NO324981B1 - Electrical control system for use in activating and position control of rotary valves in an oil well - Google Patents

Abstract

Anordning for betjening og posisjonskontroll av flere rotasjonsventiler (12a, 12b) som hver omfatter en ventilkappe (61) med en rekke gjennomgående ytre ventilåpninger (63) og en innvendig ventilstamme (62) med en rekke indre ventilåpninger (64), og hvor ventilstammen (62) er dreibart opplagret i ventilkappen (61), og det til hver rotasjonsventil (12a, 12b) er tilknyttet en aktuator (24) som omslutter ventilstammen (62) eller en forlengelse (22) av denne, idet aktuatoren (24) er omsluttet av ventilkappen (61) eller en forlengelse (21) av denne, hvor aktuatoren (24) er innrettet til å aktiveres når aktuatoren (24) tilføres et elektrisk signalpulstog (17) som oppviser en frekvens som ligger innenfor et definert område.Apparatus for operation and position control of a plurality of rotary valves (12a, 12b), each comprising a valve cover (61) with a series of through-going outer valve openings (63) and an internal valve stem (62) with a plurality of internal valve openings (64), and wherein the valve stem ( 62) is rotatably supported in the valve cover (61), and to each rotary valve (12a, 12b) is associated with an actuator (24) which encloses the valve stem (62) or an extension (22) thereof, the actuator (24) being enclosed. of the valve cover (61) or an extension (21) thereof, wherein the actuator (24) is adapted to actuate when the actuator (24) is applied to an electrical signal pulse train (17) which exhibits a frequency within a defined range.

Description

ELEKTRISK KONTROLLSYSTEM TIL BRUK VED AKTIVERING OG POSISJONSKONTROLL AV ROTASJONSVENTILER I EN OLJEBRØNN ELECTRICAL CONTROL SYSTEM FOR USE IN ACTIVATION AND POSITION CONTROL OF ROTARY VALVES IN AN OIL WELL

Denne oppfinnelsen vedrører et system til bruk ved aktivering og posisjonskontroll av rotasjonsventiler, spesielt av det slaget som fortrinnsvis benyttes i forbindelse med innstrøm-ningskontroll fra hydrokarbonførende soner i olje- og gass-brønner. This invention relates to a system for use in the activation and position control of rotary valves, especially of the type that is preferably used in connection with inflow control from hydrocarbon-bearing zones in oil and gas wells.

Olje og gass utvinnes fra hydrokarbonførende soner nede i jordskorpen. For å utnytte forekomstene bores hull ned til aktuelle olje- og gassførende soner. Hullet fores deretter med stålrør (foringsrør) som sementeres fast til omliggende fjellformasjoner med betong mellom stålrøret og formasjonene. Oil and gas are extracted from hydrocarbon-bearing zones deep in the earth's crust. To exploit the deposits, holes are drilled down to relevant oil and gas-bearing zones. The hole is then lined with steel pipe (casing) which is firmly cemented to the surrounding rock formations with concrete between the steel pipe and the formations.

Inne i foringsrøret settes det ned produksjonsrør for å lede hydrokarbonfluider opp til overflaten. Oljen og gassen kommer ofte fra soner med forskjellig trykk, og det er derfor nød-vendig å kontrollere innstrømningen fra de forskjellige sone-ne for å få maksimal utnyttelse av tilgjengelige ressurser. Til å kontrollere innstrømningen brukes ventilsystemer som kan fjernstyres fra overflaten ved hjelp av hydrauliske eller elektriske signaler. Inside the casing, production pipes are placed to lead hydrocarbon fluids up to the surface. The oil and gas often come from zones with different pressures, and it is therefore necessary to control the inflow from the different zones to obtain maximum utilization of available resources. To control the inflow, valve systems are used that can be controlled remotely from the surface using hydraulic or electrical signals.

En spesiell type ventil kalles rotasjonsventil. Den består i prinsippet av en ytre og indre sylindrisk strengdel med radi-elle hull. Ved å rotere innerdelen reguleres ventilen mellom fullstendig lukket og fullstendig åpen tilstand samt mellom-liggende åpningstilstander. A special type of valve is called a rotary valve. It basically consists of an outer and inner cylindrical string part with radial holes. By rotating the inner part, the valve is regulated between fully closed and fully open states as well as intermediate opening states.

Ventiler av denne typen er nærmere beskrevet blant annet i NO-patentene 312734 og 313341. Valves of this type are described in more detail, among other things, in NO patents 312734 and 313341.

Åpning og lukking av slike ventilsystemer utføres i dag med elektrohydrauliske styresystemer fra overflaten. Disse syste-mene er kompliserte og dyre, spesielt når flere ventiler skal aktiveres og det skal gis tilbakemelding om ventilposisjon. Opening and closing of such valve systems is currently carried out with electro-hydraulic control systems from the surface. These systems are complicated and expensive, especially when several valves are to be activated and feedback on valve position is to be provided.

Teknologiutviklingen den siste tiden har gått i retning av undersjøiske installasjoner, dvs. installasjoner som er anbrakt på havbunnen. Med slike installasjoner blir det ofte komplisert å benytte elektrohydrauliske styresystemer for styring og kontroll av ventiler nede i oljebrønnen fordi det kreves mange og lange hydrauliske kontrollinjer (rør) og gjennomføringer i brønnhodet. Technology development in recent times has gone in the direction of underwater installations, i.e. installations placed on the seabed. With such installations, it often becomes complicated to use electro-hydraulic control systems for the management and control of valves down in the oil well because many and long hydraulic control lines (pipes) and bushings in the wellhead are required.

US 2001/0054504 Al beskriver en rotasjonsventil som kan styres ved hjelp av elektriske systemer, blant annet elektrisk motor kombinert med gir. US 2001/0054504 Al describes a rotary valve which can be controlled using electrical systems, including an electric motor combined with a gear.

NO 312734 beskriver også anvendelse av elektriske systemer for regulering av en rotasjonsventil. NO 312734 also describes the use of electrical systems for regulating a rotary valve.

US 4 886 114 beskriver en solenoiddrevet ventil som styres elektrisk fra overflaten, idet ventilen omfatter et aktive-ringsrør med seksjoner med forskjellig magnetisk karakteris-tikk, slik at det kreves mindre energi for å holde ventilen åpen enn det som kreves for å åpne ventilen. Stillingen på ventilen kan indikeres ved å måle det aktuelle strømforbruket i kretsen. US 4 886 114 describes a solenoid operated valve which is controlled electrically from the surface, the valve comprising an activation tube with sections with different magnetic characteristics, so that less energy is required to keep the valve open than is required to open the valve. The position of the valve can be indicated by measuring the current consumption in the circuit.

US 4 573 536 beskriver en spyleventil, hvor borestrengen kan rotasjonsmessig oscilleres til å drive en skrallemekanisme ved ventilen for å åpne ventilen ved en dreiebevegelse. US 4,573,536 describes a flushing valve, where the drill string can be rotationally oscillated to drive a ratchet mechanism at the valve to open the valve by a turning movement.

Ytterligere beskrivelse av teknikkens stand finnes i publika-sjonene US 4 915 168, WO 2004/104462 Al, NO 319199 Bl, NO 310888 Bl, US 5 531 270, EP 1355037 A2, US 7 000 693 B2, US 6 386 230 B2, CA 2 491 444 C og WO 00/34622 Al. Further description of the state of the art can be found in the publications US 4 915 168, WO 2004/104462 Al, NO 319199 Bl, NO 310888 Bl, US 5 531 270, EP 1355037 A2, US 7 000 693 B2, US 6 386 230 B2, CA 2 491 444 C and WO 00/34622 Al.

Ingen av de nevnte publikasjoner beskriver teknikk som gjør det mulig å styre flere rotasjonsventiler via samme signalka-bel. None of the aforementioned publications describe technology that makes it possible to control several rotary valves via the same signal cable.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or to reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved by features that are stated in the description below and in subsequent patent claims.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe til-veie et styresystem som ved hjelp av kun én signalkommuniserende forbindelse gjør det mulig å regulere flere rotasjonsventiler og samtidig å overvåke hver ventils posisjon. The purpose of the present invention is to provide a control system which, by means of only one signal-communicating connection, makes it possible to regulate several rotary valves and at the same time to monitor the position of each valve.

Oppfinnelsen vedrører mer spesielt en anordning for betjening og posisjonskontroll av flere rotasjonsventiler som hver omfatter en ventilkappe med en rekke gjennomgående ytre ventilåpninger og en innvendig ventilstamme med en rekke indre ventilåpninger, og hvor ventilstammen er dreibart opplagret i ventilkappen, og det til hver rotasjonsventil er tilknyttet en aktuator som omslutter ventilstammen eller en forlengelse av denne, idet aktuatoren er omsluttet av ventilkappen eller en forlengelse av denne, kjennetegnet ved at aktuatoren er innrettet til å aktiveres når aktuatoren tilføres et elektrisk signalpulstog som oppviser en frekvens som ligger innenfor et definert område. The invention relates more particularly to a device for operating and position control of several rotary valves, each of which comprises a valve cover with a series of continuous outer valve openings and an internal valve stem with a series of inner valve openings, and where the valve stem is rotatably stored in the valve cover, and to which each rotary valve is connected an actuator that encloses the valve stem or an extension thereof, the actuator being enclosed by the valve cover or an extension thereof, characterized in that the actuator is arranged to be activated when the actuator is supplied with an electrical signal pulse train that exhibits a frequency that lies within a defined range.

Aktuatoren i en første rotasjonsventil er fortrinnsvis avstemt til et frekvensområde forskjellig fra frekvensområdet for en andre rotasjonsventil styrt av samme kontrollsystem. The actuator in a first rotary valve is preferably tuned to a frequency range different from the frequency range for a second rotary valve controlled by the same control system.

Aktuatoren er fordelaktig forsynt med en elektromagnet og et anker som er frekvensavstemt til å yte en kraft når elektromagneten tilføres et elektrisk signalpulstog som oppviser en frekvens som ligger innenfor et definert område. The actuator is advantageously provided with an electromagnet and an armature which is frequency-tuned to produce a force when the electromagnet is supplied with an electrical signal pulse train which exhibits a frequency which lies within a defined range.

Ventilstammens forlengelse utgjøres fordelaktig av en aktuatorstamme, og ventilkappens forlengelse utgjøres fordelaktig av en aktuatorkappe. The extension of the valve stem is advantageously constituted by an actuator stem, and the extension of the valve cover is advantageously constituted by an actuator cover.

Aktuatoren er fortrinnsvis anbrakt i et ringrom mellom aktuatorkappen og aktuatorstammen. The actuator is preferably located in an annular space between the actuator casing and the actuator stem.

Ventilstammen og aktuatorstammen er hver fortrinnsvis forsynt med et gjennomgående senterløp som er i fluidkommunikasjon innbyrdes og med et produksjonsrør. The valve stem and the actuator stem are each preferably provided with a through center barrel which is in fluid communication with each other and with a production pipe.

Aktuatoren er fortrinnsvis forsynt med en skrallekopling hvor en første, drivende koplingsdel tildanner ankeret i elektromagneten, idet den første koplingsdelen er omsluttet av en elektrisk ledende, første spole dreiestivt forbundet med aktuatorkappen, samt at det jevnt fordelt på den første koplingsdelen er anbrakt flere magneter, og at en drevet, andre koplingsdel er dreiestivt forbundet med ventilstammen. The actuator is preferably provided with a ratchet coupling where a first, driving coupling part forms the armature in the electromagnet, the first coupling part being surrounded by an electrically conductive, first coil rigidly connected to the actuator casing, and several magnets being placed evenly distributed on the first coupling part, and that a driven, second coupling part is pivotally connected to the valve stem.

Den første koplingsdelens dreiebevegelse er i forhold til aktuatorkappen fordelaktig begrenset av et fjørende stabilise-ringselement, hvis fjøringskarakteristikk er avstemt slik at den første koplingsdelen ved et i den første spolen påtrykt signalpulstog av en bestemt frekvens er innrettet til å kunne settes i en fram- og tilbakegående dreiebevegelse som i det minste overstiger skrallekoplingens tannlengde, for derved å kunne påføre ventilstammen en roterende bevegelse. Stabiliseringselementet er fortrinnsvis innrettet til å sta-bilisere den første koplingsdelen i en utgangsstilling. The turning movement of the first coupling part is advantageously limited in relation to the actuator casing by a springing stabilizing element, whose springing characteristics are matched so that the first coupling part is arranged to be able to be set in a forward and backward turning movement that at least exceeds the tooth length of the ratchet coupling, in order to be able to apply a rotating movement to the valve stem. The stabilization element is preferably designed to stabilize the first coupling part in an initial position.

En ventilposisjonsindikator er fortrinnsvis tildannet ved at en posisjonsindikator er innrettet til, ved ventilstammens dreining og når ventilstammen har blitt dreidd en forutbestemt vinkel, å utføre en rask, aksial bevegelse tilstrekkelig til å indusere en spenning i en elektrisk ledende andre spole, idet en indikatorknast som ligger støttende an mot en indeksrings kam; beveger seg fra toppen av en første kamflate til bunnen av en andre kamflate. A valve position indicator is preferably provided in that a position indicator is arranged to, upon rotation of the valve stem and when the valve stem has been rotated a predetermined angle, perform a rapid axial movement sufficient to induce a voltage in an electrically conductive second coil, an indicator cam which abuts against an index ring cam; moves from the top of a first cam surface to the bottom of a second cam surface.

Mellom ventilstammen og skrallekoplingens andre koplingsdel er det fortrinnsvis anordnet ett eller flere harmoniske gir. One or more harmonic gears are preferably arranged between the valve stem and the ratchet coupling's second coupling part.

Den første og den andre spolen i hver av aktuatorene sammen med signalførende ledninger, en signalpulsgenerator og en styreenhet tildanner fordelaktig en ventilstyringskrets. The first and second coils in each of the actuators together with signal carrying lines, a signal pulse generator and a control unit advantageously form a valve control circuit.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket . utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegning-er , hvor: Figur 1 viser skjematisk et ventilsystem med to rotasjonsventiler innmontert i et produksjonsrør, en signalpulsgenerator, en styreenhet og signalledninger; Figur 2 viser i perspektiv og delvis gjennomskåret en ventil s ty r ing s enhe t; Figur 3 viser i større målestokk en aktuator i ventilstyringsenheten; Figur 4 viser i noenlunde samme målestokk en ventilposisjonsindikator i ventilstyringsenheten; Figur 5 viser i mindre målestokk et tverrsnitt av en girenhet; og Figur 6 viser i perspektiv et snitt gjennom deler av en ro-tas j onsventil. In what follows, an example of a preferred one is described. embodiment which is visualized in the accompanying drawings, where: Figure 1 schematically shows a valve system with two rotary valves installed in a production pipe, a signal pulse generator, a control unit and signal lines; Figure 2 shows in perspective and partially cut through a valve control unit; Figure 3 shows on a larger scale an actuator in the valve control unit; Figure 4 shows, on roughly the same scale, a valve position indicator in the valve control unit; Figure 5 shows on a smaller scale a cross-section of a gear unit; and Figure 6 shows in perspective a section through parts of a rotary valve.

Det henvises først til figur 1 hvor henvisningstallet 11 angir et produksjonsrør for en hydrokarbonbrønn. I produksjons-røret 11 er det på i og for seg kjent vis anbrakt flere rotasjonsventiler 12a, 12b som er forsynt med hver sin ventil-styringsenhet 13a, 13b. En styreenhet 14 er på signalkommuniserende vis forbundet med en signalpulsgenerator 15 og ventilstyringsenhetene 13a, 13b via signalledninger 16. Sig-nalpulsgeneratoren 15 er innrettet til å kunne sende et definert signalpulstog 17 gjennom signalledningene 16. Signalpulstoget 17 kan være vekselspenning eller opphakket like-spenning med en definert frekvens. Reference is first made to figure 1 where the reference number 11 indicates a production pipe for a hydrocarbon well. In the production pipe 11, several rotary valves 12a, 12b are arranged in a manner known per se, each of which is provided with its own valve control unit 13a, 13b. A control unit 14 is connected in a signal communicating manner to a signal pulse generator 15 and the valve control units 13a, 13b via signal lines 16. The signal pulse generator 15 is designed to be able to send a defined signal pulse train 17 through the signal lines 16. The signal pulse train 17 can be alternating voltage or chopped direct voltage with a defined frequency.

Ventilstyringsenheten 13a, 13b (se figur 2) er forsynt med en aktuatorkappe 21 som omslutter en aktuatorstamme 22 forsynt med et gjennomgående senterløp 23. Senterløpet 23 utgjør en del av produksjonsrørets 11 senterløp for framføring av en fluids trøm. The valve control unit 13a, 13b (see Figure 2) is provided with an actuator cover 21 which encloses an actuator stem 22 provided with a continuous center race 23. The center race 23 forms part of the production pipe 11's center race for conveying the flow of a fluid.

Ventilstyringsenheten 13a, 13b er ytterligere forsynt med en aktuator 24 som er lokalisert i et ringrom tildannet mellom aktuatorkappen 21 og aktuatorstammen 22 og omslutter aktuatorstammen 22. Aktuatoren 24 er på en side forbundet med to seriekoplede girenheter 25, typisk to harmoniske gir som omslutter aktuatorstammen 22. På motsatt side av aktuatoren 24 er det anordnet en posisjonsindikator 26. Aktuatoren 24 og posisjonsindikatoren 2 6 er på signalkommuniserende vis forbundet med signalledningen 16. The valve control unit 13a, 13b is further provided with an actuator 24 which is located in an annular space formed between the actuator casing 21 and the actuator stem 22 and encloses the actuator stem 22. The actuator 24 is connected on one side to two series-connected gear units 25, typically two harmonic gears which enclose the actuator stem 22 On the opposite side of the actuator 24, a position indicator 26 is arranged. The actuator 24 and the position indicator 2 6 are connected to the signal line 16 in a signal-communicating manner.

Det henvises så til figur 3, hvor aktuatoren 24 er vist i større detalj. Et skralleverks 30 første, drivende koplingsdel 31 er forsynt med et fortannet fremre endeparti 33 som korresponderer med et fortannet endeparti på en andre, drevet koplingsdel 32 idet fortanningen på i og for seg kjent vis er innrettet til å være i inngrep ved den første koplingsdelens 31 rotasjon i én retning, og muliggjør reversering av den første koplingsdelen 31 uten at den andre koplingsdelen 32 roterer med. En aksialt bevegelig trykkring 35 ligger an mot den andre enden av den første koplingsdelen 31. Ei koplings-fjør 36 utøver et aksialt rettet trykk mot trykkringen 35, som igjen trykker på den første koplingsdelen 31 og sørger for at koplingsdelene 31, 32 ligger an mot hverandre. Kop-lingsfjøra 36 ligger an mot en indikatorring 41 som er fastgjort i aktuatorkappen 21. Reference is then made to figure 3, where the actuator 24 is shown in greater detail. The first, driving coupling part 31 of a ratchet mechanism 30 is provided with a toothed front end part 33 which corresponds to a toothed end part of a second, driven coupling part 32, the toothing being arranged in a manner known per se to engage with the first coupling part's 31 rotation in one direction, and enables reversal of the first coupling part 31 without the second coupling part 32 rotating with it. An axially movable pressure ring 35 abuts against the other end of the first coupling part 31. A coupling spring 36 exerts an axially directed pressure against the pressure ring 35, which in turn presses on the first coupling part 31 and ensures that the coupling parts 31, 32 abut against each other. The coupling spring 36 rests against an indicator ring 41 which is fixed in the actuator casing 21.

Den første koplingsdelen 31 er i et bakre endeparti forsynt med en utsparing 34. Et stabilisatoranlegg 37 er fastgjort i aktuatorkappen 21 og rager med et fjøranlegg 37a inn i utspa-ringen 34. To fjører 38 er anbrakt på hver sin side av fjør-anlegget 37a og ligger an mot fjøranlegget 37a og den første koplingsdelen 31, idet de på kjent vis er posisjonert for eksempel ved at fjørendene er anbrakt i forsenkninger eller på utragende tapper i de respektive anleggsflåtene. Fjørene 38 holder den første koplingsdelen 31 i en stabil midtposisjon. The first coupling part 31 is provided in a rear end part with a recess 34. A stabilizer system 37 is fixed in the actuator casing 21 and projects with a spring system 37a into the recess 34. Two springs 38 are placed on either side of the spring system 37a and rests against the spring assembly 37a and the first coupling part 31, as they are positioned in a known manner, for example by the spring ends being placed in recesses or on protruding pins in the respective construction rafts. The springs 38 hold the first coupling part 31 in a stable central position.

En første elektrisk spole 39 som på signalkommuniserende vis er forbundet med signalledningen 16, er fastgjort til aktuatorkappen 21 og omslutter et parti av den første koplingsdelen 31. På et parti av den første koplingsdelen 31 er det jevnt fordel omkring periferien anbrakt flere permanentmagne-ter 39a. A first electric coil 39, which is connected to the signal line 16 in a signal-communicating manner, is attached to the actuator casing 21 and encloses a part of the first coupling part 31. On a part of the first coupling part 31, several permanent magnets 39a are arranged evenly around the periphery .

Det henvises så til figur 4. Indikatorringen 41, som er fastgjort til aktuatorkappen 21, er forsynt med flere kammer 42. Overgangen mellom to kammer 42 er tildannet av et parti 42a som i det vesentlige ligger parallelt med ventilstyringsenhetens 13a, 13b senterakse. Reference is then made to Figure 4. The indicator ring 41, which is attached to the actuator cover 21, is provided with several chambers 42. The transition between two chambers 42 is formed by a part 42a which is essentially parallel to the central axis of the valve control unit 13a, 13b.

En følgering 43 som er dreiestivt forbundet med aktuatorstammen 22, er bevegelig i ventilstyringsenhetens 13a, 13b aksia-le retning. En indikatorknast 44, eventuelt flere indikator-knaster jevnt fordelt omkring følgeringen 43 og med samme delingslengde som kammene 42, rager i aksial retning ut fra følgeringen 43 og mot indikatorringen 41, hvor indikatorknas-ten(e) 44 ligger an mot en, eventuelt hver sin kam 42. Ei in-dikator fjør 45 ligger med sitt ene endeparti an mot et parti av følgeringen 42, og indikatorfjøras 45 andre endeparti ligger an mot et fjøranlegg 46 (se fig 2) som er fastgjort i aktuatorkappen 21. Indikatorfjøra 45 presser dermed følgeringen 43 i aksial retning mot indikatorringen 41. A follower ring 43 which is rigidly connected to the actuator stem 22 is movable in the axial direction of the valve control unit 13a, 13b. An indicator cam 44, possibly several indicator cams evenly distributed around the follower ring 43 and with the same division length as the combs 42, project in the axial direction from the follower ring 43 and towards the indicator ring 41, where the indicator cam(s) 44 rests against one, possibly each its cam 42. An indicator spring 45 rests with its one end part against a part of the follower ring 42, and the other end part of the indicator spring 45 lies against a spring system 46 (see fig. 2) which is fixed in the actuator casing 21. The indicator spring 45 thus presses the follower ring 43 in the axial direction towards the indicator ring 41.

En andre elektrisk spole 47 som på signalkommuniserende vis er forbundet med signalledningen 16, er fastgjort til aktuatorkappen 21 og omslutter et parti av følgeringen 43. A second electric coil 47, which is connected to the signal line 16 in a signal-communicating manner, is attached to the actuator casing 21 and encloses a part of the follower ring 43.

Figur 5 viser et typisk snitt gjennom en girenhet 25 av typen harmonisk gir. Det harmoniske giret består av en ytre tannkrans 51 som går i inngrep mot en indre tannkrans 52 tilord-net en sylindrisk, eksentrisk opplagret inngående drivaksel 53, som for den ene girenhetens del kan utgjøres av skralle-verkets andre koplingsdel 32. Den ytre tannkransen utgjør ut-gående drivaksel fra girenheten. Figure 5 shows a typical section through a gear unit 25 of the harmonic gear type. The harmonic gear consists of an outer ring gear 51 that meshes with an inner ring gear 52 assigned to a cylindrical, eccentrically supported input drive shaft 53, which for one part of the gear unit can be constituted by the second coupling part 32 of the ratchet mechanism. The outer ring gear forms output drive shaft from the gear unit.

Avhengig av tanntallforskjell mellom ytre og indre tannkrans 51, 52 oppnås en stor utveksling mellom rotasjonen på den inngående drivakselen 53 og den indre tannkransen 52 når inngående drivaksel 53 settes i rotasjon. Eksempelvis vil femti tenner på den ytre tannkransen 51 og førtiåtte tenner på den indre tannkransen 52 gi en utveksling tilsvarende (50-48)/50, dvs. 1:25 mellom inngående drivaksel 53 og den indre tannkransen 52. Med to harmoniske gir av denne størrelse montert i serie og koplet sammen med dertil egnede, i og for seg kjente koplinger, for eksempel buetannkoplinger, oppnås en samlet nedgiring på 1/25 x 1/25, dvs. 1:625. Depending on the difference in the number of teeth between the outer and inner ring gear 51, 52, a large exchange is achieved between the rotation of the input drive shaft 53 and the inner ring gear 52 when the input drive shaft 53 is set in rotation. For example, fifty teeth on the outer ring gear 51 and forty-eight teeth on the inner ring gear 52 will give a ratio corresponding to (50-48)/50, i.e. 1:25 between the input drive shaft 53 and the inner ring gear 52. With two harmonic gears of this size mounted in series and connected together with suitable couplings known in and of themselves, for example toothed couplings, a total reduction of 1/25 x 1/25, i.e. 1:625, is achieved.

På figur 6 angir henvisningstallet 61 en ventilkappe som omslutter en ventilstamme 62 som er dreibart opplagret i ventilkappen 61. Ventilstammen 62 er forsynt med et senterløp 63. Senterløpet 63 utgjør en del av produksjonsrørets 11 sen-terløp for framføring av en fluidstrøm. Ventilkappen 61 er forsynt med en rekke ytre ventilåpninger 64 som korresponderer med tilsvarende indre ventilåpninger 65 i ventilstammen. Hver av ventilkappens 61 ytre ventilåpninger 64 er forsynt med en pakning 66 som ligger tettende an mot ventilstammens 62 utvendige mantel. In Figure 6, the reference number 61 indicates a valve cover which encloses a valve stem 62 which is rotatably stored in the valve cover 61. The valve stem 62 is provided with a center barrel 63. The center barrel 63 forms part of the center barrel of the production pipe 11 for conveying a fluid flow. The valve cover 61 is provided with a number of outer valve openings 64 which correspond to corresponding inner valve openings 65 in the valve stem. Each of the valve cover 61's outer valve openings 64 is provided with a gasket 66 which rests tightly against the valve stem 62's outer casing.

Fjørene 38 er tilpasset slik at det blir resonanssvingning i aktuatorens første koplingsdel ved en bestemt påtrykt frekvens på signalpulstoget 17. Resonanssvingningene bevirker at aktuatorens skrallekopling driver den andre koplingsdelen trinnvis så lenge et signalpulstog 17 med den avpassede frekvens er påtrykt aktuatoren gjennom signalledningene 16. For å oppnå tilstrekkelig stort dreiemoment veksles rotasjonshas-tigheten ned gjennom girenhetene 25. The springs 38 are adapted so that there is resonant oscillation in the actuator's first coupling part at a specific applied frequency to the signal pulse train 17. The resonant oscillations cause the actuator's ratchet coupling to drive the second coupling part step by step as long as a signal pulse train 17 with the adapted frequency is applied to the actuator through the signal lines 16. achieve a sufficiently large torque, the rotation speed is switched down through the gear units 25.

Når en bestemt rotasjonsventil 12a, 12b skal aktiveres, gene-reres det ved hjelp av styreenheten 14 og signalpulsgenerato-ren 15 et signalpulstog 17 med en frekvens som er avstemt til den aktuelle rotasjonsventilens 12a, 12b aktuator 24. Denne frekvensen resulterer i at den avstemte aktuatoren 24 settes i svingning av sin spole 39, mens andre aktuatorer 24, som mottar samme signalpulstog 17 og er avstemt til å oppnå en harmonisk svingning (egenresonanssvingning) ved en annen frekvens, oppnår så små svingeutslag på aktuatorens 24 første koplingsdel 31 at aktuatorens tannkopling ikke setter den andre koplingsdelen 32 i roterende bevegelse. Ved å benytte ulike signalpulstog 17 med forskjellige frekvenser kan et stort antall ventiler 12a, 12b styres. When a specific rotary valve 12a, 12b is to be activated, a signal pulse train 17 is generated with the help of the control unit 14 and the signal pulse generator 15 with a frequency that is matched to the actuator 24 of the rotary valve 12a, 12b in question. This frequency results in the matched the actuator 24 is set to oscillate by its coil 39, while other actuators 24, which receive the same signal pulse train 17 and are tuned to achieve a harmonic oscillation (self-resonant oscillation) at a different frequency, achieve such small oscillations on the actuator 24's first coupling part 31 that the actuator's tooth coupling does not set the second coupling part 32 in rotary motion. By using different signal pulse trains 17 with different frequencies, a large number of valves 12a, 12b can be controlled.

En svært viktig funksjon er tilbakemelding om den aktuelle rotasjonsventilens 12a, 12b posisjon. Dette oppnås ved hjelp av posisjonsindikatoren 26. Når følgeringen 43 på grunn av aktuatorstammens 22 rotasjon har nådd toppen av kammen 42 og beveger seg raskt i aksial retning til bunnen av neste kam 42, vil det induseres en spenning i den andre spolen 47. Denne spenningen registreres av styreenheten 14 som en posi-sjonsindikasjon for at ventilbevegelsen derved kan stanses ved at genereringen av signalpuls 17 stanses. A very important function is feedback on the position of the rotary valve 12a, 12b in question. This is achieved with the help of the position indicator 26. When, due to the rotation of the actuator stem 22, the follower ring 43 has reached the top of the cam 42 and moves rapidly in the axial direction to the bottom of the next cam 42, a voltage will be induced in the second coil 47. This voltage is registered by the control unit 14 as a position indication so that the valve movement can thereby be stopped by stopping the generation of signal pulse 17.

Claims (12)

1. Anordning for betjening og posisjonskontroll av flere rotasjonsventiler (12a, 12b) som hver omfatter en ventilkappe (61) med en rekke gjennomgående ytre ventilåpninger (63) og en innvendig ventilstamme (62) med en rekke indre ventilåpninger (64), og hvor ventilstammen (62) er dreibart opplagret i ventilkappen (61), og det til hver rotasjonsventil (12a, 12b) er tilknyttet en aktuator (24) som omslutter ventilstammen (62) eller en forlengelse (22) av denne, idet aktuatoren (24) er omsluttet av ventilkappen (61) eller en forlengelse (21) av denne, karakterisert ved at aktuatoren (24) er innrettet til å aktiveres når aktuatoren (24) tilføres et elektrisk signalpulstog (17) som oppviser en frekvens som ligger innenfor et definert område.1. Device for operation and position control of several rotary valves (12a, 12b), each of which comprises a valve cover (61) with a series of continuous outer valve openings (63) and an inner valve stem (62) with a series of inner valve openings (64), and where the valve stem (62) is rotatably stored in the valve cover (61), and each rotary valve (12a, 12b) is connected to an actuator (24) which encloses the valve stem (62) or an extension (22) thereof, the actuator (24) is enclosed by the valve cover (61) or an extension (21) thereof, characterized in that the actuator (24) is arranged to be activated when the actuator (24) is supplied with an electrical signal pulse train (17) which exhibits a frequency that lies within a defined range . 2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at aktuatoren (24) i en første rotasjonsventil (12a) er avstemt til et frekvensområde forskjellig fra frekvensområdet for en andre rotasjonsventil (12b) styrt av samme kontrollsystem.2. Device according to claim 1, characterized in that the actuator (24) in a first rotary valve (12a) is tuned to a frequency range different from the frequency range for a second rotary valve (12b) controlled by the same control system. 3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at aktuatoren (24) er forsynt med en elektromagnet (39) og et anker (31) som er frekvensavstemt til å yte en kraft når elektromagneten (39) tilføres et elektrisk signalpulstog (17) som oppviser en frekvens som ligger innenfor et definert område .3. Device according to claim 1, characterized in that the actuator (24) is provided with an electromagnet (39) and an armature (31) which is frequency-tuned to produce a force when the electromagnet (39) is supplied with an electrical signal pulse train (17) which exhibits a frequency that lies within a defined range. 4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilstammens (62) forlengelse utgjøres av en aktuatorstamme (22), og ventilkappens (61) forlengelse utgjøres av en aktuatorkappe (21) .4. Device according to claim 1, characterized in that the extension of the valve stem (62) is made up of an actuator stem (22), and the extension of the valve cover (61) is made up of an actuator cover (21). 5. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at aktuatoren (24) er anbrakt i et ringrom mellom aktuatorkappen (21) og aktuatorstammen (22) .5. Device according to claim 3, characterized in that the actuator (24) is placed in an annular space between the actuator casing (21) and the actuator stem (22). 6. Anordning ifølge krav 1 og 3, karakterisert ved at ventilstammen (62) og aktuatorstammen (22) hver er forsynt med et gjennomgående senterløp (23, 63) som er i fluidkommunikasjon innbyrdes og med et produksjonsrør (11).6. Device according to claims 1 and 3, characterized in that the valve stem (62) and the actuator stem (22) are each provided with a continuous center barrel (23, 63) which is in fluid communication with each other and with a production pipe (11). 7. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at aktuatoren (24) er forsynt med en skrallekopling (30) hvor en første, drivende koplingsdel (31) tildanner ankeret i elektromagneten, idet den første koplingsdelen (31) er omsluttet av en elektrisk ledende, første spole (20) dreiestivt forbundet med aktuatorkappen (21), samt at det jevnt fordelt på den første koplingsdelen (21b) er anbrakt flere magneter (39a), og at en drevet, andre koplingsdel (31) er dreiestivt forbundet med ventilstammen (22) .7. Device according to any one of claims 1-7, characterized in that the actuator (24) is provided with a ratchet coupling (30) where a first, driving coupling part (31) forms the armature in the electromagnet, the first coupling part (31) is enclosed by an electrically conductive, first coil (20) rigidly connected to the actuator casing (21), and that several magnets (39a) are placed evenly distributed on the first coupling part (21b), and that a driven, second coupling part (31) is rigidly connected to the valve stem (22). 8. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at den første koplingsdelens (31) dreiebevegelse i forhold til aktuatorkappen (21) er begrenset av et fjørende stabili-seringselement (37a, 38), hvis fjøringskarakteristikk er avstemt slik at den første koplingsdelen (31) ved et i den første spolen (39) påtrykt signalpulstog (17) av en bestemt frekvens, er innrettet til å kunne settes i en fram- og tilbakegående dreiebevegelse som i det minste overstiger skrallekoplingens (30) tannlengde, for derved å kunne påføre ventilstammen (62) en roterende bevegelse.8. Device according to any one of claims 1-7, characterized in that the turning movement of the first coupling part (31) in relation to the actuator casing (21) is limited by a springing stabilization element (37a, 38), whose springing characteristics are matched as follows that the first coupling part (31) by a signal pulse train (17) of a specific frequency impressed on the first coil (39) is arranged to be able to be set in a reciprocating turning movement that at least exceeds the tooth length of the ratchet coupling (30), in order to thereby be able to apply a rotating movement to the valve stem (62). 9. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at stabiliseringselementet (37a, 38) er innrettet til å stabilere den første koplingsdelen (31) i en utgangsstilling.9. Device according to claim 1, characterized in that the stabilization element (37a, 38) is designed to stabilize the first coupling part (31) in an initial position. 10. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at en ventilposisjonsindikator (2 6) er tildannet ved at en posisjonsindikator (43) er innrettet til, ved ventilstammens (62) dreining og' når ventilstammen (62) har blitt dreidd en forutbestemt vinkel, å utføre en hurtig, aksial bevegelse tilstrekkelig til å indusere en spenning i en elektrisk ledende andre spole (47), idet en indikatorknast (44) som ligger støttende an mot en indeksrings (41) kam (42), beveger seg fra toppen av en første kamflate til bunnen av en påfølgende kamflate.10. Device according to claim 1, characterized in that a valve position indicator (2 6) is formed by a position indicator (43) being arranged to, when the valve stem (62) is turned and when the valve stem (62) has been turned a predetermined angle, to perform a rapid axial movement sufficient to induce a voltage in an electrically conductive second coil (47), as an indicator cam (44) abutting against an index ring (41) cam (42) moves from the top of a first comb surface to the base of a subsequent comb surface. 11. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det mellom ventilstammen (62) og skrallekoplingens (30) andre koplingsdel (32) er anordnet ett eller flere harmoniske gir (25).11. Device according to claim 1, characterized in that one or more harmonic gears (25) are arranged between the valve stem (62) and the ratchet coupling (30) second coupling part (32). 12. Anordning ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at den første og den andre spolen (39, 47) i hver av aktuatorene (24) sammen med signal-førende ledninger (16), en signalpulsgenerator (15) og en styreenhet (14) tildanner en ventilstyringskrets.12. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the first and the second coil (39, 47) in each of the actuators (24) together with signal-carrying lines (16), a signal pulse generator (15) and a control unit (14) ) form a valve control circuit.