유정(油井)의 배압 조절용 초오크

申请号 KR1019860001989 申请日 1986-03-18 公开(公告)号 KR1019920007709B1 公开(公告)日 1992-09-15
申请人 아이나디어; 发明人 아이나디어;
摘要 내용 없음.
权利要求
  • 해양 착정플래트폼에서 상층부 가스 담지층을 통하여 착정하는 중에 액체 또는 가스의 유량을 조절하고 이와 함께 액체 또는 가스의 배합을 조절하는데 사용되며, 밸브 하우징(1)의 유로내에 위치하는 가요성의 원통형 밸브 소자로 구성되고, 밸브 소자(8)의 유동면적이 밸브 소자를 방사상 방향으로 축소시켜 감소시킬 수 있도록 한 초오크 밸브에 있어서 밸브 소자(8)의 유동 면적이 밸브의 유동 면적보다 동일하거나 크며, 밸브 소자(8)의 단부를 압축하기 위한 장치 (10:22)를 갖는 밸브가 밸브의 유출구(3)에 근접하여 있고 , 밸브 소자(8)의 길이는 마모가 진행됨에 따라서 밸브 소자를 압축장치(10:22)에 대하여 이동시키거나 압축장치를 밸브소자를 따라 이동시킴으로 노출된 단부의 마모를 보상하는 것이 가능할 정도로 길며, 밸브소자(8)만이 마모에 대하 여 노출되고 밸브의 다른 부분은 마모 영역내에 위치하지 않고, 후퇴 위치에서는 밸브 소자의 전체 직경이 밸브를 통하여 충분히 유동되도록 허용될 수 있는 크기임을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 1항에 있어서, 밸브 소자(8)를 방사상으로 압축하는 압축장치 (22)를 가짐을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 2항에 있어서, 실린더 벽(7)과 밸브소자(8) 사이에 액체나 기체로 채워질 수심지어 있는 하나 이상의 챔버(23)로 나누어진 하나이상의 가요성 동체(22)가 개재되어 있으며, 각 챔버(23)내의 압력이 밸브 소자(8)에 방사상 압력을 가하도록 조절되므로서 마모가 일어남에 따라 그 내부를 압축할 수 있도록 되어 있음을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 1항에 있어서, 가요성의 원통형 밸브소자(8)가 밸브의 유입구 및 유출구(2,3)에 향하는 두단부면을 가지며, 방사상 지지면(9)이 밸브 소자(8)의 일측단부에 접하고 밸브 시이트(10)는 밸브소자의 타측 단부에 협동하도록 되어 있고, 지지면(9)과 밸브 시이트(10)는 이들이 상대측을 향하여 축방향으로 이동되어 밸브 소자(8)의 단부가 밸브의 유로를 방사상 내측으로 좁힐 수 있도록 만곡되게 하며, 지지면(9)과 밸브 소자(8)의 상대측을 향한 운동을 조절하기 위한 장치(13)를 가짐을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 4항에 있어서, 밸브 시이트(10)가 원추형의 형태이고 그 경사면이 밸브 소자(8)와 밸브의 유로를 향하여 있음을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 4항에 있어서, 밸브 시이트(10)가 환상의 형태임을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 4항에 있어서, 밸브 소자(8)의 지지면(9)이 밸브 하우징(1)에 견고히 연결되고 밸브 시이트 (10)가 축방향으로 이동 가능함을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 4항에 있어서, 상대측에 대하여 지지면(9)과 밸브 시이트(10)를 축방향으로 이동시키기 위한 장치가 수압 구동장치(13 : 60-61)로 구성됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 8항에 있어서, 수압 구동장치(13)가 밸브 하우징(1)의 양측에 위치하는 적어도 두 수압 실린더(14)로 구성되고 이들의 일측단부는 하우징(1)에 취부되고 타측 단부는 밸브 시이트(10)에 취부됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 9항에 있어서, 실린더 자켓트가 밸브 하우징(1)에 취부되고 실린더 피스턴(15 : 16)이 밸브 시이트(10)에 취부됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 9항과 10항에 있어서, 밸브 하우징(1)이 유로를 형성하고 외측 원통형 자켓트(5)와 동심원인 내부 원통벽(7)으로 구성되고, 수압 구동장치(13)가 두벽 사이에 착설됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 1항에 있어서, 유입구와 유출구(2,3)가 일정한 압력에서 파열될 수 있는 보호박막(4)으로 피복됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 12항에 있어서, 두 보호박막(4) 사이의 유동 통로내에 탄성 밸브 소자(8)를 보존하기 위한 보존제가 채나오짐을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 1항에 있어서, 밸브의 전길이를 따라 밸브 소자(8)내에 씌워지고 그 일측단부의 플랜지는 유입구와 유출구(2,3)에서 전체 밸브와 함께 고정될 수 있도록 되어 있는 관상이고 가요성의 피복물 형태로 된 보호박막으로 구성됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 1항에 있어서, 해상에 세워진 지지각에 의하여 지지되고 데크(30)의 하측에 통상의 BOP가 착설된 착정 또는 채유 플래트폼(21)에 연결하여 사용되는 것으로, BOP의 하측에 적어도 하나의 만곡된 지관(39,40)을 갖는 장치(38)가 삽입되고 이에 초오크 밸브(17)가 착설되어 다시 이로부터 플래트폼의 외부로 라인 (37)이 연장됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 청구범위 1항에 있어서, 반잠수형 착성 플래트폼 또는 착정선(29)에 연결하여 사용되는 것으로 해상 (25)과 케이싱 및 고정수단(42,43)의 직상부에 적어도 하나의 만곡된 지관(39,40)을 갖는 장치(38)가 삽입 되고 이에 초오크 밸브(17)가 착설되며 이로부터 전환기 라인(37)이 연장됨을 특징으로 하는 초오크 밸브.
  • 전형적으로 800-1000' 이하 상층부 가스 지역을 착정할 때에 유정으로부터의 상층부 가스 반동을 제어하는 방법에 있어서, 유정내로 가스 유입이 증가할때에 스로틀 밸브(17)를 좁히므로서 배압을 조절하고 유정내로 착정이수를 동시에 펌프하도록 하며, 배압을 조절하여 지층이 파괴되지 않도길렀 하는 동시에 순환되는 착정하여금 이수로 정수 압력 수두가 재생성 되어 가수반동을 제어하도록 함을 특징으로 하는 밸브.
  • 说明书全文

    유정(油井)의 배압 조절용 초오크

    제1도는 본 발명에 따른 초오크 밸브의 축방향 단면도.

    제2도는 제1도 초오크 밸브의 단면도.

    제3도는 밸브가 작동하는 것을 보인 제1도와 같은 종 단면도.

    제4도는 제1도 초오크 밸브의 정면도.

    제5도는 상부지층의 착정시 해양 유정의 전형적인 표면부 장치를 보인 부분 측면도.

    제6도는 제5도에서 보인 장치의 평면도.

    제7도는 본 발명에 따른 초오크 밸브의 다른 실시형태를 보인 단면도.

    제8도는 단층을 통하여 하층 가스 모래층과 연결된 상층 가스 담지 지층으로 착정되는 작업형 착정 장비와 반잠수형 플래트폼을 보인 개략도.

    제9도는 전환기 초오크의 사용시 전형적인 유정 폐쇄 과정에서 사용된 압력 단계를 보인 압력대 깊이의 다이아그램.

    제10도는 기존 전환기 시스템에 착설된 초오크 밸브를 보인 측면도.

    제11도는 기존 전환기 시스템하에서 이중 출구형 이수교차 관상에 착설된 초오크 밸브를 보인 측면도.

    제12도는 유정 상부에 상승 구조물을 갖는 해저 유정 상에 착설된 초오크 밸브와 이수 교차관을 보인 측면도 이는 착정선과 반잠수선에 사용된다.

    제13도는 밸브 시이트의 운동을 조정하기 위한 수압 조정 시스템을 보인 개략 장치도.

    제14도는 수압 조정 시스템에 대한 제어와 규모 단위를 보인 설명도.

    제15도는 제7도에서 보인 밸브에 사용되는 수압 시스템을 보인 개략 장치도.

    제16도는 본 발명의 한 실시형태를 보인 것으로, 흐름이 초오크 밸브를 통하여 착정파이프/스페이서 스풀로 역류되도록 비아패스 되는 것을 보인 개략 장치도.

    제17도는 본 발명에 따른 초오크 밸브의 다른 실시형태를 보인 단면도.

    *도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

    1 : 원통형자켓트 2 : 유입구

    3 : 유출구 4 : 보호박막

    5 : 외부자켓트 7 : 원통형벽

    ]8 : 밸브소자 9 : 지지벽

    10 : 밸브시이트 13 : 수압구동장치

    14 : 실린더 15 : 피스턴

    16 : 피스턴롯드 17 : 초오크밸브

    21 : 압력계 22 : 압축장치

    23 : 챔버 25 : 해상

    29 : 착정플래트폼 30 : 착정대

    37 : 전환기파이프 38 : 지류장치

    39, 40 : 지관 43 : 기판

    60 : 실린더 61 : 수압펌프

    본 발명은 해양 착정 플래트폼으로부터 상층부 가스(Shallow gas)의 담지층을 통하여 착정하는 동안 유정(油井)내의 배압을 조절하는데 사용되는 초오크 밸브에 관한 것으로, 밸브 하우징의 유로내의 가요성의 원통형 밸브소자가 배치되고 밸브는 밸브 소자의 유통면적이 밸브 소자를 방사상으로 수축시켜 축소시킬 수 있도록 되어 있는 초오크 벨브에 관한 것이다.

    또한 본 발명은 소위 상층부 가스의 반동현상(Shallow gas kick)제어 하는 방법에 관한 것이기도하다.

    석유 채굴을 위한 해양 착정 작업은 착정 플래트폼에서 행하여 진다.

    플래트폼으로서는 해상(海床)에 세워지는 지지각으로 지지되는 플래트폼인 소위 잭업 리그(jack-up rig)가 사용되거나, 부유 플래트폼인 소위 반잠수형 플래트폼이 사용되거나, 또는 착정 장비를 갖춘 일반적인 선박형태의 착정선이 사용된다.

    요약컨데, 해양 유정은 착정후 내면을 케이싱으로 내장후 이 케이싱으로 내장된 소형 유정을 확장토록 착정한다.

    케이싱은 유전층내에 접합된다.

    착정중에 이수(泥)는 착정시 나오는 파쇄물을 제거하고 지층외부의 정수압과 동일한 정수압이 유지되도록 착정 파이프를 통하여 상부로 순환된다.

    이러한 과정은 모두 잘 알려진 과정이며, 만약 하이드로컵(Hydro cup)으로부터 소위 가스 또는 석유의 유입이 있고 이러한 유입이 정수압의 비평형으로 침전 된다면 이러한 문제를 해결하기 위한 과정과 장비가 준비되어야 할 것이다.

    만약 다른 한편으로 가스 반동이 상부 지층에서 나타나는 경우 이러한 상황은 매우 심각하게 될 것이다.

    해양 착정 산업 분야에서 25년 이상 상층부 가스 반동을 제어하기 위한 만족스러운 해결책은 없었다.

    상층부 가스 모래층을 통한 착정의 위험은 지진 발생 시험을 고도로 분석하므로서 줄일 수 있다.

    소위 휘점(輝点)의 존재는 상층부 가스의 존재를 나타낼 것이다.

    그러나, 이러한 사실로 하여금 항상 석유 회사가 어느 특별한장소를 착정하게 되는 것은 아니다.

    그 이유는 신호가 너무 약하여 상층부 가스라는 것을 절대적으로 확신할 수 없기 때문이거나, 착정을 목적으로 한 영역이 너무 중요하여 상층부 가스를 만나는 위험을 간과해버리기 때문이다.

    지진 발생시험을 고도로 분석하는 것은 매우 많은 경비가 소요되고 인접한 유정이 정상 압력 지층을 보이는 것도 이유가 될 수 있다.

    케이싱 깊이는 실제 지층에 맞추어 변화될 수 있으나 비정상 압력 영역 또는 표면으로부터 구과된 매우 높은 정수압 영역으로부터의 수직 파열에 대한 20"케이싱의 강도를 개선하는 일은 거의 없다.

    샐로우 가스는 13-2/8" 케이싱 보다는 20"케이싱으로 구성된 홀(hole)의 상부 지역에서 가장 위험한 것으로 알려져 있다.

    이러한 이유는 안내 파이프와 20"케이싱 슈우(케이싱 단부 둘레의 지층)이 0.55-0.60psi/피이트를 초과하는 압력차를 수용할 수 없기 때문이다.

    이보다 높은 압력은 시멘트 둘레의 지층이 파열되게 할 것이며, 그 결과로 케이싱의 외부를 따라 표면으로 가스가 새어나올 것이다.

    만약 이러한 일이 일어나는 경우 착정 장비는 위험하게 된다.

    해상에 지지되는 작업 형태의 장비인 경우 유출가스가 해상을 침식하여 착정장비를 전독시키기에 충분할 것이다.

    만약 부유형 플래트폼인 경우 가스가 새어나와 장비 주위의 물을 심하게 흔들어 놓아 전복되는 위험이 있다. 석유 채굴을 위한 착정 산업 분야에서 이러한 사고는 많이 일어 났으며 착정중 BOP벨브를 폐쇄 하기 위한 방법이 수립되어 있지 않다.

    해양 착정에 대한 표준 규정은 전환밸브를 폐쇄하고 가스를 물속으로 전환시키도록 되어 있다.

    그러나 이러한 방법이 있음에도 불구하고 샐로우 가스의 반동은 아직도 위험하기는 마찬가지이다.

    상층부 가스가 분출하게 되는 가장 큰 이유중의 하나는 트립 마진(trip margin)을 너무 작게하여 착정하는 것이다.

    이는 가스가 유정내로 유입되게 하는 스와빙 효과(Swabing effect)가 매우 적기 때문이다.

    다른 한편으로 착정시 트립 마진을 너무 크게 잡으면 급격한 압력이 지층에 대한 착정이수의 분리가 지연되어 정수압이 손실될 것이다.

    그리고 수초내에 상층부 가스가 표면으로 이동하여 착정작업자를 놀라게 할 것이다.

    처음 기포가 표면에 나타나고 이수 기둥의 일부가 나타나며, 손실을 대체하거나 이수의 무게를 증가시키거나 또는 유정 상부에 배압이 부과되게 하여 정수압이 평형을 유지하지 못하는 한 정수압 손실이 있게 되고 유정은 제어할수 없이 분출하게 될 것이다.

    반동을 잡은 후에는 전환기를 폐쇄하고 홀을 양측의 이수펌프로 펌핑하기 시작하는 것이 정상적인 과정이다. 정수압 수두를 증가시키므로서 유정내로의 가스 유입은 희망적으로 중단될 것이다.

    그러나 유정내로 이수가 빠르게 언로우딩 되는 경우 이는 언로우딩 속도에 따라서 정수압의 평형 유지가 불가능하게 될 것이다.

    분출하는 유점에서 전환기를 폐쇄하면 지층자체가 파열되거나 전환라인에 손상이 있기전에 고갈되어 버릴 것이다.

    그러나, 유동하는 모래와 가스가 전환라인에 이르지않는 다는 것을 보장할 수도 없고 또한 가스가 매우 유독한 가스인 H2S를 포함하지 않으리라는 보장도 없다.

    이러한 가스는 발화하기도 쉽다. 이를 방지하기 위하여 모든 엔진은 가동을 정지하여야 하므로 제어를 더욱 복잡하게 한다.

    유정의 제어 방법에 있어서, 가스는 지층으로부터 모래를 옮기는 속도를 증가시킬수 있다.

    이러한 흐름은 매우 마모성이 크므로 수분내에 전환라인을 망가 뜨릴 것이다.

    만약 이러한 일이 일어나는 경우 착정 장비 또는 석유 채굴 장비는 매우 위험하게 되므로 작업자들을 소재하여야 한다.

    이러한 때에 만약 BOP가 설치되어 있다면 이를 폐쇄하여 가스의 유동을 정지시키고 무거운 이수의 혼합시간을 번후에 전환라인을 보수하여야 한다.

    케이싱 둘레의 지층이 압력을 견딜수 있는가를 알수 있는 방법은 없으므로 다른 방도가 없다.

    만약 가스가 케이싱의 둘레에서 분출하지 않으면 이 유정은 잘알려진 폐쇄방법으로 폐쇄될 수 있다.

    그러나 반대로 케이싱의 둘레에서 가스가 분출하면 BOP는 다시 개방되어야 하며 전환 과정이 계속되어야 한다.

    후자의 경우에는 가스가 케이싱의 둘레로 유동하는 것을 정지하기를 바랄 밸이다.

    만약 그렇지 않으면 착정장비는 포기하여야 한다.

    부유장비인 경우에는 파이프를 절단하고 정각라인을 당기어 장비를 옮겨야 할 것이다.

    이와같은 경우 손상 되는 장비는 가라앉힌 BOP와 유정 헤드로 제한된다.

    작업 형태의 장비인 경우에는 장비를 옮길 기회는 거의 없다.

    대부분의 경우 장비는 표기하여야만 할 것이다.

    이미 언급된 바와 같이, 가스가 나오지 않으면 이는 착정이수를 매우 신속히 표면으로 옮긴다.

    BOP를 폐쇄하게 되지 않으므로 펌프는 그 최대펌핑용량을 가지고 이수를 유정내로 펌프하게 된다.

    펌핑중에 가스는 비평형 정수압 수두가 이루어질 때 까지 유정내로 계속 유입될 것이다.

    유입되는 가스는 이수펌프 대신에 대량의 이수를 옮기는 경우가 있다.

    예를들어 1500'에서 두배럴의 가스유입은 9ppg이수가 표면에서 100배럴이 되게 할 것이다.

    만약 이러한 반동이 표면에서 팽창 되도록 허용된 다면 이는 이론적으로 20" 케이싱의 275피이트가 비게 되므로 정수압 수두는 128 psi만큼 압력 강하가 일어나게 할 것이다.

    이러한 압력 강하로 보다 많은 기체가 유정내로 유입될 것이며, 만약 이수펌프로부터 유입되는 이수가 이동되는 이수보다 계속 적다면 정수압력은 감소되고 유입되는 이수가 아무리 무거울지라도 가스와 함께 방출될 것이다.

    이때에 유정을 폐쇄하는 것은 불가능하다.

    가스가 표면으로 분출될 때에 가스팽창을 제한하는 이론적인 방법은 표면압력을 증가시키는 것이다.

    정상적인 유정 폐쇄방법에 있어서 이는 BOP를 둘러싸고 있는 고압 초오크 벨브를 개방하므로서 행하여 진다.

    그리고 요구된 배압이 설정되도록 초오크 벨브를 조절한다.

    홀의 상측부에서 이러한 조절이 이미 이루어지면 BOP를 폐쇄하는 것은 위험하며 모든 유정이 BOP없이 36"케이싱으로 착정되고 일부 유정이 BOP없이 20"케이싱으로 착정되고나 고압 초오크 밸브가 상층부 가스를 방출하는데 충분한 크기의 폐색직경을 갖지 않는 경우 통상적인 장비를 사용하여 표면 압력을 증가시키는 것은 불가능하다.

    만약 표면에서 배압을 가할 수만 있다면, 가스 팽창은 제한되고 홀의 저면에서는 정수압력의 강하가 적게 일어날 것이다.

    이는 이수펌프로 이수이동을 유지할 수 있도록하며 유정내로 무거운 이수를 펌핑하므로서 정수압력 수두가 다시 평형을 찾을 수 있다.

    유정을 착정이수로 다시 채우는 것이 중요한 반면에 케이싱 슈우에서 지층이 붕괴되지 않도록 하는 것도 중요하다.

    본 발명의 목적은 폐색 과정에서도 밸브의 마모 없이 마모성이 매우 큰 가스/모래/이수 혼합체 유동될 수 있도록 유정 상부에서 배압을 조절 할 수 있는 초오크 밸브를 제공하는데 있다.

    이는 폐색 과정에서는 어떠한 보수작업도 불가능 하므로 매우 중요하다.

    본 발명에 따라서 이러한 문제점은 서두에 언급된 밸브에 의하여, 즉 밸브 소자의 유로를 밸브의 나머지 유로보다 크거나 같게하고, 벨브의 유출공에 가장 인접한 밸브 소자의 단부를 제한하는 장치를 가지며, 밸브 소자를 제외한 밸브의 내측부분이 마모에 누출되지 않도록 하고 제한 장치에 대하여 밸브 소자를 압압하거나 제한 장치를 마모의 진행에 따라 이동시키므로서 마모가 보상되도록 밸브 소자를 길게 한 벨브에 의하여 해결될 수 있다.

    마모의 진행에 따라서 밸브 통로내로 가요성의 원통형 밸브소자의 최외측 단부를 만곡 시크므로서 밸브 소자의 길이는 밸브의 수명을 결정할 것이다.

    밸브 소자는 실제로 그 벽두께보다 길게 만들어질 수 있으므로 밸브는 실제로 공지된 것보다 수명을 길게 할 수 있다.

    한편으로 밸브 소자를 제외하고 밸브의 내측부는 마모에 노출되지 않는다.

    밸브의 유로내로 가요성의 관상 밸브 소자의 단부를 만곡시키는 것은 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다.

    예를들어 밸브 소자를 방사상 방향의 힘에 대하여 노출시킬 수 있다.

    예를들어 일련의 피스턴이 밸브 하우징내에 종방향으로 배치되고 밸브 소자의 단부가 마모됨에 따라서 이들이 밸브 소자를 압압할 수 있도록 할 수 있다.

    또한 밸브소자의 단부 둘레에 스틸 와이어 또는 체인을 감아 밸브 소자의 단부를 속박하거나 파지잭으로 밸브 소자의 단부를 구속하는 것도 한가지 방법일 수 있다.

    청구범위 3항에 있어서는 원통형벽과 밸브 소자 사이에 하나 이상의 챔버로 나누어진 하나이상의 가요성 동체를 배치할 실시 형태가 제시되어 있는바, 챔버내에는 액체 또는 기체가 채워져 마모가 진행됨에 따라서 밸브 소자의 오리피스가 제한 되도록 하기위하여 각 챔버의 압력이 밸브 소자에 방사상 압력을 가하도록 개별적으로 조절될 수 있도록 되어 있다.

    따라서 밸브 소자의 단부는 2단부가 마모될 때에 밸브 소자에 압력이 가하여지도록 하므로서 제한 될 수있다.

    청구범위 4항에 기술된 다른 실시형태에 의하여, 가요성의 원통형 밸브 소자는 밸브의 유입 및 유출구 측에 대향되는 두 단부면을 가지며, 밸브는 밸브 소자의 일측단부에 방사상 지지면을 가지고 밸브 소자의 타측단부와 협동하게 된 밸브 시이트를 가지며, 여기에서 지지면과 밸브 시이트는 이들이 상대측에 대하여 축방향으로 이동되어 밸브소자의 단부가 만곡되어 밸브의 유로를 방사상 방향으로 제한 하게 할수 있다.

    또한 이는 지지면과 밸브 시이트가 상대측을 향하여 조절 가능하게 이동시킬 수 있는 장치를 갖는다.

    유동하는 액체 또는 가스가 밸브 소자를 심하게 마모시킨다 하더라도 밸브 소자의 요구된 단부 직경은 일정하게 유지시킬 수 있다.

    이는 요구된 배압이 이루어질 때까지 상대측에 대하여 밸브 소자와 밸브 시이트를 비례하여 축방향으로 이동시켜 이루어질 수 있다.

    밸브 소자의 만곡부분이 마모되는 경우, 밸브 소자와 밸브 시이트는 밸브 소자를 보다 내측으로 만곡시켜 일정한 배압이 유지되게 하기 위하여 상대측으로 더 이동되므로서 내경 또는 유로를 일정하게 유지할 수 있다.

    이러한 과정은 밸브 소자의 만곡 가능한 모든 부분이 마모될때까지 행하여 질 수 있다.

    밸브 소자의 만곡 가능한 부분의 길이는 단순히 안전 요구 정도에 따라 변화될 수 있다.

    밸브의 한 적당한 실시형태에 의하여 그 밸브 시이트는 밸브 소자와 밸브의 유로에 대향되는 경사면을 갖는 원추형의 형태로 구성된다.

    이와같이 하므로서 밸브 소자의 단부는 원추형 밸브 시이트에 대하여, 그리고 유로의 내측으로 만곡될 것이다.

    밸브 시이트는 여러 가지 방법으로, 그리고 여러 가지 형태로 구성될 수 있다.

    예를들어 이 밸브 시이트는 여러 부분으로 나누어져 구성될 수 있으나 환상의 형태로 구성되는 것이 적합하다.

    근본적으로 밸브 시이트가 밸브 소자에 대하여 이동되느냐 또는 그 반대이냐 하는 것은 2차적인 문제이나 밸브 소자에 대하여 밸브 시이트를 이동시키는 것이 가장 적합하다.

    밸브의 어떤 실시 형태에서 밸브소자의 지지면은 밸브 하우징에 견고히 연결되는 반면에 밸브 시이트는 축방향으로 이동 가능하게 할 수 있다.

    밸브 소자와 밸브 시이트 모두를 축방향으로 이동시키는 것은 여러 가지 방법으로 행하여 질수 있다.

    예를들어 이는 조여지는 볼트에 의하여 또는 케이블이나 체인에 의하여 행하여 질수 있다.

    그러나, 청구범위 8항에 따른 밸브의 적합한 실시형태는 지지면 밸브 시이트의 상대적인 축방향 이동을 위한 장치가 수압 구동장치 임을 특징으로 하고 있다.

    청구범위 9항에 따른 밸브의 실시형태에 의하여 수압구동장치는 밸브 하우징의 양측에 배치되는 적어도 두 개의 수압실린더로 구성되고 그 일측단부는 하우징에 취부되고 타측단부는 밸브 시이트에 취부된다.

    하우징에 비례하여 대칭이 되게 수압 실린더를 배치하므로서 어느 편중된 힘을 상쇄시킬 수 있을 것이다.

    아울러 수압 실린더의 운동이 용이하게 제어된다.

    근본적으로 실린더 자켓트가 밸브 시이트에 취부되거나 실린더 피스턴이 밸브 하우징에 취부되는 것은 2차적인 것이다. 그러나 자켓트가 밸브 하우징에 취부되고 실린더 피스턴이 밸브 시이트에 취부되는 것이 가장 적합하다.

    청구 범위 11항에 따른 초오크 밸브의 실시 형태에 따라서, 밸브 하우징은 유로를 구성하는 원통형 내벽과 이기동심언인 언통형 외부 자켓트로 구성되고, 수압 구동장치는 두격 사이의 공간에 배치된다. 따라서 초오크 밸브는 유정내에 단일 장치로서 배치될 수 있고 아울러 수압 구동장치가 보호 될 수 있다.

    밸브의 제조, 운반 및 보관중에 먼지등과 같은 이물질이 쌓이는 것을 방지하기 위하여 밸브의 유입 및 유출구는 어느 압력에서 파열되는 보호박막으로 피복된다. 밸브 소자의 탄력 특성을 보존하기 위하여 두 보호박막 사이의 통로에는 보존제가 채워진다. 따라서 초오크 밸브는 장기간 동안 사용되지 않았다 하더라도 언제든지 사용될 수 있도록 준비될 수 있다. 사용치 않을때에 밸브를 통하여 유동이 이루어지지 않도록 하는 보호 박막의 다른 실시형태는 이러한 보호박막이 밸브 소자내에 배치되는 관상의 가요성 피복물로서 구성되어 밸브의 전길이에 걸쳐 펼쳐지고 이를 전체 밸브, 즉 그 유입구와 유출구에 고정시킬 수 있도록 단부에 플랜지를 갖도록 구성됨을 특징으로 한다. 부동 상태에 있을 때에 유동되지 않으나 이는 시험될 수 도 있으며 언제나 충분히 가요성의 보호 피복율이 될 수 있도록 폐쇄된다.

    상기 언급된 실시형태로부터 명백해지는 바와 같이 이 보호각막은 개방토록 뜯어져서는 아니되며 밸브의 작동이 시작되는 순간 개방되어야 한다. 충분한 유동 직경이 20"까지인 스로를 밸브의 마모 보상적인 가변적인 제한은 수압적으로 조작된다. 초오크 밸브는 유동이 자유로울 때부터 전체적으로 유동이 중단될 때 까지 심한 마모성의 액체나 가스의 유동을 제어할 수 있다.

    유정의 상측부에서 분출이 있는 경우 전환기와 이수회수라인은 폐쇄된다. 가스는 초오크 밸브를 통하여 서만 유동할 수 있다. 초오크 제어반은 착정대에 설치되고 BOP계산장치 또는 별도의 수압 펌핑 장치에 연결된다. 제어반은 애뉼러스(Annulus)와 배출 라인내의 압력을 측정하기 위한 압력장치를 포함하고 특별히 조합된 제어장치와 함께 본 발명에 포함되고 플로우터 아마츄어(Floater Armature)뿐만 아니라 가요성 삽입체의 마모 정도를 디스플레이 할 수 있다.

    또한 제어반은 배압이 사전에 계산된 최대 파열 압력을 능가하는 경우 초오크를 개방하도록 사전에 프로그램될 수 있다.

    무거운 유정 폐쇄이수가 애뉼러스 까지 차올라오면 정수 압력이 증가하므로 표면의 배압은 순환손실을 피하기 위하여 줄일 수 있다. 유정이 계속하여 유동되는 경우에 초오크 압력은 최대로 유지하여 유정의 완전한 고갈을 피할 수 있도록 하여 무거운 이수가 혼합되어 유정내로 펌프될 수 있도록 한다.

    만약 가스 반동이 너무 늦게 탐지되는 경우 착정 작업자는 최대 펌프 용량으로 유정내로 펌핑을 계속하는 반면에 초오크에 대하여 최대의 허용 가능한 배압을 가하여야 한다. 동시에 작업자는 유정 폐쇄이수를 사전에 계산된 밀도로 혼합하여야 한다. 가스 담지 모래층으로 부터의 유동은 매우 마모성이 강하고 유정 저면의 압력, 파열 변화정도, 가스체적, 모래와 울의 함량등과 같은 파라메타는 어느 정도인지 할 수 없으므로 유정이 얼마나 오랫동안 분출이 계속될 것인지를 사전에 결정하는 것은 불가능하다.

    따라서, 표면의 장비는 최대 마모 조건하에서 오랫동안 초오킹 과정이 계속 될 수 있도록 설계되는 것이 중요하다. 밸브 소자는 한편으로는 마모성 유동에 대하여 견딜 수 있어야 하고 다른 한편으로는 밸브를 폐쇄할 수 있을 정도의 가요성을 갖는 고무재질로 구성될 수 있다.

    오랜 시간 동안의 초오킹 과정하에서 가스와 모래가 유동하여 그 가요성 물질이 초오킹 오리피스에서 노출되므로 배압이 감소될 것이다. 이러한 경우 작업자는 밸브 시이트를 밸브 소자측으로 좀 더 밀어 가용성 물질이 초오킹 오리피스 내로 이동되게 하므로서 이 초오킹 오리피스의 크기를 줄일 수 있다.

    이에 따라서 배압이 증가될 것이다. 채널 효과로 가요성 소재의 내측부가 마모된다. 하더라도 초오크의 효율은 거의 영향 받지 않을 것이다. 밸브 시이트와 다른 금속 부품은 밸브 소자에 의하여 마모에 대해 보호된다. 탄성 밸브 소자는 그 외측부에 동심원상으로 그리고 총방향으로 연장된 요구를 가지므로서 이 외극부가 여러부분으로 구획되어 오랜 마모중에도 초오크가 확실하게 개방되도록 하는데 도움을 준다. 마모된 부분은 유동매체에 의하여 떨어져나갈 것이다.

    밸브 소자는 수압실린더의 수 많은 스트로크에 의하여 연속적으로 침식될 수 있으며, 유정으로 부터의 오랜 유동에 대하여 보호 될 수 있다. 초오크 밸브는 샐로우 가스 영역을 통한 착정에 관련된 모든 위험을 제거하지는 않는다.

    그러나 한펀으로는 현재 유용한 방법 보다는 투자 가치가 있으며, 대규모 분출에 관련한 잠재적 손실의 일부만을 보이는 것이 중요하다. 만약 최종걱인 유정 폐쇄이수로 유동을 중지키려는 시도가 실패하면 제2의 방법이 사용되어야 한다. 이때에는 작업자가 새로운 유정 폐쇄이수를 혼합하고 시멘트 플러그를 경화시키며 새로운 중정석 또는 시멘트의 공급을 기다리는 데 충분한 시간을 갖도록 하는 것이 필요하다.

    이러한 과정이 행하여지는 동안 충분한 용량으로 해수를 유정내로 펌프하여야 한다.

    이때에 유정은 모래와 물이 혼합된 가스를 분출하기 쉬우며, 20" 케이싱어느 슈우의 정수압력이 본래 압력의 일부분이 될 수 있을 정도로 20"/5" 애뉼러스가 사용되는 것이 안전하다.

    이러한 가정하에 배압이 대신에 증가될 수 있다.

    이론적으로 만약 유정에 100%의 가스가 유동하는 경우 배압은 20" 케이싱슈우에 최대 허용압력이 반영되도록 증가된다. 케이싱 슈우의 실제 정수압력을 정확히 측정할 수 없으므로 유정으로부터 가스/물/모래의 혼합물이 유동되는 것을 기초로 하여 평가하는 것이 필요하다. 모래와 혼합되어 유동되는 가스는 기존전환 라인을 수분내에 마모시킬 것이다. 단단히 내장된 하우징과 파이프로 조합된 초오크 밸브를 사용하므로서 초오킹 능력은 장시간 동안 계속될 수 있다. 초오크 밸브는 기존 전환기와 조합하여 설치될 수 있다.

    그러나 이러한 장치는 유정의 상부로 부터의 원활한 흐름이 이루어지도록 하지는 않는다. 이는 연속적으로 마모되어 오리라인을 폐쇄하여 배압이 증가하는 것을 제어할 수 없도록 한다. 다른 방법으로는 기존 전환기 시스템하에 어느 특별한 이수의 흐름을 가로질러 초오크를 설치할 수도 있다. 이는 어느 특별한 구역을 착정할 때만 설치 될 수 있을 것이다. 새로운 설치 형태로서 이수의 유동은 해상으로 전환될 수 있다.

    이는 초오크를 해저의 유정상부에 가로질러 설치하므로서 행하여질 수 있다. 그리고 유정의 상부는 유정 폐쇄라인의 상승부를 통하여 제어된다. 상승된 초오크 라인은 애뉼러스 압력을 모니터 하는 데 사용될 수있으며 상측 해상 구조물의 제어반을 밸브를 제어토록 사용될 수 있다.

    다른 형태로서 모든 파이프와 부속품의 내부는 덴시트(Densit)(상표명)로 코팅될 수 있다.

    본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

    제1도-제4도에 도시된 초오크 밸브는 유입구 연결부(2)와 유출구 연결부(3)를 갖는 원통형 자켓트(1)로 구성되고 유입구 및 유출구 연결부(2)(3)의 플랜지에는 제1도에서 보인 바와 같이, 밸브가 작동되지 않는 한 그 피복상태가 유지되는 보호박막(4)이 피착된다. 도시된 실시형태에서, 밸브 하우징은 3부분, 즉 유출구 연결부(3)에 견고히 결합된 외부 자켓트(5), 유입구 연결부(2)에 견고히 결합된 내측부(6)와, 두 연결부 (2)(3)사이에 유로를 형성하는 원통형 벽(7)을 형성하고 원통형 자켓트(1)와 일체로 구성된 중간부분으로 구성된다.

    벽(7)의 내측에는 가요성의 관상 밸브 소자(8)가 장설되며, 이는 그 평면상의 제1단부가 밸브 하우징의 인접한 내측부분(6)에 견고히 결합된 지지벽(9)에 접하여 있고, 다른 원추형 단부는 밸브 시이트(10)또는 피스턴과 협동하게 되어 있다.

    이들의 내외측면은 직선형으로 밸브가 충분히 개방되었을 때에 제1도에서 보인 바와 같이 된다. 밸브 시이트(10)에는 벽(7)에 형성된 축방향 슬리트(12)를 통하여 연장된 4개의 익편형태로 된 방사상 돌출 플랩(11)이 구비되어 있고 벽(5)(7)사이의 환상 공간부에는 동일한 수효의 수압 구동장치(13)가 배치되어 있다. 구동장치의 실린더(14)는 밸브 하우징의 중간부분에 지지되고 그 피스턴은 피스턴 롯드(16)로 해당 플램(11)에 연결된다.

    제1도에 도시된 위치에서, 초오크(도시하지 않았음)를 통한 압력 매체는 피스턴 롯트 측의 피스턴으로 공급될 수 있으며, 이에 의하여 밸브 시이트(10)는 도면에서 좌측으로 이동하게 될 것이다. 관상 밸브 소자는 지지벽(9)에 견고히 지지되어 있으므로, 밸브 시이트가 이동하면 관상의 밸브 소자(8)는 그 우측단부가 압착되어 제1도에서 보인 상태가 될 것이며, 밸브를 통한 유로는 전체적으로 좁아질 것이다.

    그러나 밸브 시이트(10)는 도시딘 위치로 조절 가능하게 되어 있어 유로의 개방정도가 제어되므로서 액체의 유동을 원하는 바에 따라 제어할 수 있다. 밸브 소자(8)의 내향 만곡 단부에 의하여 형성된 제한 영역은 현저한 마모에 대하여 노출되나 이러한 마모는 밸브 소자(8)에 대하여 밸브 사이트(10)를 축 방향으로 점차 이동시키므로서 보상될 수 있을 것이다.

    따라서, 이러한 마모 조절은 밸브 시이트(10)가 그 최외측 위치에 이를 때까지, 즉 수압 실린더의 각 스트로크 길이로 제한된 범위까지 수행될 수있다.

    관상 밸브 소자 (8)의 가요성은 그 내측 주면에 축 방향으로 요구를 형성하고 그 외측부에는 주연 방향으로 요구를 성하여 개선될 수 있으며, 이 부분의 밸브 소자는 마모가 진행됨에 따라서 제한 영역이 깍여나갈 것이다.

    제5도는 상기 언급된 초오크 밸브(17)가 착설된 해양 유정의 전형적인 표면부 장치를 보인 것이다.

    이 경우에 있어서는 착정된 지층으로 부터의 가스 유입 때문에 유정내에 공기를 주입하는 것이 필요하고 전환기(18)가 폐쇄된다. 이에 따라 유정(19)내의 압력은 초오크 밸브의 보호박막(4)이 파열되고 착정액체가 초오크 밸브와 전환기(20)를 통하여 유동할 때 까지 증가된다.

    이후에 착정 조작자는 수압 구동 장치 (13)에 의하여 밸브 시이트(10)에 압력을 가하므로서 밸브 소자(8)의 단부 직경을 조절할 수 있으며, 이로써 유정내의 배압을 압력계(21)로 판독되는 사전에 계산된 최대압력까지 조절될 수 있다.

    제6도에서 점선은 유정의 양측에 하나씩 두 개의 초오크 밸브가 착설됨을 보이고 있다.

    제7도는 본 발명에 따른 초오크 밸브의 다른 실시형태를 보인 것이다. 사용된 부호는 제1도의 동일 부분에 사용된 부호와 동일하다.

    밸브 하우징(1)과 밸브 소자(8)사이에 밸브 소자의 전체 또는 거의 전체 길이에 걸쳐 연장된 가요성 부재가 배치된다. 이 가요성 부재는 일련의 분리된 챔버(23)로 분할되고 이 챔버에는 압력하의 액체나 기체가 공급될 수 있다. 각 챔버내의 압력을 조절하므로서 도면에 도시된 형태를 취할 수 있으며 밸브의 유출 단부를 향하여 점진적으로 좁아지게 이를 압축하게 된다. 밸브 소자의 이 단부가 마모되면 이 단부의 최외측 챔버내의 압력이 감소되는 반면에 다음 챔버 내의 압력이 증가되어 밸브 소자의 마모된 단부를 압축하게 될 것이다.

    제8도의 좌측에는 소위 작업형태의 착정 플래트폼(24)즉 해당 (25)에 세워진 지지각에 의하여 지지된 착정 플래트폼이 개략적으로 도시되어 있다. 이는 상층부 가스 지역(26)을 착정하는 것을 보이고 있다. 이와같은 경우 20" 케이싱(27)이 설치될 때까지는 상층부 가스 지역을 건드리지 않으므로 다른 한계적 상황은 일어나지 않는다.

    이와 같은 경우 케이싱 (28)은 유정공이 통상의 BOP로 폐쇄될 때 일어나는 힘에 대하여 견딜 수 있게 되어있다. 이 도면의 우축에는 보다 한계적 상황이 도시되어 있다. 즉, 반잠수형 착정 플래트폼(29)이 도시되어 있으며, 20"케이싱(27)이 설치되는 동안 이는 이론적 지층의 변동으로 상부로 이동된 상층부 가스 지역(26)에 침투되어 있다. 공지된 기술로서는 여기까지 이를 수 없으며 다만 행운에 기대할 뿐이다.

    상기 언급된 바와 같이, 유정을 폐쇄하는 것은 케이싱(28)과 주위의 지층이 파괴되는 커다란 위험이 수반될 것이며 고압하의 가스는 지층을 통하여 상부로 누출될 것이다. 이 작업 플래트폼(24) 또는 반잠수형 리그(29)에는 무관하나 위험하기는 마찬가지이다. 작업플래트 폼(24)에 대하여서는 지지각 하측의 지반이 침식되어 플래트폼이 전도될 것이다. 반 잠수형플래트폼(29)의 경우 수중에 가스가 친입되어 플래트폼이 그 부력을 잃게 될 것이다.

    본 발명을 이용하므로서 배압이 재설정되어 착정의 제어가 유지되도록 하는 조건하에서 착정 작업이 제어될 수 있다.

    제9도는 가스 담지 모래층-소위 상층부 가스 지역(26)을 뚫은 착정 작업의 압력 조건을 설명한 것이다.

    수평축선은 psi 단위의 압력을 나타내고 수직축선은 피이트 단위의 높이를 나타낸다. 착정대(30)는 레벨 +100'에 위치하고 해수면(31)은 레벨 0이다. 해상(25)의 레벨은 -250'이다. -3000'의 레벨에서 상층부 가스지역(26)이 착정된다. 곡선 A의 단부점은 그 무게가 9.2ppg인 착정 슬러지가 반동하기 직전에 유정이 정수압력 수두를 나타낸다. 곡선 V의 단부점은 상층부 가스 지역 (26)의 하측부인 레벨-3600'에서의 지층압력을 나타낸다. 조기에 수행된 이론적인 측정으로부터 지층 경사된 456psi/피이트로서 나타난다. C점은 -3000' 레벨이 상층부 가스 지역의 상층부에서 지층 압력을 나타낸다. 이 압력은 레벨-3600'의 압력과 같으며, 상층부 가스지역(26) 내의 어디에서나 가스 압력은 일정하다. 점 D는 20" 케이싱 슈우에서의 압력을 나타내며, 이 지층은 파괴될 것이다. 20"케이싱 슈우의 길이는 -1250'이다. 점 E는 BOP가 폐쇄되어 이후에 가스가 유정내에 침투된 경우 20" 케이싱 슈우에서의 압력을 나타낸다. 점 F는 BOP가 폐쇄된 착정대(30)에서의 압력을 나타낸다. 점 G는 가스 반동이 순환될 때에 전환기의 최대허용 가능한 배압을 나타낸다. 점 H는 가스가 유정으로부터 분출될 때에 스로틀 밸브내의 최대허용 압력을 나타낸다. 곡선 I는 무게 10.2ppg를 갖는 유정 폐쇄 슬러지의 악력을 나타낸다. 비금차 범위의 압력은 지층의 강도를 초과하여 이를 파손시키므로서 이미 언급된 바와 같이 착정 플레트폼과 유정이 손실되는 위험을 주게 된다.

    제10도는 초오크 밸브(17)가 통상의 전환기(32)에 연결되어 사용됨을 보이고 있다.

    부호 30은 착정대를 나타내고 부호 33은 로타리 테이블을 나타낸다.

    그 밖에 착정 플래트폼은 작업의 형태이다. 로타리 테이블(33)의 바로 아래에는 통상의 전환기가 착설되고, 전환기(32)와 케이싱 파이프(28) 사이에는 이 케이싱 파이프(28)에 연결하기 위한 브래든 헤드(Braden Head)(35)를 갖는 스페이서 스풀(34)이 개재되어 있다.

    전환기의 일측 유출 파이프따라 착정 슬러지를 회수하기 위하여 사용되며 통상의 스톱 벨브에 연결된다. 전환기의 다른 유출구(36)는 전환기 파이프에 의하여 플래트폼의 외부로 유도되어 있으며 초오크벨브(17)가 전환기(32)에 근접하여 배치된다. 반동이 있는 경우 전환기가 폐쇄 되고 초오크 밸브(17)는 정수압력 수두가 재설정될 때가지 최대 허용 배압으로 조절된다.

    제11도는 다른 실시 형태로 보인 것이다.

    전환기 파이프(37)내에 초오크 벨브(17)를 삽입하는 대신에 스페이서 스풀(34)내로 삽입부품이 삽입되며, 상기 스풀은 유동 방그리하여 으로 가볍게 만곡된 두 지관(支管)를 갖는다. 이에 의하여 유동 방향의 급격한 변환의 효과, 예를들어 통상의 전환기에서 일어날 수 있는 급격한 유동 방향 변화의 효과에 비려하여 마모가 실제로 감소될 것이다. 지관(39)(40)에 근접하여 이들 각 지관 (39)(40)에는 본 발명에 따른 초오크 밸브(17)가 착설되며 그 유출구는 전환기라인(37)에 의하여 플래트폼으로부터 외부로 연장되어 있다.

    이들을 이와 같이 설치하므로서 전환기 라인 (37)을 가능한 한 조절 가능하게 연장할 수 있는 잇점이 있다. 플래트폼의 전체적인 구성 때문에 로타리 테이블 (33)의 직하에 배치된 통상의 전환기(37)로부터 연장된 파이프 라인은 제11도에 도시된 하측부분에 비하여 방향의 변화가 보다 크다. 상기 언급된 바와 같은 구성은 반잠수그리하여 플래트폼 또는 착정선에 연결하여 사용될 수 있으며, 이와 같은 경우 이러한 구조는 전환기(32)와 케이싱 파이프(28) 사이의 신축 가능한 접속부(41)의 상측부에 착설될 수 있다. 이러한 신축 가능한 접속부는 제11도의 좌측에 개략적으로 도시되어 있다.

    제12도는 이미 언급된 것과는 상이한 구성을 보인 것으로, 이 구성에서는 해수면(31)으로 유도되는 대신에 상층부 가스 지역으로부터의 가스가 해상 (25)의 직상부로 유도된다. 초오크 밸브(17)와 지류장치(38)가 해상의 직상부에 배치되고, 지류 장치는 브래든 헤드에 의하여 케이싱의 상부에 연결된다.

    부호 43은 케이싱 파이프의 기판을 나타낸다. 지류장치(38)의 상부에는 브래든 헤드(44), BOP(45) 및 반잠수형 착정 플래트폼 또는 착정선에 연결된 파이프(34)에 연결하기 위한 가요성 접속부가 연결되어 있다.

    부호 48 및 49는 상기 제어장치에 연결된 연결 라인을 나타내며, 이 제어장치는 착정플래트폼으로부터 작동될 수 있도록 되어 있다.

    초오크 밸브(17)로부터의 유츌구는 요구된 방향과 거리로, 예를들어 조류 방향으로 자유롭게 연장되므로사 착정 부산물이 멀리 옮겨져 착정리그 또는 착정선 하측의 해수내에 혼입되는 위험을 줄어줄 것이다.

    제13도는 초오크 밸브(17)내에서 밸브 시이트(10)의 운동을 조정하기 위한 수압 조정 장치를 보인 서이다.

    밸브 시이트(10)는 밸브 소자(8)의 단부를 만곡시키는 부품이고 밸브 소자를 밸브의 유로측으로 압축하여 이를 통한 가스와 액체의 유동을 폐색한다.

    수압 작동 실린더(14)는 별도의 두 수압장치에 의하여 작동될 수 있다.

    제1장치(50)는 그 전체 스트로크에 걸쳐 밸브 시이트 (10)를 이동시킬 수 있으며 다른 장치(51)는 그 전체 작동 길이에 걸쳐 밸브 시이트를 이동시킬 수 있다.

    제어장치는 밸브 시이트(10)가 밸브소자(8)에 닿을 때에 제1장치 (50)내에서 생성된 압력 상승에 해당하는 구동장치의 사전에 결정된 최대 압력으로부터 두 장치(50)(51)중 하나를 선택한다.

    상기 압력에 이르렀을 때에 제어 밸브는 자동적으로 다른 시스템(51)측으로 이동된다. 또한, 조작자는 수동장치에 의하여 상기 두 장치 사이로 이동시킬 수 있다.

    작동 실린더(14)가 피스턴 롯드(16)가 실린더(14)로부터 전체적으로 신장된 위치인 그 저면 위치에 이르렀을때에 수압 유동 방향은 자동적으로 전환될 것이다.

    다른 수압장치(51)는 스프링 작동 실린더(53)로 구성되고, 이는 피스턴의 스프링 탄지측에만 오일이 공급되며, 상기 피스턴은 다른 수압 실린더(54)에 의하여 작동된다.

    스프링 작동형 실린더(53)는 한번의 작동 스트로크의 길이만큼 작동 실린더(10)를 움직이는데 필요한 오일의 양에 해당하는 체적을 갖는다.

    제1장치 50의 스프링 작동형 수압 실린더(55)는 충분한 한번의 스트로크 길이만큼 작동 실린더(10)를 움직이는데 필요한 체적을 갖는다.

    다른 장치(51)에 의하여 작동 실린더(10)는 탱크(56)에 오일을 빨아들인다. 스프링 작동에 의한 실린더(53)의 복귀 스트로크에서 오일은 일방향 밸브(57)를 통하여 탱크(56)로부터 실린더(53)로 흡인된다. 모든 벨브는 제1장치(50)에 해당하는 위치에 있음을 도시하고 있다.

    밸브 시이트(10)가 밸브 소자(8)에 닿을 때에 구동장치(52)의 압력은 상승하고 이에 따라 모든 밸브는 다른 장치 (51)에 해당하는 위치로 이동된다.

    작동 실린더의 스트로크 길이는 밸브(57)에 의하여 제어된다.

    상기 밸브(57)를 개방하므로서 스트로크 길이는 길어지고 밸브를 좁히므로서 스트로크는 감소된다. 밸브가 폐쇄될 때에 스트로크 길이는 그대로 유지될 것이다. 두 실린더(59)(60)는 실린더의 각 위치를 보이는 슬레이브 실린더이다. 이들 신호는 제어반의 판독 스케일에 전달된다.

    도시된 조정장치는 단 하나의 수동레바로 초오크 밸브를 제어할 수 있는 잇점이 있다. 동시에 밸브 소자의 마모에 대한 정보를 얻으므로서 얼마나 오랫동안 초오크 밸브가 신뢰 가능하게 사용될 수 있는가 하는 것을 예측할 수 있다.

    제14도는 제어 및 스캐일 장치를 보인 것이다. 완전한 이해를 위하여 부호 61은 수압 펌프를 나타내는 것으로 설명되어야 한다.

    제15도는 제7도에서 보인 밸브를 위한 수압장치를 보인 것이다.

    제16도는 제12도에서 보인 것과 유사한 본 발명의 한 실시형태를 보인 것이다.

    그러나, 상층부 가스 영역으로부터의 흐름은 초오크 밸브(17)로부터 착정 파이프의 스페이서 스풀(34)로 유도된다. 환언컨대, 이 흐름은 별도의 BOP(45"")와 RAM/BOP(45"')를 바이패스하게 된다.

    제16도에서 인용 부호는 동일 부분에 대하여 다른 도면의 부호와 같은 부호로 사용하였다. 도면에서 x로 표시한 것은 밸브이다.

    제11도와 제12도에서 보인 것과 유사한 분기 장치(38)는 다른 파이프를 연결하는데 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 서이다.

    예를들어 흐름이 초오크 밸브(17')를 통하여 전환될 때에 RAM/BOP(45")는 폐쇄되고 파이프(62)는 개방된다.

    또한 파이프(63)의 밸브가 개방되어 스페이서 스풀(34)로 흐름이 유도되게 한다. 파이프(48)는 정상적인 폐색 라인에 있으며 파이프(49)는 유정 폐쇄라인 (49)에 있다. 초오크 밸브(17')는 유정 폐쇄라인(49)을 통하여 작동되며, 파이프(64)의 밸브는 개방된다. 물론 이러한 구성은 제10도 제11도에 도시된 실시형태에도 적용될 수 있다.

    제17도는 본 발명에 따른 초오크 밸브의 다른 실시형태를 보인 것으로, 초오크 밸브 자체는 수압 실린더로서 설계된 것이다. 이 도면은 밸브의 벽을 통한 단면만을 보인 것이다.

    이 밸브는 외측언통형 벽(65)과 두 부분으로 된 내측 원통형 벽으로 구성되며 두 부분으로 된 내측 원통형 벽의 하나가 유출구측 연결부 (2)를 가지며 외측벽(65)에 고정된 하측부(66')이다. 유입구측 연결부(3)를 갖는 상측부(66")는 외측벽(65)에 고정된다. 밸브 시이트(10)는 내측벽의 상측부(66")의 타측단부에 형성되어 있다.

    외측벽과 내측벽(65)(66) 사이의 공간부에는 원통형 벽이 외측벽(65)에 대하여 활동하고 가요성 밸브 소자(8)를 위한 기부(69)가 내벽(66')과의 사이에 놓이는 활동부재(68)가 개재되어 있다.

    밸브 소자(8)는 두 부분으로 된 내측벽(66) 사이의 간극부에서 밸브의 내측부로 돌출되어 있다. 밸브 소자(8)의 외측단부는 적당한 고정수단(70)을 갖는 활동부재에 고정된다. 활동부재(67)의 기부는 0-링으로 외측 및 내측벽에 밀착되어 있으며, 역시 0-링이 수평부(71)를 갖는 활동부재(68)의 상측부에도 개재되어 있다.

    수압 오일은 활동부재(68)의 하측 챔버(72)로 공급되므로서 밸브 소자(8)를 밸브 시이트에 대하여 상측으로, 그리고 밸브의 내부로 압압하므로서 밸브의 유로를 협소하게 한다.

    만약 어떠한 이유에서 유로가 넓다면 밸브소자는 기판(69)에서 활동부재에 고정된 밸브 소자(8)와 함께 활동부재를 하측으로 압압하는 활동부재(68)의 상측부 챔버(73)로 수압오일을 공급하여 수축될 수 있다. 밸브 소자(8)는 본래의 위치로 되돌아갈 수 있다.

    활동부재(68)의 상측단부에 수압 오일을 가하는 대신에 수압이 하측 챔버(72)로부터 해지될 때에 활동부재를 하측으로 가압하는 스프링을 탄설할 수도 있다. 밸브의 이 실시형태는 흐름을 고도로 제어하여 압력이 효과적으로 제어되도록 한다. 또한 이는 기계적으로도 간단한 구조이다. 밸브의 유로내로 밸브 소자를 압압하는 단일 챔버는 일련의 밸브에 의하여 압력하에 고정될 수 있다.

    본문에서는 본 발명의 밸브가 유정으로부터 분출되는 상층부 가스에 연관하여 설명되었으나 본 발명의 밸브는 다른 분야에도 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어 초오크 밸브를 통하여 심한 마모성의 액체 또는 가스가 유동되는 모든 장치에도 적합한 것이다.

    상층부 가스 분출을 위한 유정제어 플랜이 케이싱 슈우가 매우 높은 압력에서도 견딜 수 있는 하층부 가스 분출을 위하여 사용될 수 있는 정확한 기술이 아님을 고려하여야 할 것이다.

    유정 폐쇄이수의 무게, 펌프스트로크, 분출되는 가스의 순환에 요구되는 초오크 압력을 계산하는데 이용되는 정확한 등식이나 컴퓨터 프로그램은 없다. 제어와 이번 사이의 거리는 매우 좁다. 따라서 적합한 시기의 포착과 작업자의 훈련은 임계적이다.

    상층부 가스는 표면으로 신속히 이동되어 켈리 부싱(Kelly Bushing)을 멀리 날려 보내므로서 착정 작업자를 매우 놀라게 한다.

    이러한 극한적인 상환에서는 백-업(back-up) 장비가 유용하다는 점을 아는 것이 중요하다. 이러한 초오크 밸브를 사용하므로서 착정 플래트폼에서 작업하는 작업자는 현재의 착정 장비에서는 구할 수 없는 제 2기회를 갖게 될 것이다.

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