelse lik med den fulle bevegelse av det aktiverte aktuatorstempel. Returstempelet 114 vil alltid bli forskjøvet ved aktivering av et eller flere av aktuatorstemplene, fordi det har en mindre diameter enn aktuatorstemplene 88a-d, og vil der-for utøve en mindre kraft i respons til påføring av ekvivalent hydraulisk trykk. Aktuatorstempelet nærmere endelokket 90,
enn det aktiverte aktuatorstempel, forblir presset i den sammen-trykkede stilling som et resultat av trykkubalanse mellom høytrykket til det aktiverte aktuatorstempel og lågtrykket til de ikke aktiverte aktuatorstempler.
Det samme forhold gjelder for aktivering av et flertall av aktuatorstemplene 88a-d. Betrakt, f. eks. påføringen av et trykksignal kun til kodeinngangsåpningen 30c og 30b. Det fjerde aktuatorstempel 88b vil bli fulgt utstrakt fra det tredje aktuatorstempel 88c fordi kraften som virker på det fjerde aktuatorstempel 88b overgår det som virker på returstempelet 114. På samme måte, vil det andre aktuatorstempel 88b bli fullt ut forlenget relativt til det første aktuatorstempel 88a. Det første og tredje aktuatorstempel 88a, c vil forbli i
deres uutstrakte tilstand på grunn av kraften som bevirkes ved returstempelet 114 trykkubalanse, hvilket presser mot endelokket 90 alle aktuatorsylindre til hvilke et trykksignal ikke blir påført.
Som tidligere angitt i detalj, er forholdet mellom uavhengig bevegelse av detførste til fjerde aktuatorstempel 88a til d 1:2:4:8. Følgelig blir forskyvningen av aktuatorens utgangselement (det fjerde aktuatorstempel 88d)styrt på en binær måte ved kodeinngagsåpningene 30a-d. Således bevirker signalet 1-1-1-1 (en "1" representerer høytrykksignalet og "0" representerer lavtrykkssignalet) ved åpningene 30d-a bevirker det fjerde stempel 88c til å bevege seg 15 enheter, mens 0-0-0-0 representerer en total aktuatorbevegelse på 0 enheter. De gjenværende 14 permutasjoner av den 4-biters binære kode tilveiebringer de mellomliggende 14 aktuatorfor-skyvninger.
Den multiple posisjonsventil 82 er fortrinnsvis en to-inngangs-åpning—2 x 16 utgangsåpning dreibar glideventil, hvor konstruksjonen og opereringen av denne er generelt kjent for fagmannen. En foretrukket utførelse av en slik multipel posisjonsventil 82 tilpasset for bruk i den foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 8. Multipelposisjonsventilen 82 har tre primære komponenter: En rotor 120, vinkelposisjonen av hvilke blir kontrollert ved aktuatoren 80; et rotorhus 122 som inneholder inngangstrykksåpningene 14a, b; og et ut-gangsåpningshus 124. Rotorhuset 122 og utgangsåpningshuset 124 danner ventilhuset til multipelposisjonsventil 82. Rotoren 120 tjener som et bevegbart passasjelement som etablerer fluidkommunikasjon mellom inngangstrykkåpningen 28a,b og utvalgte av utgangstrykkåpningene 26a-h.
Det vil forstås at andre utførelser av multipelposisjonsventilen 82 også kan brukes. Multipelposisjonsventilen 8 2 kunne f. eks. være en lineærventil. Alt som kreves er at det er noen form for en ventilblokk eller husenhet som inneholder inngangsåpninger og utgangsåpninger, og en fluidpassa-sjeelment bevegbart for å etablere forskjellige fluidkommuni-kasjonsbaner fra inngangsåpningene 28 til utvalgte av utgangsåpningene 26.
Rotoren 120 har en sentral akseldel 120, en fluidfordeler-endedel 128, og en drivdel 130, ved hvilke rotoren 120 blir drevet av aktuatoren 80. Spor 132a, b langs omkretsen i overflaten av det sentrale akseldel 126, er opprettet henholdsvis med to inngangstrykkåpninger 28a, b. Rotorrørledninger 134a, b forløper langs den sentrale akseldel 126 i en i hovedsak aksiell retning og tjener til å anbringe inngangstrykkåpningene 28a, b i fluidkommunikasjon med fluidfordeleråpninger 136a, b i fluidfordelerendedelen 128. Pluidfordeleråpningene 136a,
b er bragt i avstand i hovedsak 180° fra hverandre på rotoren 120, og er plassert ved forskjellige radielle avstander fra rotasjonsaksen av rotoren 120.
Plassert mellom fluidfordelerendedelen 128 og utgangsåpningshuset 124 er et rotorhusendelokk 138. Endelokket 138 har to sett av 16 aksielle passasjer 140, hvor settene er arrangert til å danne to konsentriske sirkler. Radien til disse sirkler samsvarer henholdsvis til radiell forskyvning av de to fluidfordeleråpninger 136a, b til rotoren. Innenfor hver av sirk-lene, er aksielle passasjier 140 likevinklet bragt i avstand. Når rotoren 120 er plassert slik at den første fluidfordeleråpning 136a er opprettet med et endelokk aksialpassasje 140, fra det første sett, er den andre fluidfordeleråpning 136b opprettet med en korresponderende aksiell passasje 140 fra det andre sett. Hver 22.5° rotasjon av rotoren 120 vil bringe fluidfordeleråpningene 136a, b til oppretthet med et forskjell-ig par av aksielle passasjer 140. Skjærtetninger 142 er plassert i fluidfordeleråpningene 136a, b, for å opprettholde en avtettet fluidgrenseflate mellom fluidfordeleråpningene 136a, b, og den aksielle passasje 140 med hvilke de er opprettet.
Utgangsåpningshuset 124 er sikret i fast forhold til rotorhuset 122. To sett av 16 utgangstrykkrørledninger 144 144' i utgangsåpningshuset 124, anbringer hvert endelokksaksielle passasje 140 i fluidkommunikasjon med en samsvarende en av to sett på 16 utgangstrykkåpninger 26, 26'.
Som vist i fig. 3 og 4, er multiposisjonsventilen 82 og aktuatoren 80 forbundet den ene til den andre ved et gear-hus 146.En tannstang 148 forløper gjennom gearhuset 146 mellom returstempelet 114 og det fjerde aktuatorstempel 88d og tjener til å overføre til det fjerde stempel 88d, gjen-opprettelseskraften som påføres ved returstempelet 114. Mul-tiposis jonsventilen 82 blir orientert relativt til gearhuset 146 slik at rotordelen 130 avslutter inntiltannstangen 148, med lengdeaksen til rotoren 120 værende normalt til lengdeaksen av tannstangen 148. Et gear 150 festet til rotorens grenseflateendedel 130 blir drevet av tannstangen 148. Føl-gelig bevirker bevegelse av aktuatorutgangselementet (det fjerde stempel 88b), tannstangen 148 å drive rotoren 120. Tanndelingen på tannstangen 148 og gearet 150 er etablert slik at hver av de femten mulige inkrementale bevegelsesen-heter ved det fjerde aktuatorstempel 88d driver rotoren 120
i gjennom i hovedsak 22,5°.
Før sammenstilling av aktuatoren til multiposisjonsventilen 82, blir aktuatoren 80 satt til en kjent posisjon (e.q. 0-0-0-0; det betyr ingen inngang til noen av aktuatorstemplene 88a-d, slik at aktuatorutgangselementet er i full sammentrukket stilling). Multiposisjonsventilen 82 blir redusert til å skape inngangsåpninger 28- utgangsåpningen 26 en fluidkommunikasjonsbane som samsvarer med denne aktuatorposisjon. Multi-posis jonsventilen 82 blir så fastsatt til aktuatoren 82, og opprettholder dette forhold.
Claims (8)
1.
System for å styre et antall undersjøiske hydrauliske ventiler(13a-d fra en kontrollstasjon på overflaten, innbefattende
en styrerørledning (27a-27h) tilknyttet hver av de undersjø-iske ventiler, hvilke undersjøiske ventiler er tilpasset til å operere i respons til påføring av hydraulisk trykk til den korresponderende styrerørledning;
en hydraulisk trykktilførsel (16);
en velgeventil (24) plassert i nærheten av sjøbunnen, hvor velgeventilen er tilpasset til å etablere fluidkommunikasjon mellom trykktilførslen (16) og en valgt en av styrerørledningene, karakterisert ved at velgeventilen har;
en binær aktuator (80) med et antall kodeinngangsåpninger (30a-30d) og et bevegbart utgangselement (88d), hvor hver av kodeinngangsåpningene er tilpasset til å motta et trykksignal kontrollerbart variabelt mellom to trykknivåer, hvor trykknivå-et ved hver kodeinngangsåpning representerer en bit av en multi-bits binær velgekode, og hver velgekode korresponderer med en stilling av utgangselementet (88d) idet den binære aktuator (80) er tilpasset til å justere utgangselementet til en stilling som korresponderer med den da eksisterende velgekode;
en multiposisjonsventil (82) med en inngangstrykkåpning tilpasset for å motta trykksatt fluid fra den hydrauliske trykktilførsel (16), et antall utløpstrykkåpninger hver i fluidkommunikasjon med en korresponderende styrerørledning (27a-27h),
og et fluidpassasjeelement tilpasset for bevegelse til et
antall stillinger, hvor hver slik stilling etablerer fluidkommunikasjon mellom inngangstrykkåpningen og i det minste én av utløpstrykkåpningene; og
innretninger for å koble fluidpassasjeelementet til aktuatorutgangselementet slik at bevegelse av utgangselementet bevirker bevegelse av fluidpassasjelementet, hvor stillingen til utgangselementet bevirker at passasjeelementet inntar en korresponderende stilling som etablerer fluidkommunikasjon mellom inngangstrykkåpningen og en korresponderende utløpstrykkåpning;
et antall kodeinngangsrørledninger (32a-32c) hvor hver er i fluidkommunikasjon med en korresponderende en av kodeinngangsåpningene (30a-30c); og
innretninger for å påføre til kodeinngangsrørledningene en velgekode som korresponderer med den av de undersjøiske hydrauliske ventiler som det er ønsket å betjene.
2.
Styresystem ifølge krav 1,karakterisert ved at påføringsinnretningen for velgekoden er plassert ved kontrollstasjonen på overflaten.
3.
Styresystem ifølge krav 1,karakterisert ved at styresystemet er tilpasset til å styre et antall grupper undersjøiske hydrauliske ventiler, hvor det er et antall velgeventiler, en velgeventil til hver av nevnte grupper undersjøiske hydrauliske ventiler.
4.
Styresystem ifølge krav 3,karakterisert ved at velgeventilene hver har i det minste en første og en andre kodeinngangsåpning, hvor første kodeinngangsåpning for hver velgeventil er i parallell fluidkommunikasjon med en enkelt første kodeinngangsrørledning og hvor den andre kodeinngangsåpning for hver velgeventil er i fluidkommunikasjon med en enkelt andre kodeinngangsrørledning, hvorved den første kodeinngangsåpning for hver velgeventil tilføres et felles signal, og den andre kodeinngangsåpning for hver velgeventil tilføres et felles signal.
5.
Styresystem ifølge krav 3,karakterisert ved at strømningsbanene mellom velgekodens påføringsinnretning og
kodeinngangsåpningene av velgeventilene er arrangert slik at hver velgeventil mottar en felles velgekode.
6.
Styresystem ifølge krav 1,karakterisert ved at det innbefatter innretninger for selektivt å forbinde og avbryte nevnte inngangstrykksåpning til den hydrauliske trykk-tilf ørsel .
7.
Styresystem ifølge krav 3,, karakterisert ved at det innbefatter innretninger for selektivt å pådra trykk fra den hydrauliske trykktilførsel til inngangstrykkåpningen til en valgt en av velgeventilene.
8.
Styresystem ifølge krav 3., karakterisert ved at det innbefatter en ytterligere velgeventil for å styre pådraget av hydraulisk trykk fra den hydrauliske trykktilførsel til nevnte antall velgeventiler, hvor den ytterligere velgeventil er tilpasset til å motta en velgekode fra en andre innretning for påføring av en ønsket velgekode; hvor hver av inngangstrykkåpningene til nevnte velgeventiler er i fluidkommunikasjon med en korresponderende en av utgangstrykkapning-ene av nevnte ytterligere velgeventil, hvor inngangstrykkåpningene til den ytterligere velgeventil er tilpasset for å bli satt i fluidkommunikasjon med den trykksatte hydrauliske fluidtilførsel; idet hver velgekode som påføres til den ytterligere velgeventil av den andre velgekodes påførings-innretning bevirker nevnte ytterligere velgeventil å etablere en fluidkommunikasjonsbane mellom den ytterligere velgeventils inngangstrykkåpning og den av den ytterligere velgeventils utgangstrykkåpninger som korresponderer med velgekoden påført av den andre velgekodes påføringsinnfetning.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/591,733 US4549578A (en) | 1984-03-21 | 1984-03-21 | Coded fluid control system |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO851112L NO851112L (no) | 1985-09-23 |
NO161698B true NO161698B (no) | 1989-06-05 |
NO161698C NO161698C (no) | 1989-09-13 |
Family
ID=24367686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO851112A NO161698C (no) | 1984-03-21 | 1985-03-20 | Kodet fluidstyresystem. |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4549578A (no) |
JP (1) | JPS612906A (no) |
AU (1) | AU565981B2 (no) |
BR (1) | BR8501254A (no) |
CA (1) | CA1243584A (no) |
DE (1) | DE3510037A1 (no) |
FR (1) | FR2561723A1 (no) |
GB (1) | GB2156105B (no) |
NO (1) | NO161698C (no) |
SE (1) | SE8501384L (no) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4888706A (en) * | 1982-07-06 | 1989-12-19 | Institute Of Gas Technology | Fluid distribution to multiple users through distributed intelligence sub-centers |
US5054369A (en) * | 1989-07-28 | 1991-10-08 | Woodward Governor Company | Multiplexed hydraulic control system with plural selector valves |
US5048394A (en) * | 1989-07-28 | 1991-09-17 | Woodward Governor Company | Multiplexed hydraulic control system with oscillator for multiplexer drive |
DE4309839C1 (de) * | 1993-03-26 | 1994-06-23 | Daimler Benz Ag | Ansteuerung von Unterdruck-Stellelementen einer Fahrzeug-Klimaanlage |
GB9319358D0 (en) * | 1993-09-18 | 1993-11-03 | Lucas Ind Plc | Multiplexing valve |
FR2726344B1 (fr) * | 1994-10-31 | 1998-02-20 | Hr Textron Inc | Servovalves hydrauliques a multiplexage |
WO1999047788A1 (en) * | 1998-03-13 | 1999-09-23 | Abb Offshore Systems Limited | Well control |
US6247536B1 (en) | 1998-07-14 | 2001-06-19 | Camco International Inc. | Downhole multiplexer and related methods |
US6567013B1 (en) * | 1998-08-13 | 2003-05-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Digital hydraulic well control system |
US6470970B1 (en) * | 1998-08-13 | 2002-10-29 | Welldynamics Inc. | Multiplier digital-hydraulic well control system and method |
US6179052B1 (en) | 1998-08-13 | 2001-01-30 | Halliburton Energy Services, Inc. | Digital-hydraulic well control system |
US5983822A (en) * | 1998-09-03 | 1999-11-16 | Texaco Inc. | Polygon floating offshore structure |
US6230645B1 (en) | 1998-09-03 | 2001-05-15 | Texaco Inc. | Floating offshore structure containing apertures |
EP1237061A1 (de) * | 2001-03-02 | 2002-09-04 | Thomas Dipl-Ing. Schmidt | Verfahren und Einrichtung zur Fernsteuerung einer Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren Aktoren |
US7516792B2 (en) * | 2002-09-23 | 2009-04-14 | Exxonmobil Upstream Research Company | Remote intervention logic valving method and apparatus |
GB2407595B8 (en) * | 2003-10-24 | 2017-04-12 | Schlumberger Holdings | System and method to control multiple tools |
GB2485660B (en) * | 2009-05-04 | 2012-08-08 | Schlumberger Holdings | Subsea control system |
US10145208B2 (en) | 2015-04-30 | 2018-12-04 | Conocophillips Company | Annulus installed 6 zone control manifold |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB513477A (en) * | 1938-04-01 | 1939-10-13 | Ass Equipment Co Ltd | Improvements in or relating to fluid-pressure-or vacuum-operated control devices |
GB922342A (en) * | 1959-06-15 | 1963-03-27 | Jack Charles Wells | Means for enabling a parallel digital signal to be converted to an analogous fluid pressure or flow |
GB994675A (en) * | 1961-11-17 | 1965-06-10 | Cadillac Gage Co | Digital servo actuators |
US3253678A (en) * | 1963-09-10 | 1966-05-31 | Houdaille Industries Inc | Fluid control system |
NL7006059A (no) * | 1970-04-25 | 1971-10-27 | ||
US3911790A (en) * | 1972-06-23 | 1975-10-14 | Soderhamn Mach Mfg | Multiple position cylinder |
US3882759A (en) * | 1974-01-17 | 1975-05-13 | Deere & Co | Fluid actuated control device |
GB1505496A (en) * | 1974-04-29 | 1978-03-30 | Stewart & Stevenson Inc Jim | Hydraulic control system for controlling hydraulically actuated underwater devices |
GB1601581A (en) * | 1977-02-26 | 1981-11-04 | Fmc Corp | Hydraulic apparatus for controlling subsea oil or gas well operations |
US4187883A (en) * | 1978-01-31 | 1980-02-12 | Cameron Iron Works, Inc. | Multiple position valve |
GB1601582A (en) * | 1978-02-10 | 1981-11-04 | Fmc Corp | Valves |
IT1192760B (it) * | 1978-07-12 | 1988-05-04 | Fiat Spa | Dispositivo di comando a fluido a logica combinatoria |
US4407183A (en) * | 1978-09-27 | 1983-10-04 | Fmc Corporation | Method and apparatus for hydraulically controlling subsea equipment |
US4356841A (en) * | 1979-07-21 | 1982-11-02 | Fmc Corporation | Matrix switching control of subsea production systems |
US4378848A (en) * | 1979-10-02 | 1983-04-05 | Fmc Corporation | Method and apparatus for controlling subsea well template production systems |
US4250929A (en) * | 1979-10-22 | 1981-02-17 | Andreev Evgeny I | Pneumatically operated switch |
US4397334A (en) * | 1981-06-04 | 1983-08-09 | Westinghouse Electric Corp. | Fluid control system |
-
1984
- 1984-03-21 US US06/591,733 patent/US4549578A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-02-25 CA CA000475085A patent/CA1243584A/en not_active Expired
- 1985-03-20 SE SE8501384A patent/SE8501384L/ not_active Application Discontinuation
- 1985-03-20 FR FR8504118A patent/FR2561723A1/fr not_active Withdrawn
- 1985-03-20 GB GB08507244A patent/GB2156105B/en not_active Expired
- 1985-03-20 NO NO851112A patent/NO161698C/no unknown
- 1985-03-20 BR BR8501254A patent/BR8501254A/pt unknown
- 1985-03-20 DE DE19853510037 patent/DE3510037A1/de not_active Withdrawn
- 1985-03-20 AU AU40233/85A patent/AU565981B2/en not_active Ceased
- 1985-03-22 JP JP60057675A patent/JPS612906A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU4023385A (en) | 1985-09-26 |
JPS612906A (ja) | 1986-01-08 |
GB2156105A (en) | 1985-10-02 |
GB8507244D0 (en) | 1985-04-24 |
CA1243584A (en) | 1988-10-25 |
SE8501384L (sv) | 1985-09-22 |
AU565981B2 (en) | 1987-10-01 |
NO161698C (no) | 1989-09-13 |
SE8501384D0 (sv) | 1985-03-20 |
BR8501254A (pt) | 1985-11-12 |
GB2156105B (en) | 1988-01-20 |
NO851112L (no) | 1985-09-23 |
DE3510037A1 (de) | 1985-09-26 |
US4549578A (en) | 1985-10-29 |
FR2561723A1 (fr) | 1985-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO161698B (no) | Kodet fluidstyresystem. | |
NO321018B1 (no) | Utstyr for hydraulisk bronnregulering | |
US4378848A (en) | Method and apparatus for controlling subsea well template production systems | |
NO171650B (no) | Mekanisk aktuator | |
NO323764B1 (no) | Sekvensielt hydraulisk styresystem for bruk i underjordiske bronner | |
US4280531A (en) | Method and apparatus for hydraulically controlling subsea well equipment | |
NO315132B1 (no) | Ventilenhet for nedihulls strömningsregulering | |
US10995584B2 (en) | Fully electric tool for downhole inflow control | |
NO327136B1 (no) | Glidende muffeventil med flere posisjoner | |
NO317672B1 (no) | Undersjoisk ventiltre | |
WO2017042152A1 (en) | Valve actuator with a hydraulic locking device | |
NO812666L (no) | Fjernstyrt kopling. | |
NO320125B1 (no) | Fremgangsmate for manovrering av minst ett nedihullverktoy | |
NO344861B1 (no) | System og fremgangsmåte for å styre et flertall av brønnverktøy | |
NO166971B (no) | Sikker ved svikt trykkstyrt aktuator for ventil. | |
EP1982042B1 (en) | Bore selector | |
US4519263A (en) | Matrix switching control of subsea production systems | |
NO341360B1 (no) | Aktueringssystem | |
US4271867A (en) | Method and apparatus for hydraulically controlling subsea well equipment | |
EP0037746B1 (en) | A rotary actuator | |
US4356841A (en) | Matrix switching control of subsea production systems | |
US10119352B2 (en) | Direct hydraulic rapid response module apparatus and method | |
NO155853B (no) | Hydraulisk ventil. | |
NO20121327A1 (no) | Undersjøisk aktueringsinnretning og system for å aktuere hydraulisk operert brønnverktøy | |
US3661056A (en) | Control systems for self-advancing mine roof supports |