SE445753B

SE445753B - Well head valve for oil cell under the water

Info

Publication number: SE445753B
Application number: SE8406161A
Authority: SE
Inventors: T Nilsson
Original assignee: Asea Atom Ab
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1986-07-14
Also published as: SE8406161L; NO854885L; SE8406161D0; GB2168463A; GB2168463B; GB8529865D0

Description

10 20 25 30 aa4oe1e1-s 2 Föreliggande uppfinning avser att kombinera de motsvarande ventilfunktionerna i en slidventil på ett ur funktions- och tillverkningssynpunkt fördelaktigt sätt. x Ventilfunktionen PROD är anordnad så att flödet accelereras i en strypning före inträdet i ventilkammaren, vilken är utformad som en utvidgning med utloppet i vinkel mot inloppet. Accelerationen av flödet gör att tyngre partiklar (sand o d) fortsätter rakt fram och får sin rörelseenergi utdäm- pad genom stöt mot kammarens tak. Kammarens tak kan vara ändamålsenligt infodrad med hårt material (keramik) eller mjukt material (gummi). Sand- partiklarna fortsätter sedan med låg rörelseenergi med olje-gasflödet genom ventilutloppet. Härigenom minskas sandpartiklarnas erosion vid om- länkningen av flödet genom ventilen. 10 20 25 30 aa4oe1e1-s 2 The present invention intends to combine the corresponding valve functions in a spool valve on an advantageous from a function and manufacturing point of view way. x The valve function PROD is arranged so that the flow is accelerated in a choke before entering the valve chamber, which is designed as an extension with the outlet at an angle to the inlet. The acceleration of the flow makes that heavier particles (sand, etc.) continue straight ahead and have their kinetic energy dampened pad by shock to the ceiling of the chamber. The roof of the chamber can be appropriate lined with hard material (ceramic) or soft material (rubber). Sand- the particles then continue with low kinetic energy with the oil-gas flow through the valve outlet. This reduces the erosion of the sand particles during the linking of the flow through the valve.

Ventilfunktionen SWAB är anordnad som ett rakt genomlopp utan skarpa kanter som kan störa införandet av serviceverktyg. I ett extremt ytterläge kan tillträdesarean till källan utökas till en förutbestämd önskad area, genom att en utdragbar del av ventilhuset demonteras. Detta gör att ventilhuset kan monteras i ett tidigt skede av färdigställandet av källan och färdig- borrningen ske genom ventílhuset, utan att de slutliga tätningsytorna ska- das och att sliden kan utformas med en ändamålsenligt mindre diameter.The SWAB valve function is arranged as a straight passage without sharp edges which may interfere with the introduction of service tools. In an extreme extreme position can the access area to the source is extended to a predetermined desired area, by that a pull-out part of the valve body is dismantled. This allows the valve body can be installed at an early stage of completion of the source and drilling takes place through the valve housing, without damaging the final sealing surfaces. and that the slide can be designed with a suitably smaller diameter.

Ventilfunktionen BOP är anordnad ytterst och så, att den stora kolvarean i ventildonet utnyttjas då ventilen intar detta läge. Härigenom kan maxi- mal kraft utnyttjas och även avskärning av serviceverktyg i SWAB-läge kan göras. Ventilläget BOP intages oberoende av lägesgivare eller annan kon- trollutrustning, eftersom ventilläget BOP beordras genom tryckökning i donets pluskammare.The valve function BOP is arranged at the end and so that the large piston area in the valve device is used when the valve assumes this position. In this way, maxi- grinding force is utilized and also cutting of service tools in SWAB mode can to be done. The BOP valve position is entered independently of the position sensor or other con- trolling equipment, as the valve position BOP is ordered by increasing the pressure in donets plus chamber.

Donet är utformat så att ventillägena PROD och BOP intages vid ytterläge, medan SWAB erhålles genom lämplig trycksättning och mekanisk snäppfunktion i mittläget.The device is designed so that the valve positions PROD and BOP are taken in at extreme positions, while SWAB is obtained by appropriate pressurization and mechanical snap function in the middle position.

Ventilkolven är försedd med medel, med vars hjälp det säkerställas att sliden intar ett orienterat läge i förhållande till öppningarna i ventil- huset.The valve piston is provided with means, by means of which it is ensured that the slide assumes an oriented position relative to the openings in the valve the house.

Vad som kännetecknar uppfinningen framgår av nedanstående patentkrav. 10 20 25 30 3 84-06161-3 Uppfinningen skall i det följande beskrivas under hänvisning till bifogade schematiska ritningar.What characterizes the invention is stated in the following claims. 10 20 25 30 3 84-06161-3 The invention will be described in the following with reference to the accompanying schematic drawings.

Fig 1 visar en ventil enligt uppfinningen i perspektivskiss, varvid en hori- sontell toppring är avlägsnad i syfte att förenkla framställningen.Fig. 1 shows a valve according to the invention in perspective view, wherein a horizontal sontal top ring has been removed in order to simplify the production.

Figurerna 2, 3 och H visar var och en ett vertikalsnitt genom en på fig 1 visad, horisontellt förlöpande symmetriaxel A för ett av en ventilcylinder avgränsat hålrum, och avbildar tre olika ventiltillstånd, nämligen "säker- hetsventil" respektive "tillträde för service" och "produktion".Figures 2, 3 and H each show a vertical section through one in Figure 1 shown, horizontally extending axis of symmetry A for one of a valve cylinder defined cavity, and depicts three different valve states, namely "safety valve "and" access for service "and" production "respectively.

Figurerna 5, 6 och 7 visar var och en ett vertikalsnitt vinkelrätt mot axeln A och genom den på fig 1 visade vertikala mittlinjen B, varvid dessa figurer visar samma ventiltillstând som på figurerna 2 respektive 3 och U.Figures 5, 6 and 7 each show a vertical section perpendicular to axis A and through the vertical center line B shown in Fig. 1, these figures show the same valve condition as in figures 2 and 3 and U respectively.

På ritningarna betecknar 1 ett i huvudsak T-formigt ventilhus. Ventilhuset 1 har en horisontell, eller i huvudsak horisontell ventilcylinder 2 samt en med denna hopgjuten, i huvudsak vertikal anslutningsstuts 3. Stutsen 3 har en fläns H som är avsedd för anslutning av ventilhuset 1 till ett brunn- huvud 5 för en oljekälla under vatten. Ventilqylindern 2 har ett mittparti 6 och två ändpartier 7 och 8. Ändpartiet 8 har ett fastflänsat lock 9. Änd- partiet 7 har en fläns 10 för anslutning till en produktionsledning.In the drawings, 1 denotes a substantially T-shaped valve housing. The valve body 1 has a horizontal, or substantially horizontal valve cylinder 2 and one with this cast, substantially vertical connecting piece 3. The piece 3 has a flange H which is intended for connection of the valve housing 1 to a well head 5 for an underwater oil well. The valve cylinder 2 has a central portion 6 and two end portions 7 and 8. The end portion 8 has a fixed flanged lid 9. The end portion the portion 7 has a flange 10 for connection to a production line.

Ventilhuset 1 inkluderar en utdragbart anordnad kropp 11, vars vertikala utvändiga begränsningsytor ligger i en cirkulär cylinderyta. Dennas mitt- axel sammanfaller med stutsens 3 symmetrilinje B. Kroppen 11 är försedd med ett genomgående horisontellt riktat hål, vars begränsningsyta utgör en del av den inre begränsningsytan hos ventilcylindern 2. Kroppen 11 har dessutom ett hål 12 vid sin övre ände och ett hål 13 vid sin nedre ände.The valve housing 1 includes a pull-out body 11, the vertical of which external boundary surfaces are located in a circular cylinder surface. This middle- axis coincides with the nozzle's line of symmetry B. The body 11 is provided with a continuous horizontally directed hole, the limiting surface of which constitutes a part of the inner limiting surface of the valve cylinder 2. The body 11 has in addition, a hole 12 at its upper end and a hole 13 at its lower end.

Hålen 12 och 13 är utförda med cirkulärt tvärsnitt, och deras mittlinjer sammanfaller med stutsens 3 mittlinje B. Kroppens 11 sidoyta är anordnad med mycket litet spel i förhållande till närliggande krökta ytor hos ven- tilhuset 1. Ett flertal cirkulära tätningsringar 1Ä är anordnade i ett flertal ringformiga, koaxiellt i förhållande till linjen B utformade spår i kroppen 11 och i denna omgivande cirkulärcylindriska ytpartier. Kroppens 11 nedre ändyta vilar på en ringformig ansats utformad i stutsen 3. Krop- pen 11 fasthålles normalt i det visade läget medelst en avtagbar toppring 15, som normalt är fixerad vid ventilcylinderns 2 mittparti 6, t ex med hjälp av ett flertal i detta fastskruvade vertikala bultar. 10 20 25 30 35 gs4os1s1-5 ¿ En cirkulärcylindrisk ventilkolv 16 är anordnad i ventilcylindern 2. Ventil- kolven 16 är via en kolvstång 17' anordnad i styv mekanisk förbindning med en drivkolv 17, som kan drivas åt det ena hållet längs symmetriaxeln A genom att tillföras ett tryckmedel via en första fluidtryckanslutning 18', och åt det andra hållet genom att tillföras tryckmedel via en andra fluidtryck- anslutning 19'. vid ett förstaiaxiellt läge ligger drivkolven 17 an mot en ringformig ansatsyta 18, och ett första ändparti 19 hos ventilkolven 16 ligger tätande an mot öppningarna 12 och 13, vilket innebär att ventilen befinner sig i säkerhetsventiltillstånd (BOP).The holes 12 and 13 are made with a circular cross-section, and their center lines coincides with the center line B of the nozzle 3. The side surface of the body 11 is arranged with very little play in relation to adjacent curved surfaces of the tilhuset 1. A plurality of circular sealing rings 1Ä are arranged in one plurality of annular grooves formed coaxially with respect to line B. in the body 11 and in this surrounding circular-cylindrical surface portions. The body 11 lower end surface rests on an annular shoulder formed in the stub 3. Body pin 11 is normally held in the position shown by means of a removable top ring 15, which is normally fixed to the central portion 6 of the valve cylinder 2, e.g. by means of a plurality of vertical bolts screwed into it. 10 20 25 30 35 gs4os1s1-5 ¿ A circular-cylindrical valve piston 16 is arranged in the valve cylinder 2. The valve the piston 16 is arranged via a piston rod 17 'in rigid mechanical connection with a drive piston 17, which can be driven in one direction along the axis of symmetry A through to be supplied with a pressure medium via a first fluid pressure connection 18 ', and in the other direction by supplying pressure medium via a second fluid pressure connection 19 '. at a first axial position the drive piston 17 abuts one annular shoulder surface 18, and a first end portion 19 of the valve piston 16 abuts the openings 12 and 13, which means that the valve is in safety valve condition (BOP).

Vid ett andra axiellt läge av ventilkolven 16 sammanfaller en genomgående, i ventilkolvens 16 mittparti utformad och i dennas tvärriktning förlöpande kanal 20 med de radiellt riktade hålen 12 och 13 hos ventilcylindern 2, vilket innebär att ventilen är i tillstånd "tillträde för service" (SWAB).At a second axial position of the valve piston 16, a continuous, in the central portion of the valve piston 16 and extending in its transverse direction channel 20 with the radially directed holes 12 and 13 of the valve cylinder 2, which means that the valve is in the "access for service" (SWAB) state.

Hålet 12 är försett med (ej visade) medel för anslutning av ett servicerör till detta. Motsvarande läge av ventilkolven 16 är definierat genom att en kolvring 21 hos drivkolven 17 vid detta läge griper in i ett ringformigt spår 22 hos ventilcylindern 2. Kolveingen 21 har cirkulär profil, eller annan lämplig profil, som medger fortsatt kolvrörelse vid måttlig, men tydligt indikerbar tryckhöjning.The hole 12 is provided with means (not shown) for connecting a service pipe to this. The corresponding position of the valve piston 16 is defined by a piston ring 21 of the drive piston 17 at this position engages in an annular groove 22 of the valve cylinder 2. The piston wing 21 has a circular profile, or other suitable profile, which allows continued piston movement at moderate, but clearly indicated pressure increase.

Vid ett tredje axiellt läge ligger drivkolven 17 an mot ett axiellt ut- språng 23 hos locket 9. Ett andra ändparti 24 hos ventilkolven 16 ligger då an mot öppningen 13. Ändpartiet 24 har ett hålrum ZH' med en axiellt riktad utloppsöppning 25 och en radiellt riktad inloppsöppning 26, som sammanfaller med öppningen 13, vilket innebär att ventilen är i tillstånd "produktion" (PROD).At a third axial position, the drive piston 17 abuts against an axial projection 23 of the cover 9. A second end portion 24 of the valve piston 16 lies then against the opening 13. The end portion 24 has a cavity ZH 'with an axial directed outlet opening 25 and a radially directed inlet opening 26, which coincides with the opening 13, which means that the valve is in condition "production" (PROD).

Vid detta tillstånd komprimeras en fjäder 27 som omsluter utsprånget 23, varvid fjäderkraften är riktad mot den axiella kraft som utövas på ventil- kolven på grund av oljeflödets riktningsändring - och företrädesvis mot- svarar minst 50 % av denna. Fjädern 27 dimensioneras med fördel på sådant sätt att den vid ett eventuellt tryckbortfall i de till fluidtryckanslutning- arna 18' och 19' anslutna ledningarna kan förflytta ventilkolven till BOP-läget.In this state, a spring 27 enclosing the projection 23 is compressed. wherein the spring force is directed towards the axial force exerted on the valve the piston due to the change of direction of the oil flow - and preferably the accounts for at least 50% of this. The spring 27 is advantageously dimensioned on such in the event of a pressure drop in the case of the fluid pressure connection The lines connected to the 18 'and 19' lines can move the valve piston to the BOP position.

En med orunt tvärsnitt utformad teleskopstång 28 är anordnad med den ena änden axiellt rörlig i ett djupt axiellt riktat, orunt hål 23' hos ut¿ språnget 23, medan den andra änden är anordnad på samma sätt i ett mot- svarande hål hos drivkolven 17. Syftet är att hindra vridning av ventil- kolven 16 om axeln A.A telescopic rod 28 of orange cross-section is provided with one the end axially movable in a deep axially directed, orange hole 23 'of the jump 23, while the other end is arranged in the same way in a counter- corresponding holes in the drive piston 17. The purpose is to prevent rotation of the valve piston 16 about axis A.

Claims

5 a4aa1e1-3 As mentioned, the access area to the oil source can be increased by dismantling a pull-out part of the valve housing. This can be done by removing the cover 9, after which the valve piston 16 shown in Figs. 2-4 together with the drive piston 17 is moved so far to the right that the body 11 can be moved vertically upwards unhindered by the valve piston 16. Thereafter, the top ring 15 is removed, after which the body 11 is removed by applying an upwardly directed traction force thereto. PATENT REQUIREMENTS

Valve for wellhead for oil source under water, containing a substantially T-shaped valve housing (1) with an elongate, substantially horizontally arranged valve cylinder (2) with a first end portion (7), a second end portion (8) and a middle portion (6) located between said end portions and a substantially vertically arranged connecting spout (3) for connecting the valve housing (1) to the wellhead (5), the spout (3) starting from the middle portion (6) and the first end portion (7) is designed for connection to a production line, while the inner surfaces of the valve cylinder (2) define a cavity (2 ') which along a larger part of the length of the valve cylinder has an axis of symmetry (A) and which contains a valve piston (16), means for defining of a first, a second and a third axial position of the valve piston (16) and means (17 ') for transmitting an axial actuating force to the valve piston (16), characterized in that the middle portion (6) has a lower radially directed opening (13) som is arranged to be able to form a hydraulic connection between the cavity (2 ') and the connecting nozzle (3), and an upper radial opening (12) which is connectable to a service pipe, while said radial openings (12, 13) and connection - the nozzle (3) has a common, substantially vertical center line (B), and that the valve piston (16) has a first portion (19) which at said first axial position abuts sealingly against the radial openings (12, 13) , a second portion containing a continuous radially directed channel (20), the radial center line of the second axial position substantially coinciding with said common center line (B), and a third portion (ZU) having a piston cavity (24). ') having an axially directed outlet opening (25) and a radially directed piston opening (26), the piston cavity (2H') at the third axial position being arranged in hydraulic connection with the connecting nozzle (3) via the piston opening (26) and the lower radially directed the opening (13). 8406161-3 1 6

Valve according to claim 1, characterized in that said radially directed openings (12, 13) are formed in a pull-out arranged circular-cylindrical body (11) with a center line which coincides with the common center line (B), the circular-cylindrical body (11) is made with a through hole which is directed perpendicular to said center line (B) and whose limiting surface forms part of the inner limiting surface of the valve cylinder (2).

Valve according to claim 1, characterized in that two of said first, second and third valve piston positions correspond to axial outer positions of the valve piston (16) and are determined by each stop surface (fixed) relative to the valve cylinder (2). 18, 23), which at the outer positions form a mechanical contact with a first and a second surface portion fixed relative to the valve piston (16), respectively, and that an intermediate position of the valve piston (16) is determined as a position at which a spring - projecting projections (21) of the valve piston (16) snap into a corresponding recess (22) in the inner wall surface of the valve cylinder (2) or vice versa.