NO20120432A1 - Nedihullsventil - Google Patents

Abstract

Et verktøy som er anvendelig med en brønn innbefatter et ventilelement, en mekanisk operatør, et trykk-kammer og en regulator. Ventilelementet har en første tilstand og en andre tilstand. Den mekaniske operatør responderer til en forhåndsbestemt signatur i et ringromstrykk i forhold til et grunn-nivå av ringromstrykket for å flytte ventilelementet fra den første tilstand til den andre tilstand. Trykk-kammeret utøver et kammertrykk for å forspenne den mekaniske operatør for å gå over fra den andre tilstand til den første tilstand. Grunn-nivået er i stand til å variere over tid, og regulatoren regulerer kammertrykket basert på grunn-nivået.

Description

BAKGRUNN

[0001]Oppfinnelsen angår generelt en nedihullsventil.

[0002]Hydrokarbonfluid (olje eller gass) er typisk kommunisert fra en underjordisk brønn ved å benytte et rør, kalt en "produksjonsstreng". Produksjonsstrengen strekker seg gjennom en brønnboring som er boret gjennom den produserende formasjon og kan innbefatte forskjellige ventiler for formålet med å kontrollere produksjonen av hydrokarbonfluidet. En slik ventil er en kuleventil som kan opere-res for formålet med å styre strømningen av hydrokarbonfluidet gjennom den sentrale passasje av produksjonsstrengen. En annen ventil som er typisk del av en produksjonsstreng er en sirkulasjonsventil, en ventil som er operert for å styre strømningen av hydrokarbonfluidet mellom den sentrale passasje og området på utsiden av strengen, kalt "ringrommet".

[0003]En brønn kan være i en underbalansert tilstand, en tilstand hvor trykket som er utøvet av formasjonen er større enn det hydrostatiske trykket som er utøvet av fluidet i ringrommet. En type av sirkulasjonsventil som er benyttet i en underbalansert brønn har en rekke av tilbakeslagsventilelementer gjennom hvilke brønnfluidet sirkuleres for formål med å åpne og lukke ventilen. En potensiell utfordring ved anvendelse av en slik sirkulasjonsventil er typisk at den sentrale passasjen til produksjonsrørstrengen over ventilen må fylles med fluid for passende å operere ventilen.

[0004]En annen type av konvensjonell sirkulasjonsventil er fjernstyrt ved å kommunisere stimuli (f.eks. trykkpulser) inn i fluidet i ringrommet nær ventilen. En sensor (en trykksensor) til den sirkulerende ventil detekterer stimuli, og ventilens elektromekanikk dekoder typisk kommandoer fra stimuli og opererer følgelig ventilen. Selv om det ikke er noe krav at den sentrale passasje er fylt med fluid for formål med å operere den type av sirkulasjonsventil, er ventilen typisk ikke tilpasset for bruk i et høytrykks høytemperatur-miljø (HPHT) på grunn av temperaturbegrensninger for ventilen.

SAMMENFATNING

[0005]I en utførelse av oppfinnelsen innbefatter et verktøy som er anvendelig med en brønn et ventilelement, en mekanisk operatør, et trykk-kammer og en regulator. Ventilelementet har en første tilstand og en andre tilstand. Den mekaniske opera- tør responderer til en forhåndsbestemt signatur i et ringromstrykk i forhold til et grunn-nivå for overgang av ventilelementet fra en første tilstand til en andre tilstand. Trykk-kammeret utøver et kammertrykk for å forspenne den mekaniske operatør for å gå over fra den andre tilstand til den første tilstand. Grunn-nivået er i stand til å variere over tid, og regulatoren regulerer kammertrykket basert på grunn-nivået.

[0006]I en annen utførelse av oppfinnelsen innbefatter et verktøy som er anvendelig med en brønn et ventilelement med en første tilstand og en andre tilstand. Verktøyet innbefatter en fjær, et trykk-kammer og en mekanisk operatør. Den mekaniske operatør responderer på krefter utøvet i overensstemmelse med fjæren og trykk-kammeret for å forspenne overgangen av ventilelementet fra den første tilstand til den andre tilstand, og den mekaniske operatør responderer til ringromstrykk for overgang av ventilelementet fra den andre tilstand til den første tilstand.

[0007]I enda en annen utførelse av oppfinnelsen innbefatter et verktøy som er nyttig med brønn et ventilelementet, en første mekanisk operatør, en pilotventil og en andre mekanisk operatør. Ventilelementet har en første tilstand og en andre tilstand. Pilotventilen styrer kommunikasjon av et ringromstrykk til den første mekaniske operatør; og den andre mekaniske operatør responderer til ringromstrykket for å styre operasjon av pilotventilen. Den andre mekaniske operatør er tilpasset for å bevirke at pilotventilen kommuniserer ringromstrykket til den første mekaniske operatør for å bevirke at den første mekaniske operatør overfører ventilelementet fra den første tilstand til den andre tilstand i samsvar med ringromstrykket som fremviser en forhåndsbestemt signatur og på annen måte blokkerer kommunikasjonen av ringromstrykket til den første mekaniske operatør for å overføre ventilelementet fra den andre tilstand til den første tilstand.

[0008]Fordeler og andre trekk i oppfinnelsen vil fremkomme fra den følgende tegning, beskrivelsen og kravene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGEN

[0009] Figur 1 er et skjematisk diagram av en underjordisk brønn i henhold til et eksempel.

[0010] Figur 2 er et skjematisk diagram av et sirkulasjonsventilverktøy i henhold til et eksempel.

[0011]Figur 3 er et mer detaljert tverrsnittsriss av et mekanisk operatørsnitt av verktøyet i fig. 2 i henhold til et eksempel.

[0012]Figur 4 og 5 er skjematiske diagrammer av andre eksempler på sirkulasjonsventilverktøy.

[0013]Figur 6 er et skjematisk diagram av en hydraulisk krets for sirkulasjons-ventilverktøyet i fig. 5 når verktøyet er i en første tilstand.

[0014]Figur 7 er et skjematisk diagram av en hydraulisk krets til ventilen i fig. 5 når verktøyet er i en andre tilstand.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0015]I den følgende beskrivelse er mange detaljer fremlagt for å tilveiebringe en forståelse for den foreliggende oppfinnelse. Imidlertid skal det forstås av de som er faglært på området at den foreliggende oppfinnelse kan praktiseres uten disse detaljer og at mange varianter og modifikasjoner fra de beskrevne utførelser er mulig.

[0016]Som benyttet her er betegnelsene "over" og "under"; "opp" og "ned"; "øvre" og "nedre"; "oppover" og "nedover"; og lignende betegnelser som indikerer relative posisjoner over eller under et gitt punkt eller element benyttet i denne beskrivelse for klarere å beskrive noen utførelser av oppfinnelsen. Imidlertid, når anvendt for utstyr og fremgangsmåter til bruk i brønner som er avviket eller horisontale, kan slike betegnelser referere til et venstre til høyre, høyre til venstre, eller diagonalt forhold som passende.

[0017]Med referanse til fig. 1 innbefatter, i henhold til et eksempel, en brønn 10 en brønnboring 20, som kan være foret med en foringsrørstreng 22 som opplagrer brønnboringen 20. Som andre eksempler kan brønnboring 20 være kun delvis foret av en brønnboring eller kan være fullstendig uforet. En rørstreng 30 strekker seg ned i hullet inn i brønnboringen 20 gjennom én eller flere produksjons- eller injeksjonssoner til brønnen 20 for formål med å tilrettelegge for produksjonen av av fluider fra brønnen 10 og/eller injeksjonen av fluider inn i brønnen 10. Det skal bemerkes at selv om fig. 1 viser strengen 30 som å være anbrakt i en vertikal hovedboring, kan brønnen 20 være en lateral brønnboring, i henhold til andre eksempler. Videre, selv om fig. 1 viser en underjordisk terrestrisk brønn, systemene, teknikker, verktøy og systemer som beskrevet her likeledes kan anvendes for undersjøiske brønner.

[0018]Generelt innbefatter strengen 30 minst én ventilsammenstilling, slik som et sirkulasjonsventilverktøy 50 som er vist i fig. 1. For formål med eksempel kan verktøyet 50 være et flersyklus-verktøy, som betyr at verktøyet 50 er konstruert for å åpnes og lukkes flere ganger. Det skal bemerkes at strengen 30 kan innbefatte andre typer av ventilsammenstillinger (f.eks. en kuleventilsammenstilling), som kan anvende styresystemer og teknikkene som er beskrevet her, i henhold til andre eksempler.

[0019]For det følgende eksempelet antas det at brønnen 10 er en underbalansert tilstand, selv om denne tilstand ikke er en forutsetning for bruk av verktøyet 50.1 den underbalansene tilstand er trykket som utøvet av formasjonen større enn det hydrostatiske trykket som er utøvet av fluidet i et ringrom 54, som er det ring-formede området av brønnen 10 mellom borehullsveggen eller brønnforings-rørstrengen 22 (avhengig av om brønnen 10 er foret eller uforet), og det utvendige av verktøyet 50. Generelt er verktøyet 50 operert ved å manipulere et trykk i ringrommet 54. Som eksempler kan ringromstrykket være manipulert ved å benytte en overflateanbrakt pumpe 12, selv om andre systemer og teknikker kan benyttes for å indusere trykksvingninger i ringrommet 54 for formål med å kontrollere verktøyet 50, som det vil forstås av en som er faglært på området.

[0020]For å operere verktøyet 50 kan trykkstimuli kommuniseres fra overflaten av brønnen 10 ned i hullet inn i ringrommet 54 for formål med å avlevere en kommando til verktøyet 50, slik som en kommando for å åpne fluidkommunikasjon gjennom radiale porter 100 til verktøyet 50 eller en kommando for å lukke fluid-kommunikasjonen gjennom de radiale porter 100 for å isolere ringrommet 54 fra den sentrale passasje av strengen 30, som ikke-begrensende eksempler. Som mer spesifikke eksempler kan kommunikasjonen av trykkstimuli innbefatte øyeblikkelig økning av trykket i ringrommet 54 over et grunnlinje ringromstrykk-nivå; øyeblikkelig minskning av ringromstrykket under ringromsgrunntrykknivået; en rekke av ringromstrykkøkninger eller minskninger; etc.

[0021]I ett kontrollsystem kan en sekvens av trykksettingssykluser anvendes på ringrommet 54 for å operere verktøy 50. Trykksettingssyklusene kan innbefatte sykluser (kalt "oppsykluser") hvor ringromstrykket øker og sykler (kalt "nedsykler") hvor ringromstrykket er frigjort eller minsket tilbake til ringromsgrunn-nivået. På denne måten kan et spesielt antall av opp- og ned-trykksykluser utføres for formål med å overføre verktøyet 50 fra sin lukkede tilstand til sin åpne tilstand, og vise versa.

[0022]Som beskrevet heri innbefatter verktøyet 50 en mekanisk operatør 130, som responderer på fluidtrykket i ringrommet 54.1 motsetning til konvensjonelle arrangementer avhenger ikke aktueringen av den mekaniske operatør 130 på om en full kolonne av fluid eksisterer i den sentrale passasje av strengen 30, og operasjonen av den mekaniske operatør innbefatter ikke sirkulering av brønnfluid gjennom verktøyet 50. Isteden, som beskrevet heri, kommuniserer verktøyet 50 ringromstrykket til den mekaniske operatør 130 for formål med å overføre verk-tøyet 50 fra en første tilstand (en åpen eller lukket tilstand, som ikke-begrensende eksempler) til en annen, andre tilstand (en åpen eller lukket tilstand, som ikke-begrensende eksempler).

[0023]Som videre beskrevet her utøver et gasskammer 134 til verktøyet 50 en

kraft for å møte kraften som er produsert av ringromstrykket (f.eks. for å forspenne verktøyet 50 for å forbli i den første tilstand eller returnere til den første tilstand fra den andre tilstand). Verktøyet 50 har egenskaper for å kompensere kraften som er utøvet av gasskammeret 134 for formål med å bevirke at denne kraft sporer opp grunntrykknivået til ringrommet. På denne måten legger gasskammeret til rette for brønnhullstrykk og temperatursvingninger, som ellers kan negativt påvirke operasjon av verktøyet 50.

[0024]Figur 2 viser et delvis tverrsnittsriss av verktøyet 50, i henhold til et ikke-begrensende eksempel .Selv om fig. 2 viser et forenklet, høyre-hånds tverrsnittsriss av verktøyet 50 (på den høyre side av en langsgående akse 51 til verktøyet 50), som vil forstås av en som er faglært på området, er verktøyet 50 generelt symmetrisk omkring den langsgående akse 51, med det tilhørende speilvendte venstre-hånds tverrsnitt som generelt ikke er vist i fig. 2.

[0025]Med referanse til fig. 2 i forbindelse med fig. 1, innbefatter verktøy 50 et generelt rørformet ytre hus 99, som er generelt koaksial med den langsgående akse 51 og er konstruert for å forbindes på linje med strengen 30. Det ytre hus 99 innbefatter en sentral passasje 90 som er i fluidkommunikasjon med de tilhørende sentrale passasjer til strengseksjonene over og under ventilsammenstillingen 50. Verktøyet 50 innbefatter et sirkulasjonsventilelement 107, som innbefatter de radialt anbrakte strømningsporter 100, som er formet i huset 99.

[0026]I den åpne tilstand av sirkulasjonsventilelementet 107 (og verktøy 50), er fluidkommunikasjon etablert mellom ringrommet 54 (se fig. 1) og den sentrale passasje 90 gjennom strømningsportene 100.1 denne åpne tilstand er en inn-vendig hylse 104 til sirkulasjonsventilelementet 107 i sin nedover-posisjon for bevegelse (som vist i fig. 2), som betyr at strømningsportene er over den høyeste o-ring 106 på hylsen 104 (dvs. hylsen 104 og dens tilhørende o-ringer blokkerer ikke den radiale strømning).

[0027]For den lukkede tilstand (ikke vist i fig. 2) av ventilelementet 107 (og verktøyet 50), er hylsen 104 nær eller ved det øverste punktet for bevegelse slik at strømningsportene 100 er anbrakt mellom o-ringene 106 for derfor å blokkere fluidkommunikasjon mellom den sentrale passasje 90 og ringrommet 54.

[0028]Opp- og nedbevegelsen av hylsen 104 er styrt av den mekaniske operatør 130 til verktøyet 50. Generelt innbefatter operatøren 130 et stempelhode 140, som er forbundet gjennom en spindel 105 til hylse 106. Generelt er stempelhodet 140 konsentrisk med hylsen 104 og har en sentral passasje for å danne del av den sentrale passasje 90 til verktøyet 50. Stempelhodet 140 beveger seg opp og ned i samsvar med et trykkdifferensial mellom øvre og nedre gasskamre; gasskammeret 134 (kalt det "øvre kammer 134" under), som utøver en nedover-kraft på en øvre overflate av stempelhodet 140 og et gasskammer 135 (kalt det "nedre kammer 135" under), som utøver en oppover-kraft på en nedre overflate av stempelhodet 140. De øvre 134 og nedre 135 kamre er anordnet på innsiden av en tilhørende ringformet fordypning i huset 99.

[0029]Volumene av de øvre 134 og nedre 135 gasskamre er variable ved at volumet til det øvre kammer 134 er maksimert og volumet til det nedre kammer 135 er minimert (som vist i fig. 2) i den åpne tilstand av verktøyet 50; og volumet av det øvre kammer 134 er minimert, og volumet av det nedre kammer 135 er maksimert i den lukkede tilstand av ventilen 50. De øvre 134 og nedre 135 kamre inneholder en nøytral gass (f.eks. nitrogen); og differensialtrykket mellom det øvre 134 og nedre 135 kammer styrer oppover og nedover bevegelsen av stempelhodet 140, og således styrer oppover- og nedover-bevegelsen av hylse 104. Det nedre kammer 135 er i fluidkommunikasjon med et annet gasskammer 146 via en gasspassasje 147.

[0030]Gasskammeret 146 er del av en kompensator 150, som overfører ringromstrykket til gasskammeret 146 idet gasskammeret 146 isoleres fra brønnfluidet i ringrommet 54. Mer nøyaktig innbefatter kompensatoren 150 et flytende kompenseringsstempel 148, som er anordnet i en ringformet fordypning i huset 99 for å forme gasskammer 146 over stempelet 148 og et kammer 149 under stempelet 148, som mottar ringromsfluid kommunisert fra én eller flere radialt anbrakte porter 160 (én port er vist i fig. 2) som er formet i det ytre hus 99. Således går generelt, via portene 160, brønnfluid inn i kammeret 149 og utøver oppovertrykk på kompenseringsstempelet 148.1 samsvar med dette trykk trykksetter kompenseringsstempelet 148 gassen i gasskammeret 146, som igjen produserer en oppover-kraft på stempelhodet 140.

[0031] Som beskrevet i mer detalj nedenfor er et ventilkontroll-nettverk bygd opp i stempelhodet 140 for å tillate utjevning av trykk mellom de øvre 134 og nedre 135 gasskamre. Utjevningen skjer imidlertid ved en styrt mengde for formål med å tillate trykkdifferensialer å utvikle seg for å virke på stempelhodet 140. Mer nøyaktig er strømningsmengden mellom gasskamrene 134 og 135 initielt begrenset når ringromstrykket først forandrer seg med hensyn til sitt stabile grunn-trykknivå. Denne begrensede strømningsmengde produserer igjen en innstilt oppover- eller nedover-kraft på stempelhodet 140.

[0032]For eksempel, i samsvar med en økning i ringromstrykk, overskrider trykket i kammeret 135 trykket i kammeret 134 for å bevirke en oppover-kraft på stempelhodet 140. Ettersom stempelhodet 140 beveger seg oppover, utjevner trykkene mellom kamrene 134 og 135 seg for å skape en balansert tilstand etter at stempelhodet 140 er flyttet til en øvre posisjon.

[0033]Når ringromstrykket påfølgende avtar, er en nedover-kraft initielt produsert på stempelhodet 140 på grunn av det øyeblikkelige differensialtrykket. På grunn av ventilsystemet i stempelhodet 140, utjevner trykkene generelt slik at når stempelhodet 140 når et punkt nær sin nederste bevegelsesposisjon (som angitt i fig. 2), oppstår igjen en balansert tilstand. På grunn av den ovenfor beskrevne trykkbalansering justerer gasstrykket i verktøyet 50 seg til grunnringroms- trykknivået; og således er gassladninger kompensert for krymping eller ekspansjon på grunn av varmeforandringer og forandringer i ringromstrykket.

[0034]Blant andre egenskaper til verktøyet 50, i henhold til noen eksempler, innbefatter verktøyet 50 en indekseringsanordning (eng. indexer) 110 for å styre sekvensen av ringromstrykksettingssykluser for formålet med å bevirke at verk-tøyet 50 forandrer tilstander. Som et ikke-begrensende eksempel kan indek-seringsanordningen 110 være en J-spor mekanisme, hvori en bolt på operatør-spindelen 105 spenner over et J-spor som har et forhåndsbestemt mønster som begrenser bevegelsen til operatørspindelen 105 inntil enden av mønsteret er nådd. Med andre ord etablerer J-sporet et forhåndsbestemt antall opp/nedtrykk-settingssykluser som må oppstå før verktøyet 50 går over fra en lukket tilstand til en åpen tilstand. Når det er ved enden av mønsteret, kan indekseringsanord-ningen 110 tilbakestilles ved å frigjøre trykk på ringrommet for å bevege operatør-spindel 105 tilbake til sitt laveste bevegelsespunkt for å lukke verktøyet 50.

[0035]Verktøyet 50 kan innbefatte en mekanisme 120 for å begrense all bevegelse av operatørspindel 105 inntil en forhåndsbestemt kraft på stempelhodet 140 (og operatørspindel 105) bygger seg opp. Dette tillater at trykkdifferensialet over stempelhodet 140 øker til en forhåndsbestemt terskel før operatørspindelen 150 flytter for formålet med å øke verktøyflyttehastigheten for å unngå å etterlate verktøyet 50 i en uønsket midttilstand (f.eks. aldri fullstendig åpnet eller fullstendig lukket). I henhold til noen eksempler kan mekanismen 120 være en spennhylse, som innbefatter et flertall av fingre som opptar tilhørende elementer på operatørspindel 105 for å feste operatørspindel 105 på plass inntil den forhåndsbestemte kraftterskel er nådd. Fingrene på spennhylsen holder operatørspindel 105 i sin opprinnelige posisjon inntil trykkdifferensialet over stempelhodet 140 er tilstrekkelig høyt for å overvinne grepet av spennhylsefingrene og hurtig flytte operatørspindel 105 hele veien til endeposisjonen.

[0036]Med referanse til fig. 3 kan stempelhodet 140 innbefatte et neddykket ventilsystem, som innbefatter en første strømningsbane 190 for formålet med å kommunisere gasstrykk fra det nedre kammer 135 til det øvre kammer 134. Denne strømningsbane innbefatter en strømningsbegrenser 210 og en tilbakeslagsventil 200.1 dette arrangement, når trykket i det nedre kammer 135 overskrider trykket i det øvre kammer 134, åpner tilbakeslagsventilen 200 for å tillate en tappe- strømning mellom kamrene 134 og 135. Strømningsbegrenseren 210 sikrer at strømningsmengden er relativt liten for å skape et trykkdifferensial for å produsere en oppover-kraft på stempelhodet 140. Etter at stempelhodet 140 har beveget seg oppover ved en tilstrekkelig distanse, omløper et radialt krysshull 204, som er i kommunikasjonen med den ovenfor beskrevne kommunikasjonsbane en tetning som er dannet ved en øvre o-ring 212 for å omløpe strømningsbegrenseren 210 og tillate relativt hurtig utjevning av trykket mellom de øvre 134 og nedre 135 kamre.

[0037]I et lignende arrangement er en målt strømningsbane 191 anbrakt i stempelhodet 140 for formålet med å utjevne trykk i kamrene 134 og 135 for scenarioet hvor det nedre kammer 135 er trykkavlastet på grunn av en minskning i ringromstrykket. Denne strømningsbane 191 innbefatter en strømningsbegrenser 208 og en tilbakeslagsventil 206, som er konstruert for å åpne for å tillate kommunikasjon gjennom strømningsbegrenseren 208 mellom kamrene 134 og 135 når trykket i det øvre kammeret 134 er større enn trykket i det nedre kammer 135. På grunn av målingene av strømningsbegrenseren 208, er en nedover-kraft dannet idet trykkene i kamrene 134 og 135 utjevnes. Etter at stempelhodet 130 har beveget seg nedover ved en tilstrekkelig distanse, beveger et tverrhull 207, som er i kommunikasjon med passasjen forbi tetningen dannet av en nedre o-ring 214 for derfor å omløpe strømningsbegrenseren 208 for å tillate relativt hurtig utjevning av kammertrykkene.

[0038]Således, på grunn av det ovenfor beskrevne ventilsystem i stempelhodet 140, sporer trykket i det øvre kammer 134 grunntrykksnivået i ringrommet 54 for å kompensere dets gasstrykk for krymping og ekspansjon på grunn av varmeforandringer og forandringer i ringromstrykket.

[0039]Figur 4 viser et sirkulasjonsventilverktøy 250 i henhold til et annet eksempel. I likhet med verktøyet 50, innbefatter verktøyet 250 en mekanisk operatør som responderer på trykkforandringer i ringrommet 54, uten å kreve en full søyle av fluid i rørstrengen og uten å kreve sirkulasjon av brønnfluid gjennom verktøyet 250. Imidlertid, i motsetning til verktøyet 50, benytter ikke verktøyet 250 et gasskammer som utjevner dets trykk med grunnringromstrykket. Isteden innbefatter verktøyet 250 et gasskammer 264 som har en fylleport for å lagre en forhåndsbestemt ladning av nøytralgass (f.eks. nitrogengass), som er benyttet for formålet med å operere et sirkulasjonsventilelement 252 til verktøyet 250.

[0040]Mer nøyaktig produserer kombinasjonen av trykk fra gasskammeret 264 og en fjær 260 (en Belleville-fjær eller belgfjær, som ikke-begrensende eksempler) en oppover-kraft på et kraftstempelhode 258. Kraftstempelhodet 258 er igjen forbundet ved hjelp av en operatørspindel 254 til sirkulasjonsventilelementet 252. Som også vist i fig. 4 kan verktøyet 250 innbefatte en indekseringsanordning 270 for å etablere en forhåndsdefinert opp- og ned-overgangssyklus for å forandre tilstanden av sirkulasjonsventilen 252. Den øvre overflate av stempelet 258 er eksponert gjennom radiale porter 256 til ringromstrykket. Stempelet 258 beveger seg derfor nedover i samsvar med økende trykk i trykkstimuliet, og når trykket avtar, produserer oppover-kraften fremskaffet av den komprimerte fjæren 260 og gasstrykket utøvet av gasskammeret 264 en kraft sammen for å bevege stempelet 258 i en oppover-retning.

[0041]Andre varianter er overveid og er innen omfanget av de vedføyde krav. For eksempel ventilsammenstilling 250 innbefatte en tilbakeholdelsesmekanisme, slik som den ovenfor beskrevne spennhylse, for formålet med å lagre energi og sikre en hurtig ventilåpning, som unngår halvtilstander og overvinner effektene av erosjon.

[0042]Figur 5 viser et sirkulasjonsventilverktøy 300 i henhold til et annet eksempel. Verktøyet 300 har en lignende utforming, i noen aspekter, i forhold til verktøyet 50, ved at verktøyet 300 har øvre 320 og nedre 326 gasskamre, et operatørstempel 324 og indekseringsanordning 314, lik i konstruksjon med de øvre 134 og nedre 135 gasskamre, stempel 130 og indekseringsanordning 110 henholdsvis til verktøyet 50.1 dette henseende har det nedre gasskammer 326 et trykk som er utledet av en kompensator fra ringromstrykket (ikke vist i fig. 5). Imidlertid, i motsetning til verktøyet 50, benytter ikke ventilsammenstillingen 300 gasstrykket for å drive en operatørspindel for formålet med å åpne og lukke et sirkulasjonsventilelement 302 til verktøyet 300. Isteden benytter verktøyet 300 ringromstrykket for formålet med å operere sirkulasjonsventilelementet 302.

[0043]Mer nøyaktig kan stempelet 324 være forbundet for å operere en pilotventil 312, som styrer anvendelsen av ringromstrykk til et kraftstempel 304, som igjen opererer sirkulasjonsventilen 302. Som vist i fig. 5, innbefatter systemet for å styre kraftstempelet 304 en pilotventil 312 (forbundet til stempelet 320), et hydrostatisk kammer 308 og et dumpekammer 306.

[0044] Operasjon av verktøyet 300 kan bedre forstås med referanse til fig. 6 (som viser kraftstempelet 304 ved sin øverste bevegelsesposisjon) og 7 (som viser kraftstempelet 304 ved sin nederste bevegelsesposisjon). Med referanse til fig. 6 er ringromstrykket alltid anvendt på et øvre kammer som er i kommunikasjon med en øvre flate av kraftstempelet 304. Den øvre flate av stempelet 304 er igjen forbundet enten til dumpekammeret 306 eller til det hydrostatiske kammer 308, som vist i fig. 6. Når en operatørseksjon 322 (som inneholder stempel 320) konfigurerer pilotventilen 312 til å forbinde det nedre kammer til det hydrostatiske kammer 308, beveger kraftstempelet 304 seg oppover, som vist i fig. 6. Som vist i fig. 7, når operatørseksjonen 322 konfigurerer pilotventilen 312 til å forbinde det nedre kammer til dumpekammer 306, beveger så kraftstempelet 304 seg til den nederste posisjonen som vist i fig. 7. Det skal bemerkes at antallet av opp- og ned-sykluser for å iverksette en overgang av kraftstempelet 304 er styrt av kapasiteten til dumpekammeret 306.

[0045]Idet den foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet med hensyn til et begrenset antall av utførelser, vil de som er faglært på området og som har fordelen av denne omtale, forstå mange modifikasjoner og varianter derfra. Intensjonen er at de vedføyde krav dekker alle slike modifikasjoner og varianter som faller innen den sanne ide og omfang av denne foreliggende oppfinnelse.

Claims (29)

1. Verktøy anvendelig med en brønn, karakterisert vedat det omfatter: et ventilelement med en første tilstand og en andre tilstand; en mekanisk operatør for å respondere til en forhåndsbestemt signatur i et ringromstrykk i forhold til et grunn-nivå av ringromstrykket for å flytte ventilelementet fra en første tilstand til den andre tilstand, grunn-nivået er i stand til å variere over tid; et trykk-kammer for å utøve et kammertrykk for å forspenne den mekaniske operatør for overgang fra den andre tilstand til den første tilstand; og en regulator for å regulere det andre trykk basert på grunn-nivået.

2. Verktøy ifølge krav 1, karakterisert vedat den forhåndsbestemte signatur omfatter en øyeblikkelig økning i ringromstrykket over grunn-nivået.

3. Verktøy ifølge krav 1, karakterisert vedat verktøyet omfatter: et første gasskammer for å lagre en gass; og en kompensator for å isolere gassen fra fluid i ringrommet og kommunisere den forhåndsbestemte signatur til det første gasskammer.

4. Verktøy ifølge krav 3, karakterisert vedat det videre omfatter: et andre gasskammer, hvor den mekaniske operatør omfatter et stempel for bevegelse mellom en øvre posisjon og en nedre posisjon i samsvar med et differensial mellom et trykk utøvet av gassen lagret i det første kammer og et trykk i det andre gasskammer.

5. Verktøy ifølge krav 4, karakterisert vedat den mekaniske operatør videre omfatter: en trykkutjevner for å tappe gass mellom de første og andre gasskamre for å utjevne trykket i de første og andre gasskamre i samsvar med trykkdifferensialet.

6. Verktøy ifølge krav 5, karakterisert vedat trykkutjevneren er tilpasset for å akselerere utjevning av trykkene i de første og andre kamre i samsvar med det andre stempel som nærmer seg den første posisjon eller det andre stempel som nærmer seg den andre posisjon.

7. Verktøy ifølge krav 1, karakterisert vedat det videre omfatter: en indekseringsanordning for å etablere et forhåndsbestemt bevegelses-mønster fra den mekaniske operatør før ventilelementet går over fra den første tilstand til den andre tilstand.

8. Fremgangsmåte anvendelig med en brønn, karakterisert vedat den omfatter: respondering til en forhåndsbestemt signatur i et ringromstrykk i forhold til et grunn-nivå av ringromstrykkovergangen av et ventilelement fra en første tilstand til en andre tilstand, grunn-nivået er i stand til å variere over tid; anvendelse av et kammertrykk for å forspenne ventilelementet for å gå over fra den andre tilstand til den første; og regulering av kammertrykket basert på grunn-nivået.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat den forhåndsbestemte signatur omfatter en øyeblikkelig økning i ringromstrykket over grunn-nivået.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat reguleringshandlingen omfatter regulering av kammertrykket tilbake til grunn-nivået.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat den videre omfatter: lufting av gass mellom de første og andre kamre for å utjevne trykket i de første og andre kamre i samsvar med et differensialtrykk mellom de første og andre kamre.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat den videre omfatter: anvendelse av en indekseringsanordning for å etablere en forhåndsbestemt trykksettingsplan for ringrommet for at ventilelementet går over fra den første tilstand til den andre tilstand.

13. Verktøy anvendelig med en brønn, karakterisert vedat det omfatter: et ventilelement med en første tilstand og en andre tilstand; en fjær; et trykk-kammer; en mekanisk operatør til: respondere til krefter anvendt sammen med fjæren og trykk-kammeret for å forspenne overgang av ventilelementet fra den første tilstand til den andre tilstand; og respondere til ringromstrykk for å flytte ventilelementet fra den andre tilstand til den første tilstand.

14. Verktøy ifølge krav 13, karakterisert vedat fjæren omfatter en Belleville-fjær.

15. Verktøy ifølge krav 13, karakterisert vedat det videre omfatter: en spennhylse for selektivt å begrense operasjonen av den mekaniske operatør for å etablere en forhåndsbestemt kraft for overgang av den mekaniske operatør.

16. Verktøy ifølge krav 13, karakterisert vedat trykk-kammeret er fylt med en nøytral gass.

17. Verktøy ifølge krav 13, karakterisert vedat det videre omfatter: en indekseringsanordning for selektivt å begrense bevegelse av den mekaniske operatør inntil et forhåndsbestemt antall av trykksettingssykluser oppstår i brønnen.

18. Fremgangsmåte, karakterisert vedat den omfatter: forspenning av et ventilelement for å gå fra en første tilstand til en andre tilstand, omfattende respondering av krefter utøvet sammen av en fjær og et trykk-kammer; og respondering til ringromstrykk for å flytte ventilelementet fra den andre tilstand til den første tilstand.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat handlingen ved å respondere ringromstrykket omfatter flytting av en sirkulasjonsventil fra den andre tilstand til den første tilstand.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat den videre omfatter: begrensning av flytting av ventilelementet med en spennhylse inntil kreftene utøvet sammen av fjæren og trykk-kammeret overskrider en forhåndsbestemt terskel.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert vedat den videre omfatter: regulering av overgangen av ventilelementet ved å benytte en indekseringsanordning.

22. Verktøy anvendelig med en brønn, karakterisert vedat det omfatter: et ventilelement med en første tilstand og en andre tilstand; en første mekanisk operatør; en pilotventil for å styre kommunikasjon av et ringromstrykk til den første mekaniske operatør; og en andre mekanisk operatør for å respondere på ringromstrykk for å styre operasjon av pilotventilen, hvor den andre mekaniske operatør er tilpasset for å bevirke at pilotventilen kommuniserer ringromstrykket til den første mekaniske operatør for å bevirke at den første mekaniske operatør flytter ventilelementet fra den første tilstand til den andre tilstand i samsvar med ringromstrykket som fremviser en forhåndsbestemt signatur og ellers blokkerer kommunikasjonen av ringromstrykket til den første mekaniske operatør for å bevirke at den første mekaniske operatør flytter ventilelementet fra den andre tilstand til den første tilstand.

23. Verktøy ifølge krav 22, karakterisert vedat det videre omfatter: et dumpekammer for å motta fluidet fra den første mekaniske operatør i samsvar med overgangen av den andre mekaniske operatør fra den andre tilstand til den første tilstand.

24. Verktøy ifølge krav 22, karakterisert vedat det videre omfatter: en kompensator for å overføre trykk fra ringrommet og isolere ringromsfluidet fra den andre mekaniske operatør.

25. Verktøy ifølge krav 22, karakterisert vedat ventilelementet omfatter et sirkulasjonsventilelement.

26. Fremgangsmåte, karakterisert vedat den omfatter: operering av en pilotventil for å kommunisere ringromstrykk til en første mekanisk operatør for å bevirke at den første mekaniske operatør flytter et ventilelement fra en første tilstand til en andre tilstand i samsvar med ringromstrykket som fremviser en første forhåndsbestemt signatur; og anvendelse av pilotventilen for å blokkere kommunikasjonen av ringromstrykket til den første mekaniske operatør for å bevirke at den første mekaniske operatør flytter ventilelementet fra den andre tilstand til den første tilstand i samsvar med ringromstrykket som fremviser en andre forhåndsbestemt signatur.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 26, karakterisert vedat den videre omfatter: fluid fra den første mekaniske operatør mottas i et dumpekammer i samsvar med overgangen av den andre mekaniske operatør fra den andre tilstand til den første tilstand.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 26, karakterisert vedat den videre omfatter: overføring av trykk fra ringrommet og isolering av ringromsfluidet fra den andre mekaniske operatør.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 26, karakterisert vedat ventilelementet omfatter et sirkulasjonsventilelement.