NO313341B1

NO313341B1 - Hylseventil for regulering av fluidstrom og fremgangsmate til sammenstilling av en hylseventil

Info

Publication number: NO313341B1
Application number: NO20012664A
Authority: NO
Inventors: Rune Nilsen; Per Olav Haughom
Original assignee: Ziebel As
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-09-16
Also published as: NO20012664D0; CA2436999C; BR0115932B1; DK1350008T3; EP1350008B1; NO20012664L; AU2002221208A1; DE60114458D1; EP1350008A1; US20040041120A1; CA2436999A1; ATE307959T1; US6951331B2; EP1350008B8; DE60114458T2; BR0115932A; WO2002046576A1

Description

Oppfinnelsen vedrører en hylseventil for regulering av fluidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar og et produksjonsrør i en brønn i hydrokarbonreservoaret, hvor hylseventilen omfatter en første hylse og en annen hylse som er koaksiale og som ved hjelp av en aktuator eller et verktøy er relativt bevegelige mellom stillinger hvor minst én åpning i den første hylse korresponderer eller ikke korresponderer med minst én åpning i den annen hylse, for å åpne henholdsvis stenge fluidstrømmen.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil som omfatter en første hylse i form av en ytterhylse og en annen hylse i form av en innerhylse, hvor ytterhylsen og innerhylsen er fremstilt separat.

Ved utvinning av hydrokarboner fra hydrokarbonreservoarer bores brønner fra sjøbunnen eller jordoverflaten ned til og inn i reservoaret som står under trykk. Brønnen fores med foringsrør for å hindre at den raser sammen, og inne i foringsrøret plasseres et produksjonsrør, som strekker seg fra et brønnhode på sjøbunnen eller jordoverflaten, og inn i reservoaret. Foringsrøret perforeres i reservoaret, slik at hydrokarboner kan strømme inn i foringsrøret og videre inn i produksjonsrøret og opp til brønnhodet for viderebehandling.

Et hydrokarbonreservoar kan inneholde både olje, gass og vann. Produksjonsforholdene, det vil først og fremst si mengden av olje, gass og vann og trykket i reservoaret, varierer vanligvis gjennom reservoaret, og endres i løpet av produksjonstiden. For å kunne regulere produksjonen fra brønnen, det vil si regulere innstrømmingen av olje, gass og vann i brønnen, er det ønskelig å kunne stenge og åpne for innstrømming til brønnen forskjellige steder langs produksj onsrøret.

For å opprettholde trykket i reservoaret benyttes det enkelte steder vann- eller gassinjeksjon, det vil si at trykksatt vann eller gass presses inn i reservoaret fra brønnen, og det kan da være ønskelig å regulere utstrømmingen fra brønnen langs produksj onsrøret.

For å regulere strømmen til eller fra en brønn kan det benyttes hylseventiler, som kan plasseres med passende avstand langs brønnen i reservoaret. Hylseventilene omfatter en ytterhylse og en innerhylse som begge er forsynt med åpninger. Ytterhylsen er fast og utgjør et parti av produksjonsrøret, mens innerhylsen er bevegelig for å bringe åpningene i de to hylsene inn og ut av innbyrdes korrespondanse, for å åpne henholdsvis stenge for strøm gjennom hylseventilen.

Reservoaret kan strekke seg over et meget stort område, eksempelvis 2000 meter, og inndeles vanligvis i forskjellige produksjonssoner, som kan ha svært forskjellig trykk. Produksjonsrøret strekker seg gjennom de forskjellige produksjonssonene, og kan ha én eller flere hylseventiler i hver produksjonssone, slik at det kan produseres hydrokarboner fra en eller flere produksj onssoner, mens andre produksjonssoner kan være stengt. Produksj onssonene kan skilles fra hverandre med isolasjonspakninger, som plasseres mellom foringsrøret og produksjonsrøret, slik at fluider ikke lekker mellom produksj onssonene langs utsiden av produksj onsrøret.

Dersom det produseres fra en produksj onssone med et trykk på eksempelvis 200 bar, vil produksjonsrøret ha et innvendig trykk på tilnærmet 200 bar. Hvis produksjonsrøret går gjennom en produksj onssone med et trykk på eksempelvis 50 bar, må hylseventilene for å hindre utstrømming fra brønnen være stengt i denne produksjonssonen. Hylseventilene utsettes dermed for et differansetrykk på 150 bar mellom utsiden av ytterhylsen og innsiden av innerhylsen.

Det motsatte tilfelle kan også forekomme, det vil si at det produseres fra en produksjonssone med et trykk på eksempelvis 50 bar, og at produksjonsrøret går gjennom en produksjonssone med et trykk på eksempelvis 200 bar, hvor hylseventilene for å hindre innstrømming til brønnen er stengt. I dette tilfelle utsettes også hylseventilene for et differansetrykk på 150 bar, motsatt rettet det ovennevnte differansetrykk.

Et høyt differansetrykk kan i seg selv gi opphav til lekkasje. I tillegg kan differansetrykk forårsake deformering av hylseventilene, hvilket kan bevirke at hylseventilene lekker i stengt stilling.

Problemet forbundet med lekkasje av hylseventilene på grunn av de store differansetrykkene kan løses med fleksible pakninger av ikke-metallisk materiale. Temperaturen i reservoaret kan imidlertid være 100°C eller høyere, og reservoaret kan inneholde bestanddeler som tærer på pakningsmaterialene. Erfaring viser at det i hylseventiler hvor tetningen er basert på pakninger etter en tid ofte oppstår lekkasje når ventilen er i stengt stilling, og pakninger er således ikke noen fullgod løsning på problemet.

For å unngå pakninger er det utviklet ventiler med metall mot metall tetninger. Metall mot metall tetninger har imidlertid liten evne til å oppta de store deformasjoner som kan forårsakes av store differansetrykk, og gir derfor heller ingen fullgod løsning på problemet med utette hylseventiler i stengt stilling ved store differansetrykk.

GB 2 201 979, US 4 782 896 og US 4 921 044 beskriver hylseventiler for regulering av fluidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar og en brønn i hydrokarbonreservoaret, omfattende en fast ytterhylse og en innerhylse som er bevegelig mellom stillinger hvor åpninger i ytterhylsen og innerhylsen korresponderer eller ikke korresponderer.

US 6.044.908 beskriver en glidehylseventilanordning for nedihulls regulering av fluidstrømmen mellom ringrommet og en rørstreng i en olje- eller gassproduserende brønn. Ventilen kan bygges inn som en del av rørstrengen og har en indre koaksialt glidbar hylse med radial strømningsport.

US 5.263.683 beskriver en glidehylseventilanordning for bruk nedihulls med tetningselementer som er plassert mellom glidehylsene med en stabel trykkpåvirkbare tetningsringer og en ikke-elastomer og ikke-metallisk reservering.

US 6.003.834 omhandler en fluidsirkuleringsinnretning for bruk i avviksbrønner i form av et rørlegeme med langsgående boring og fluidforbindelsesport i sideveggen, med utskiftbar hylseventil med tetningsdel som tillater eller forhindrer fluidstrøm mellom borehullets ringrom og rørstrengen. Innretningen er integrerbar i en rørstreng.

Oppfinnelsens hensikt er å frembringe en løsning på det ovennevnte problem forbundet med lekkasje av hylseventilene ved store differansetrykk. Hensikten er videre å frembringe en fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil hvor det ovennevnte problem er løst.

Hensikten oppnås i henhold til oppfinnelsen med en hylseventil og en fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i kravene.

Oppfinnelsen vedrører således en hylseventil for regulering av fluidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar og et produksjonsrør i en brønn i hydrokarbonreservoaret, hvor hylseventilen omfatter en første hylse og en annen hylse som er koaksiale og som ved hjelp av en aktuator eller et verktøy er relativt bevegelige mellom stillinger hvor minst én åpning i den første hylse korresponderer eller ikke korresponderer med minst én åpning i den annen hylse, for å åpne henholdsvis stenge fluidstrømmen.

Ifølge oppfinnelsen er den første hylse i en utsparing eller i åpningen forsynt med et radialt bevegelig tetningselement som har en tetningsflate som er tilpasset til anlegg mot den annen hylse rundt den annen hylses åpning. Videre er minst ett spennelement anordnet mellom motsvarende anleggspartier på tetningselementet og den første hylse, hvilket spennelement presser tetningselementet med dets tetningsflate mot den annen hylse, slik at det oppnås en tetning mot den annen hylse. Tetningen er avhengig av kraften fra spennelementet eller spennelementene, og ved korrekt dimensjonering av spennelementet eller spennelementene er det mulig å frembringe en god tetning som er i stand til å motstå store differansetrykk.

Den første hylse kan være en ytterhylse, og den annen hylse vil i såfall være en innerhylse. Det kan også være omvendt: Den første hylse kan være en innerhylse, og den annen hylse vil i såfall være en ytterhylse. Tetningselementet kan således plasseres enten i ytterhylsen eller i innerhylsen, og tette mot henholdsvis innerhylsen eller ytterhylsen.

Det radialt bevegelige tetningselement kan være plassert i den første hylses åpning, og ha en gjennomgående radial åpning som er tilpasset til korrespondanse med den annen hylses åpning. Fluidstrømmen strømmer dermed gjennom tetningselementet når hylseventilen er i åpen stilling.

Det minst ene spennelement kan utgjøres av en skruefjær, den kan være en fjær som omfatter et elastomerisk materiale, den kan utgjøres av én eller flere bladfjærer eller en tallerkenfjær. I en foretrukket utførelse utgjøres spennelementet av en stabel av tallerkenfjærer.

Hylseventilen kan være av en type hvor den første og annen hylse er relativt bevegelige ved at den første eller annen hylse er dreibar om produksj onsrørets lengderetning, den første eller annen hylse kan være skyvbar i produksj onsrørets lengderetning, eller en kombinasjon av begge, eksempelvis kan den første eller annen hylse være bevegelig langs en skruelinje i produksj onsrørets lengderetning. Den første og annen hylse kan ha én eller flere åpninger som korresponderer med motsvarende åpninger i den annen henholdsvis den første hylse. De to hylsenes relative bevegelighet kan realiseres ved hjelp av et fjernstyrt verktøy som drives av en elektrisk eller hydraulisk motor, eksempelvis via kveilrør eller elektriske kabler, eller innerhylsen kan beveges via en borestreng. I begge tilfelle kan bevegelsen overføres til innerhylsen via et gripeverktøy med spennbakker som aktiveres elektrisk eller hydraulisk. De to hylsenes relative bevegelighet kan også realiseres med innretninger som er integrert i hylseventilen, eksempelvis hydrauliske sylindrer. I tillegg til at hylseventilen er bevegelig mellom stillinger hvor de to hylsenes åpninger korresponderer eller ikke korresponderer, kan hylseventilen også være bevegelig til mellomstillinger, slik at fluidstrømmen kan innstilles til mellomstillinger mellom stengt og fullt åpen strøm. Hylsenes åpninger kan være anordnet i rekker langs hylsene, og være anordnet symmetrisk rundt hylsene.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil som omfatter en første hylse i form av en ytterhylse og en annen hylse i form av en innerhylse, hvor ytterhylsen og innerhylsen er fremstilt separat. Ifølge oppfinnelsen plasseres et tetningselement og et spennelementet i ytterhylsens åpning, med

spennelementet anordnet mellom motsvarende anleggspartier på tetningselementet

og ytterhylsen, hvilket medfører at tetningselementet med dets tetningsflate rager innenfor ytterhylsens innside. Et spennverktøy med spennbakker tilpasset tetningselementets åpning plasseres utenfor ytterhylsens åpning, og spennbakkene føres inn i tetningselementets åpning og spennes fast mot innsiden av tetningselementets åpning. Spennbakkene med det fastspente tetningselement føres deretter utover i ytterhylsens åpning inntil tetningselementets tetningsflate hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside, hvoretter innerhylsen føres inn i ytterhylsen, spennbakkene med det fastspente tetningselement føres innover i ytterhylsens åpning inntil tetningselementets tetningsflate ligger an mot innerhylsen, og spennbakkene løsnes fra tetningselementet og spennverktøyet fjernes.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere i tilknytning til beskrivelser av bestemte utførelser, og med henvisning til tegningene, hvor:

fig. 1 viser et petroleumsreservoar med en brønn,

flg. 2 viser en hylseventil ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser et snitt lagt langs snittlinjen III-III på fig. 2, hvor hylseventilen er i

åpen stilling,

fig. 4 viser et snitt lagt langs snittlinjen III-III på fig. 2, hvor hylseventilen er i

stengt stilling,

fig. 5 viser et snitt lagt langs snittlinjen VII-VII på fig. 2, hvor hylseventilen er i

stengt stilling,

fig. 6 viser et snitt tilsvarende et snitt lagt langs snittlinjen III-III på fig. 2, med et

spennverktøy til bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 7 viser et lengdesnitt tilsvarende et snitt lagt langs snittlinjen VII-VII på fig.

2, med et spennverktøy til bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 8 viser et snitt tilsvarende et snitt lagt langs snittlinjen VIII-VIII på fig. 9, for

en annen hylseventil ifølge oppfinnelsen,

fig. 9 viser en hylseventil med en ytterhylse som har åpninger ifølge utførelsen

vist på fig. 8, og

fig. 10-16 viser tverrsnitt gjennom alternative utførelser av hylseventiler ifølge

oppfinnelsen.

Fig. 1 viser et snitt gjennom en sjøbunn 45 med underliggende bergarter. Et hydrokarbonreservoar 4 befinner seg under en tett kappebergart 46.

En brønn 5 er boret fra sjøbunnen 45 ned til og inn i hydrokarbonreservoaret 4. Den delen av brønnen 5 som befinner seg utenfor reservoaret 4 er foret med et foringsrør 43, og inne i reservoaret er brønnen foret med et foringsrør 43', for å hindre at brønnen 5 raser sammen. Rommet mellom veggen av det utborede brønnhullet og foringsrøret 43' er inne i reservoaret 4 fylt med betong 44. Inne i foringsrøret er det plassert et produksjonsrør 6, som strekker seg fra et brønnhode 41 på sjøbunnen 45, og inn i reservoaret 4. Perforeringer 47 i betongen 44, hvilke perforeringer kan være laget ved å skyte prosjektiler gjennom betongen, tillater fluider i reservoaret 4 å strømme gjennom betongen 44 og veggen i foringsrøret 43' og inn i rommet mellom foringsrøret 43' og produksjonsrøret 6. En produksjonspakning 42 som er plassert mellom foringsrøret 43 og produksjonsrøret 6 hindrer at fluider i reservoaret 4 strømmer opp i brønnen 5 mellom foringsrøret

43 og produksjonsrøret 6.

Produksjonsforholdene i reservoaret 4, det vil først og fremst si mengde olje, gass og vann og trykket i reservoaret, varierer langs produksjonsrøret 6, og vil endres i løpet av produksjonstiden. For å kunne regulere produksjonen fra brønnen 5 langs produksjonsrøret 6, det vil si regulere innstrømmingen av olje, gass og vann i produksjonsrøret 6, inndeles reservoaret 4 i forskjellige produksj onssoner, som kan ha svært forskjellig trykk. Produksj onssonene er skilt fra hverandre med isolasjonspakninger 55, som er plassert mellom foringsrøret 43' og produksjonsrøret 6 og hindrer at fluider lekker mellom produksjonssonene.

Produksjonsrøret 6 strekker seg gjennom de forskjellige produksjonssonene, og har en hylseventil 3 i hver produksjonssone. Når en hylseventil 3 er åpen tillates fluider å strømme fra reservoaret 4 i den respektive produksjonssonen, inn i produksjonsrøret 6 og opp til brønnhodet 41 for viderebehandling. Ved å åpne eller stenge de forskjellige hylseventilene 3, kan det produseres hydrokarboner fra en eller flere produksj onssoner, mens andre produksj onssoner kan være stengt.

Fig. 2 viser en hylseventil 3 ifølge oppfinnelsen. Hylseventilen 3 omfatter en første hylse i form av en ytterhylse 2 som har åpninger 1. Ytterhylsen 2 er fast og utgjør et parti av produksjonsrøret 6, som ikke er vist på fig. 2. En bevegelig annen hylse i form av en innerhylse 7, som er vist delvis utenfor ytterhylsen 2, er når hylseventilen 3 er sammenmontert anordnet inne i ytterhylsen 2. Sammenmonteringen av innerhylsen 7 og ytterhylsen 2 skjer ved å føre innerhylsen i retningen L, som er lengderetning både for produksjonsrøret 6, innerhylsen 7 og ytterhylsen 2. Ikke viste tapper innvendig i ytterhylsen 2 samvirker i sammenmontert stilling med et styrespor 49 i innerhylsen 7, slik at innerhylsen 7 ikke glir ut av ytterhylsen 2. Innerhylsen 7 er forsynt med innvendige riller 48 som kan gripes av en aktuator eller et verktøy, for å dreie innerhylsen 7 mellom stillinger hvor ytterhylsens åpninger 1 korresponderer eller ikke korresponderer med åpninger 8 i innerhylsen 7, for å åpne henholdsvis stenge fluidstrømmen fra reservoaret til det indre av innerhylsen 7. Innerhylsen 7 er åpen i endene, og fluidene kan følgelig strømme fritt videre i produksjonsrøret 6. Fig. 2 viser også et tetningselement 9, et spennelement i form av en tallerkenfjær 62 og en O-ring 64, som vil bli omtalt nærmere senere.

Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en åpning 1 i ytterhylsen 2 på fig. 2, lagt langs snittlinjen III-III, dog med den forskjell at spennelementet istedenfor en tallerkenfjær utgjøres av en skruefjær 60. Hylseventilen er vist i åpen stilling, idet det ses at ytterhylsens åpning 1 korresponderer med innerhylsens 7 åpning 8. Ytterhylsens åpning 1 er forsynt med et tetningselement 9 som i radial retning R henholdsvis motsatt R er bevegelig bort fra og mot innerhylsen 7. Tetningselementets 9 bevegelighet i retningen R og motsatt R er tilveiebragt ved at tetningselementet 9 har en sideflate 15 som er tilpasset sideflaten 16 av ytterhylsens åpning 1. Tetningselementet 9 har en gjennomgående radial åpning 10 som er tilpasset til korrespondanse med innerhylsens åpning 8. Den delen av tetningselementet 9 som vender mot innerhylsen 7 har rundt den gjennomgående åpning 10 en tetningsflate 11 som er tilpasset til anlegg mot innerhylsen 7 rundt innerhylsens åpning 8.

Skruefjæren 60 er anordnet mellom anleggspartier 13 på tetningselementet 9 og motsvarende anleggspartier 14 på ytterhylsen 2 og presser tetningselementet 9 med dets tetningsflate 11 mot innerhylsen 7. Det oppnås dermed en tetning i hylseventilen 3. Tetningen mellom tetningselementet 9 og innerhylsen 7 har imidlertid liten betydning i åpen stilling av hylseventilen 3, hvor det jo nettopp er meningen at fluider skal slippe gjennom hylseventilen. Fig. 4 viser den samme åpning 1 i ytterhylsen 2 som er vist på fig. 3, i stengt stilling, hvilket er fremkommet ved at innerhylsen 7 er dreiet i retning P inntil innerhylsens åpning 8 ikke korresponderer med ytterhylsens åpning 1 og tetningselementets åpning 10.1 stengt stilling har tetningen mellom tetningselementet 9 og innerhylsen 7 stor betydning, da fluider som lekker inn mellom tetningselementet 9 og innerhylsen 7 vil finne sin vei videre inn i produksjonsrøret 6. Som omtalt i beskrivelsens generelle del kan hylseventilene i stengt stilling utsettes for store differansetrykk, som foruten at de i seg selv kan være opphav til lekkasje, også kan forårsake stor deformering av hylseventilene, hvilket kan bevirke at hylseventilene lekker i stengt stilling. Fig. 5 viser et snitt gjennom en åpning 1 i ytterhylsen på fig. 2, lagt langs snittlinjen VII-VII, hvor hylseventilen er i stengt stilling. I motsetning til det som er vist på fig. 2-4, utgjøres imidlertid spennelementet her av en stabel av tallerkenfjærer 62. Stabelen av tallerkenfjærer 62 ligger på sin ene side an mot ytterhylsens anleggsparti 14, og ligger på sin andre side an mot en trykkfordelingsskive 63 som i sin tur ligger an mot tetningselementets anleggsparti 13.

Tetningselementets sideflate 15 og siden 16 av ytterhylsens åpning danner mellom seg en utoverrettet spalte 20 til utsiden 19 av ytterhylsen 2. For å hindre lekkasje gjennom spalten 20 er det mellom ytterhylsen 2 og tetningselementet 9 fortrinnsvis anordnet minst én tetning som er plassert i en utsparing i ytterhylsen 2 eller tetningselementet 9. Med henvisning til fig. 5 ses det at dette er realisert ved at det mellom ytterhylsen 2 og tetningselementet 9 er anordnet en O-ring 64 som er plassert i en utsparing 26 i ytterhylsen 2.

Ytterhylsens innside 21 og innerhylsens utside 30 danner mellom seg en spalte 23.

For å hindre lekkasje gjennom spalten 23 er det rundt eller på den ene eller begge

sider av ytterhylsens åpning 1 anordnet minst én tetning mellom ytterhylsen 2 og innerhylsen 7, hvilke tetninger er plassert i utsparinger i ytterhylsen 2 eller innerhylsen 7. Med henvisning til fig. 5 ses det at dette er realisert med en første tetningsring 65 anordnet nærmest ytterhylsens åpning 1, en dobbel, U-formet leppetetning 24, og en annen tetningsring 66 plassert lengst fra ytterhylsens åpning 1. Det ses at tetningene 24, 65, 66 er plassert i utsparinger 67 i innerhylsen 7. Tetningsringene 24, 65, 66 er sirkulære, og forløper rundt omkretsen av

innerhylsen 7.

Leppetetningen 24 omfatter to lepper 50 som er forbundet og danner en U som er

åpen mot ytterhylsens åpning 1. Et midtelement 25 i enveistetningen 24 holder leppene 50 hovedsakelig på plass. Leppene 50 er laget av et stivt, elastisk kunsstoff, og er elastisk deformerbare.

Når hylseventilen er stengt for å stenge for innstrømming fra området 32 utenfor ytterhylsen vil trykket være høyere i tetningselementets åpning 10 enn inne i hylseventilen, og trykket i den delen av spalten 23 som befinner seg mellom tetningselementets åpning 10 og leppetetningen 24 vil derfor være høyere enn trykket i spalten 23 på motsatt side av leppetetningen 24. Denne trykkforskjellen bevirker at leppene 50 klemmes mot ytterhylsens innside 21 og innerhylsens utside 30, slik at fluid hindres i å strømme forbi tetningen 24 i retning fra tetningselementets åpning 10. Det forstås at leppetetningen 24 også kunne ha hatt en V-form, og oppfylt den samme funksjon.

Det ses at tetningselementet 9 omfatter et sylindrisk parti 68 som er tilpasset til glidende føring i ytterhylsens åpning 1, og et krageparti 69 som på en side 11

danner anlegg mot innerhylsen 7 rundt ytterhylsens åpning 1 og på motsatt side 13 danner anlegg for spennelementet, i dette tilfelle stabelen av tallerkenfjærer 62.

Det er i det ovenstående omtalt flere eksempler på utførelser av spennelementer, idet det minst ene spennelement eksempelvis kan utgjøres av en skruefjær 60, en tallerkenfjær 62 eller en stabel av tallerkenfjærer 62. En tallerkenfjær er en spennring av stål, som i ubelastet tilstand har en konisk form. Ved sammenklemming i radial retning R deformeres spennringen elastisk og får en flatere form, hvilket bevirker en spennkraft.

Det er funnet at tetningselementet på grunn av kraften fra spennelementet eller spennelementene frembringer en god tetning mot innerhylsen, og at lekkasje gjennom hylseyentilen i stengt tilstand, selv ved store differansetrykk, er fullstendig eller i hovedsak forhindret.

Fig. 6 viser et annet eksempel på et spennelement, idet spennelementet her utgjøres av en ring 61 av elastomerisk materiale. Spennelementet kan også være sammensatt av flere typer materialer, og eksempelvis utgjøres av en kombinasjon av stål og et elastomerisk materiale.

I en ikke vist utførelse kan tetningselementets åpning 10 være tilpasset til å strupe strømmen gjennom ytterhylsens åpning 1 og innerhylsens åpning 8 til ønsket verdi. Dette kan oppnås ved å velge en passende innvendig diameter d av tetningselementets åpning 10, se fig. 3, idet tetningselementets åpning 10 for å oppnå en strupevirkning må være mindre enn ytterhylsens og innerhylsens åpninger 1 henholdsvis 8. Ved å installere tetningselementer med passende åpninger, i enkelte tilfelle eventuelt tetningselementer uten åpninger, kan en standard hylseventil med et gitt antall åpninger i ytterhylsen, eksempelvis tyve åpninger, benyttes i tilfelle hvor det ønskes en viss struping av innstrømmingen fra reservoaret 4 til produksjonsrøret 6, og hvor det i og for seg hadde vært tilstrekkelig å bruke en hylseventil med et mindre antall åpninger i ytterhylsen.

Det er i det ovenstående vist og beskrevet en innerhylse 7 som er bevegelig i forhold til ytterhylsen 2 ved at den er dreibar i retningen P (se fig. 4) om produksj onsrørets 6 lengderetning L (se fig. 2). Oppfinnelsen er imidlertid ikke avhengig av hvordan den første og annen hylses relative bevegelighet er realisert, og oppfinnelsen vil også kunne benyttes i en hylseventil hvor eksempelvis innerhylsen 7 er bevegelig i forhold til ytterhylsen 2 ved at den er skyvbar i produksj onsrørets 6 lengderetning L, eller hvor innerhylsen 7 er bevegelig i forhold til ytterhylsen 2 ved at den er bevegelig langs en skruelinje i produksj onsrørets 6 lengderetning L.

Det tetningselement 9 som er beskrevet med henvisning til figur 2-5, må, selv om fig. 2 kan gi inntrykk av det motsatte, settes inn i ytterhylsens åpning 1 fra ytterhylsens innside, da tetningselementet 9 er større enn ytterhylsens åpning 1. Dette medfører at tetningselementet 9 må settes inn i ytterhylsen før innerhylsen 7. Spennelementet presser imidlertid tetningselementet 9 innover i retningen motsatt R, se fig. 5, og når innerhylsen 7 ikke er inne i ytterhylsen 2, vil derfor tetningselementet 9 rage så langt inn at det hindrer innføring av innerhylsen 7 i ytterhylsen 2.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen løses dette problem ved at ytterhylsen 2 og innerhylsen 7 først fremstilles separat, eksempelvis ved maskinering av rør. Ved monteringen av innerhylsen i ytterhylsen plasseres et tetningselement 9 og et spennelement 60, 61 eller 62 som omtalt ovenfor, eventuelt en stabel av spennelementer 62, i ytterhylsens åpning 1, med spennelementet anordnet mellom motsvarende anleggspartier 13, 14 på tetningselementet 9 henholdsvis ytterhylsen 2. Tetningselementet 9 med dets tetningsflate 11 rager dermed innenfor ytterhylsens innside 21.

Deretter, med henvisning til fig. 6, plasseres et spennverktøy 28 med spennbakker 29, 34 tilpasset tetningselementets åpning 10 utenfor ytterhylsens åpning 1, og spennbakkene 29, 34 føres inn i tetningselementets åpning 10 og spennes fast mot innsiden av tetningselementets åpning 10. Med det viste verktøy gjøres dette ved at den indre henholdsvis ytre spennbakke 29, 34 er konisk. Spennbakken 34 utgjøres av flere segmenter som i sin ende ligger an mot en hylse 37, som via en skive 35 ligger an mot et skruehode 40 på en spennskrue 38. Når spennskruen 38 trekkes til, bevirker samvirkende gjenger på spennskruen 38 og den indre spennbakke 29 at spennbakken 29 trekkes inn i spennbakken 34, hvilket på grunn av spennbakkenes koniske form medfører at segmentene i spennbakken 34 presses mot innsiden av tetningselementets åpning 10. Tetningselementet 9 fastholdes dermed i spenn verktøyet 28.

Spennbakkene 29, 34 med det fastspente tetningselement 9 føres deretter utover i ytterhylsens åpning 1 i retningen R inntil tetningselementets tetningsflate 11 hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside 21. Med henvisning til fig. 7, som viser et lengdesnitt gjennom en hylseventil hvor innerhylsen 7 er montert inne i ytterhylsen 2, gjøres dette ved at hylser 37 for flere spennskruer 38 er fastholdt i en felles blokk 36. Posisjoneringsskruer 39 som står i inngrep med gjenger i blokken 36 ligger an mot utsiden 19 av ytterhylsen 2, og ved å trekke til posisjoneringsskruene 39 presses dermed blokken 36 med hylsene 37, spennskruene 38 med spennbakkene 29, 34 og tetningselementene 9 bort fra ytterhylsen 2 i retningen R (se fig. 6), hvilket medfører at tetningselementenes tetningsflater 11 etter en viss tiltrekking av posisjoneringsskruene 39 hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside 21.

Det er dermed gjort plass til innføring av innerhylsen 7 i ytterhylsen 2, og innerhylsen 7 føres deretter inn i ytterhylsen 2. Deretter føres spennbakkene 29, 34 med det fastspente tetningselement 9 innover i ytterhylsens åpning 1 inntil tetningselementets tetningsflate 11 ligger an mot innerhylsen 7. Med det viste spennverktøy 28 gjøres dette ved å løsne posisjoneringsskruene 39, slik at blokken 36 med hylsene 37 beveger seg mot ytterhylsen 2, og spennskruene 38 med spennbakkene 29, 34 og tetningselementet 9 igjen føres innover i ytterhylsens åpning 1, inntil tetningselementets tetningsflate 11 ligger an mot innerhylsen 7.

Deretter løsnes spennbakkene 29, 34 fra tetningselementet 9, og spennverktøyet 28 fjernes. Fig. 8 viser et tverrsnitt gjennom en åpning 1 i en ytterhylse 2 i en annen utførelse av en hylseventil ifølge oppfinnelsen, i åpen stilling. Et tetningselement 9 presses ved hjelp av et spennelement i form av en tallerkenfjær 62 mot innerhylsen 7.1 denne utførelse utgjøres det parti av ytterhylsen 2 som befinner seg rundt det ytre parti av ytterhylsens åpning 1, og som omfatter ytterhylsens anleggsparti 14 for spennelementet 62, av et avtagbart lokk 52. En tetningsring 51 sørger for tetning mellom lokket 52 og ytterhylsen 2. Fig. 9 viser en hylseventil 3 med en ytterhylse 2 som har åpninger 1 som er utformet som vist på fig. 8, hvor lokkene 52 er tatt av. Innerhylsen 7, som ved hjelp av et gripeparti 54 kan gripes og roteres i retning P med et egnet verktøy, er i ferd med å føres inn i ytterhylsen 2. Tetningselementene 9 kan i denne utførelse settes inn i ytterhylsens åpninger 1 fra utsiden, etter at innerhylsen 7 er satt på plass, og den ovenfor beskrevne problemstilling ved innsetting av tetningselementene, og som kan løses ved bruk av det verktøy som er vist på fig. 6 og 7, er ikke tilstede ved utførelsen vist på fig. 9. Et tetningselement 9 og en tallerkenfjær 62 er vist mellom en åpning 1 i ytterhylsen og et lokk 52. Lokket 52 kan ved hjelp av ikke viste skruer gjennom skruehull 53 skrues fast i ytterhylsen 2 og presse tallerkenfjæren 62 og tetningselementet 9 inn i åpningen 1 i ytterhylsen, slik at tetningselementet 9 presses mot innerhylsen 7. Fig. 10 viser et tverrsnitt gjennom ytterligere en hylseventil ifølge oppfinnelsen, lagt gjennom åpningene i hylsene, tilsvarende snittlinjen III-III på fig. 2.1 hylseventilen på fig. 10 utgjøres den første hylse av en innerhylse 102, mens den annen hylse utgjøres av en ytterhylse 107. Et tetningselement 9 som er radialt bevegelig i retningen R er plassert i en utsparing 71 i innerhylsen 102. En O-ring 64 tetter mellom tetningselementet 9 og sideveggene i utsparingen 71. Tetningselementet 9 har en tetningsflate 11 som er tilpasset til anlegg mot innsiden av ytterhylsen 107, rundt ytterhylsens åpning 108. Spennelementer i form av to tallerkenfjærer 62 er anordnet mellom et anleggsparti 13 på tetningselementet 9 og et anleggsparti 14 i bunnen av utsparingen 71, og presser tetningselementet 9 med dets tetningsflate 11 mot ytterhylsen 107. Tetningselementet 9 har en gjennomgående radial åpning 10, som tillater trykkutjevning mellom utsparingen 71 og åpningen 108 i ytterhylsen 107. Hylseventilen på fig. 10 er vist i stengt stilling. Hylseventilen kan bringes til åpen stilling ved relativ dreiing av de to hylsene 102, 107 i retningen P, slik at innerhylsens åpninger 101 bringes i korrespondanse med ytterhylsens åpninger 108, og fluider tillates å strømme mellom utsiden av ytterhylsen 107 og innsiden av innerhylsen 102. Fig. 11 viser et tverrsnitt gjennom ytterligere en hylseventil i følge oppfinnelsen. Hylseventilen på fig. 11 tilsvarer hylseventilen på fig. 10, med den forskjell at tetningselementets radiale åpning 10 for trykkutjevning mellom utsparingen 71 og ytterhylsens åpning 108 er erstattet av en trykkutjevningsåpning 72 mellom utsparingen 71 og innsiden av innerhylsen 102. Fig. 12 viser et tilsvarende tverrsnitt gjennom ytterligere en hylseventil ifølge oppfinnelsen. Hylseventilen på fig. 12 tilsvarer hylseventilen på fig. 10, med den forskjell at det radialt bevegelige tetningselement 9 istedenfor at det er plassert i en utsparing 71 er plassert i innerhylsens åpning 101, og at tetningselementets 9 radiale åpning 10 er tilpasset til korrespondanse med ytterhylsens åpning 108. Hylseventilen på fig. 12 er vist i åpen stilling, hvor innerhylsens åpning 101 og ytterhylsens åpning 108 korresponderer. Fluid tillates dermed å strømme gjennom tetningselementets åpning 10 og ytterhylsens åptiing 108. Fig. 13 viser et tverrsnitt gjennom ytterligere en hylseventil i følge oppfinnelsen. I hylseventilen på fig. 13 utgjøres den første hylse av en ytterhylse 2, mens den annen hylse utgjøres av en innerhylse 7. Et tetningselement 9 som er radialt bevegelig i retningen R er plassert i en åpning 1 i ytterhylsen 2. Tetningselementet 9 er tilnærmet skiveformet og har en tetningsflate 11 som er tilpasset til anlegg mot utsiden av innerhylsen 7, rundt innerhylsens åpning 8. Spennelementer i form av tre tallerkenfjærer 62 er anordnet mellom et anleggsparti 13 på tetningselementet 9 og et anleggsparti 14 som utgjøres av undersiden av et lokk 52 som er skrudd fast i ytterhylsen 2 via et gjengeparti 75. Tallerkenfjærene 62 presser tetningselementet 9 med dets tetningsflate 11 mot innerhylsen 7. Et sylindrisk parti 76 av lokket 52 ligger an mot innsiden av en gjennomgående radial åpning 10 i lokket 52 og tetningselementet 9. Åpningen 10 er tilpasset til korrespondanse med innerhylsens åpning 8. Hylseventilen på fig. 13 er vist i åpen stilling. Hylseventilen kan bringes til stengt stilling ved relativ dreiing av de to hylsene 2, 7 i retningen P, slik at innerhylsens åpninger 8 bringes ut av korrespondanse med ytterhylsens åpninger 1. Fig. 14 viser et tverrsnitt gjennom ytterligere en hylseventil i følge oppfinnelsen. Hylseventilen på fig. 14 tilsvarer hylseventilen på fig. 13, med den forskjell at anleggspartiet 14 istedenfor å utgjøres av undersiden av et lokk 52 utgjøres av tuppen av skruer 73 som er skrudd inn i ytterhylsen 2 fra utsiden, rundt åpningen 1, og at tetningselementet 9 i istedenfor å ha en tilnærmet skiveform omfatter et krageparti 69 med tetningsflaten 11 og et sylindrisk parti 68 som er tilpasset til innsiden av ytterhylsens åpning 1. En O-ring 64 tetter mellom tetningselementets sylindriske parti 68 og siden av åpningen 1. Fig. 15 viser et tverrsnitt gjennom ytterligere en hylseventil i følge oppfinnelsen. Hylseventilen på fig. 15 tilsvarer hylseventilen på fig. 14, med den forskjell at anleggspartiet 14 istedenfor å utgjøres av tuppen av skruene 73 utgjøres av undersiden av en tetningsring 74 som holdes radialt på plass i åpningen 1 av en krage 77 i ytterhylsen 2, og at det istedenfor én O-ring benyttes en indre O-ring 64 og en ytre O-ring 64' som er anordnet i spor på hver side av tetningsringen 74 og tetter mellom tetningselementets sylindriske parti 68 og siden av åpningen 1. Fig. 16 viser et tverrsnitt gjennom ytterligere en hylseventil i følge oppfinnelsen. Hylseventilen på fig. 16 tilsvarer hylseventilen på fig. 14, med den forskjell at spennelementene istedenfor å utgjøres av tallerkenfjærer 62 utgjøres av bladfjærer 70. Bladfjærene er fast innfestet i siden av åpningen 1 i ytterhylsen 2, og spennelementenes anleggspartier 14 utgjøres her istedenfor tuppen av skruene 73 av innspenningen av bladfjærene 70.

Claims

1. Hylseventil (3) for regulering av fluidstrøm mellom et hydrokarbonreservoar (4) og et produksjonsrør (6) i en brønn (5) i hydrokarbonreservoaret (4), hvor hylseventilen (3) omfatter en første hylse (2, 102) og en annen hylse (7, 107) som er koaksiale og som ved hjelp av en aktuator eller et verktøy er relativt bevegelige mellom stillinger hvor minst én åpning (1, 101) i den første hylse (2, 102) korresponderer eller ikke korresponderer med minst én åpning (8, 108) i den annen hylse (7, 107), for å åpne henholdsvis stenge fluidstrømmen, karakterisert ved at den første hylse (2, 102) i en utsparing (71) eller åpningen (1, 101) er forsynt med et radialt (R) bevegelig tetningselement (9) som har en tetningsflate (11) som er tilpasset til anlegg mot den annen hylse (7, 107) rundt den annen hylses åpning (8, 108), og at minst ett spennelement (60, 61, 62, 70) er anordnet mellom motsvarende anleggspartier (13, 14) på tetningselementet (9) og den første hylse (2, 102) og presser tetningselementet (9) med dets tetningsflate (11) mot den annen hylse (7, 107).

2. Hylseventil ifølge krav 1, karakterisert ved at det radialt (R) bevegelige tetningselement (9) har en gjennomgående radial åpning (10).

3. Hylseventil ifølge krav 2, karakterisert ved at det radialt (R) bevegelige tetningselement (9) er plassert i den første hylses (2, 102) åpning (1, 101), og at tetningselementets (9) radiale åpning (10) er tilpasset til korrespondanse med den annen hylses (7, 107) åpning (8, 108).

4. Hylseventil ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det minst ene spennelement utgjøres av en skruefjær (60).

5. Hylseventil ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det minst ene spennelement omfatter et elastomerisk materiale (61).

6. Hylseventil ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det minst ene spennelement utgjøres av en tallerkenfjær (62).

7. Hylseventil ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det minst ene spennelement utgjøres av en stabel av tallerkenfjærer (62).

8. Hylseventil ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det minst ene spennelement utgjøres av én eller flere bladfjærer (70).

9. Hylseventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den første hylse (2, 102) og annen hylse (7, 107) er relativt bevegelige ved at den første hylse (2, 102) eller annen hylse (7, 107) er dreibar om produksj onsrørets (6) lengderetning (L).

10. Hylseventil ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at den første hylse (2, 102) og annen hylse (7, 107) er relativt bevegelige ved at den første hylse (2, 102) eller annen hylse (7, 107) er skyvbar i produksj onsrørets (6) lengderetning (L).

11. Hylseventil ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at den første hylse (2, 102) og annen hylse (7, 107) er relativt bevegelige ved at den første hylse (2, 102) eller annen hylse (7, 107) er bevegelig langs en skruelinje i produksj onsrørets (6) lengderetning (L).

12. Hylseventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det rundt eller på den ene eller begge sider av den første hylses åpning (1) er anordnet minst én tetning (24, 65, 66) mellom den første hylse (2) og den annen hylse (7), hvilke tetninger (24, 65, 66) er plassert i utsparinger (67) i den første hylse (2) eller annen hylse (7).

13. Hylseventil ifølge krav 12, karakterisert ved at tetningen(e) omfatter en dobbel, U- eller V-formet leppetetning (24) som er åpen mot den første hylses åpning (1).

14. Hylseventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det mellom den første hylse (2, 102) og tetningselementet (9) er anordnet minst én tetning (64) som er plassert i en utsparing (26) i den første hylse (2, 102) eller tetningselementet (9).

15. Hylseventil ifølge et av kravene 2-14, karakterisert ved at tetningselementets åpning (10) er tilpasset til å strupe strømmen gjennom den første hylses åpning (1, 101) og annen hylses åpning (8, 108) til ønsket verdi.

16. Hylseventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at tetningselementet (9) omfatter et sylindrisk parti (68) som er tilpasset til glidende føring i den første hylses utsparing (71) eller åpning 101), og et krageparti (69) som på en side (11) danner anlegg mot den annen hylse (7, 107) og på motsatt side (13) danner anlegg for spennelementet (60, 61,62,70).

17. Fremgangsmåte til sammenstilling av en hylseventil (3) ifølge et av de foregående krav, hvor hylseventilen omfatter en første hylse i form av en ytterhylse (2) og en annen hylse i form av en innerhylse (7), hvor ytterhylsen (2) og innerhylsen (7) er fremstilt separat, karakterisert ved følgende trinn: et tetningselement (9) og et spennelement (60, 61, 62, 70) plasseres i ytterhylsens åpning (1), med spennelementet (60, 61, 62, 70) anordnet mellom motsvarende anleggspartier (13, 14) på tetningselementet (9) og ytterhylsen (2), hvilket medfører at tetningselementet (9) med dets tetningsflate (11) rager innenfor ytterhylsens innside (21), et spennverktøy (28) med spennbakker (29, 34) tilpasset tetningselementets åpning (10) plasseres utenfor ytterhylsens åpning (1), og spennbakkene (29, 34) føres inn i tetningselementets åpning (10) og spennes fast mot innsiden av tetningselementets åpning (10), spennbakkene (29, 34) med det fastspente tetningselement (9) føres utover i ytterhylsens åpning (1) inntil tetningselementets tetningsflate (11) hovedsakelig flukter med eller er utenfor ytterhylsens innside (21), innerhylsen (7) føres inn i ytterhylsen (2), spennbakkene (29, 34) med det fastspente tetningselement (9) føres innover i ytterhylsens åpning (1) inntil tetningselementets tetningsflate (11) ligger an mot innerhylsen (7), og spennbakkene (29, 34) løsnes fra tetningselementet (9) og spennverktøyet (28) fjernes.