NO831701L - Anordning for maaling i borehull under boring - Google Patents

Abstract

En raonostabil, solenoidstyrt ventil i en kanal som leder utenom trykkfallet i borevæsken forbi en borkrone (34). ved den "nedre ende av en borestreng (28) åpner og lukker i avhengighet av tilstandene i et borehull, for å danne. -trykkpulser i borevæsken. Ventilen (166) drives til lukket stilling av borevæske som punpes gjennom borestrengen. En større kraft trengs for å åpne ventilen enn for å holde den. åpen. Strømmen som tilføres solenoiden (67,70) minskes deretter til en verdi som er tilstrekkelig til å holde ventilen åpen. Solenoiden de-aktiveres for å lukke ventilen. //

Description

ANORDNING FOR MÅLING I BOREHULL UNDER BORING

Krysreferanse til beslektede ansøkninger.

Dette er en continuation-in-part av ansøkning nr. 06/211501 innlevert 28.november 1980, som er en continuation av ansøkning nr. 06/021348

. innlevert 19. mar 1979, nå henlagt.

Foreliggende opprinnelse angår måling i borehull under boring, og nærmere bestemt trådløs telemetri av data som angår tilstander nede i hullet.

Det har lenge vært praksis å måle borehull, d.v.s. å avføle forskjellige tilstander nede i hullet og å overføre de ønskede data til overflaten ved hjelp av utstyr av tråd-eller kabeltypen. For å utføre slike måleoperasjoner stanses boringen, og borestrengen fjernes fra brønnen. Ettersom det er kostbart å stoppe boreoperasjonene, har fordelene ved måling under boring lenge vært innsett. Imidlertid har mangelen på et akseptabelt telemetrisystem vært en hovedhindring for vellykket måling under boring.

Forskjellige systemer har vært foreslått for måling under boring. F.eks. har det vært foreslått å overføre data til overflaten elektrisk. Slike metoder har ikke latt seg gjennomføre, på grunn av nødvendigheten av å utstyre seksjonene av borestrengen med en spesielt isolert leder og hensiktsmessige koblinger for lederen ved skjøtene i borestrengen. Andre foreslåtte teknikker omfatter over-føring av akustiske signaler gjennom borestrengen. Eksempler på slike telemetrisystemer er vist i US-PS 3.015.801 og 3.205.477. I disse systemer sendes et akus-tisk signal opp gjennom borestrengen og frekvensmoduleres i samsvar med en indikert tilstand i hullet.

Det har også vært foreslått trådløse systemer som be-

nytter lavfrekvens elektromagnetisk stråling gjennom borestrengen, foringsrøret og fjell i jordskorpen, opptil overflaten av jorden.

Andre foreslåtte prosedyrer for telemetri for måling under boring benytter borevæsken i brønnen som overførings-medium. US-PS 2.925.251 og 3.964.556 beskriver systemer

^der strømmen av borevæske gjennom borestrengen periodisk

begrenses for å bevirke positive trykkpulser som skål overføres opp gjennom søylen av borevæske, for å indikere tilstanden nede i hullet. US-PS 2.887.298 og 4.078.620 beskriver systemer som periodisk slipper ut borevæske fra det indre av borestrengen til det ringformede rom mellom borestrengen og borehullet i brønnen, for å sende undertrykkspulser til overflaten i en kodet sekvens som tilsvarer en målt tilstand nede i hullet. Et lignende system er beskrevet i The Oil and Gas Journal, 12. juni 1978, side 71.

Av de mange trådløse overføringssystemer som har vært vurdert hittil danner de mest lovende undertrykkspulser i borevæsken som sirkuleres gjennom borestrengen, borkronen og,det ringformede rom i borehullet. Undertrykkspulser dannes ved avbrutt å lede en forholdsvis liten del av den samlede strøm av borevæske rundt borkronen, ved åpning og lukking av en ventil i en kanal som forbinder det indre av borestrengen med det ringformede rom i borehullet .

Et generelt problem med bruk av trykkpulser i borevæsken

for å sende imformasjon er at pulsgeneratorene hittil har vært store i omfang, og derfor gir et unyttig trykkfall

i borevæsken som strømmer gjennom borestrengen. Den foreliggende oppfinnelse medfører en liten pulsgenerator som minsker energitapene som skyldes trykkfall i borestrengen .

Et særskilt problem med tidligere undert.ryk>c,s-pul,sgene:-ratorsystemer er at dersom ventilen i forbistrømnin.gs-kanalen svikter i åpen stilling, går det tapt energi i borevæsken, fordi en del av borevæsken strømmer kontinuerlig utenom borkronen. Dessuten, når ventilen er sperret i åpen stilling, kan den slipende evne til borevæsken hurtig utvide forbistrømningskanalen, med ytterligere 'energitap i borevæsken. Noe som er enda mere ' ;alvorlig er at en kontinuerlig, ukontrollert stråle av borevæske med høy hastighet ut gjennom siden av borestrengen kan vaske ut et hulrom i brønnhullet, hvilket kan føre til at borestrengen trenger inn i hulrommet og kjøres fast. Ukontrollert forbistrømning av borefluid gjør det også vanskelig å plassere tapt sirkulasjonsmaterial eller lignende i ønsket stilling i brønnhullet, når volumet av væske som føres gjennom borkronen må være nøyaktig kjent.

På grunn av ulempene som er anført ovenfor har forbistrøm-ningsventiler ikke generelt blitt ansett som pålitelige ved boreoperasjoner i oljebrønner. Den foreliggende oppfinnelse medfører en sikker forbistrømningsventil for dannelse av undertrykkspulser på en sikker, effektiv og pålitelig måte.

Et annet problem med ventiler som brukes for å danne trykkpulser i et sirkulerende borefluid er at ventilsetene og ventilskivene, som åpner og lukker ventilene, har en tendens til å slites hurtig på grunn av de slipende egenskaper til borefluidet. Følgelig må ventilene vanligvis skiftes ut mye tidligere og oftere enn resten av det pulsdannende utstyr i borestrengen.

Den foreliggende oppfinnelse medfører et tilpasset ventilhus som hurtig kan bringes til og ut av operativ sammen-kobling med 'annet utstyr, i borestrengen, og gir en ut-merket ventilvirkning med lengere brukstid, fordi hvert ventilsete og hver ventilskive kan tilpasses i en bestemt pasning for å sikre .perfekt tetning, hvilket øker ventilens brukstid.

Pulsgeneratoren i henhold til denne oppfinnelsen omfatter en monostabil ventil i en kanal som leder utenom trykkfallet i borefluidet forbi en borkrone ved den nedre ende av en borestreng i en brønn. Ventilen åpner og lukker i en kodet sekvens i avhengighet av tilstandene nede i hullet, for å danne undertrykkspulser i borefluidet. Puls-lene kan dannes og registreres under boringen.

Det er anordnet midler for å drive ventilen fra åpen tii lukket stilling, fortrinnsvis ved hjelp av trykket i borefluidet som pumpes gjennom borstrengen. En større kraft kreves for å åpne ventilen enn for å holde den åpen.

Fortrinnsvis aktiveres ventilen av en solenoid, som først tilføres tilstrekkelig strøm til å åpne ventilen. Deretter minskes strømmen til solenoiden til en verdi som er akkurat tilstrekkelig til å holde ventilen åpen, for å minske strømforbruket. Solenoiden de-aktiveres for å lukke ventilen. Åpning og lukking av ventilen danner en undertrykkspuls i borefluidet, for å indikere tilstanden nede i hullet.

Ved en utførelsesform av oppfinnelsen drives ventilen til lukket stilling av en fluidsperre festet til en ventilskive, som åpner og lukker ventilen ved å beveges bort fra eller å være i anlegg mot et ventilsete. Fortrinnsvis er fluidsperren anordnet på lavtrykkssiden av ventilsetet.

Ved en annen utførelsesform av oppfinnelsen trykker en fjær ventilskiven mot ventilsetet. Når således strømmen av borefluid stanses, eller er forholdsvis langsom, lukker ventilen automatisk, og hindrer derved forbistrømning av borefluid rundt borkronen under langsomme pumpeoperasjoner, slik som når tapt sirkulasjonsmåterial anbringes i en ønsket stilling.

Ved en foretrukket utførelse heller overflaten av ventilsetet innover i retning av fluidstrømmen med en vinkel på mellom omtrent 5° og 40° med der skiven ligger i tette-stilling. Ventilskiven er underskåret på lavtrykkssiden for å bevirke hurtig åpning av ventilen bevirket av en liten bevegelse av skiven bortfra setet. Ventilen omfatter også et ventilføringskammer på høytrykkssiden av setet.

Et stempel som er forbundet med skiven utgjør glidetetning i kammeret, og en trykkutlignende boring forbinder

I

det indre av ventilføringskammeret med lavtrykkssiden av ventilen nær der hvor ventilskiven ligger mot ventilsetet. Det effektive areal av stempelet som påvirkes av borefluid på høytrykkssiden når ventilen er lukket er litt mindre enn arealet til ventilskiven, slik at det virker en positiv lukkekraft på skiven når ventilen er lukket. Fortrinnsvis rager den trykkutlignende boring gjennom

et ventilskaft som forbinder stempelet med ventilskiven, for å forenkle konstruksjonen og minske størrelsen til pulsgeneratoren.

Ventilen drives fortrinnsvis av en solenoid-aksel som er montert slik at den er i kontakt med og hever ventil-,, skiven fra ventilsetet. En strømkrets tilfører en forholdsvis sterk strøm til solenoiden for å danne stor nok kraft til å åpne ventilen. Den kraft som kreves for å holde ventilen åpen er vesentlig mindre enn den som kreves for å åpne den. Etter at ventilen er åpen, minskes strømmen til solenoiden til en verdi som bevirker en kraft som er akkurat tilstrekkelig til å overvinne lukke-kraften som dannes av strømmen av fluid gjennom ventilen. Solenoiden de-aktiveres deretter, slik at fluidstrømmen gjennom ventilen (og fjæren, dersom denne anvendes) trykker ventilen til lukket stilling.

Solenoiden er vanligvis omgitt av en væske, slik som

olje eller borefluid. For at solenoiden skal virke hurtigere er frontplaten på solenoiden utstyrt med grunne kanaler for å lette bevegelsen av fluid når frontplaten beveger seg mot og bort fra solenoidkjernen. Fortrinnsvis rager langsgående boringer gjennom frontplaten for ytterligere å lette strømmen av væske når solenoiden aktiveres.

Ved en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er solenoiden anordnet i et hus som er fylt med olje, og solenoidakselen rager frå en solenoid-armatur i huset I og ut gjennom et flytende stempel, som holder trykket i oljen i solenoidhuset lik trykket i borefluidet som omgir huset, slik at solenpiden, ikke ut.se.t.tes for ekstreme trykkforskjeller.<1>Enden av solenoidakselen som rager gjennom det. flytende'stempel fra solenoidh,uset er innrettet til å komme i operativt anlegg mot' et ventilskaft som er operativt tilknyttet en ventilskive.. Ventilskaftet, ventilskiven. og ventilsetet befinner seg fortrinnsvis i et. tilpasset, ventilhus som kan forskyves i lengderetningen, i forhold til, borestrengen., slik at ventilhuset kan senkes ned i. borestrengen til bruksstilling, der ventilskaf tet kan. komme i operativ kontakt med solenoidakselen. Det er anordnet midler for løsbar sperring av ventilhuset i bruks-stiHingen. i borestrengen. Således kan det tilpassede ventilhus,hurtig iøsgjøres, fjernes og erstattes av et lignende ventilhus når driftsforholdene krever det. Dessuten kan et. ventilhus' erstattes av et annet uten. å forstyrre solenoidarragementet. Fig, 1 viser et system for samtidig boring og måling i en brønn.. Fig, 2 viser skjematisk et lengdesnitt gjennom en utfør-elsesf orm av pulsgeneratoren anbrakt i en borestreng. Fig. 3 våser i perspektiv en frontplate til solenoiden, modifisert i henhold til den foreliggende oppfinelse. Fig, 4 viser skjematisk1 en strømkrets som benyttes for å styre strømmen gjennom en eller flere solenoider for drift av pulsgeneratoren. Fig. 5 viser skjematisk et lengdesnitt, gjennom en del av en foretrukket utførelsesform av pulsgeneratoren montert i en borestreng, slik at ventilen kan skiftes ut uten å

. forstyrre solenoidanordningen, og

Fig. 6 viser en forstørrelse av området 6-6 i fig. 5, med •ventilskiven i avstand fra ventilsetet i det første trinn 'under åpning av ventilen.

I de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, som beskrevet detaljert i det følgende, overføres trykkpulser gjennom et borefluid for å sende informasjon fra i nærheten av borkronen på den nedre ende av en borestreng i en brønn til overflaten av jorden når brønnen bores.

I det minste en tilstand nede i brønnen registreres, og

et signal, vanligvis analogt, dannes for å representere den registrerte tilstand. Signalet styrer forbistrømning-en av borefluid rundt borkronen, for å bevirke trykkpulser ved overflaten, i en kodet sekvens som representerer tilstanden nede i hullet.

Under henvisning til fig. 1, er en brønn 10 boret i jorden med en borerigg 12 for rotasjonsboring, omfattende det vanlige boretårn 14, et boregulv 16, en vinsj 18, en krok 20, en svivel 22, en kelly 24, et rotasjonsbord 26, og en borestreng 28 dannet av et borerør 30 festet til den nedre ende av kellyleddet 24 og til den øvre ende av en seksjon av vektrør 32, som holder en borkrone 34. Borefluid (vanligvis kalt boreslam innen bransjen) sirkuleres fra et slamreservoar 38, gjennom en slampumpe 38, en demper 40, en slamledning 41 og inn i svivelen 22. Boreslammet strømmer ned gjennom kellyleddet, borestrengen

og vektrørene, og gjennom dyser (ikke vist) i undersiden av borkronen. Boreslammet strømmer tilbake oppover gjennom et ringformet rom 42 mellom utsiden av borestrengen og brønnboringen, til overflaten, der det returnerer til slamreservoaret gjennom en returledning 43. Den vanlige vibrasjonssikt for å separere utboret material fra boreslammet før det returnerer til slamreservoaret er ikke vist.

En omformer 44 i slamledningen 41 registrerer variasjoner

i boreslamtrykket ved overflaten. Omformeren danner elektriske signaler i avhengighet av trykkvariasjoner i boreslammet. Disse signaler overføres av en elektrisk ledning 46 til et elektronisk signalbehandlingssystem 48 på

overflaten, slik som det som er beskrevet i US-PS 4.078.620;

Under henvisning til fig. 2, omfatter et langstrakt, vertikalt, sylindrisk hus 50 et par utover ragende finner eller ribber 52 på diametralt motsatte sider av huset. Ribbene sentrerer huset inne i vektrøret, og ligger med sine nedre ender på innover ragende skuldre 54 utformet på innsiden av vektrøret. Borefluid strømmer ned gjennom et ringformet rom 55 utformet mellom huset og vektrøret, forbi ribbene, og ut av dyser (ikke vist) i borkronen,

der det utsettes for et trykkfall på 70 - 210 kp/cm<2>ved en vanlig boreoperasjon.

En midtre boring 56 rager i lengderetningen gjennom huset. En utvendig gjenget plugg 58, skrudd inn i et innvendig gjenget parti 59 ved den nedre ende av den midtre boring, lukker bunnen til huset. Pluggen tetter mot en O-ring-pakning 60 i et nedover vendende, ringformet spor 61 i undersiden av en innover ragende, ringformet skulder 62 i den midtre boring 56, like over det gjengede parti 59.

En første, eller nedre, solenoid 67 ligger mot den øvre ende av en sylindrisk, nedre solenoid-avstandsholder 68, som passer trangt inn i den nedre ende av et solenoidhus 69, hvilket passer trangt inn i huset. Den nedre ende av solenoid-avstandsholderen og solenoidhuset ligger mot oversiden av en ringformet skulder 6 2 på den nedre ende av huset. En annen, eller øvre, solenoid 70 ligger mot den øvre ende av en sylindrisk, øvre solenoid-avstandsholder 72, som har en innover ragende, ringformet flens 74 som ligger mot oversiden av den nedre solenoid. Et par oppover ragende innrettingstapper 76 på oversiden av den nedre solenoid passer inn i vertikale boringer 78 i den innover ragende flens 74.. Oppover ragende innrettingstapper 110 på oversiden av den øvre solenoid rager inn i innrettingshull 112 i bunnen av et sylindrisk ventilhus 113, som passer trangt inn i huset. Bunnen av ventilhuset 'ligger mot den øvre ende av solenoidhuset og oversiden av

den øvre:isolenoid.

De to solenoidene er identiske, og kan være konvensjonelle. Bare den nedre solenoid er vist i snitt. Hver solenoid omfatter en solenoidvikling 116, som tilføres elektrisk strøm for å danne!.et sterkt magnetfelt i en ringformet kjerne 118, som har en forholdsvis liten midtre, vertikal boring 120 som forløper fra oversiden til omtrent midt i kjernen. Boringen er deretter avtrappet utover til øket diameter, ved 122, for å danne en nedover vendende, innvendig skulder 124. En sylindrisk solenoidarmatur eller frontplate 126 omfatter en midtre, sylindrisk kjerne 127, som med tett glidepasning passer inn i det utvidede parti 122 i boringen 120. Radialt ragende kanaler 128 (fig. 3) i oversiden av en utover ragende, ringformet flens 129 på den nedre ende av kjernen til hver frontplate samt boringer 132 som forløper i lengderetningen gjennom hver kjerne muliggjør at frontplaten kan beveges fritt i olje (ikke vist) som omgir de to solenoider. Hver frontplate holder en midtre aksel 133 som rager i lengderetningen og rager over og under frontplaten. Den øvre ende av solenoidakselen på den nedre solenoid ligger mot den nedre ende av solenoidakselen til den øvre solenoid. Solenoidene aktiveres samtidig, slik at solenoid - frontplatene drives oppover sammen når ventilen i henhold til oppfinnelsen skal åpnes. De to tandemkoblede solenoidene yter en stor kraft med en forholdsvis liten diameter som kreves for solenoidene, og muliggjør således at huset kan være forholdsvis lite i diameter, for å minske struphingen av strømmen av borefluid som strømmer forbi. Når solenoidene de-aktiveres ligger den utover ragende, ringformede flens 129 på den nedre ende av kjernen til frontplaten på den nedre solenoid mot en innover ragende grensebryter 136 på det øvre parti av støttehylsen 68 til den nedre solenoid. Grensebryteren og dens virkemåte er beskrevet mere detaljert i det følgende, under henvisning til fig.'4..

I

Den øvre ende av akselen til den øvre solenoid kan forskyves gjennom en 0-ringtetning 138 i en midtre boring 144 i et flytende stempel 146, som har en utover ragende, ringformet flens 148 med en ringformet 0-ringtetning 150 som tettende kan forskyves mot innsiden av et innsnevret boringsparti 152 i en midtre boring 153 gjennom huset til ventilanordningen. En innover ragende C-ring 154 i et innvendig, ringformet spor 156 like over det flytende stempel begrenser bevegelsen oppover til stempelet, som danner den øvre ende av et solenoidkammer 157 som er fylt med olje (ikke vist).

Den nedre ende av en vertikal ventilstamme 160 ligger mot den øvre ende av akselen til den øvre solenoid. Ventilstammen rager opp gjennom en boring 162 i en tverrgående skillevegg 164 som rager på tvers av den midtre boring i huset til ventilanordningen. En åpning 165 gjennom skilleveggen utligner fluidtrykket på de to sider av skilleveggen. Det mellomliggende parti av ventilstammen har en for-tykning som utgjør en ringformet ventilskive 166, som normalt ligger mot et ringformet ventilsete 167, utformet i ett med innerveggen til huset for ventilanordningen. Ventilsetet omfatter en oppover og utover avskrådd, konisk vegg som danner en vinkel på mellom omtrent 20° og omtrent 30° med senterlinjen til ventilstammen.

Ventilskiven omfatter en nedover og utover avskrådd, øvre, konisk plate 168, med en nedre kant som ligger mot ventilsetet. Ventilskiven rager innover og horisontalt en liten lengde fra kontaktlinjen mellom ventilskiven og ventilsetet, og rager deretter nedover og innover langs en annen konisk flate 169. Dette medfører en skarp åpning som åpnes hurtig når ventilskiven heves litt fra ventilsetet, og letter derved bevegelsen av borefluidet rundt kanten av ventilskiven etter at denne så vidt er beveget opp fra setet. Denne virkning minsker den nødvendige kraft for å åpne ventilen .

i

Et stempel 170 på den øvre ende av ventilstammen danner

en tett glidepassning inne i et nedover åpent sylindrisk ventilføringskammer 172 på undersiden av en sylindrisk, øvre styring 174 for ventilstammen. Det øvre parti av ventilstyringskammeret 172 er avtrappet i et parti 176

med minsket diameter, for innføring av den øvre ende av en kompresjonsfjær 178, hvis nedre ende ligger mot oversiden av stempelet på ventilstammen.

En hovedsperrering 180 som er skrudd ned i den øvre ende

av den midtre boring i huset for ventilanordningen holder en utover ragende flens 181 på den øvre ventilstyring komprimert mot den øvre ende av huset til ventilanordningen. En ringformet O-ringtetning 184 rundt utsiden av den øvre ventilstyring danner fluidtett tetning mot det indre av huset til ventilanordningen. En ringformet O-ringtetning 185 på den øvre ende av huset til ventilanordningen danner fluidtett tetning mot det indre av huset 50.

En ringformet O-ringtetning 186 på stempelet på ventilstammen danner fluidtett glidetetning innenfor veggen til ventilstyringskammeret. En trykkutlignende boring eller kanal 188 rager i lengderetningen gjennom stempelet og det øvre parti av ventilstammen, ned til et punkt like under ventilskiven 166. Den nedre ende av boringen 188

er avgrenet i to sideboringer eller kanaler 190, som begge munner ut i den midtre boring, i huset for ventilanordningen, like- under ventilsetet, slik at trykk mot lavtrykkssiden av ventilskiven når ventilen er lukket over-føres til oversiden av stempelet på ventilstammen. Det effektive areal til stempelet på ventilstammen som påvirkes av trykket i borefluidet i ventilen er litt mindre enn arealet til ventilskiven, slikhat det oppstår en trykkfor-skjell over skiven som danner en forholdsvis liten, men stabil kraft som søker å holde skiven ned mot ventilsetet. Denne kraft er lik trykkforskjellen multiplisert med forskjellen i effektivt tverrsnittsareal mellom stempelet og iventilskiven. Ved bruk av den innvendige boring i ventil-

stammen, i<istedet for kanaler gjennom huset eller huset for ventilanordningen, er diameteren til huset bestemt av diameterne til solenoidene, som kan være forholdsvis små på grunn av de to solenoider som arbeider sammen.

En sideveis boring 192 gjennom veggen til huset for ventilanordningen er innrettet etter en boring 194 gjennom veggen til huset, for å danne et ventilinnløp 196 for borefluid fra det ringformede rom 55 mellom det ytre av huset og det indre av vektrøret. En sil 198 over ventilinnløpet hindrer innslipp av store faste partikler i ventilen. Flere oppover og innover skrådde boringer 200 i silen minsker innslippet av faste partikler i ventilen.

En indre utløpsdyse 202 passer inn i kolinéære boringer

204 og 206, henholdsvis i veggen til huset og i veggen til huset for ventilanordningen. Den indre ende av den indre dyse ligger mot en ringformet skulder 209 som er dannet der boringen 206 er minsket i diameter. Fortrinnsvis har den indre dyse minsket diameter i retning utover. En ytre ut-løpsdyse 208 passer inn i en boring 210 i veggen til vekt-røret som er kolineær med en boring 211 gjennom ribben på venstre side av huset 50 (slik det er vist i fig. 2). Bor-: ingene 210 og 211 er kolinéære med og litt større enn boringene 204 og 206, slik at deri indre ende av den ytre dyse ligger mot en skulder 212 ved overgangen mellom boringene 204 og 211 .

Fortrinnsvis øker den ytre utløpsdysen i diameter i retning utover. En sperrering 213 i et ringformet spor 214 ved den ytre ende av boringen 210 holder utløpsdysene på plass. Ut-løpsdysene 202 og 208 danner et ventilutløp 216 for fluid når ventilen er åpen. En tilbakeslagsventil 217 i dysen 202 hindrer strøm av fluid fra det ringformede rom i brønnr boringen og inn i ventilen, slik som når borefluidet utsettes for reversert sirkulasjon.

En utover ragende fluidsperre 220 i form av en ringformet

I

ring med en innover og oppover skrånende flate 222, er festet til ventilstammen ved hjelp av en settskrue 224 i omtrent det samme nivå som det øvre parti av ventilutløpet. Alternativt kan fluidsperren være utformet i ett med ventilr stammen.

En ringformet O-ringtetning 230 i boringen 204 danner fluidtett tetning rundt den indre utløpsdysen, og en ringformet O-ringtetning 232 i boringen 210 danner fluidtett tetning rundt den ytre utløpsdysen.

En o-ring 233 i et ringformet spor 234 i ytterflaten av ventilhuset danner fluidtett tetning mot innerflaten av veggen 66 til huset 50 over den øvre ende til solenoidhuset. En O-ring 235 i et ringformet spor 236 i ytterflaten av huset til ventilanordningen danner fluidtett tetning mot innerflaten av huset 50 mellom venilinnløpet og -utløpet.

En øvre ende av huset 50 er tettet av et lokk 240 som er skrudd inn i huset. En ringformet O-ring 242 på undersiden av lokket tetter mot den øvre ende av huset 50 for å danne en fluidtett tetning.

Oppover åpne utsparinger 246 i oversiden av hovedsperre-ringen for huset til ventilanordningen muliggjør at hoved-sperreringen kan skrus tett på plass eller fjernes, etter behov. Lignende utsparinger 248 i oversiden av lokket 240 gjør det mulig at dette kan monteres eller fjernes, etter behov.

Med huset 50 montert i vektrøret slik som vist i fig. 2 strømmer således borefluid slik som antydet med piler ned i det ringformede rom mellom huset og vektrørene, inn i ventilinnløpet, og, når ventilen er åpen, ut av ventilut-løpet, og strømmer derved utenom noe av fluidstrømmen rundt borkronen på den nedre ende av borestrengen. Borefluidet som ikke passerer gjennom ventilen fortsetter å strømme nedover forbi huset 50 og ut gjennom borkronen.

i

Selvom fig. 2 viser ventilinnløpet og ventilutløpet i

det samme vertikalplan, kan det anordnes mere enn et inn-løp eller utløp, og disse behøver ikke å være i det samme vertikalplan. F.eks. kan huset for ventilanordningen om-fatte to innløp (ikke vist) på motsatte sider av huset for ventilanordningen, idet et enkelt ventilutløp befinner seg midt mellom de to innløpene.

En strømkilde (ikke vist i fig. 2) slik som et batteri

eller en generator (ikke vist) drevet av en turbin (ikke vist) som borefluidet strømmer gjennom kan være montert i huset 50.

Ventilen åpner og lukker i avhengighet av elektriske signaler som dannes i kretsen vist i fig. 4. Kretsen kan være i et forseglet kammer (ikke vist) inne i huset 50. For oversiktens skyld er de elektriske ledninger mellom strøm-kilden, de elektroniske kretser og solenoidene ikke vist

i fig. 2 .

Under henvisning til fig. 4 tilfører en strømkilde 300

strøm gjennom en første ledning 301 til solenoidvikling-

ene 116 som er seriekoblet, og parallelt med disse er koblet en diode-likeretter 302. Solenoidviklingene 116

er jordet ved 304 gjennom en regulerbar motstand 306 og en første transistor .310, hvis basis er koblet til utgangen til en pulsgenerator 314 ved hjelp av en ledning 312. Inngangen til en enkeltpuls-vibrator 316 er koblet til utgangen til pulsgeneratoren, og utgangen til enkeltpuls-vibratoren er koblet til basisen til en annen transistor

318, hvis kolektor er koblet til den ende av solenoidviklingene som er fjernest fra strømkilden. Emitteren til den annen transistor er jordet for å gi en strømbane med lav motstand for strømmen gjennom solenoidviklingene. R-C-komponentene (ikke vist) i enkelt-puls-vibratoren er

via en ledning 319 koblet til en kontakt i bryteren 136,

som er åpen når ventilen er lukket. En kompresjonsfjaer 320 lukker bryteren når ventilen åpner, og jorder derved

I

R-C-komponentene for å avbryte pulsen fra enkeltpuls-vibratoren.

En føler 322 (vanligvis montert i vektrøret nær borkronen) detekterer en tilstand i hullet, slik som den elektriske motstand i grunnen, slamtemperaturen, slamtrykket, vekten på borkronen, naturlig radioaktivitet i grunnen, skrå-retningen til borehullet eller lignende. Pulsgeneratoren avgir en kodet sekvens av trykkpulser i avhengighet av signaler motatt fra føleren.

Når ventilen skal åpnes og lukkes for å bevirke en undertrykkspuls i borefluidet, gir pulsgeneratoren en lang puls, f.eks. på 500 millisekunder, til inngangen til enkeltpuls-vibratoren ,og til basisen til den første transistor. Enkeltpuls-vibratoren gir en kort puls til basisen til den annen transistor, og bevirker at denne leder likestrøm fra strømkilden, gjennom solenoidviklingene og til jord.

Pulsen fra enkeltpuls-vibratoren varer inntil ventilen åpner. På denne tid beveges flensen på den nedre solenoid bort

fra bryteren 136 som lukker og slår av enkeltpuls-vibratoren, hvilket bevirker at den annen transistor opphører, å lede. Bryteren kan være av hvilken som helst passende type, slik som en grensebryter, nærhetsdetektor, magnetisk bryter eller lignende. Alternativt kan bryteren utelates, og vibratoren kan være justert for å gi en puls med en bestemt varighet, f.eks. 40 millisekunder, som vanligvis er tilstrekkelig tid til at ventilen åpner. Varigheten av den korte puls er betydelig mindre enn for den lange puls. F.eks. er varigheten til den korte puls mellom omtrent 1 % og omtrent 50% av varigheten til den lange puls.

Motstanden i kretsen gjennom den annen transistor er lav slik at en forholdsvis sterk strøm på 4-5 A går gjennom fluidviklingene, og danner en tilstrekkelig stor kraft på solenoidarmaturene til at solenoidakslene drives oppover for å heve ventilskiven fra sitt sete, slik at borefluid

i

derved tillates å strømme fra det ringformede rom mellom huset 50 og vektrøret, gjennom ventilen og inn i det ringformede rom mellom vektrøret og brønnboringen.

Dioden som er koblet parallelt med solenoidviklingene mulig-gjør at en svak strøm kan gå gjennom disse når den sterke strøm faller til den lave verdi. Dette medfører ekstra kraft uten at det tas energi fra strømkilden, og bidrar til å holde ventilen åpen dersom denne har en tendens til å gå til lukket stilling.

Etter at den annen transistor opphører å lede, fortsetter strøm å gå gjennom motstanden 306 og den første transistor 310 inntil den lange puls fra pulsgeneratoren opphører.

Den varierbare motstand innstilles slik at strømmen gjennom solenoidviklingene etter at pulsen fra enkeltpuls-vibfatoren har opphørt er akkurat tilstrekkelig til å holde ventilen åpen mot det trykk som utøves av borefluidet som strømmer gjennom ventilen mot fluidsperren. Når solenoiden er de-aktivert, vil kraften som borefluidet utøver på fluidsperren drive ventilskaftet nedover slik at ventilskiven kommer til anlegg mot ventilsetet, og derved hindrer fort-satt forbistrømning av borefluid rundt borkronen, og full-fører en undertrykkspuls, som kan detekteres på overflaten.

Fordi arealet til stempelet på ventilstammen er litt mindre enn arealet av ventilskiven, virker en forholdsvis liten,

men stabil kraft på oversiden av ventilskiven når ventilen er lukket. Vanligvis er trykkfallet over borkronen mellom omtrent 70 og 310 kp/cm 2, men med den trykkutlignende boring i ventilstammen er kraften på ventilskiven i lukket stilling bare 1,3 til 2,3 kp, slik at ventilen kan åpnes med en forholdsvis liten kraft. Den holdes åpen med en enda mindre kraft. F.eks. er strømmen gjennom solenoidviklingene etter at en annen transistor opphører å lede vesentlig mindre enn, og vanligvis bare omtrent 10% av, det som kreves for å holde ventilen åpen. Vanligvis er holdestrømmen mellom omtrent 1 % og omtrent 50% av åpningsstrømmen.

i

Mengden av strøm som kreves for å holde ventilen i åpen stilling avhenger av formen, størrelsen og beliggenheten til fluidsperren. I en ventil der diameteren til ventilsetet er omtrent 19 millimeter og den største diameter . til sperren er omtrent 15 millimeter oppnås den minste holdestrøm når sperren er mellom omtrent 6 millimeter og omtrent 19 millimeter under den linjen der ventilenskiven er i kontakt med ventilsetet.

De to solenoidene som virker i tandem og samtidig i samme retning gir en stor løftekraft, og de er allikevel mindre i diameter enn en enkelt solenoid som ville gi den samme kraft med den samme strøm. Følgelig kan huset være laget forholdsvis lite, for å minske trykkfallet i borefluidet når dette .strømmer nedover i borestrengen.

En annen fordel ved de to solenoidene som samvirker er

at solenoidakslene og ventilstammen er sammenkoblet ende mot ende, uten at det kreves noen kompliserte forbindelser som kan briste, kile seg fast eller muliggjøre feil inn-retning under bruk.

Dessuten kan den mohostabile ventil ikke bevege seg til permanent åpen stilling, slik det kan inntreffe med en bistabil ventil. Derfor kan den tilpassede kraft som holder ventilen lukket være mindre, hvilket medfører mindre åpningskraft. Dette muliggjør naturligvis bruken av mindre solenoider og krever mindre strøm under bruk.

Fjæren 178 som trykker ventilskiven til lukket stilling

er ikke vesentlig for virkemåten til ventilen, selv om den er nyttig i situasjoner når ventilen har en tendens til å holde seg åpen når strømningen er liten. F.eks., dersom betong anbringes i brønnen ved å forskyves nedover under sakte drift av borepumpen, forbedres nøyaktigheten av plasseringen dersom ventilen er lukket slik at ikke noe borefluid kan strømme utenom borkronen. I en slik situa-sjon vil fjæren sikre at ventilen er lukket,

i

Når den anvendes, velges fjæren slik at den hovedsakelig

ikke påvirker den nødvendige kraft for å åpne ventilen. Fjæren er ikke ment å skulle supplere kraften som frem-bringes av fluidsperren på ventilskaftet. Den anvendes bare for å gi stabil minste lukkekraft under forhold med liten eller ingen strømning av borefluidet.

Fluidsperren kan utelates dersom ventilskiven er utformet

og plassert slik at strømmen av borefluid gjennom den åpne ventil gir den ønskede lukkekraft etter at solenoidene er de-aktivert.

Åpningen 165 muliggjør at trykket i borefluidet kan virke mot toppen av det flytende stempel 146, slik at oljen i solenoidkammeret blir stående under fullt trykk, for å minske enhver tendens til at borefluidet lekker inn i solenoidkammeret.

De radiale kanaler 130 og boringene 132 i frontplaten til solenoidene forenkler strømning av oljen og fri bevegelse av frontplatene til solenoidene når solenoidene aktiveres og de-aktiveres.

De flater på ventilen som utsettes for den slipende virkning av det strømmende borefluid er fortrinnsvis laget av et slitesterkt material, slik som wolfram-karbid eller titankarbid for å sikre lang brukstid.

Under henvisning til fig. 5, som viser den nå foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen, omfatter et langstrakt, vertikalt, sylindrisk hus 4 50 et par langstrakte, utover ragende finner eller ribber 452 på diametralt motsatte sider av huset. Ribbene sentrerer huset inne i vektrøret 32, og ligger med sine nedre ender på en innover ragende skulder (ikke vist) utformet inne i vektrøret, slik som vist og beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 7. Borefluid strømmer ned i det ringformede rom 55 mellom

huset og vektrøret, forbi ribbene og ut gjennom dysene i borkronen (ikke vist), der det utsettes for et trykkfall

på 70 - 210 kp/cm 2ved en vanlig boreoperasjon.

En midtre boring 456 rager i lengderetningen gjennom

huset, og den nedre ende (ikke vist) av denne er lukket, slik som beskrevet ovenfor i forbindelse med huset vist i fig. 2.

Den nedre ende av et solenoidhus 4 57 ligger mot den øvre ende av et hus 4 58 for en styrekrets i den midtre boring i huset. Huset 458 for styrekretsen ligger mot bunnlokket til huset 450, og blir ikke beskrevet i detalj, fordi det ikke utgjør noen del av den foreliggende oppfinnelse.

En plugg 4 59 lukker den nedre ende av solenoidhuset, og holdes på plass av en utvendig gjenget sperre 460 som er skrudd inn i den nedre ende av solenoidhuset. En O-ring 461, i et utover åpent, ytre spor 462 rundt omkretsen av pluggen 4 59, danner fluidtett tetning mellom pluggen og innsiden av den nedre ende til solenoidhuset. Standard gjennomføringer 463 for kretsene er anbrakt tettende gjennom pluggen 459 for å styre driften av solenoidene, slik som beskrevet detaljert ovenfor under henvisning til fig. 2 og 4.

Et første sylindrisk avstandselement 464 ligger mot den øvre ende av pluggen 459. En første, eller nedre, solenoid 467 i solenoidhuset ligger mot den øvre ende av det første avstandselement 464. En annen, eller øvre, solenoid 4 70 ligger mot den øvre ende av et annet sylindrisk avstandselement 472, og den nedre ende av dette ligger mot oversiden av den nedre solenoid.

Bunnen av et sylindrisk ventilhus 474 ligger mot den øvre ende av solenoidhuset.

Som i utførelsesformen vist i fig. 2 kan de to solenoidene være identiske, og de kan være kovensjonelle. Hver solenoid omfatter en ringformet solenoidvikling (ikke vist), gjennom hvilken elektrisk strøm ledes for å danne et

magnetfelt i en ringformet kjerne (ikke vist i detalj).

En sylindrisk solenoid-armatur eller frontplate 526 omfatter en midtre, sylindrisk kjerne 527, som danner glidepasning inne i den ringformede kjerne til solenoiden. Hver armatur eller frontplate holder en solenoidaksel 533

som rager i lengderetningen, og som rager over og under solenoiden. Den øvre ende av solenoidakselen til den nedre solenoid ligger mot den nedre ende av solenoidakselen til den øvre solenoid. Solenoidene aktiveres samtidig, slik at frontplatene på solenoidene drives oppover sammen når ventilen i henhold til oppfinnelsen skal åpnes. De to solenoidene som er koblet i tandem gir en stor kraft med forholdsvis liten diameter for solenoidene, og muliggjør således at huset 450 kan ha forholdsvis liten diameter, for å minske innsnevringen i strømmen av borefluid forbi huset. Når solenoidene er de-aktivert, kommer det utover ragende parti av frontplaten på den nedre solenoid i kontakt med en grensebryter (ikke vist), som virker slik som beskrevet detaljert ovenfor i forbindelse med fig. 4.

Den øvre ende av akselen til den øvre solenoid har en

lett glidepasning gjennom en vertikal boring 534 i en tverrvegg 535 som rager på tvers inne i solenoidhuset.

Den øverste ende av akselen til den øvre solenoid danner glidepasning gjennom en O-ringtetning 538 i en midtre boring 544 i et flytende stempel 546, som har en utover åpent, ringformet spor 54 7 som holder en O-ring 550 som danner glidetetning mot innsiden av det øvre parti av solenoidhuset. Solenoidhuset er fylt . med olje fra pluggen 459 til det flytende stempel 546, som holder oljetrykket likt med trykket i det omgivende borefluid,

slik at solenoidene arbeider uten utilsiktede trykkfor-skjeller .

En innover ragende C-ring 554 i et ringformet spor 556

som vender innover like over det flytende stempel begren-

ser bevegelsen oppover til dette stempel..

I

Den nedre ende av en vertikal ventilstamme 560 ligger mot

den øvre ende av akselen til den øvre solenoid. Ventilstammen rager oppover og danner en tett glidepasning gjennom en midtre boring 562 i en tverrgående skillevegg 564 over bunnen til et sylindrisk, nedre avstandselement 566 i ventilhuset, hvilket avstandselement ligger på oversiden av en innover ragende, ringformet flens 56 7 som danner den nedre ende til ventilhuset 474 som ligger på

den øvre ende av solenoidhuset.

Det mellomliggende parti av ventilstammen er utvidet slik

at det danner en ringformet ventilskive 568, som normalt ligger mot et ringformet ventilsete i.569, hvis nedre ende ligger mot den øvre kant av det nedre avstandselement 566

i ventilhuset. En O-ring 570 i et innover vendende, ringformet spor på innsiden av veggen til ventilhuset danner tetning mot ytterflaten av det ringformede ventilsete 569. Ventilsete omfatter en oppover og utover avskrådd, konisk vegg 571 (som danner en vinkel på mellom omtrent 15° og omtrent 25° med senterlinjen til ventilskaftet) der ventilskiven ligger motsetet når ventilen er lukket. Anbring-elsen av ventilskiven på ventilsetet er beskrevet mere detaljert i det følgende, under henvisning til fig. 6. Ventilsetet omfatter også en konisk vegg 572, som er skrådd nedover og utover (under en vinkel på mellom omtrent 15°

og omtrent 25° med senterlinjen til ventilskaftet) under der hvor ventilskiven ligger mot setet når ventilen er lukket.

En stempel 573 på ventilskaftet, på den øvre ende av

dette, danner en tett glidepasning i et nedover åpent, sylindrisk ventilstyringskammer 574 i undersiden av en øvre, sylindrisk styring 575 for ventilskaftet. Styringen 575

er utvendig gjenget, og er skrudd inn i et innvendig gjenget parti ved den øvre ende av ventilhuset, slik at en ringformet skulder 575A flukter med den øvre ende til ventilhuset. Et ringformet boss 575B, utformet i ett med styringen 575, er invendig gjenget for innføring av et gjenget håndtak (ikke vist), som kan brukes for å trekke

ventilhuset og de tilhørende elementer ut av huset 450. Styringen 575 ligger mot den øvre ende til et øvre, sylindrisk avstandselement 575C i ventilhuset, og den nedre ende av avstandselementet ligger mot den øvre ende til ventilsetet'569. Det øvre parti av ventilstyringskammeret 574

er avtrappet i et parti 576 med minsket diameter, for inn-føring av den øvre ende av en kompresjonsfjær 578, hvis nedre ende ligger mot oversiden av stempelet på ventilstammen .

En sperrering 580, som er skrudd inn i den øvre ende av huset 450, sperrer ventilhuset, solenoidhuset og huset 578 med kretsene fast i bruksstilling i vektrøret, slik som vist i fig. 5.

En O-ring 581 i et utover åpent, ringformet spor rundt utsiden av den sylindriske øvre styring 574 danner fluid-

tett tetning mot det indre av ventilhuset.

Et parti av den øvre ende av ventilhuset har minsket diameter, for innføring av en hylse 582, som komprimerer en O-ring 583 som ligger mot en ringformet skulder utformet

der hvor partiet med minsket diameter ender. Låseringen 580 holder hylsen 582 og O-ringen 583 komprimert, for å danne en tetning som hindrer boreslam i å strømme inn i en ledningskanal 584 i lengderetningen av huset 450.

En ringformet O-ringtetning 586 på stemplet på ventilstammen danner fluidtett glidetetning mot innsiden av veggen til ventilstyringskammeret.

En trykkutlignende boring eller kanal 588 rager i lengderetningen gjennom stempelet og det øvre parti av ventilstammen ned til et punkt like under ventilskiven 568.

Den nedre ende av kanalen 588 forgrenes i to sideboringer eller kanaler 590, som begge munner ut i en midtre boring i ventilhuset like under ventilsetet slik at trykket på lavtrykkssiden av ventilskiven, når ventilen er lukket,

I

overføres til oversiden av stempelet på ventilstammen i kammeret 574. Det effektive areal til stempelet på ventilstammen som påvirkes av trykket i borefluidet i ventilen er litt mindre enn arealet for ventilskiven, for å-utligne trykket over skiven slik at det oppstår en forholdsvis liten, men stabil kraft som søker å holde ventilskiven ned mot ventilsetet. Denne kraft er lik trykkforskjellen multiplisert med forskjellen i effektivt tverrsnittsareal til stempelet og ventilskiven. Ved bruk av den innvendige boring i ventilstammen, i stedet for kanaler gjennom huset 450 eller ventilhuset, bestemmes diameteren til huset 450 av diametrene til solenoidene, som kan være forholdsvis små fordi de to solenoidene samvirker.

En sideboring 592 gjennom veggen i ventilhuset er innrettet etter en boring (ikke vist) gjennom veggen til huset 450, for å danne et ventilhusinnløp for borefluid fra det ringformede rom 55 mellom utsiden av huset 450 og det indre av vektrøret. En sil (ikke vist) over ventilinnløpet hindrer inntrengning av store faste partikler i ventilen. Som for innløpet 196 beskrevet ovenfor i forbindelse med anordningen vist i fig. 2, minsker flere oppover og innover skrådde boringer (ikke vist) i silen over innløpet inntrengning av faste partikler i ventilen.

En indre utløpsdyse 602 passer inn i kolinéære og horisontalt innbyrdes innrettede boringer 604 og 606 i veggen til huset og veggen til ventilhuset. Den indre ende av den indre dyse ligger mot en ringformet skulder 609 utformet der en boring 610 gjennom veggen i det nedre avstandselement i ventilhuset er innrettet etter boringene 604 og 606.

Dysen har avtagende diameter i retning utover. En ytre difusor 611 passer inn i en boring 612 gjennom veggen til vektrøret og er kolineær med en boring 613 gjennom ribben på venstre side av huset (slik det er vist i fig. 5). Eoringene 612 og 613 er kolinéære med boringer 604 og 606. Den indre ende av difusoren ligger mot den ytre ende på dysen. Difusoren øker i diameter i retning utover.

En sperrering 614 i et ringformet spor 615 ved den ytre

ende av boringen 612 sikrer en låsering 616 som er skr.iidd inn i et gjenget parti av boringen 612, for å holde difusoren og dysen trykket mot den ringformede skulder 609 på det nedre avstandselement i ventilhuset. Utløpsdysen 602

og difusoren 611 danner et ventilhusutløp 618 for fluid når ventilen er åpen.

En ringformet O-ringtetning 630 i boringen 604 danner en fluidtett tetning rundt den indre utløpsdysen.

En O-ring 635 i et ringformet spor 636 i ytterflaten av ventilhuset danner fluidtett tetning mot innsiden av huset mellom ventilhusinnløpet og -utløpét.

En O-ring 637, mellom difusoren og låseringen, og en annen O-ring 638, mellom den indre ende av difusoren og den ytre ende av dysen, hindrer lekkasje av borefluid fra det indre til det ytre av borestrengen.

Den øvre ende av huset er lukket av et lokk (ikke vist)

på lignende måte som beskrevet ovenfor i forbindelse med anordningen vist i fig. 2.

Oppover åpne utsparinger 646 muliggjør at låseringen 580

kan skrus på plass eller fjernes, etter behov. Lignende utsparinger (ikke vist) i ytterflaten av låseringen 616

ved den ytre ende av difusoren muliggjør at ringen 616

kan skrus på plass eller fjernes, etter behov. Med den øvre ende av huset åpen kan således låseringen 580 fjernes, og det kan også sperreringen 614, låseringen 616, difusoren 611 og dysen 602. Dette gjør at ventilhuset fritt kan forskyves i lengderetningen i forhold til borestrengen og ut av huset, slik at ventilhuset hurtig kan fjernes og erstattes med et annet dersom ventilen blir slitt under bruk eller defekt av en eller annen grunn. Dessuten kan fjern-else av et ventilhus for utskiftning gjøres uten å forstyrre solenoidhuset eller utstyr som befinner seg under dette.

Med huset montert i vektrøret, slik som vist i fig. 5, strømmer borefluid slik som antydet med pilene ned i det ringformede rom mellom huset og vektrørene, inn i ventilhus-innløpet, og, når ventilen er åpen, ut av ventilhusutløpet,^og strømmer derved utenom noe av fluidet rundt borekronen rundt den nedre ende av borestrengen. Borefluidet som ikke passerer gjennom ventilen fortsetter å strømme nedover forbi huset og ut gjennom borekronen.

Som med anordningen beskrevet i forbindelse med fig. 2,

kan en strømkilde (ikke vist i fig. 5), slik som et batteri eller en generator (ikke vist), drevet av en turbin (ikke vist) som borefluid strømmer gjennom, være montert i huset.

Ventilen vist i fig. 5 åpner og lukker i avhengighet av elektriske signaler som dannes av kretsen vist i fig. 4. Dette er beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 2 og 4, og skal ikke gjentas her. For å forenkle er de elektriske ledninger mellom strømkilden, den elektroniske krets og solenoidene ikke vist i fig. 5.

I tillegg til at den er montert i et ventilhus som lett

kan fjernes og skiftes ut uten å forstyrre solenoidhuset, avviker ventilen vist i fig. 5 og 6 fra den som er vist i fig. 2 på et annet viktig punkt. Under henvisning til fig. 6, som forstørret viser området 6-6 i fig. 5, omfatter ventilskiven et midtre, sylindrisk parti 700, der skiven har størst diameter. Det sylindriske parti er parallelt med lengdeaksen til ventilstammen, og ender ved sin nedre ende i en innover og nedover ragende, første ringformede skråflate 702, som ender i et ringformet kontaktområde 702 på ventilskiven som ligger mot ventilsetet 567.

Bredden til kontaktområdet bestemmes av den poleringspro-sess som brukes for å oppnå perfekt anlegg mellom flaten 702 og ventilsete 571. Vanligvis har det en bredde i området o,15 mm til 0,30 mm. Det tykkere parti av ventilskiven over kontaktområdet gir styrke, og gir plass for

å bearbeide kontaktområdet, etter behov, og uten å endre

I

diameteren til ventilskiven der den ligger mot ventilsetet Under kontaktområdet omfatter ventilskiven et ringformet, innover og nedover ragende parti 704, som går over i en slak bue 706, som går over i et tredje innover og nedover ragende, ringformet parti 708 som fortsetter forbi sideboringene 590.

Som vist i fig. 6, er den første nedover og innover ragende, ringformede flate 702 skrådd i en vinkel på omtrent 15° i forhold til lengdeaksen til ventilstammen. Det ringformede kontaktområdet 702 danner en vinkel på omtrent 30° med lengdeaksen til ventilstammen, slik at det er parallelt med flaten 571 på ventilsetet. Det tredje skrådde området 704 daner en vinkel i området 50° til 60° med lengdeaksen<1>til ventilstammen. Det fjerde skrådde parti 708 er skrådd under en vinkel på omtrent 30° i forhold til lengdeaksen til ventilstammen.

Ved at sideboringene 590 munner ut i ventilhuset på lavtrykkssiden av ventilsetet oppnås fordeler med hensyn til den uunngåelige fluidkavitasjon som oppstår når ventilen åpner, d.v.s. med ventilskiven og ventilsetet omtrent i den stilling som er vist i fig. 6. Det forholdsvis skarpt underskårne parti av ventilskiven under kontaktområdet muliggjør sterk strømning så snart ventilskiven har for-latt ventilsetet. Fluid strømmer så hurtig gjennom den første dannede åpning mellom ventilskiven og setet at strømlinjene adskilles fra ventilskiven og bevirker kavitasjon like under kontaktområdet. (Kavitasjon bevirkes av en lavtrykks-sone forårsaket av at fluidet ikke er i stand til å holde seg på overflaten av en gjenstand).

Når ventilskiven forlater ventilsetet danner fluidet med

høy hastighet en trykksone under kontaktavsatsen som er mindre enn det lave trykk som opptrer i det ringformede rom mellom borestrengen og brønnboringen. Således reduseres trykket på toppen av stempelet på ventilstammen momentant,

<q>g bidrar til å minske kraften for å holde ventilen lukket,

slik at solenoidene kan beveges maksimalt med mindre kraft. Etter hvert som ventilskiven beveger seg videre fra ventilsetet avtar kavitasjonen, men det kreves nå en mindre kraft for .å holde ventilen åpen, etter at ventilskiven har for-latt setet. Imidlertid er ventilskiven slik utformet at når den holdes i åpen stilling, vil fluidstrømmen forbi skiven søke å holde den lukket, men bare med en forholdsvis liten kraft, som lett motvirker av solenoidkraften som holder ventilen åpen. Når solenoidene de-aktiveres, bevirker kraften fra fluidstrømmen mot ventilskiven at ventilen lukker nesten momentant. Således er utformningen av ventilen slik at kreftene på grunn av fluidhastigheten modereres og benyttes til å muliggjøre at solenoider med små krefter kan styre ventilen.

i

Ettersom dimensjonene er ganske avgjørende for optimal drift av ventilen vist i fig. 5 og 6, kan det være en hjelp for å forstå og å utøve oppfinnelsen å angi noen dimensjoner som har vist seg å være vellykket under prak-tisk bruk. F.eks., dersom ventilskiven har en diameter på omtrent 19,8 mm i det rette, sylindriske parti 700, „

der ventilskiven har sin største dimensjon, og kontaktområdet har en diameter på 19,2 mm, med diameter for kompensasjonsstempelet på 19,1 mm, er oppnådd gode resul-tater ved bruk av den utformning som er vist i fig. 6, der sideboringen 590 begynner omtrent 4 mm fra kontaktområdet på ventilskiven.

Med ventilskiven utformet slik som vist i fig. 6 kan kontaktområdet på ventilskiven poleres gjentatte ganger, hvilket kan være nødvendig på grunn av slitasje som skyldes forholdene under bruk, uten at Ventilskiven og setet behøver å vrakes. Dessuten kan ventilskivene og setene lett skiftes ut når det er nødvendig, uten at hele ventilhuset må vrakes.

i

Claims (29)

1. Anordning for å sende informasjon til en overflate-detektor for fluidpuls gjennom et borefluid i et borehull som bores i jorden med en borkrone på den nedre ende av en borestreng i borehullet, og gjennom hvilken borefluidet siruleres med en pumpe for å strømme gjennom det indre av borestrengen, forbi borkronen, og inn i et ringformet rom mellom borestrengen og veggen i borehullet, omfattende: a) midler som avgrenser en kanal for borefluid mellom det indre av borestrengen og det ringformede rom, for forbistrømning rundt borkronen, b) en ventil anordnet i kanalen, for å holdes i en normalt lukket stilling ved hjelp av trykkforskjellen i borefluidet over ventilen, c) hvilken ventil omfatter: (i) et ventilhus med et innløp og et utløp, (ii) et ventilsete i huset, mellom innløpet og ut-løpet, (iii) en ventilskive anordnet i huset, på innløpssiden av sete, slik at skiven trykkes mot sete av trykkforskjellen i fluidet mellom ventilinnløpet og -ut-løpet, hvilken skive er slik utformet at den ligger mot setet og lukker ventilen ved å sperre ventilinn-løpet fra utløpet, (iv) et ventilstyrekammer i huset, på innløpssiden til setet, (v) et stempel som er festet slik at det beveger seg sammen med skiven og er anordnet for å forskyves i kammeret, (vi) midler som forbinder det indre av kammeret med fluidet på utløpssiden av sete når ventilen er lukket, (vii) midler på ventilskiven for å drive ventilen mot lukket stilling når fluid passerer gjennom den, slik at fluidet utøver en resulterende kraft på ventil-i skiven i retning mot setet, d) midler for utøvelse av en åpningskraft for å åpne ventilen slik at borefluid strømmer gjennom den, og e) midler for å oppheve kraften på ventilen slik at den beveger seg til lukket stilling, idet åpning'og lukking av ventilen danner en trykkpuls i borefluidet.

2. Anordning som angitt i krav 1, som omfatter midler som påvirkes av strømmen av borefluid gjennom ventilen, for å drive den fra åpen til lukket stilling.

3. Anordning som angitt i krav 1, som omfatter midler for å minske åpningskraften til en holdekraft som er stor nok til å holde ventilen åpen mot midlene som trykker ventilen mot lukket stilling når borefluid strømmer gjennom den.

4. Anordning som angitt i krav 3, i hvilken ventilen omfatter midler for å forbinde det indre av kammeret med fluid i nærheten av ventilsetet når ventilen åpnes.

5. Anordning som angitt i krav 1, i hvilken ventilsetet omfatter en hovedsakelig konisk flate som rager innover i retning av fluidstrømmen gjennom ventilen til der ventilsetet kommer i kontakt med ventilskiven når ventilen er lukket.

6. Anordning som angitt i krav 5, i hvilken ventilsete-flaten er skrådd i en vinkel på mellom omtrent 5° og omtrent 40° i forhold til bevegelsesretningen til skiven når ventilen aktiveres.

7. Anordning som angitt i krav 5, i hvilken ventilskiven omfatter en hovedsakelig konisk flate som rager utover i retning >av fluidstrømmen, til der ventilskiven kommer i kontakt med ventilsetet.

8. Anordning som angitt i krav 7, i hvilken ventilskiven omfatter en hovedsakelig ringformet flate som rager hoved, sakelig vinkelrett på bevegelsesretningen til ventilskiven, fra der ventilskiven kommer i kontakt med ventilsetet når i ventilen er lukket.

9. Anordning som angitt i krav 1, og som omfatter en fluidsperre festet til ventilskiven og anordnet inne i ventilhuset, på nedstrømssiden av ventilsetet.

10. Anordning som angitt i krav 9, i hvilken et ventilskaft er festet til ventilskiven og rager gjennom ventilsete når ventilen er åpen, idet fluidsperren er festet til ventilstammen.

11. Anordning som angitt i krav 9, i hvilken fluidsperren omfatter en hovedsakelig konisk flate som rager utover i retning av fluidstrømmen gjennom ventilen.

12. Anordning som angitt i krav 10, og som omfatter midler for å justére stillingen av fluidsperren på ventilstammen i forhold til ventilsetet.

13. Anordning som angitt i krav 4, og som omfatter midler for å tilføre trykk fra fluidet på nedstrømssiden av ventilsetet til det indre av ventilstyrekammeret.

14. Anordning som angitt i krav 13, og som omfatter et ventilskaft som forbinder stempelet med ventilskiven, idet stempelet, ventilskaftet og skiven har en gjennomgående kanal for å forbinde det indre av ventilstyrekammeret med fluidtrykk på nedstrømssiden av ventilsetet for å minske kraften på ventilskiven når ventilen er lukket.

15. Anordning som angitt i krav 1, og som omfatter en solenoidvikling, en solenoidarmatur, en solenoidaksel festet til armaturen og innrettet til å komme til anlegg mot ventilskiven for å bevege skiven fra ventilsete til åpen stilling, midler for å tilføre en første sterk strøm til solenoidviklingen for å danne en forholdsvis stor kraft for å åpne ventilen, midler for å minske strømmen til solenoidviklingen for å frembringe en midre kraft som holder ventilskiven i åpen stilling, og midler for å de-aktivere i solenoiden slik at ventilskiven returnerer til ventilsetet og lukker ventilen.

16. - Anordning som angitt i krav 15, og som omfatter en annen solenoidvikling, armatur og aksel, idet solenoidviklingene er koblet for samtidig tilførsel av strøm, og solenoidakslene er innrettet etter hverandre for å utøve en kraft samtidig i samme retning.

17. Anordning som angitt i krav 15, i hvilken solenoidviklingen og armaturen er anordnet i et kammer innrettet til å fylles med fluid, idet armaturen har gjennomgågende boringer i den retning som armaturen beveges, for å lette bevegelsen av armaturen i fluidet.

18. Anordning som angitt i krav 17, i hvilken den fremre ende av armaturen har utover ragende spor for å lette fluid- ' strøm forbi armaturen når solenoidviklingene tilføres strøm.

19. Anordning som angitt i krav 18, i hvilken armaturen omfatter gjennomgående boringer i bevegelsesretningen til armaturen.

20. Anordning som angitt i krav 1, og som omfatter en fjær som trykker ventilskiven til lukket stilling når det ikke er noen strøm av borefluid gjennom borestrengen.

21. Anordning som angitt i krav 15, i hvilken varigheten av åpningsstrømmen er vesentlig mindre enn holdestrømmen.

22. Anordning som angitt i krav 21, i hvilken varigheten av åpningsstrømmen er mellom omtrent 1% og omtrent 50% av holdestrømmen.

23. Anordning som angitt i krav 15, i hvilken holde-strømmen er betydelig mindre enn åpningsstrømmen.

24. Anordning som angitt i krav 23, i hvilken verdien av holdestrømmen er mellom omtrent 1% og omtrent 50% av åp-ningsstrømmen.

25. Anordning for å sende informasjon til en overflate-detektor for fluidpuls gjennom et borefluid i et borehull som bores i jorden med en borkrone på den nedre ende av en borestreng i borehullet, og gjennom hvilken borefluidet sirkuleres for å strømme igjennom det indre av borestrengen, forbi borkronen og inn i et ringformet rom mellom borestrengen og veggen i borehullet, omfattende: a) midler som avgrenser en kanal for borefluid mellom det indre av borestrengen og det ringformede rom, for forbistrø mning av borkronen, b) en ventil anordnet i kanalen, for å holdes i en normalt lukket stilling på grunn av trykkforskjellen i borefluidet over ventilen, c) hvilken ventil omfatter: (i) et ventilhus med et innløp og et utløp, (ii) et.ventilsete i huset mellom innløpet og utløpet, (ili) en ventilskive anordnet til huset på innløps-siden av sete, slik at skiven trykkes motsetet av trykkforskjellen i fluidet mellom ventilinnløpet og utløpet,idet skiven en utformet til å ligge mot setet og lukke ventilen ved å sperre mellom ventil-innløpet og utløpet, og ventilskiven kan beveges bort fra setet til en stilling for å åpne ventilen, (iv) et ventilstyrekammer i huset, på innløpssiden av setet, (v) et stempel festet til å beveges sammen med skiven og anordnet for å forskyves i kammeret, (vi) midler som forbinder det indre av kammeret med fluid på utløpssiden av setet når ventilen er lukket, og (vii) idet ventilskiven er slik utformet og anordnet at når ventilen er i åpen i .stilling, passerer fluid gjennom ventilen og utøver en kraft på ventilskiven i retning mot setet, d) midler for å utøve en åpningskraft på ventilskiven for å bevege ventilskiven bort fra setet: og for å åpne ventilen slik at borefluid strømmer gjennom den, og e) midler for å oppheve kraften på ventilskiven slik at det strømmende fluid beveger ventilskiven til lukket stilling, idet åpning og lukking av ventilen danner en trykkpuls i borefluidet.

26. Anordning for å sende informasjon til en overflate-detektor for fluidpuls gjennom et borefluid i et borehull som bores i jorden med en borkrone på den nedre ende av en borestreng i borehullet, og gjennom hvilken borefluidet sirkuleres for å strømme gjennom det indre av borestrengen, forbi borkronen og inn i et ringformet rom mellom borestrengen og veggen i borehullet, omfattende: a) midler som avgrenser en kanal for borefluid mellom det indre av borestrengen og det ringformede rom, for forbistrømning av borkronen, b) en ventil som omfatter et ventilhus i borestrengen, hvilket ventilhus har et innløp og et utløp, idet innløpet munner ut inne i borestrengen og utløpet munner ut i det ringformede rom, c) et ventilsete i ventilhuset, mellom innløpet og ut-løpet, d) en ventilskive anordnet i huset, på innløpssiden av sete, slik at skiven trykkes motsetet av trykkfor-* skjellen i fluidet mellom innløpet og utløpet til ventilhuset, hvilken skive er utformet til å ligge motsetet og å lukke ventilen ved å sperre mellom innløpet til ventilhuset og utløpet, e) et ventilskaft som er operativt tilknyttet ventilskiven og rager bort fra skiven, - f) et solenoidhus anordnet inne i borestrengen, I g) en solenoidvikling og en solenoidarmatur i solenoidhuset, h) en bevegelig solenoidaksel som er operativt tilknyttet armaturen og rager fra solenoidhuset slik den operativt kan tilkobles ventilskaftet, i) idet ventilhuset er slik konstruert og anordnet at det kan forskyves i forhold til borestrengen og beveg.es inn i borestrengen til bruksstilling, med ventilskaftet operativt tilkoblet solenoidakselen, og ut av borestrengen, uten å forstyrre solenoidhuset , j) midler for løsbart å låse ventilhuset i bruksstilling i borestrengen, k) midler for å aktivere solenoidviklingen for å bevege solenoidakselen og ventilskaftet, for å bevege ventilskiven bort fra ventilsetet og derved å åpne ventilen, 1) hvilken ventilskive er utformet og anordnet slik at når ventilen er i åpen stilling og fluid passerer gjennom ventilen, utøver fluidet en lukkekraft på ventilskiven i retning mot setet hvilken lukkekraft er mindre enn den kraft som utøves på ventilskaftet av solenoidakselen, og m) midler for å minske kraften som utøves av solenoidakselen, slik at kraften fra det strømmende fluid beveger ventilskiven mot ventilsetet og lukker ventilen, idet åpning og lukking av ventilen danner en trykkpuls i borefluidet.

27. Anordning som angitt i krav 26, i hvilken ventilen omfatter ? et ventilstyrekammer i huset, på innløpssiden av sete, et stempel festet til å beveges sammen med skiven, og anordnet til å forskyves i kammeret, i og midler som forbinder det indre av kammeret med fluidet på utløpssiden av setet når ventilen er lukket.

28. Anordning som angitt i krav 27, og som omfatter et ventilskaft som forbinder stempelet med ventilskiven, idet stempelet og ventilskaftet har en gjennomgående trykkutligningskanål, for å forbinde det indce av ventil-stryekammeret med fluidtrykket på nedstrømssiden av ventilsetet og i nærheten av ventilsetet , for å minske kraften på ventilskiven når ventilen er lukket, og for å minske den nødvendige kraft for å bevege skiven fra en litt åpen stilling til mere fullstendig åpen stilling.

29. Anordning som angitt i krav 26, 27 eller 28 i hvilken ventilsetet .omfatter en ringformet flate som konvergerer i retning av fluidstrømmen, og ventilskiven omfatter en rinformet kontaktflate som konvergerer innover.i retning av fluidstrømmen hovedsakelig under samme vinkel som den ringformede flate på ventilsetet en første ringformet flate nær og oppstrøms fra kontaktflaten, og en annen ringformet flate nær og nedstrø ms fra kontaktflaten, idet den første ringformede flate konvergerer i retning av fluidstrømmen i mindre grad enn kontaktflaten, og den annen rinformede flate konvergerer i større grad enn kontaktflaten.