NO811128L - Boreroer-tester-ventil. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører borerør-prøveventiler, mer sær-skilt, men ikke utelukkende borerør-prøveventiler beregnet for bruk over en formasjon-prøveventil i en brønnprøvestreng.

Ved boring av en oljebrønn er det en vanlig arbeids-operasjon å senke en prøvestreng ned i brønnen for å prøve produksjonsevnen til de hydrokarbonproduserende grunnformasjoner som krysses av brønnen. Slik utprøving foretas ved at man senker en rørstreng, vanligvis kalt et borerør, ned i brønnen, med en formasjon-prøveventil festet til rør-strengens nedre ende og orientert i en lukket stilling,

med en pakning plassert under formasjon-prøveventilen. En slik rørstreng med tilhørende prøveutstyr kalles vanligvis en brønn-prøvestreng.

Så snar-t brønn-prøves trengen er senket ned til den ønskede stilling bringes pakningen til virkning, hvorved man stenger av ringrommet mellom prøvestrengen og brønn-foringen. Deretter åpnes formasjon-prøveventilen slik at formasjonen kan produsere gjennom prøvestrengen.

Under nedsenkingen av prøvestrengen i brønnen er det ønskelig å kunne foreta en trykkprøve av strengen i perioder for derved å kunne fastslå, hvorvidt det forefinnes.lekkasje i skjøtene mellom suksessive rørlengder.

For å gjennomføre en slik trykkprøving av borerøret blir strengen fylt med et fluidum og nedsenkingen av røret . stoppes periodevis. Hår nedsenkingen er stoppet trykk-

settes fluidet i strengen og på denne måten kan man fast-

slå hvorvidt det forefinnes lekkasjer i strengen over forma-sjon-prøveventilen.

I det utstyr som vanligvis, benyttes for prøving

av et borerør ved dets nedsenking i en brønn er fluidet i rørstrengen vanligvis sperret inne i rørstrengen utelukkende ved hjelp av den stengte formasjon-prøveventil. Med andre ord, det trykk som her utøves på fluidet i strengen virker også mot den lukkede formasjon-prøveventil.

Denne tidligere kjente teknikk har også vært utnyttet i forbindelse med den formasjon-prøveventil av den type som er vist og beskrevet i US patentskrift nr. 3 856 085. Denne kjente prøveventil har et sfærisk ventilorgan som holdes mellom øvre og nedre ventilseter. Prøveventilen er bare vist skjematisk i US patentskrift nr. 3 856 085, og detaljer med hensyn til monteringen av det sfæriske ventilorgan i ventilhuset er ikke vist.der. I den praktiske utførelse av formasjon-prøvevéntilen ifølge US patentskrift nr. 3 856 085 er det øvre ventilsetet opphengt i en kjernedel som henger i en ringskulder i et ytre ventilhus, på en måte lik den som er vist i US patentskrift nr. Re. 29,471. Det nedre ventilsetet er forbundet med det øvre ventilsetet ved hjelp av flere C-klemmer som går rundt det sfæriske ventilorgan. Det nedre ventilsetet samvirker derfor ikke med noen bære-deler av ventilhuset. Det sfæriske ventilorgan holdes på plass i huset på en slik måte at en aksialbevegelse av ventilorganet i forhold til huset hindres, og påvirkes av eksentriske knaster som er montert på et glideelement. Glideelementet kan bevege seg aksialt i forhold til huset slik at ved en aksial bevegelse av knastene i forhold til huset vil det sfæriske ventilorgan dreies i forhold til huset og dermed åpne og lukke ventilen.

Ved trykkprøving av borerør over en formasjon-prøveventil. av den foran nevnte type har det vist seg at trykket som virker på toppflaten til det sfæriske ventilorgan kan bevirke at ventilorganet utøver en nedadrettet kraft på de eksentriske knaster og derved bevirker en avskjæring av disse. Dette begrenser i vesentlig grad det maksimaltrykk som fluidet kan utsettes for inne i bore-røret under trykkprøvingen, og dette vil særlig-.være problem i meget dype brønner hvor jo det hydrostatiske trykket til fluidet i borerøret vil være relativt høyt. Man har funnet at det maksimale differnsialtrykk som man på en sikker måte kan benytte i forbindelse med den foran beskrevne, kjente ventil, er ca. 350 kilopond/cm 2.

En annen tidligere kjent ventil med et sfærisk ventilorgan som ikke beveger seg aksialt i forhold til ventilhuset er den ventilutførelse som er vist og beskrevet i US patentskrift nr. 4 116 272.

Andre tidligere kjente ventiler med et sfærisk ventilorgan som ikke beveger seg aksialt i forhold til huset er kjent i fra US patentskriftene nr. 4 064 937, 3 568 715,

Re. 27,464, 4. 009 753 og 3 967 647.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en prøveventil som plasseres i brønn-prøvestrengen like over en formasjon-prøveventil av den type som er vist og beskrevet i US patentskrift nr. 3 856 085. Den nye prøveventil over-vinner de vanskeligheter man tidligere har støtt på ved bruk av prøvetrykk som virker direkte på formasjon-prøve-ventilen. Borerør-prøveventilen har et nedre ventilsete som bæres av ventilhuset slik at nedadrettede krefter hindres i å virke på de eksentriske knaster når fluidet i borerøret trykksettes, hvorved man hindrer en avskjæring av disse knaster i borerør-prøveventilen. Borerør-prøveventilen ifølge oppfinnelsen kan tåle differensialtrykk opptil ca. 700 kilopond/cm 2.

I tillegg har borerør-prøveventilen ifølge.oppfinnelsen en automatisk fyllemekanikk som muliggjør at borerøret over borerør-prøveventilen fylles automatisk med brønn-fluidum når prøvestrengen senkes ned i brønnen.

Borerør-prøventilen ifølge oppfinnelsen har et hus med en første ende beregnet for tilkopling til strengen, hvilket hus har et gjennomgående løp. Et sfærisk ventilorgan er anordnet i løpet. Knaster er anordnet i huset for samvirke med det sfæriske ventilorgan og dreiing av dette mellom åpen og lukket stilling, slik at løpet således er åpent eller lukket, idet det sfæriske ventilorgan beveges aksialt'i forhold til hus.et og knastene.

Det er sørget for midler for bevegelse av det sfæriske ventilorgan aksialt i forhold til huset mellom den åpne og lukkede stilling. Disse midler innbefatter et nedre ventilseteelement med en nedadrettet flate som har bæresam-virke med en oppadrettet flate i huset når det sfæriske ventilorgan er i lukket stilling. Dette muliggjør at nedadrettede krefter som virker på det sfæriske ventilorgan i dets lukkede stilling som følge av fluidumtrykket som hersker i strengen over det sfæriske ventilorgan, kan overføres stort sett i sin helhet til huset som følge av samvirket mellom den nevnte nedadrettede flate på det nedre ventilseteelement og

den oppadrettede flate i huset.

Det er også anordnet en fjæranordning som presser

det sfæriske ventilorgan nedover i forhold til huset mot den lukkede stilling. Denne fjæranordning utgjør en automatisk anordning som tillater at det sfæriske ventilorgan kan bevege seg oppover under påvirkning av fluidumtrykket i ringrommet mellom prøvestrengen og en brønnforing når prøvestrengen senkes ned i brønnforingen, slik at brønn-fluidum kan gå gjennom det sfæriske ventilorgan og inn i strengen over det sfæriske ventilorgan når prøvestrengen senkes ned i brønnen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det etter-følgende under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et skjematisk riss av en brønn-prøve-streng plassert i en offshorebrønn,

fig. 2A-2E viser halvsnitt gjennom en borerør-prøveventil ifølge oppfinnelsen og

fig. 3 viser et utfoldet riss av et J-spor og

knast som inngår som en del av borerør-prøveventilen i

fig. 2A-2E.

Fig. 4A-4E viser et halvsnitt av en alternativ ut-førelse av borerør-prøveventilen ifølge oppfinnelsen,

med en automatisk fyllemekanisme.

Før oppfinnelsen beskrives nærmere skal det først

gis en kort redegjørelse for anvendelsesområdet. Ved boring av en oljebrønn fylles borehullet med et fluidum som man kaller for borevæske eller boreslam. En av hen-siktene med denne borevæske er at man i de av borehullet kryssede grunnformasjoner skal holde igjen eventuelle . formasjonsfluider. For å muliggjøre dette vektbelastes

borevæsken med ulike typer additiver slik at det hydrostatiske trykk til borevæsken på formasjonsdypet vil være tilstrekkelig til å holde igjen formasjonsfluidet , slik at dette altså ikke kan trenge inn i borehullet.

Nar man ønsker å prøve produksjonsevnen til formasjonen senkes en prøvestreng ned i borehullet til formasjonsdypet og formasjonsfluidet tillates så å strømme inn i strengen i et kontrollert prøveprogram.

Noen ganger holder man et lavere trykk i det indre

av prøvestrengen når denne senkes ned i borehullet. Dette kan man vanligvis gjøre ved at man holder en formasjon-prøveventil i lukket tilstand nær prøvestrengens nedre ende. Når man har nådd ned til prøvedybden bringes en pakning til virkning for avtetting av borehullet,, slik at formasjonen avstenges i fra det hydrostatiske trykk som borevæsken ut-øver i brønnringrommet. Formasjon-prøveventilen ved prøve-strengens nedre ende åpnes så og formasjonsfluidet som da ikke lenger påvirkes av borevæsketrykket, kan så strømme inn i prøvestrengen.

Andre ganger kan forholdene være slik at det er ønskelig å fylle prøvestrengen over formasjon-prøveventilen med væske ettersom prøvestrengen senkes ned i brønnen. Hensikten med dette kan eksempelvis være å oppnå en utjevning av det hydrostatiske trykk over prøvestrengens vegg for å hindre at røret faller sammen, og/eller man ønsker å

kunne gjennomføre trykkprøving av prøvestrengen under dens nedsenking i brønnen.

Brønn-prøveprogrammet innbefatter perioder med forma-sjonsstrømning og perioder med avstenging av formasjonen. Trykkmålinger tas i programmet for senere analyseer for be-stemmelse, av formasjonens formasjonsevne. Om så ønskes kan man ta prøver av formasjonsfluidet i.et egnet prøvekammer.

Ved slutten av brønn-prøveprogrammet åpnes en sirku-las jonsventil i prøvestrengen,' f ormas jonsf luidum i prøve-strengen sirkuleres ut, pakningen frigjøres, og prøve-strengen trekkes opp.

Et typisk arrangement for utførelse av et prøveprogram er vist i fig. 1. Et slikt arrangement innbefatter en flytende arbeidsplattform 10 som er plassert over brønnhodet på havbunnen 12. Brønnen består av en brønnboring 14 forsynt med en foring 16. Foringen 16 strekker seg ned i fra havbunnen 12 og ned til formasjonen 13. Foringen 16 er perforert ved sin nedre ende for derved å tilveiebringe en forbindelse mellom formasjonen 18 og det indre av brønnboringen 20.

Brønnhodet er betegnet med 22 og innbefatter en ut-blåsningshindrer. En marin ledning 24 strekker.seg opp i fra brønnhodet og til den flytende plattform 10. Plattformen 10 har et arbeidsdekk 26 med et tårn 28. Tårnet 28 har heiseutstyr 30. Ved ledningens 24 øvre ende er det anordnet et brønnhode 32. Dette brønnhodet 32 muliggjør nedsenking av en formasjon-prøvestreng 34 gjennom det marine rør og ned i brønnboringen 14. Heving og senking av prøve-strengen skjer ved hjelp av heiseutstyret 30.

En ledning 36 strekker seg fra en hydraulisk pumpe

3 8 på dekket 26 og ned til brønnhodet 22 på havbunnen. Led-ningen er tilknyttet brønnhodet et sted under utblåsnings-hindreren og muliggjør derved en trykksetting av brønnring-rommet 40 rundt prøvestrengen 34.-

Prøvestrengen 34 innbefatter et øvre parti 42 som strekker seg ned i fra plattformen og til brønnhodet 22 på havbunnen 12. Et hydraulisk betjent prøvetre 44 er plass-

ert ved enden av det øvre strengparti 42 og er plassert i brønnhodet 22 som således bærer den nederste delen av forma-sjon-prøvestrengen. Den nedre delen av formasjon-prøve-strengen strekker seg i fra prøvetreet 44 og ned til formasjonen 18. En pakning 46 er anordnet her og hensikten med pakningen er å kunne isolere formasjonen 18 fra fluidet i brønn-ringrommet 40. Ved prøvestrengens 34 nedre ende er det plassert et perforert endestykke 48 som muliggjør fluidumforbind-else mellom formasjonen 18 og det indre av den rørformede prøvestreng 34.

I den nedre delen av formasjon-prøvestrengen 34 er det dessuten plassert et mellomparti 50 og dreiemomentoverførende, trykk- og volumbalanserte glideskjøtanordninger 52. Et mellomparti 54 er også anordnet og tjener til å vektbelaste pakningen 46 ved strengens nedre ende.

Det vil mange ganger være ønskelig å ha en vanlig sirkulasjonsventil 56 nær prøvestrengens nedre ende, hvilken sirkulasjonsventil kan åpnes ved en rotasjonsbevegelse eller en heving og senking av prøvestrengen, eller en kombinasjon av begge disse bevegelsestyper, eller ved at en vektstang slippes ned i prøvestrengen 10. Under sirkulasjonsventilen 56 kan det være plassert en kombinert prøveventil og sirku-las jonsventil 58, eksempelvis som vist i US patentskrift nr. 4 064 937..

iSIær f ormas jon-prøves trengens 34 nedre ende er det også plassert en formasjon-prøveventil 60 som fortrinnsvis

er en prøveventil av den ringromtrykkbetjente type som vist i US patentskrift nr. 3 856 085. Like over denne formasjon-prøveventil 60 er borerør-prøveventilen 62 plassert.

En trykkregistreringsanordning 64 er plassert under formasjon-prøveventilen 60. Denne trykkregistreringsanordning 64 er fordelaktig av den type som gir helt åpent gjennomløp slik at man således har helt åpent gjennomløp i hele prøvestrengen..

Det kan være ønskelig å sette inn ekstra formasjon-prøveutstyr i prøvestrengen 34. Wår man eksempelvis frykter for at prøvestrengen 34 kan sette seg fast i borehullet 14 vil det være ønskelig å innsette en slagmekanisme mellom trykkregistreringsanordningen 64 og pakningen 46. Denne slagmekanismen benyttes for slagpåvirkning av prøvestrengen for derved å kunne slå løs en fastklemt prøvestreng. Dessuten kan det også være ønskelig å ha en sikkerhetsskjøt mellom slagmekanismen og pakningen. En slik sikkerhetsskjøt vil • muliggjøre at man kan frigjøre prøvestrengen 34 fra pakningen 46 idet tilfellet at slagmekanismen ikke er i stand til å fri-gjøre den fastklemte formasjon-prøvestreng.

Plasseringen av trykkregistreringsanordningen kan varieres etter behov. Eksempelvis kan den plasseres under det perforerte endestykket 48 i en egnet trykkregistrerings-forankringssko. I tillegg kan en andre trykkregistreringsanordning settes inn like over formasjon-prøveventilen 60 for tilveiebringelse av ytterligere dats til hjelp for evalueringen av brønnen.

Borerør-prøveventilen 62 skal nå forklares nærmere under henvisning til fig. 2A-2E.

Prøveventilen 62 har et hus 66 bygget opp av et

øvre overgangsstykke 68, en første sylindrisk ventilhusdel 70, et midtre overgangsstykke 72 og en andre ventilhusdel 74.

Den øvre overgang 68 og den første ventilhusdel 70 kan sammenfattes under begrepet øvre husdel 76, mens den midtre overgang 72 og den andre ventilhusdel 74 kan sammenfattes under begrepet nedre husdel 78.

Den øvre enden 80 på den nedre husdel 7 8 er skrudd inn i den nedre enden 82 på den øvre.husdel 76. Gjenge-, forbindelsen er betegnet med 84.

Huset 66 er med sin øvre ende 86 utformet for tilknytning til prøvestrengen 34 (se fig. 1), og er for dette formål forsynt med et innvendig gjengeparti 88. På denne måten vil hele vekten til den delen av prøvestrengen 34

som befinner seg under skjøten 88 bæres av huset 66. Huset 66 har et gjennomgående aksialt løp 90.

Inne i løpet 90 er det anordnet et sfærisk ventilorgan 92 med en gjennomgående ventilboring 94. Ventilorganet 92 er vist i fig. 2B i lukket stilling, og stenger da også løpet 90.

Ventilorganet 92 ligger med sin øvre flate 96 an mot et øvre ventilsete 98, og ventilorganets nedre flate 100 ligger an mot et nedre ventilsete 102.

Det øvre ventilsetet 98 er plassert i en øvre ventilsetebærer 104 og det nedre ventilsetet 102 er plassert i en nedre ventilsetebærer 106. Disse to bærerne 104 og 106 er forbundne med hverandre ved hjelp av flere C-klemmer, såsom klemmen 10 8. To ender av denne klemmen er vist i.fig.

2B. C-klemmen 10 8 er som man vil forstå et element som strekker seg mellom de to viste ender i fig. 2B og som således holder de to ventilsetebærerne 104 og 106 sammen rundt det sfæriske ventilorgan 92.

En stillingsplasserings- eller styrekjerne 109 er

ved sin nedre ende skrudd sammen med den øvre ventilsetebærer 104, ved gjengeforbindelsen 110, og styrekjernens øvre ende 112 er glidbart opptatt inne i sylinderpartiet 114 i den øvre overgang 68. En ringtetning 116 er plassert mellom styrekjernen 108 og veggen i sylinderpartiet 114.

En eksentrisk knast 118 er festet til en knasthylse 120. Denne knasthylsen er plassert inne i ventilhusdelen 70 og ligger ved henholdsvis øvre og nedre ende 122 og 124

an mot overgangen 6 8 og den øvre enden 80 til den midtre overgang 72, slik at derved den eksentriske knast 118 holdes i en fast stilling i forhold til huset 66.

Den eksentriske knast.118 samvirker med et eksentrisk hull 126 i det sfæriske ventilorgan 92.

En andre eksentrisk knast (ikke vist) som tilsvarer knasten 118, har samvirke med et annet eksentrisk hull

(ikke vist) i ventilorganet 92, på samme måte som vist i fig. 4A-4C i US patentskrift nr. 3 856 085.

Knasten 118, knasthylsen 120 og C-klemmen 108 er som man vil forstå bare vist skjematisk i fig. 2B. I et sant snitt gjennom prøveventilen vil man ikke kunne se både knasten 118 og-C-klemmen 108, fordi de i praksis ikke ligger i samme snittplan.

Når ventilorganet 92 beveges aksialt i forhold til huset 66, på en måte som skal beskrives nærmere nedenfor,

vil samvirket mellom knasten 118 og hullet 126 bevirke at ventilorganet 92 dreier seg i forhold til huset 66, mellom åpen. og lukket stilling. Ventilorganet 92 er i fig. 2 vist i lukket•stilling. Ved bevegelse av det sfæriske ventilorgan 92 aksialt oppover i forhold til huset 66 fra den

stilling som er vist i fig. 2B vil ventilorganet 92 dreie seg til en åpen stilling, dvs. en stilling hvor ventilbor-ingen 94 flukter med løpet 90 i huset 66, slik at fluidum kan strømme gjennom løpet 90.

Ventilorganet 92 kan beveges aksialt i huset 66

ved hjelp av en mekanisme 128. Denne mekanismen 128 består i hovedsaken av den nedre ventilsetebærer 106 og det nedre ventilsete 102. Disse to elementer er i det etterfølgende også sammenfattet under begrepet nedre ventilseteenhet 130. Den nedre ventilsetebærer 106 har en ringformet nedadréttet flate 132 som ligger an mot en oppadrettét flate 134 på den øvre enden 80 til den midtre overgangen 72 når ventilorganet 92 er i den i fig. 2B lukkede stilling. Dette arrangementet muliggjør at. nedadrettede krefter som virker på ventilorganet 9 2 i dets lukkede stilling, som følge av virkningen av fluidumtrykket i prøvestrengen 34 over ventilorganet 92, kan overføres stort sett i sin helhet til huset 66 som følge av samvirket mellom de to nevnte flater 132 og 134. Dette medfører at man har en meget kraftig under-støttelse under ventilorganet 92, slik at når det utøves meget høye fluidumtrykk på ventilorganets 92 øvre flate 96 vil disse trykk overføres direkte til huset 66, dvs. at de ikke overføres via knastene 118 og man unngår derfor faren for brudd av disse knaster. Det skal her vises til det som ér sagt foran om dette problem, og det skal også vises til US patentskrift nr. 3 856 085.

I det viste utførelseseksempel er den nedadrettede flate 132 plassert på bæreren 106. Man kan likegodt si at den er plassert på den nedre ventilseteenhet, og man vil forstå at det fysiske arrangement av den nedre ventilseteenhet 130 kan modifiseres derhen at den innbefatter ekstra elementer, eller eksempelvis derhen at setet 102 og bæreren 106 er kombinert til ett enkelt element. Det som er viktig er at den nedadrettede flate, såsom flaten 132 er plassert i en konstruksjon som gir understøttelse av ventilorganet 92 nedenfra.

Mekanismen 128 innbefatter også en bevegbar kjerne 136 som består av en øvre kjernedel 138 og en nedre kjernedel 140.

Den øvre kjernedel 138 og en øvre del av den nedre kjernedel 140 er glidbart opptatt i den nedre enden av huset 66 og kan bevege seg mellom respektive øvre og nedre stillinger i huset 66. Den øvre kjernedel 138 er festet til den nedre ventilsetebærer 106 og er således drivforbundet med denne slik at derved den øvre kjernedels 138 øvre og nedre stillinger svarer til den nedre ventilsetebærers 106 øvre og nedre stillinger i huset 66.

Den nedre stillingen til bæreren 106, som vist i

fig. 2B, svarer til ventilorganet 92 viste lukkede stilling. Ved en oppadrettet bevegelse av den nedre ventilsetebærer

106 i forhold til huset 66 vil ventilorganet 62 beveges aksialt oppover i huset 66 og vil dermed dreie seg til åpen stilling som følge av samvirket med knasten 118.

Den nedre kjernedel 140 er satt sammen av et første øvre avsnitt 142, et andre avsnitt 144 som er forbundet med den nedre enden til det første avsnitt 142, et tredje avsnitt 14 6 som er forbundet med den nedre enden til det andre avsnitt 144, og en nedre overgang 148 som er forbundet med den nedre enden til det tredje avsnitt 146. Den nedre overgang 148 har en utvendig gjenget nedre ende 150 for sammen-kopling med de komponenter av prøvestrengen 34 som befinner seg under borerør-prøveventilen 62.

En stillingsplasseringsknast 152 rager radielt ut i

fra ytterflaten til det tredje avsnitt 166 i den nedre kjernedel 140.

I innerveggen i den andre ventilhusdel 74 er det uttatt et stillingsplasseringsspor 154 hvori stillingsplasserings-knasten 152 opptas. En utfolding av sporet 154 og knasten 152 er vist i fig. 3, som således er et snitt i hovedsaken etter linjen 3-3 i fig. 2C og 2D. Spor/knast-mekanismen er slik utført og plassert at når prøvestrengen 34 dreies méd urviseren og vekten til prøvestrengen 34 bringes til virkning på huset 66 vil den nedre kjernedel 140 og med den den øvre kjernedel 138 bevege seg til sine respektive øvre stillinger i huset 66 og derved bevirke åpning av ventil-legemet' 92.

Knastens 152 stilling i sporet 154 når prøvestrengen 34 senkes ned i brønnen er vist med fullt opptrukne linjer i fig. 3. Stillingen etterat prøvestrengen 34 er satt ned er vist med stiplede linjer.

For en fagmann vil det gå frem at når prøvestrengen

34 er satt ned på huset 66 vil den nedre kjernedel 140

ikke bevege seg aksialt i forhold til brønnforingen 16

(se fig. 1). Grunnen til dette er at pakningen 46 har samvirke med foringen 16.

Pakningen 4 6 er fortrinnsvis en gjenvinnbar pakning

av typen "Halliburton RTTS", som vist og beskrevet i Halliburton Service Sales and Service Catalog No. 40, page 3490. Den konstruktive utførelse av slike pakninger er velkjent

for fagfolk og innbefatter i hovedsaken en trekkblokkan-ordning for samvirke med foringen i brønnen for derved å tilveiebringe en friksjon mellom pakningen og brønnen.

Når vekten av borestrengen settes ned på pakningen 46 vil trekkblokkanordningen muliggjøre en innstilling av fang-

kiler mot foringen og deretter vil den samme fortsatte ned-adrettedé bevegelse tjene til å komprimere og ekspandere et pakningselement for avtetning av ringrommet 40 mellom prøvestrengen 34 og brønnforingen 16. Betjeningskomponentene av pakningen 46 innbefatter et pakningsspor (ikke vist) og en pakningsknast (ikke vist) hvis utførelse i prinsippet er den samme som vist i fig. 3, slik at altså den samme bevegelsen av prøvestrengen 34 som bevirker åpning av ventilorganet 92 også bevirker en innstilling av pakningen 46.

Når prøvestrengen 34 tas opp beveges huset 66 oppover

i forhold til brønnforingen 16 og kjernen 136 vil derfor bevege seg nedover i forhold til huset 66 og gå til sin nedre stilling, hvorved ventilorganet 92 lukkes.

Den nedre kjernedel 140 har en øvre ende 156 beregnet for samvirke med en nedre ende 158 av den øvre kjernedel 138 slik at når vekten av prøvestrengen 34 settes på huset 66 vil den nedre kjernedel 140 beveges oppover i forhold til.huset 66 og bevege den øvre kjernedel 138 oppover i forhold til huset 66, hvorved ventilorganet 92 åpnes.

Kjernen 136 innbefatter låseorganer 160 for låsing

av ventilorganet 92 i den lukkede stilling når prøvestrengen 34 senkes ned i brønnen.

Låseorganene 160 innbefatter flere fjærende fangfingre 162, 164 og 166 som strekker.seg ned i fra den øvre kjernedel 138. Hver av disse fangfingre har et hode 16 8 ved sin nedre ende. Dette hode er utformet med indre og ytre oppadrettede skuldre 170 og 172, og som vist er disse skulderne skrå. I innerveggen i huset 66 er det et utvidet parti 174. Øverst begrenses dette utvidede parti av en nedadrettet ringskulder 176. Det utvidede parti 174 tjener til opptak av skulderne 172 på fangfingerne når ventilorganet 9 2 er i den lukkede stilling. I det første avsnitt 142 i den nedre kjernedel 140 er det et veggparti 178 som tjener til påvirkning av innersiden 180 på fangfinerhodene 168 og for holding av fangfingerhodene 168 inne i utsparingen 174 i huset 66 når ventilorganet 92 er i sin lukkede stilling.

I tillegg har den nedre kjernedel 140 en utsparing 182 under den nevnte veggflate 178. Denne utsparingen 182 tjener til opptak av de oppadrettede innvendige skuldre 170 på fangfingerhodene 16 8 når den øvre enden 156 til den nedre kjernedel 140 har samvirke med den nedre enden 158 på den øvre kjernedel 138.

Hensikten med låsanordningen 160 vil g, frem av en etterfølgende beskrivelse av dens virkemåte i forbindelse med nedsenkingen av prøvestrengen 34 i brønnen, settingen

av prøvestrengen på huset, og opphentingen av prøvestrengen.

Hår prøvestrengen 34 kjøres ned i brønnen vil komponentene i prøveventilen 62, da særlig låsen 160, være i de relative stillinger som er vist i fig. 2A-2E. Som vist i fig-. 2C vil låsen 160 på dette tidspunkt holde den øvre kjernedel 138 fast i huset 66 i en stilling i hvilken ventilorganet 9 2 er lukket stilling. Den øvre kjernedel 138 er låst i den beskrevne stilling som følge av samvirket mellom skulderne 178 på fangfingerhodene 168 med utsparingen 174

i huset 66, og som følge av innvirkningen til veggpartiet 178 på den nedre kjernedel 140, hvilket veggparti holder fangfingerhodene 168 i den beskrevne stilling.

Når prøvestrengen 34 er satt på plass i ønsket stilling i brønnen kan man som foran nevnt bringe prøvestrengens vekt til virkning på huset 66. Låsen vil da påvirkes til frigjøring av den øvre kjernedel 138 i huset 66. Denne fri-gjøringsfunksjonen skjer ved at den nedre kjernedel 140 beveger seg oppover i forhold til den øvre kjernedel 138 før den øvre enden 156 på den nedre kjernedel 140 får samvirke med den nedre enden til den øvre kjernedel 138. Når skulderne 170 på fangfingerhodene 168 kommer rett utfor utsparingen 192 i den nedre kjernedel 140 vil fangfingerhodene 168 kunne gå innover og derved frigjøres den øvre kjernedel 138 fra sin låste stilling i huset 66.

Ved den fortsatte vektpåvirkning på huset 66 vil låsen 160 bevirke en sammenlåsing av de to kjernedeler 140 og 138. Dette skjer ved at skulderne 170 på fangfingerhodene 168 går inn i utsparingen 182 og ved den etterfølgende oppadgående bevegelse av såvel øvre som nedre kjernedeler 138 og 140 i forhold til huset 66, etter at den øvre enden 166 på den nedre kjernedel 140 har fått samvirke med den nedre ende 158 på den øvre kjernedel 138. En ytterligere oppadrettet bevegelse av øvre og nedre kjernedeler i huset 66 vil gi den nødvendige aksiale oppadrettede bevegelse av ventilorganet 92 for å bevege dette til åpen stilling som tidligere beskrevet .

Når brønnprøvingen er ferdig eller når man av en eller annen grunn ønsker å ta opp prøvestrengen 34 fra brønnen, kan man ved hjelp av låsen 160, som jo holder øvre og nedre kjernedel 138 og 140 sammen, oppnå en bevegelse av den øvre kjernedel 138 nedover i huset 66 under oppløftingen av prøve-strengen. Dette oppnås fordi den nedre kjernedel 140 er fiksert i forhold til brønnforingen 16 som følge av samvirket mellom pakningen 46 og foringen 16. Fordi øvre og nedre kjernedeler en stund vil være låst sammen ved hjelp av låsen 160 vil altså den øvre kjernedel 138 holdes fiksert i forhold til foringen 16 under den begynnende løfting av prøve-strengen 34.

Under løftingen, etter at den øvre kjernedel 138 har beveget seg ned i forhold til huset 66, tilstrekkelig til. at den nedre ringflaten 132 på den nedre ventilsetebærer 106 får anlegg mot den øvre flate 134 i huset 66, og skulderne 162 på'fangfingerhodene 168 igjen har gått. inn i utsparingen 174 i huset 66, vil den nedre kjernedel 140 frigjøres fra sin sammenlåsing med den øvre kjernedel 138 og komponentene i borerør-prøveventilen 92 vil nå igjen være i de relative stillinger som er vist i fig. 2A-2E.

Seksjonen 146 i den nedre kjernedel 140 innbefatter en utligningsanordning 184. Denne utligningsanordning gir forbindelse gjennom veggen, slik at man får forbindelse mellom løpet 90 i huset 66 under ventilorganet 92 og ringrommet 40 mellom prøvestrengen 34.og brønnforingen 16 når ventilorganet 92 er i lukket stilling. Ringrommet 40 kan her også benevnes som en sone på utsiden av huset 66.

Avsnittet 146 i den nedre kjernedel 140 har videre

en ytre sylinderflate 186 som er glidbart opptatt i et sylinderparti 188 i den nedre enden av husets 66 andre ventilhusdel 74.

Mellom veggene 186 og 188 er det lagt inn en ringtetning 190. På hver side av de viste ringtegninger 190

er det støtteringer 192 av et ikke-metallisk materiale. Huset 66, den nedre kjernedel 140, og ringtetningene 190

er slik utført og plassert at når vekten til prøvestrengen 34 settes på huset 66, og den nedre kjernedel 140 beveges oppover i forhold til huset 66, vil utligningsåpningen 184 lukkes før ventilorganet 9 2 åpnes.

Utligningsåpningen 184 utligner også trykket over veggen i kjernen 136 og hindrer således en sammenfalling av kjernen under påvirkning av det hydrostatiske trykk i ringrommet.40. Utligningsåpningen hindrer også en hydraulisk trykklåsing mellom ventilorganet 9 2 og formasjon-prøveventilen 60 når kjernen 136 skyves inn i huset 66.

Den oppadrettede bevegelse av den nedre kjernedel

140 i forhold til huset 66 begrenses av samvirket mellom en oppadrettet skulder 194 på den nedre kjernedel 140 og en nedadrettet skulder 196 i huset 96. Disse skulderne 194 og 196 danner således en stoppanordning for begrensning av den nedre kjernedels 140 oppadrettede bevegelse i forhold til huset 66.

I fig. 4A-4E er det vist en alternativ utførelse av

den foran beskrevne ventil, og ventilen i fig. 4A-4E er betegnet med 62A. I den alternative utførelsesfbrm er elementer av prøveventilen som er identiske imed elementer i utførelsen i fig. 2A-2E identifisert med sammen henvisningstall som i fig. 2A-2E, og korresponderende elementer som er modifisert er gitt sammen henvisningstall, med tilføyelsen av bokstaven A.

Hovedforskjellen mellom borerør-prøveventilen. 62A

og ventilen 62 er at i den alternative utførelsesform er låsen 160.utelatt. Videre er en trykkskruefjær 198 plass-

ert rundt "stillingsplasseringskjernen 109A, mellom en nedadrettet skulder 200 i huset 66A og en oppadrettet skulder 202

på den øvre ventilsetebærer 104.

Fjæren 19 8 representerer en automatisk fyllemekanisme for prøveventilen slik at når prøvestrengen 34 senkes ned i brønnen vil brønnfluidum i fra brønnringrommet 40 kunne strømme oppover gjennom ventilorganet 92 når trykket til brønnfluidet under ventilorganet 92 er tilstrekkelig til å overvinne trykket til fluidet over ventilorganet 9 2 pluss den nedadrettede kraft som fjæren 198 utøver.

Når man begynner å senke ned prøvestrengen 34 i

brønnen holdes ventilorganet i lukket stilling, med den nedre flaten 132 på den nedre ventilsetebærer 106 i samvirke med den øvre flate 134 i huset 66A.

Ettersom prøvestrengen 34 senkes ned i brønnen vil det hydrostatiske trykk for brønnfluidet i brønnringrommet 40 stadig øke, helt til den kraft som virker på den nedre flaten på ventilorganet 9 2 som følge av påvirkningen av trykket til brønnfluidet i brønnringrommet, som virker gjennom utlignings-åpningene 184A, er blitt lik den kraft som virker nedover på ventilorganets 92 øver flate 196. Denne nedadrettede kraft utøves av fluidet i løpet 90 over ventilorganet 92, og i tillegg kommer dén nedadrettede kraft som fjæren 19 8 utøver. På dette tidspunkt vil en hver ytterligere øking av trykket i brønnfluidet i brønnringrommet 40 under den fortsatte nedsenking av prøvestrengen 34 bevirke at ventilorganet 92 beveger seg aksialt oppover i forhold til huset 66A, hvorved

. fjæren 198 trykkes sammen.

Denne oppadrettede bevegelse av ventilorganet 92 medfører at ventilorganet dreier seg delvis mot sin helt åpne stilling. Derved brytes ventilen opp slik at noe av brønn-fluidet fra ringrommet 40 kan strømme oppgjennom boringen 94 i ventilorganet 92 og inn i løpet 90 over ventilorganet.

Så snart den kraft som utøves på ventilorganet 92 nedenfra blir mindre enn den kraft som utøves på ventilorganet oven-fra vil fjæren 198 igjen skyve ventilorganet 92 nedover i forhold til huset 66A, slik at ventilen lukkes.

Under nedsenkingen av strengen 34 i brønnen vil trykket til brønnfluidet i ringrommet 40 således periodevist overvinne trykket til fluidet over ventilorganet 92 i løpet 90 pluss kraften til fjæren 198 og derved får man en slurpevirkning i ventilen, slik at en del av brønnfluidet kan gå oppover gjennom ventilen og fylle ut rommet i strengen over ventilen 92.

Når man ønsker å trykkprøve en rørs treng over ventilorganet 9 2 stopper man nedsenkingen av rørstrengen og ventilorganet 92 vil da beveges til lukket stilling under påvirkning av fjæren 198 såfremt ventilorganet allerede ikke befinner seg i sin lukkede.stilling. Fjæren 98 representerer således en anordning for automatisk lukking av ventilorganet 92 når rørstrengen stopper i brønnen.. Dette muliggjør en trykkprøving av rørstrengen over ventilorganet 92,.

I tillegg kan fjæren 19 3 også sies å være en an-. ordning for automatisk åpning av ventilorganet 92 for derved å tillate at brønnfluidum i brønnen kan gå inn i rør-strengen over ventilorganet 92 under nedsenkingen av rør-strengen i brønnen, slik det er nevnt ovenfor i forbindelse med den nevnte slurpevirkning.

Borerør-prøveventilene ifølge oppfinnelsen benyttes

på følgende mate.

Hensikten med borerør-prøveventilen er å muliggjøre en periodisk trykkprøving av borerøret under nedsenkingen

i brønnen, for derved å fastslå om det er noen lekkasjer mellom suksessive borerørlengder.

Borerør-prøveventilen plasseres vanligvis direkte over en formasjon-prøveventil 60, eksempelvis av den type som er vist og beskrevet i US patentskrift nr. 3 856 085. Bruk av borerør-prøveventilen muliggjør en metodikk for prøving av borerør uten at prøvetrykket kommer til virkning på det sfæriske ventilorgan i formasjon-prøveventilen 60

(se fig. 1), slik at man unngår de dermed forbundne problemer.

Borerør-prøveventilen anordnes i den nedre enden av en rørstreng, og under borerør-prøveventilen anbringes formasjon-prøveventilen 60 og en pakning 46, som vist i fig. 1.

Rørstrengen eller brønn-prøvestrengen 34 senkes så ned i brønnen. Den delen av rørstrengen som befinner seg over ventilorganet 92 fylles med fluidum,

enten ut i fra arbeidsdekket 26, dersom man benytter borerør-prøveventilen 62, eller ved hjelp av automatisk fylling, under utnyttelse av prøveventilen 62A.

Periodisk kan man under nedsenkingen stoppe nedsenkingen og holde strengen i brønnen. Man kan så trykk-prøve strengen, med ventilorganet i lukket stilling. Denne stoppingen eller holdingen skjer periodisk slik at man kan trykkprøve suksessive deler av strengen ettersom den senkes ned i brønnen. Under trykkprøvingen holdes den nedre ventilsetebærer 106 med hensyn til den nedadrettede kraft som virker på ventilorganet 92 under trykkprøvingen, og denne holdingen skjer som følge av samvirket mellom de omtalte flater 132 og 134 på henholdsvis bæreren 106 og huset 66.

Når man benytter prøveventilen 62, med låsen 160, så vil den øvre kjernedel 140 være låst i forhold til huset 66, og ventilorganet 92 holdes derfor i den lukkede stilling under nedsenkingen av strengen i brønnen. Når strengen er plassert i brønnen og vekte av strengen er satt på huset 66 vil den øvre kjernedel i prøveventilen 62 frigjøres i forhold til huset 66 og den nedre kjernedel vil låses til den øvre kjernedel. Når man så tar opp strengen etter'at prøv-ingen er ferdig eller av andre årsaker, så vil den øvre kjernedel beveges nedover i forhold til huset 66. Derved lukkes ventilorganet 92 og den øvre kjernedel frigjøres fra sammenlåsihgen med den nedre kjernedel.

Benytter man prøveventilen 62A i fig. 4E, med den automatiske fyllemekanisme som fjæren 198 utgjør, så vil fjæren 198 presse på ventilorganet 92 i retning nedover i forhold til huset 66Å, slik at ventilorganet 92 går til lukket stilling. Når prøvestrengen senkes ned i brønnen vil brønnfluidum i fra ringrommet 40 påvirke den nedre flaten på ventilorganet 92 og utøver således i perioder et tilstrekkelig trykk mot ventilorganet 92, tilstrekkelig til å overvinne den nedadrettede kraft som fluidum på oversiden av ventilorganet 92 og fjæren 198 utøver. Derved beveges ventilorganet oppover i forhold til huset. Ventilorganet dreies således til en delvist åpen stilling slik at brønnfluidum fra ringrommet 40 kan strømme oppover gjennom ventilen og inn i strengen•over ventilen.

Så snart prøvestrengen 34 er senket ned til endelig stilling i brønnen, hva enten man bruker den ene eller andre prøveventil, settes vekten av strengen på huset 66. Derved beveges ventilorganet 92 oppover i forhold til huset 66, og vil dreie seg til en åpen stilling slik at ventilen ikke forstyrrer formasjonprøvingen eller eventuell nedsenking av verktøy gjennom rpøvestrengen.

Pakningen 46 blir i begge tilfeller bragt til virkning for avtetting av ringrommet 40 mellom prøvestrengen og brønnforingen. Pakningen 46 har et J-spor og tilhørende knast i likhet med prøveventilen, slik at når vekten av prøve-strengen settes på huset for å åpne ventilorganet vil den samme bevegelse også bevirke en setting av pakningen mot foringen i brønnen.

Claims (16)

1. Rør-prøveventil, innbefattende et hus med en første ende beregnet for tilknytning til en rørstreng, og med et gjennomgående strømningsløp, et sfærisk ventilorgan anordnet i gjennomløpet i huset, og knastanordhinger festet til huset og beregnet for samvirke med det sfæriske ventilorgan for dreiing av dette mellom åpen og lukket stilling hvorved gjennomløpet åpnes og lukkes, når det sfæriske ventilorgan beveges aksialt i forhold til huset og knastanordningene, karakterisert ved midler for bevegelse av det sfæriske ventilorgan aksialt i forhold til huset mellom åpen og lukket stilling, hvilke midler innbefatter et nedre ventilseteelement med en nedadrettet flate beregnet for bærende samvirke med en oppadrettet flate i huset når det sfæriske' ventilorgan er i sin lukkede stilling, slik at nedadrettede krefter på det sfæriske ventilorgan i dets lukkede stilling, tilveiebragt av fluidumtrykket i rø rstrengen over det sfæriske ventilorgan, overføres stort sett helt til huset som følge av samvirket mellom den nedadrettede flate og den oppadrettede flate.

2. Prøveventil ifølge krav 1, karakterisert ved at huset innbefatter.en øvre husdel og en nedre husdel, idet en øvre ende av den nedre husdel er opptatt i og forbundet med en nedre ende av den øvre husdel.

3. Prøveventil ifølge krav 2, karakterisert ved at knastanordningene innbefatter en knasthylse opptatt i den øvre husdel og på plass deri ved samvirke med den nevnte .øvre ende av den nedre husdel.

4. Prøveventil ifølge krav 3, karakterisert ved at husets oppadrettede flate er utformet på den nevnte øvre enden av den nedre husdel.

5. Prøveventil ifølge krav 3, karakterisert ved at husets oppadvendte flate er utformet på den nevnte øvre enden av den nedre husdel.

6. Prøveventil ifølge krav 1, karakterisert ved at det nedre ventilseteelement kan beveges mellom en øvre og en nedre stilling i forhold.til huset, idet disse stillinger svarer til det sfæriske ventilorgans åpne henholdsvis lukkede stilling.

7. Prøveventil ifølge krav 6, karakterisert ved at de nevnte midler innbefatter en bevegbar kjerne med en øvre ende som er resiproserbart opptatt i en nedre ende av huset og kan resiprosere mellom en øvre og en nedre stilling i forhold til huset, hvilken bevegbare kjerne er drivforbundet med det nedre ventilseteelement slik at kjernens øvre og nedre stillinger svarer til det nedre ventilsete-elements øvre og nedre stillinger.

8. Prøveventil ifølge krav 7, karakterisert ved at den nevnte bevegbare kjerne eller huset innbefatter en stillingsplasseringsknast, idet det andre av disse to elementer innbefatter et stillingsplasseringsspor hvori stillings-plasseringsknasten opptas, idet sporet og knasten er slik anordnet og utført at når vekten til en streng settes på det nevnte hus vil kjernen beveges til sin øvre stilling i forhold til huset og derved bevirke åpning av det sfæriske ventilorgan, idet kjernen når strengen løftes opp vil beveges til sin nedre stilling i forhold til huset.

9. Prøveventil ifølge krav 8, karakterisert ved at den bevegbare kjerne innbefatter en øvre kjernedel som er festet til det nedre ventilseteelement, og en nedre kjernedel med en øvre ende beregnet for samvirke med en nedre ende av den øvre kjernedel, slik at når vekten av rørstrengen settes på huset vil den nedre kjernedel beveges oppover i forhold til huset og bringes til samvirke med den øvre kjerne-, del for å bevege denne oppover i forhold til huset og dermed bevirke åpning av det sfæriske ventilorgan.

10. Prøveventil ifølge krav 9, karakterisert ved at den nedre kjernedel innbefatter en utlignings-åpning i veggen, for tilveiebringelse av kommunikasjon mellom strømnings løpet i huset under det sfæriske ventilorgan og en sone på utsiden av huset når det sfæriske ventilorgan er i sin lukkede stilling.

11. Prøveventil ifølge krav 10, karakterisert ved at den nedre kjernedel innbefatter en utvendig sylindrisk flate som er glidbart opptatt i. et innvendig sylindrisk parti i den nedre enden av huset, og at prøveventilen videre innbefatter ringtetninger mellom den nevnte ytre sylindriske flate på den nedre kjernedel og det nevnte indre sylindér-parti i husets nedre ende, idet huset, den bevegbare kjerne og ringtetningene er slik anordnet og utført at når vekten av en rø rstreng settes på huset og den bevegbare kjerne beveges oppover i forhold til huset vil utligningsåpningen' lukkes før det sfæriske ventilorgan åpnes.

12. Prøveventil ifølge krav 9, karakterisert ved en stoppanordning for begrensning av den oppadgående bevegelsen til den nedre kjernedel i forhold til huset.

13. Prøveventil ifølge krav 1, karakterisert ved en automatisk mekanisme for automatisk lukking av det sfæriske ventilorgan når en rørstreng er statisk plassert i en brønn, slik at rørstrengen kan trykkprøves, og for automatisk åpning av det sfæriske ventilorgan for derved å tillate brønnfluidum i fra brønnen å fylle rørstrengen over det sfæriske ventilorgan når rørstrengen og det sfæriske ventilorgan senkes ned i brønnen.

14. Prøveventil ifølge krav 13, karakterisert ved at den nevnte automatiske mekanisme innbefatter en fjæranordning for pressing av. det sfæriske ventilorgan nedover i forhold til huset mot ventilorganets lukkede stilling.

15. Prøveventil ifølge krav 14, karakterisert ved fjæranordningen innbefatter en skruetrykkfjær plassert over det sfæriske ventilorgan.

16. Prøveventil ifølge krav 15., karakterisert ved at skruetrykkfjæren er innspent mellom huset og et øvre ventilseteelement beregnet for tetning mot en øvre flate på det sfæriske ventilorgan.