NO20140616A1 - Hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer og metoder - Google Patents

Abstract

En aktuator som kan brukes i et borehull for å endre tilstanden til borehullverktøy. Aktuatoren har en operatør som er aksialt bevegelig i respons til endringer i produksjonsrørtrykk. Aktuatoren inkluderer en hydraulisk krets som skaper et midlertidig referansetrykk som produksjonsrørtrykket indekserer operatøren mot.

Description

HYDROSTATISK TRYKKUAVHENGIGE AKTUATORER OG METODER

BAKGRUNN

[0001] Dette avsnittet gir bakgrunnsinformasjon for å gi en bedre forståelse av de forskjellige aspekter av offentliggjørelsen. Det bør bli forstått at uttalelsene i dette avsnittet av dokumentet skal leses i lys av dette, og ikke som innrømmelser av teknikkens stand.

[0002] Hydrokarbonvæsker slik som olje og naturgass blir hentet fra en underjordisk geologisk formasjon, henvist til som et reservoar, ved å bore en brønn som trenger gjennom den hydrokarbonbærende formasjonen. Typer av brønnkompletteringskomponenter kan bli installert i borehullet for å regulere og forbedre effektiviteten av å produsere væsker fra reservoaret. Noe av utstyret som brukes i boringen, kompletteringen, og/eller produksjonen av brønnen blir aktivert fra én stilling til en annen.

SAMMENDRAG

[0003] I henhold til én eller flere utforminger inkluderer en hydrostatisk trykkuavhengig aktuator en operatør aksialt bevegelig i respons til en trykkdifferensial mellom et første kammer og et andre kammer. En hydraulisk krets kopler det første kammeret og det andre kammeret til en aksial boring gjennom en reguleringsanordning for å skape en midlertidig trykkdifferensial mellom det første kammeret og det andre kammeret når det aksiale boringstrykket blir manipulert. Den hydrauliske kretsen kan f.eks. opprettholde et trykk i det andre kammeret som er mindre enn det aksiale trykket når trykket i den aksiale boringen økes. I noen utforminger kan f.eks. den hydrauliske kretsen opprettholde et trykk i det andre kammeret som er større enn det aksiale boringstrykket når det aksiale boringstrykket blir minket.

[0004] I henhold til én eller flere utforminger inkluderer en metode å manipulere produksjonsrørstrykk i en rørstreng som arrangerer en aktuator i et borehull og skaper en midlertidig trykkdifferensial mellom et første kammer og et andre kammer i aktuatoren når trykket blir manipulert, og aksialt beveger en operatør i respons til den midlertidige trykkdifferensialen.

[0005] Dette sammendraget blir gitt for å introdusere et utvalg av konsepter som blir videre beskrevet nedenfor i den detaljerte beskrivelsen. Dette sammendraget er ikke beregnet til å identifisere nøkkelfunksjoner eller viktige funksjoner av emnet som kreves, og det er heller ikke beregnet til å bli brukt som en hjelp til å begrense omfanget av emnet som kreves.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0006] Utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer og metoder blir beskrevet med henvisning til de følgende figurer. De samme numrene blir brukt i alle figurene for å henvise til like funksjoner og komponenter. Det understrekes at, i henhold til standard praksis i bransjen, er forskjellige funksjoner ikke nødvendigvis tegnet i målestokk. Faktum er at dimensjonene til forskjellige funksjoner kan bli tilfeldig økt eller redusert for klarhet i omtalen.

[0007] Figur 1 illustrerer et brønnsystem hvor utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer og metoder kan brukes.

[0008] Figur 2 illustrerer et eksempel på et borehullverktøy som inkorporerer en hydrostatisk trykkuavhengig aktuator i henhold til én eller flere utforminger.

[0009] Figur 3 illustrerer et eksempel på en tellermekanisme som kan brukes med hydrostatiske trykkuavhengige aktuatorer og metoder i henhold til én eller flere utforminger.

[0010] Figur 4 er et skjematisk diagram av en utforming av en hydraulisk krets i henhold til én eller flere utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer.

[0011] Figur 5 er en grafisk illustrasjon av en trykk versus tid-respons av utformingen illustrert i figur 4.

[0012] Figur 6 er et skjematisk diagram av en utforming av en hydraulisk krets i henhold til én eller flere utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer.

[0013] Figur 7 er en grafisk illustrasjon av en trykk versus tid-respons av utformingen illustrert i figur 6.

[0014] Figur 8 er et skjematisk diagram av en utforming av en hydraulisk krets i henhold til én eller flere utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer.

[0015] Figur 9 er en grafisk illustrasjon av en trykk versus tid-respons av utformingen illustrert i figur 8.

DETAUERT BESKRIVELSE

[0016] Det skal bli forstått at den følgende offentliggjørelsen gir forskjellige utforminger, eller eksempler, for å implementere forskjellige funksjoner i forskjellige utforminger. Spesielle eksempler på komponenter og arrangementer blir beskrevet nedenfor for å forenkle offentliggjørelsen. Disse er selvfølgelig bare eksempler og er ikke ment å være begrensende. I tillegg kan offentliggjørelsen gjenta referansetall og/eller-bokstaver i de forskjellige eksemplene. Denne repetisjonen er for enkelhets og klarhets skyld, og indikerer i seg selv ikke et forhold mellom de forskjellige utformingene og/eller konfigurasjonene som blir omtalt.

[0017] Slik de brukes her, blir termene "tilkople", "tilkopling", "tilkoplet", "koplet til"

og "tilkopling" brukt til å bety "i direkte tilkopling til" eller "tilkoplet til via ett eller flere elementer", og termen "sett" blir brukt til å bety "ett element" eller "mer enn ett element". Videre blir termene "kople", "kopling", "koplet", "koplet sammen" og "koplet med" brukt til å bety "direkte koplet sammen" eller "koplet sammen via ett eller flere elementer." Som brukt her, indikerer termene "opp" og "ned", "øvre" og "nedre", "øverst" og "nederst" og andre like termer relativ stilling til et bestemt punkt eller element og blir brukt for å tydeligere beskrive noen elementer. Vanligvis er disse termene relatert til et referansepunkt slik som overflaten hvor boreoperasjonene blir igangsatt fra, som det øverste punktet og den totale dybden er det laveste punktet, hvor brønnen (f.eks. borehullet) er vertikalt, horisontalt eller skråstilt relativt til overflaten. I denne offentliggjørelsen kan "hydraulisk tilkoplet," "hydraulisk koplet," og lignende termer bli brukt til å beskrive elementer som er tilkoplet på en slik måte at væsketrykk kan bli sendt mellom og blant de tilkoplede elementene.

[0018] Figur 1 illustrerer et eksempel på et brønnsystem 10 hvor utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer og metoder, generelt benevnt med tallet 12, kan brukes. Det illustrerte brønnsystemet 10 omfatter en brønnkomplettering 14 utplassert for bruk i en brønn 16 som har et borehull 18. Borehull 18 kan bli foret med foringsrør 20 som f.eks. har åpninger 22 (f.eks., perforeringer, slisset foring, filterduk) som væske kan strømme gjennom mellom den omliggende formasjonen 24 og borehull 18. Komplettering 14 blir utplassert i borehull 18 under et brønnhode 26 arrangert på en overflate 28 (f.eks. jordoverflate, havbunn).

[0019] Aktuator 12 er driftsmessig tilkoplet til et verktøyelement 40 for å danne et borehullverktøy 30.1 denne utformingen blir borehullverktøy 30 utplassert i et borehull 18 på en rørstreng 32. Rørstreng 32, også henvist til som produksjonsrør 32, kan bli dannet ved å kople sammen deler av gjengede rør, kontinuerlige lengder av rør (f.eks. rørspiral, fleksitubo), og lignende som gir en aksial boring 42. Selv om borehullverktøy 30 er avbildet som å være arrangert i en vertikal del av borehull 18, kan borehullverktøy 30 bli arrangert i en lateral eller avbøyd seksjon. Et ringrom 36 sitter mellom en utvendig overflate av produksjonsrør 32 og borehullverktøy 30 og den innvendige overflaten til borehull 18. Trykket i ringrom 36 kan bli henvist til i noen utforminger som foringsrørtrykk, og det er forbundet med det hydrostatiske trykket til væskesøylen i ringrom 36.

[0020] I et ikke-begrensende eksempel blir borehullverktøyet 30 beskrevet som en ventil, f.eks. en formasjonsisolasjonsventil, og verktøyelementet 40 kan være et kule-type reguleringselement eller et plate-type ventilreguleringselement. Andre typer verktøyelementer, f.eks. hylser, blir overveid og tatt i betraktning innen omfanget av de vedlagte krav. Borehullverktøy 30 er en anordning som har to eller flere driftsstillinger (dvs. tilstander), f.eks. åpen og lukket stilling for å regulere væskestrøm, delvis åpnede (f.eks. strupede) væskereguleringsstillinger, og av- og på-stillinger. Eksempler på borehullverktøy 30 inkluderer uten begrensning, ventiler slik som formasjonsisolasjonsventiler ("FIV"), innstrømnings-/utstrømningsreguleringsanordninger ("ICD"), strømningsreguleringsventiler ("FCV"), choker, o.l. samt andre borehullanordninger.

[0021] Aktuator 12 driver verktøyelement 40 for å regulere tilstanden, f.eks. åpen eller lukket, av verktøyelement 40. Aktuator 12 er et inngrepsfritt apparat, også kjent som en utkoplingsbesparende anordning, som letter fjernaktivering av verktøyelement 40, f.eks. fra overflate 28.1 denne henseende, kan i henhold til noen utforminger, aktuator 12 av borehullverktøy 30 bli fjerndrevet ved å manipulere trykket, her kalt "produksjonsrørtrykket," inne i rørstreng 32. Produksjonsrørtrykket kan bli manipulert f.eks. ved drift av pumpe 34 for å øke og minke rørtrykket. Aktuator 12 kan inkludere en tellermekanisme 46 (f.eks. indekser, J-slisse) som forhindrer aktuator 12 fra å endre stillingen til verktøyelement 40 inntil et forhåndsbestemt antall eller sekvens av trykksykluser blir påført. En trykksyklus kan bli fullført ved å øke produksjonsrørtrykket og den etterfølgende avtappingen av rørtrykk. I henhold til noen utforminger blir aktuator 12 drevet av endringene i produksjonsrørtrykket og aktuatordriften er ikke avhengig av et separat referansetrykk slik som foringsrørtrykk eller et kammer med høyt trykksatt gass, slik som nitrogen.

[0022] Figur 2 illustrerer et eksempel på et borehullverktøy 30 avbildet som en formasjonsisolasjonsventil ("FIV") som inkorporerer en aktuator 12 i henhold til én eller flere utforminger. I den avbildede utformingen er verktøyelement 40 et kule-type ventillukkingselement. Verktøyelement 40 blir illustrert i en lukket stilling som blokkerer væskestrøm gjennom aksialboring 42. Med henvisning til figur 1 og 2, inkluderer det avbildede borehullverktøyet 30 gjengede ender 44 for å tilkople til produksjonsrør 32 og danne aksial boring 42 gjennom produksjonsrør 32 og borehullverktøy 30.

[0023] Den avbildede aktuator 12 inkluderer en verktøyoperatør eller en operatørstamme 54

(f.eks. stempel), et første kammer 56, og et andre kammer 58. I den avbildede utformingen er operatørstamme 54 driftsmessig koplet til hus 60 med en tellermekanisme 46. Med henvisning til figur 3, inkluderer en utforming av tellermekanisme 46 et J-slissemønster 50 dannet på f.eks. en utvendig overflate 64 av en del av operatørstamme 54. Den avbildede tellermekanismen 46 er et ikke-begrensende eksempel på en tellermekanisme som kan brukes i forskjellige utforminger og som kan bli konfigurert i forskjellige variasjoner og inkludere forskjellige anordninger.

[0024] Aksial bevegelse av operatørstamme 54 kan bli holdt mellom et første stopp 76 og et andre stopp 78 med tilkoplingen av operatørstamme 54 til huset 60 med tellermekanisme 46.1 den avbildede utformingen kan f.eks. aksial bevegelse oppover av operatørstamme 54 bli stoppet av kontakten med festeøre 52 til operatørstamme 54 mot første stopp 76 som er avbildet som en skulder av hus 60. Bevegelse nedover av operatørstamme 54 kan bli begrenset av en tellermekanisme 46 til en stilling over andre stopp 78 inntil sekvensen av produksjonsrørtrykksykluser definert av J-slissemønster 50 til tellermekanismen 46 er fullført. Etter fullføring av syklustellingen av tellermekanisme 46, får operatørstamme 54 lov til å bevege seg lenger aksialt enn tidligere tillatt for å gripe in i låseelement 62 for å flytte verktøyelement 40 til den neste stillingen, f.eks. til den åpne stillingen i denne utformingen. I aktiveringsslag, eller syklus, av operatørstamme 54, kan festeøre 52 bli flyttet proksimalt til eller i kontakt med det andre stopp 78. Operatørstamme 54 blir beskrevet som en aksial bevegelse mellom en første stilling og en andre stilling. For beskrivelsesformål blir den første stillingen beskrevet med henvisning til første stopp 76, og den andre stillingen blir beskrevet med henvisning til andre stopp 78. Det blir imidlertid bemerket at den første og andre stillingen ikke blir brukt til å identifisere nøyaktige steder, men blir brukt til å generelt identifisere stillinger som er plassert aksialt med mellomrom i forhold til hverandre.

[0025] Kammer 56, 58 kan bli skaffet i veggen til hus 60.1 den avbildede utformingen er f.eks. hvert kammer 56, 58 dannet mellom en del av operatørstamme 54 og hus 60 mellom tetninger 70, f.eks. O-ringer. Operatørstamme 54 inkluderer en første side 72 åpen til første kammer 56 og en andre side 74 åpen til andre kammer 58. Første og andre kammer 56, 58 er hvert hydraulisk koplet til aksial boring 42 f.eks. gjennom trykk-kompensator 66 (dvs. produksjonsrørkompensator) og krets 68 som videre beskrevet nedenfor med henvisning til de illustrerte hydrauliske kretser 38. I henhold til noen utforminger av de hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer og metoder kan den hydrauliske kretsen være et lukket sløyfesystem som inneholder en ren driftsvæske (f.eks. olje, vann, gass, komprimerbare væsker). I henhold til én eller flere utforminger, er andre kammer 58 hydraulisk koplet til aksial boring 42 gjennom én eller flere reguleringsanordninger, generelt benevnt med tallet 75. Reguleringsanordninger75 kan inkludere, uten begrensning, avlastningsanordninger 80 (figur 4, 8), kontrollanordninger 82 (figur 4, 8), strømningsbegrensere 84 (figur 6), o.l. Reguleringsanordning 75 kan bli hydraulisk tilkoplet mellom aksial boring 42 og andre kammer

58 for å skape et referansetrykk i andre kammer 58 i respons til å manipulere produksjonsrørtrykket, f.eks. øke rørtrykket eller minke rørtrykket. Volumet i andre kammer 58 og volumet til driftsvæsken er tilstrekkelig til å tillate en trykkdifferensial over hele stamme 54 og la stamme 54 slå ned. Følgelig kan driftsvæske i noen utforminger være en komprimerbar væske (dvs. væske, gass).

[0026] Operatørstamme 54 kan bli tvunget til en første stilling i respons til et fleksibelt skjevbelastningselement 48 (f.eks. mekanisk fjær) som virker på operatørstamme 54 i en første retning. I utformingen avbildet i figur 2, er mekanisk fjær 48 i det andre kammer 58. Den første stillingen er forbundet med en stilling proksimalt til første stopp 76 relativt til den andre stillingen som sitter mot andre stopp 78.1 henhold til én eller flere utforminger, i respons til å manipulere produksjonsrørtrykkaktuatoren, skaper hydraulisk krets 38 et midlertidig referansetrykk, f.eks. i andre kammer 58, som operatørstamme 54 blir kretset mot for å la tellermekanisme 46 telle sykluser og for å frigjøre operatørstamme 54 for å gripe inn i og drive verktøyelement 40 til den neste stillingen.

[0027] Figur 4 er et skjematisk diagram av en utforming av en hydraulisk krets 38 i henhold til én eller flere utforminger av den hydrostatisk trykkuavhengige aktuatoren 12. Figur 5 illustrerer en grafisk fremstilling av en trykk versus tid-respons av utformingen illustrert i figur 4.

[0028] Med henvisning også til figur 1 og 2, blir operatørstamme 54 illustrert som et stempel, aksialt bevegelig mellom en første stilling representert av første stopp 76 og en andre stilling representert av andre stopp 78. Operatørstamme 54 er driftsmessig koplet til en tellermekanisme 46. Første side 72 av operatørstamme 54 er åpen til første kammer 56 og andre side 74 av operatørstamme 54 er åpen til andre kammer 58. Hydraulisk krets 38 er avbildet som et lukket sløyfesystem fylt med en driftsvæske 39.1 henhold til noen utforminger kan driftsvæske 39 være en komprimerbar væske (dvs. gass, væske). Aksial boring 40 av produksjonsrør 32 blir hydraulisk koplet med første kammer 56 og andre kammer 58 gjennom trykk-kompensator 66 (dvs. produksjonsrørkompensator) og krets 68. Andre kammer 58 er hydraulisk koplet til aksial boring 42 (dvs. produksjonsrørtrykk PT) gjennom én eller flere reguleringsanordninger, generelt benevnt med tallet 75 i figur 2 og spesielt illustrert som en trykkavlastingsventil 80 (f.eks. fjærstøtteventil) og kontrollventil 82 (dvs. enveisventil) i figur 4 for å skape et midlertidig referansetrykk som operatørstamme 54 aksial kretser mot. I utformingen avbildet i figur 4 har første side 72 og andre side 74 av operatørstamme 54 stort sett det samme overflateområdet åpent til henholdsvis første og andre kammer 56, 58 og derfor er operatørstammen 54 et balansert stempel.

[0029] Et eksempel på en metode for å drive en aktuator 12 og et borehullverktøy 30 blir nå beskrevet med henvisning til figur 1-5.1 den avbildede utformingen lar kontrollventil 82 driftsvæske 39 flyte ut av andre kammer 58 og avlastingsventil 80 (dvs. fjærstøtteventil) opprettholde trykk P2 i andre kammer 58 ved en verdi lavere enn trykk Pl. Når f.eks. boreverktøy 30 oppholder seg i borehull 18 i en tidsperiode, utjevner produksjonsrørtrykk PT og trykk Pl i første kammer 56 og skråstillingselement 48 i den avbildede utformingen setter operatørstammen 54 i en første stilling. Operatørstamme 54 blir illustrert i en første stilling i figur 4. Når produksjonsrørtrykk PT blir økt, øker første trykk Pl og trykkavlastningsventil 80 opprettholder et differensialtrykk mellom første kammer 56 (dvs. trykk Pl) og andre kammer 58 (dvs. trykk P2) som lar operatørstamme 54 bevege seg i en andre retning mot andre stopp

78. Differensialtrykket skapt i løpet av produksjonsrørtrykkets stigning er i respons til det midlertidige referansetrykket skapt i andre kammer 58 i løpet av trykkøkningen i halvdelen av en produksjonsrørtrykksyklus (dvs. syklustall). Etter som f.eks. produksjonsrørtrykk PT og første trykk Pl øker, opprettholder hydraulisk krets 38 et lavere trykk P2 i andre kammer 58 enn produksjonsrørtrykk PT ved å ikke la driftsvæske 39 komme inn i andre kammer 58 via avlastingsventil 80. Volumet av andre kammer 58 og/eller kompresjonsevnen til driftsvæske 39 tillater et differensialtrykk. Etter å avtappe rørtrykk PT, lar kontrollventil 82 trykket bli utjevnet over hele operatørstamme 54 (dvs. Pl = P2) og kraften av elastisk skråstillingselement 48 tvinger operatørstammen 54 i den første retningen mot første stopp 76. Følgelig, kretser manipulering av produksjonsrørtrykket PT operatørstammen 54 opp og ned ved å skape et midlertidig referansetrykk i andre kammer 58 og fjerner derved avhengigheten av et separat referansetrykk slik som trykkgassladning eller trykket til det hydrostatiske ringrom 36.

[0030] Figur 6 er et skjematisk diagram av en utforming av en hydraulisk krets 38 i henhold til én eller flere utforminger av hydrostatisk trykkuavhengig aktuator 12. Figur 7 illustrerer en grafisk fremstilling av en trykk versus tid-respons av utformingen illustrert i figur 6.

[0031] Med henvisning også til figur 1 og 2, blir operatørstamme 54 illustrert som et stempel, aksialt bevegelig mellom en første stilling representert av første stopp 76 og en andre stilling representert ved andre stopp 78. Operatørstamme 54 er driftsmessig koplet til en tellermekanisme 46. Første side 72 av operatørstamme 54 er åpen til første kammer 56 og andre side 74 av operatørstamme 54 er åpen til andre kammer 58. Hydraulisk krets 38 er avbildet som et lukket sløyfesystem som inneholder driftsvæske 39. Aksial boring 40 av produksjonsrør 32 er hydraulisk koplet til første kammer 56 og andre kammer 58 gjennom trykk-kompensator 66 (dvs. produksjonsrørkompensator) og krets 68. Andre kammer 58 er hydraulisk koplet til aksial boring 42 (dvs. produksjonsrørtrykk PT) gjennom én eller flere reguleringsanordninger, generelt benevnt med tallet 75 i figur 2 og spesielt illustrert som en strømningsbegrenser 84 (f.eks. blende) i figur 6, for å skape et midlertidig referansetrykk til å aksialt kretse operatørstamme 54 mot. I utformingen avbildet i figur 6, har første side 72 og andre side 74 av operatørstamme 54 stort sett det samme overflateområdet åpent til henholdsvis første og andre kammer 56, 58, og derfor er operatørstammen 54 et balansert stempel.

[0032] Et eksempel på en metode for å drive en aktuator 12 og et borehullverktøy 30 blir nå beskrevet med henvisning til figur 1-3 og 6-7. Etter at borehullverktøy 30 har oppholdt seg i borehull 18 i en tidsperiode, blir produksjonsrørtrykket PT og trykket Pl i første kammer 56 og andre trykk P2 i andre kammer 58 utjevnet, PT = Pl = P2. Når trykket er utjevnet, plasserer skråstillingselementet 48 i den avbildede utformingen operatørstammen 54 i en første stilling. Operatørstamme 54 er illustrert i den første stillingen i figur 6. Når produksjonsrørtrykket PT blir økt, øker det første trykket Pl og strømningsbegrenser 84 begrenser hastigheten som driftsvæske 39 fyller det andre kammer 58 med, og skaper derved et midlertidig referansetrykk i andre kammer 58 som er mindre enn trykket Pl i første kammer 56 og mindre enn produksjonsrørtrykk PT. Det midlertidige trykket er avhengig av trykkhastigheten av endring mellom første kammer 56 og andre kammer 58. Operatørstamme 54 beveger seg i den andre retningen i respons til den midlertidige trykkdifferensialen som blir skapt i løpet av økningen av produksjonsrørtrykket PT. Etter som driftsvæske 39 fortsetter å strømme gjennom strømningsbegrenser 84, utjevner trykket i første kammer 56 og andre kammer 58, PT= Pl = P2, med operatørstamme 54 i den andre stillingen. I henhold til utformingene som bruker et fleksibelt skråstillingselement 48, kan operatørstamme 54 bli tvunget inn i den første retningen og tilbake til den første stillingen av skråstillingselementet 48.

[0033] Etter å redusere produksjonsrørtrykk PT, strømmer driftsvæske 39 raskere ut av første kammer 56 enn den strømmer gjennom strømningsbegrenser 84 og ut av andre kammer 58 og skaper derved et midlertidig referansetrykk i andre kammer 58 som er større enn det første trykk Pl i første kammer 56 og større enn produksjonsrørtrykket PT. Operatørstamme 54 beveger seg inn i den andre retningen i respons til den midlertidige trykkdifferensialen skapt i løpet av avtappingen av produksjonsrørtrykket PT. Følgelig, indekserer manipulering av produksjonsrørtrykket operatørstamme 54 opp og ned ved å skape et midlertidig referansetrykk i andre kammer 58 og derved fjerne avhengigheten av et separat referansetrykk slik som en høytrykks gassladning eller det hydrostatiske ringromtrykket 36.

[0034] Figur 8 er et skjematisk diagram av en utforming av en hydraulisk krets 38 i henhold til én eller flere utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuator 12. Figur 9 illustrerer en grafisk fremstilling av en trykk versus tid-respons av utformingen illustrert i figur 8.

[0035] Med henvisning også til figur 1 og 2, blir operatørstamme 54 illustrert som et stempel aksialt bevegelig mellom en første stilling representert av første stopp 76 og en andre stilling representert av andre stopp 78. Operatørstamme 54 er driftsmessig koplet til en tellermekanisme 46. Første side 72 av operatørstamme 54 er åpen til første kammer 56, og andre side 74 av operatørstamme 54 er åpen til andre kammer 58. Hydraulisk krets 38 er avbildet som et lukket sløyfesystem som inneholder driftsvæske 39. Aksial boring 40 av produksjonsrør 32 er hydraulisk koplet til første kammer 56, og andre kammer 58 gjennom trykk-kompensator 66 (dvs. produksjonsrørkompensator) og krets 68. Andre kammer 58 er hydraulisk koplet til aksial boring 42 (dvs. produksjonsrørtrykk PT) gjennom én eller flere reguleringsanordninger, generelt benevnt med tallet 75 i figur 2, og spesielt illustrert som en trykkavlastingsventil 80 og en kontrollventil 82 (dvs. en enveisventil) i figur 8, for å skape et midlertidig referansetrykk som operatørstamme 54 blir kretset mot.

[0036] I utformingen avbildet i figur 8, blir et atmosfærisk kammer 86 tettet mellom første og andre kammer 56, 58. Første side 72 har et større overflateområde enn andre side 74, og operatørstamme 54 kan bli henvist til som et ubalansert stempel. Elastisk skråstillingselement 48 gir en ekstra kraft til andre side 72 for å tvinge operatørstamme 54 inn i den første retningen. Operatørstamme 54 er illustrert i figur 8 i den første stillingen. I henhold til utforminger er første og andre side 72, 74 av en slik størrelse at når trykket Pl i første kammer 56 og trykket P2 i andre kammer er like, blir operatørstamme 54 tvunget inn i den andre retningen og holdt i den andre stillingen, f.eks. ned-stillingen. Kontrollventil 82 lar trykk utjevne i kammer 56,58 i løpet av økningen av produksjonsrørtrykkdelen PT av trykksyklusen. Følgelig, i en statisk stilling, f.eks. når borehullverktøy 30 oppholder seg i borehullet i en tidsperiode, blir trykket i første kammer 56 og andre kammer 58 utjevnet med produksjonsrørtrykk PT, dvs. PT = Pl = P2.1 den statiske stilling er den balanserte operatørstammen 54 skråstilt mot den andre stillingen som sitter mot andre stopp 78. Operatørstamme 54 er illustrert i figur 8 i den første stillingen.

[0037] Et eksempel på en metode for å drive aktuator 12 og et borehullverktøy 30 blir nå beskrevet med henvisning til figur 1-3 og 8-9. Etter opphold i borehull 18, utjevner trykk Pl i første kammer 56 og trykk P2 i andre kammer 58 med produksjonsrørtrykk PT, og operatørstamme 54 blir flyttet mot den andre stillingen i respons til at overflateområdet av første side 72 er større enn overflateområdet til andre side 74. For å kretse operatørstamme 54 og den koplede tellermekanismen 46, blir produksjonsrørtrykk PT manipulert ved å avtappe produksjonsrørtrykk PT og skape en midlertidig trykkdifferensial mellom første kammer 56 og andre kammer58. Ettersom produksjonsrørtrykk PT blir redusert, opprettholder avlastingsventil 80 et baktrykk i andre kammer 58, og skaper et midlertidig referansetrykk i andre kammer 58 som er større enn første trykk Pl og produksjonsrørtrykk PT. Operatørstamme 54 beveger seg i den første retningen i respons til den skapte midlertidige trykkdifferensialen. I denne utformingen blir et midlertidig referansetrykk skapt i andre kammer 58 i løpet av avtapping av produksjonsrørtrykk PT til å kretse operatørstamme 54 i den første retningen. Etter som produksjonsrørtrykk PT blir økt igjen, vil trykket utjevnes i første og andre kammer 56, 58 og operatørstamme 54 vil igjen bevege seg i den andre retningen mot andre stopp 78.

[0038] Det foregående skisserer funksjoner av flere utforminger av hydrostatisk trykkuavhengige aktuatorer og metoder slik at de med ferdigheter i faget bedre kan forstå aspektene av offentliggjørelsen. De med ferdigheter i faget bør forstå at de lett kan bruke offentliggjørelsen som en basis for å utforme eller modifisere andre prosesser og strukturer for å utføre de samme formål og/eller oppnå de samme fordeler av utformingene som ble introdusert her. De med ferdigheter i faget bør også forstå at slike tilsvarende konstruksjoner ikke avviker fra ånden og omfanget av offentliggjørelsen, og at de kan foreta forskjellige endringer, erstatninger og forandringer heri uten å avvike fra ånden og omfanget av offentliggjørelsen. Omfanget av oppfinnelsen bør bare bli bestemt av språket i kravene som følger. Termen "omfattende" i kravene er beregnet til å bety "inkluderende minst" slik at den oppregnede oppføring av elementer i et krav er en åpen gruppe. Termene "en," "et." og andre entallsord er beregnet til å inkludere flertallsformen av disse med mindre de er spesielt utelukket.

Claims (21)

1. En aktuator (12) omfattende: en operatør (54) inkludert en aksial boring (42), en første side(72) åpen til et første kammer(56), og en andre side (74) åpen til et andre kammer (58), operatøren aksialt bevegelig i respons til en trykkdifferensial mellom det første kammeret og det andre kammeret; en hydraulisk krets (38) hydraulisk koplet til det første kammeret og det andre kammeret til den aksiale boringen; og en reguleringsanordning (75) hydrauliske koplet mellom den aksiale boringen og det andre kammeret, hvorved reguleringsanordningen skaper en trykkdifferensial mellom det første kammeret og det andre kammeret når et trykk i den aksiale boringen blir manipulert, hvor å manipulere trykket i den aksiale boringen er én av å øke trykket i den aksiale boringen og å minke trykket i den aksiale boringen.

2. Aktuatoren i krav 1, hvor reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret mindre enn det aksiale boringstrykket når det aksiale boringstrykket økes.

3. Aktuatoren i krav 1, hvor: reguleringsanordningen omfatter én valgt fra en strømningsbegrenser (84) og en trykkavlastningsanordning (80); og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er mindre enn det aksiale boringstrykket når det aksiale boringstrykket blir økt.

4. Aktuatoren i krav 1, hvor reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er større enn det aksiale boringstrykket når det aksiale boringstrykket minker.

5. Aktuatoren i krav 1, hvor: reguleringsanordningen omfatter én valgt fra en strømningsbegrenser og en trykkavlastningsanordning; og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er større enn det aksiale boringstrykket når det aksiale boringstrykket blir minket.

6. Aktuatoren i krav 1, hvor: reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er mindre enn det aksiale boringstrykket for å bevege operatøren i en første retning; og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er større enn det aksiale boringstrykket når det aksiale boringstrykket minkes for å bevege operatøren i en andre retning.

7. Aktuatoren i krav 1, omfattende: et skråstillingselement som tvinger operatøren i en første retning; den første siden av operatøren har en større overflate enn den andre siden av operatøren for å bevege operatøren til en andre stilling i respons til et likt trykk i det første kammeret og det andre kammeret; og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er større enn det aksiale boringstrykket når det aksiale boringstrykket minkes for å bevege operatøren i den andre retningen.

8. Aktuatoren i krav 1, omfattende: et skråstillingselement (48) som tvinger operatøren inn i en første stilling; den første siden av operatøren og den andre siden av operatøren har stort sett like overflateområder; og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret mindre enn det aksiale boringstrykket for å bevege operatøren i en andre retning.

9. Aktuatoren i krav 8, hvor reguleringsanordningen omfatter én valgt fra en strømningsbegrenser og en trykkutluftingsanordning.

10. Et brønnsystem (10) omfattende: et produksjonsrør (32) som har en aksial boring (42) arrangert i et borehull (18); et borehullverktøy (30) drivbart fra en første tilstand til en andre tilstand utplassert i borehullet på produksjonsrøret; en aktuator (12) koplet til borehullverktøyet for å endre tilstanden til borehullverktøyet, aktuatoren drevet ved å manipulere produksjonsrørtrykk i den aksiale boringen, aktuatoren omfattende: en operatør (54) inkludert en første side (72) åpen til et første kammer (56) og en andre side (74) åpen til et andre kammer (58), operatøren aksialt bevegelig i respons til en trykkdifferensial mellom det første kammeret og det andre kammeret; en hydraulisk krets (38) hydraulisk koplet til det første kammeret og det andre kammeret til den aksiale boringen; og en reguleringsanordning (75) hydraulisk koplet mellom den aksiale boringen og det andre kammeret, hvorved reguleringsanordningen skaperen midlertidig trykkdifferensial mellom det første kammeret og det andre kammeret i respons til manipuleringen av produksjonsrørtrykket.

11. Brønnsystemet i krav 10, hvor: reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er mindre enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir økt; og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er større enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir minket.

12. Brønnsystemet i krav 10, omfattende: et skråstillingselement (48) som tvinger operatøren inn i en første stilling; den første siden av operatøren har en større overflate enn den andre siden av operatøren for å bevege operatøren til en andre stilling i respons til et likt trykk i det første kammeret og det andre kammeret; og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret som er større enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir minket.

13. Brønnsystemet i krav 10, omfattende: et skråstillingselement som tvinger operatøren inn i en første retning; den første siden av operatøren og den andre siden av operatøren har stort sett like overflateområder; og reguleringsanordningen opprettholder et trykk i det andre kammeret mindre enn produksjonsrørtrykket for å bevege operatøren i en andre retning når produksjonsrørtrykket blir økt.

14. En aktiveringsmetode, omfattende: manipulering av et produksjonsrørtrykk i en aksial boring (42) av en rørstreng (32) arrangert i et borehull (18) omfattende en aktuator (12) som har en operatør (54) som har en første side (72) åpen til et første kammer (56) og en andre side (74) åpen til et andre kammer (58), det første kammeret og det andre kammeret hydraulisk koplet til den aksiale boringen; og skaper en midlertidig trykkdifferensial mellom det første kammeret og det andre kammeret når produksjonsrørtrykket blir manipulert; og aksialt beveger operatøren i respons til den midlertidige trykkdifferensialen.

15. Metoden i krav 14, hvor det andre kammeret er hydraulisk koplet til den aksiale boringen gjennom en reguleringsanordning (75).

16. Metoden i krav 14, hvor å skape en midlertidig trykkdifferensial omfatter å opprettholde et trykk i det andre kammeret som er mindre enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir økt.

17. Metoden i krav 14, hvor å skape en midlertidig trykkdifferensial omfatter å opprettholde et trykk i det andre kammeret større enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir økt.

18. Metoden i krav 13, omfattende: aksialt bevege operatøren i en første retning i respons til å opprettholde et trykk i det andre kammeret som er mindre enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir økt; og aksialt bevege operatøren i en andre retning i respons til å opprettholde et trykk i det andre kammeret som er større enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir minket.

19. Metoden i krav 13, omfattende: tvinge operatøren i en første retning med et skråstillingselement (48); bevege operatøren til en andre stilling i respons til at trykk i det første kammeret og trykk i det andre kammeret er like; og aksialt bevege operatøren i den første retningen fra den andre stillingen i respons til å opprettholde et trykk i det andre kammeret som er større enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir minket.

20. Metoden i krav 13, omfattende: tvinge operatøren i en første retning med et skråstillingselement; og aksialt bevege operatøren i en andre stilling i respons til å opprettholde et trykk i det andre kammeret som er mindre enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir økt.

21. Metoden i krav 13, omfattende: tvinge operatøren inn i en første retning med et skråstillingselement; aksialt bevege operatøren i en andre retning i respons til å opprettholde et trykk i det andre kammeret som er mindre enn produksjonsrørtrykket når produksjonsrørtrykket blir økt; og hvor andre kammer er hydraulisk koplet anordning (75) valgt fra én av en strømningsbegrenser (84) og en trykkutluftingsanordning (80).