压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置及其操作方法与流程

本发明涉及油气井射孔完井技术领域，具体涉及一种压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置及其操作方法。

背景技术：

目前，平衡射孔和负压放喷技术在一趟管柱上的实现，主要采用射孔管柱接投棒打开式负压阀，通过在投棒打开式负压阀上方加液垫、控制管柱液体高度的方式达到负压控制要求，管柱到位后，电缆下放伽马磁定位仪器，校正深度，调整管柱后点火射孔，确认射孔枪点火成功后，管柱起过射孔段，坐封封隔器，通过投棒砸开负压阀，进行负压放喷；这种管柱的优点是直井中能实现平衡射孔、射孔后及时上提管柱，防止砂卡，另外还能通过投棒砸开负压阀实现负压放喷，缺点是对于大斜度井来说，电缆校深仪器下放困难，投棒开负压阀容易失败，不适合大斜度井、水平井作业。

随着海上油田开发中大斜度井、水平井越来越多，对于井斜大于60度的井况，海上油田在平衡射孔-负压放喷完井工艺中主要采取平衡射孔下一趟管柱、负压放喷再下一趟管柱的施工工艺。但是，由于海上作业成本高昂，采用两趟管柱作业的方式，无疑将增加大量的作业成本及井下落物等施工风险。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置及其操作方法，在直井、斜井、水平井中可实现一趟管柱平衡射孔后及时上提管柱、负压放喷一体化作业等工序，具有施工周期短、成本低、施工风险小、劳动强度低等优点。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置，其用于射孔完井管柱中，所述管柱穿设于油套环空内，所述管柱具有靠近油气井口的第一端和远离所述油气井口的第二端，所述管柱包括：自第一端向第二端顺序串接的第一子系统、压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置以及射孔子系统；

其特征在于，所述压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置，其包括组合一：自第一端向第二端顺序串接的压控式常开阀、旁通接头、封隔器、导压过流接头、压控式常闭阀、过渡接头及穿越封隔器、压控式常闭阀的传压管；

或者，其包括组合二：自第一端向第二端顺序串接的旁通接头、封隔器、压控式常开阀、导压过流接头、压控式常闭阀、过渡接头及穿越封隔器、压控式常开阀、压控式常闭阀的传压管；

或者，其包括组合三：自第一端向第二端顺序串接的旁通接头、封隔器、压控式常闭阀、导压过流接头、压控式常开阀、过渡接头及穿越封隔器、压控式常闭阀、压控式常开阀的传压管；

其中，所述压控式常开阀在打开状态下入井，所述的压控式常开阀包括：

外筒，包括外壁上开设有第二导流通道的第一外筒及外壁上开设有能连通油套环空的加压通道的第二外筒，所述的加压通道能安装预先设置好破裂压力值的破裂盘；

具有内腔的滑套，所述滑套的侧壁上开设有连通所述滑套内腔的第一导流通道，所述滑套位于所述外筒内并与所述外筒形成第一环空及空气腔，所述滑套能通过剪钉与所述外筒相连接，所述滑套能沿自身轴线方向滑动，所述滑套的外壁上开设有带有第一台肩的台阶面，从而使得高压液能自所述第一环空向所述滑套施压；

所述滑套具有至少两个工作位置，所述滑套位于第一工作位置时，所述滑套通过所述剪销与所述外筒相连接，所述第一导流通道与所述第二导流通道相连通；所述滑套位于第二工作位置时，所述剪销断裂，所述第一导流通道与所述第二导流通道相错开；

所述压控式常闭阀以关闭状态入井。

优选地，所述的压控式常闭阀包括：

外筒，包括外壁上开设有第二导流通道的第一外筒及外壁上开设有能连通油套环空的加压通道的第二外筒，所述的加压通道能安装预先设置好破裂压力值的破裂盘；

具有内腔的滑套，所述滑套的侧壁上开设有连通所述滑套内腔的第一导流通道，所述滑套位于所述外筒内并与所述外筒形成第一环空及空气腔，所述滑套能通过剪钉与所述外筒相连接，所述滑套能沿自身轴线方向滑动，所述滑套的外壁上开设有带有第一台肩的台阶面，从而使得高压液能自所述第一环空向所述滑套施压；

所述滑套具有至少两个工作位置，所述滑套位于第一工作位置时，所述滑套通过所述剪销与所述外筒相连接，所述第一导流通道与所述第二导流通道相错开；所述滑套位于第二工作位置时，所述剪销断裂，所述第一导流通道与所述第二导流通道相连通。

优选地，在所述的压控式常开阀中，所述滑套的外壁上设有第二台肩，所述第二台肩处设有减震垫，所述第二外筒的内壁上设有第三台肩，当所述滑套向压缩所述空气腔的方向滑动时，所述第二台肩与所述第三台肩逐渐靠近，直至所述第二台肩与所述减震垫及所述第三台肩相抵接。

优选地，在所述的压控式常开阀中，在所述滑套的外侧，所述的第一导流通道与所述的剪销之间设有至少一个密封件。

优选地，所述的导压过流接头设有与管柱内生产通道连通的过流通道，所述的导压过流接头还设有与油套环空连通的导压通道。

本发明还提供采用上述压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置的操作方法，包括如下步骤：

A、组装管柱、下管柱：将所述压控式常开阀设置为打开状态、所述压控式常闭阀设置为关闭状态，分别设置好压控式常开阀的关闭压力值P1、点火头的点火压力值P2及压控式常闭阀的开启压力值P3；

采用压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置的射孔完井管柱包括：自第一端向第二端顺序串接的第一子系统、压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置以及射孔子系统；所述的第一子系统包括自第一端向第二端顺序串接的油管、用于电测校深的校深短节、用于震击解卡的震击器、用于安全解脱的安全接头；所述的射孔子系统包括自第一端向第二端顺序串接的减震器、第一点火头、射孔枪及第二点火头；将上述组件组装成平衡射孔-负压放喷一体化作业管柱，并下至井下目标位置附近；

B、校深：下入校深仪器校深，若遇到依靠自身重力难以下至预定位置时，则启动泵车、采取正循环泵送的辅助方式，直至将校深仪器送至设计位置、并顺利校深为止；校深结束后，根据校深结果调整管柱深度，使射孔枪对准待射孔层段；

C、管柱内替入低密度流体：启动泵车，采用正循环方式，向油管内泵入低密度流体顶替原有的压井液，依据油套环空返出量计算油管内低密度流体的高度，直至满足负压放喷的需要为止，正循环结束后关闭油管旋塞阀，将低密度流体暂时圈闭在油管内；

D、关闭压控式常开阀：采用关闭油套环空、油管内加压(或关闭油管、油套环空加压)的方式对井底压力进行升压，直至井底压力达到压控式常开阀的关闭压力值P1，使压控式常开阀转换到关闭状态；

E、平衡射孔及放空：连接放喷管线，先打开油管旋塞阀放空，再采用油套环空加压，使点火头达到点火压力值P2点火，完成平衡射孔；

或者：连接放喷管线，先采用油套环空加压，使点火头达到点火压力值P2点火，完成平衡射孔后，再打开油管旋塞阀放空；

F、上提管柱及坐封：上提管柱，起出部分油管，将封隔器提至不易砂卡及适宜坐封的井段后，按照封隔器的操作要领坐封封隔器并进行验封；

G、负压放喷：采用油套环空加压至压控式常闭阀的开启压力值P3，使压控式常闭阀转换到打开状态，然后进行负压放喷；

H、压井、解封、起管柱：负压放喷结束后，进行洗/压井、解封，起出平衡射孔-负压放喷一体化作业管柱。

借由以上技术方案，本发明的优点在于：(1)通过在装置中设置压控式常开阀，满足直井、斜井、水平井施工中管柱校深时依靠自身重力下校深仪器困难、需要采取正循环辅助泵送以及管柱内需替入低密度流体等要求；(2)通过在装置中设置压控式常闭阀，实现平衡射孔后及时上提管柱、坐封封隔器、再转换压控式常闭阀至打开状态进行负压放喷等功能；(3)通过在装置中设置导压过流接头，既能为上述射孔完井管柱提供负压放喷用的过流通道，又能为压控式常闭阀和/或压控式常开阀提供连通油套环空的导压通道。与现有技术相比，采用本发明的射孔完井管柱具有操作简单、施工周期短、成本低、作业风险小、劳动强度低等优点。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明的第一实施例的压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置的结构示意图；

图2为采用本发明第一实施例的平衡射孔-负压放喷一体化作业管柱的结构示意图；

图3为本发明的第二实施例的压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置的结构示意图；

图4为本发明的第三实施例的压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置的结构示意图。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

如图1-4所示，本发明提供了一种压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1，其用于平衡射孔-负压放喷一体化作业管柱100中，平衡射孔-负压放喷一体化作业管柱100穿设于油套环空内，具有靠近油气井口的第一端和远离所述油气井口的第二端，管柱100包括：自第一端向第二端顺序串接的第一子系统11、压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1以及射孔子系统12。

请参见图1-4，本发明提供的一种压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第一、第二、第三实施例都包括了压控式常开阀3和压控式常闭阀4，其中压控式常开阀3包括：

外筒，包括外壁上开设有第二导流通道311的第一外筒31及外壁上开设有能连通油套环空的加压通道391的第二外筒39，所述的加压通道391能安装预先设置好破裂压力值的破裂盘3911；

具有内腔的滑套33，所述滑套33的侧壁上开设有连通滑套33内腔的第一导流通道331，滑套33位于外筒内并与外筒形成第一环空390及空气腔393，滑套33能通过剪钉34与外筒相连接，滑套33能沿自身轴线向压缩空气腔393的方向滑动，滑套33的外壁上开设有带有第一台肩332的台阶面333，从而使得高压液能自第一环空390向滑套33施压；

滑套33具有至少两个工作位置，滑套33位于第一工作位置时，滑套33通过剪销34与外筒相连接，第一导流通道331与第二导流通道311相连通；滑套33位于第二工作位置时，剪销34断裂，第一导流通道331与第二导流通道311相错开。破裂盘3911与剪销34作为双保险，能防止滑套33提前滑动。

请再参见图1-4，压控式常闭阀4包括：

外筒，包括外壁上开设有第二导流通道411的第一外筒41及外壁上开设有能连通油套环空的加压通道491的第二外筒49，的加压通道491能安装预先设置好破裂压力值的破裂盘4911；

具有内腔的滑套43，滑套43的侧壁上开设有连通滑套43内腔的第一导流通道431，滑套43位于外筒内并与外筒形成第一环空490及空气腔493，滑套43能通过剪钉44与外筒相连接，滑套43能沿自身轴线方向滑动，滑套43的外壁上开设有带有第一台肩432的台阶面433，从而使得高压液能自第一环空490向滑套43施压；

滑套43具有至少两个工作位置，滑套43位于第一工作位置时，滑套43通过剪销44与外筒相连接，第一导流通道431与第二导流通道411相隔离；滑套43位于第二工作位置时，剪销44断裂，第一导流通道431与第二导流通道411相连通。破裂盘4911与剪销44作为双保险，能防止滑套43提前滑动。

请再参见图1，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第一实施例中，导压过流接头6设有与管柱内生产通道22连通的过流通道61，导压过流接头6还设有与油套环空连通的导压通道62；加压通道491能被安装破裂盘4911，只有当来自加压通道21的压力达到预定值时，破裂盘4911才发生破裂，进而导压通道62与加压通道491及第一环空490连通。

请再参见图3-4，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第二、第三实施例中，导压过流接头6设有与管柱内生产通道22连通的过流通道61，导压过流接头6还设有与油 套环空连通的导压通道62和62a；加压通道491、391能分别被安装破裂盘4911、3911，只有当来自加压通道21的压力达到各个破裂盘的预定破裂压力值时，破裂盘4911、3911才会分别发生破裂，导压通道62能分别与第一环空490、第一环空390连通。

请参见图1-4，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第一、第二、第三实施例中，压控式常开阀3的具体使用方法如下：压控式常开阀3设置在打开状态下入井，在其关闭前使油套环空与管柱100内保持连通，用于当校深仪器不能依靠自重下至设计位置时采用正循环泵送的辅助方式将校深仪器送至设计位置，也用于管柱100内替入低密度流体作业时的循环通道。当校深及管柱100内替入低密度流体结束后，采用关闭油套环空、油管110内加压(或关闭油管110、油套环空加压)的方式对井底压力进行升压，直至井底压力达到压控式常开阀3的关闭压力值P1，使破裂盘3911破裂，高压液从压控式常开阀3的第一端口391进入压控式常开阀3的第一环空390，液压作用在滑套33台阶面333处，固定滑套33的剪销34会被压力剪断，滑套33便会脱离第一外筒31的束缚，在压力的作用下向压缩空气腔393的方向滑动，并压缩空气腔393内的空气，直至滑套33的第二台肩334与减震垫38及第二外筒39的第三台肩394相抵接后停止，此时，滑套33上的第一导流通道331与第一外筒31上的第二导流通道311相错开，可关式筛管子单元3完成关闭。

请参见图1-4，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第一、第二、第三实施例中，压控式常闭阀4的具体使用方法如下：压控式常闭阀4设置在关闭状态下入井，当需要打开压控式常闭阀4进行负压放喷时，采用油套环空加压，使高压液经加压通道21、传压管7，进入导压通道62和/或62a，直至井底压力达到压控式常闭阀4的关闭压力值P3，使破裂盘4911破裂，高压液从压控式常闭阀4的第一端口491进入压控式常闭阀4的第一环空490，液压作用在滑套43台阶面433处，固定滑套43的剪销44会被压力剪断，滑套43便会脱离第一外筒41的束缚，在压力的作用下向压缩空气腔493的方向滑动，并压缩空气腔493内的空气，直至滑套43的第二台肩434与减震垫48及第二外筒49的第三台肩494相抵接后停止，此时，滑套43上的第一导流通道431与第一外筒41上的第二导流通道411相连通，可关式筛管子单元4转换到打开状态，然后进行负压放喷。

请再参见图1，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第一实施例中，其包括：自第一端向第二端顺序串接的压控式常开阀3、旁通接头2、封隔器5、导压过流接头6、压控式常闭阀4、过渡接头8、穿越封隔器5的传压管7以及穿越压控式常闭阀4的传压管7a。

请再参见图3，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第二实施例中，其包括：自第一端向第二端顺序串接的旁通接头2、封隔器5、压控式常开阀3、导压过流接头6、压控式常闭阀4、过渡接头8、穿越封隔器5与压控式常开阀3的传压管7以及穿越压控式常闭 阀4的传压管7a。

请再参见图4，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第三实施例中，其包括：自第一端向第二端顺序串接的旁通接头2、封隔器5、压控式常闭阀4、导压过流接头6、压控式常开阀3、过渡接头8、穿越封隔器5与压控式常闭阀4的传压管7以及穿越压控式常开阀3的传压管7a。

本发明还提供采用上述压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的操作方法，包括如下步骤：

A、组装管柱、下管柱：将压控式常开阀3设置为打开状态、压控式常闭阀4设置为关闭状态，分别设置好压控式常开阀3的关闭压力值P1、点火头(122或122a)的点火压力值P2及压控式常闭阀4的开启压力值P3；

采用压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的射孔完井管柱包括：自第一端向第二端顺序串接的第一子系统11、压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1以及射孔子系统12；的第一子系统11包括自第一端向第二端顺序串接的油管110、用于电测校深的校深短节111、用于震击解卡的震击器112、用于安全解脱的安全接头113；的射孔子系统12包括自第一端向第二端顺序串接的减震器121、第一点火头122、射孔枪123及第二点火头122a；将上述组件组装成平衡射孔-负压放喷一体化作业管柱100，并下至井下目标位置附近；

B、校深：下入校深仪器校深，若遇到依靠自身重力难以下至预定位置时，则启动泵车、采取正循环泵送的辅助方式，直至将校深仪器送至设计位置、并顺利校深为止；校深结束后，根据校深结果调整管柱深度，使射孔枪对准待射孔层段；

C、管柱100内替入低密度流体：启动泵车，采用正循环方式，向油管110内泵入低密度流体顶替原有的压井液，依据环空返出量计算油管内低密度流体的高度，直至满足负压放喷的需要为止，正循环结束后关闭油管旋塞阀，将低密度流体暂时圈闭在油管内；

D、关闭压控式常开阀3：采用关闭油套环空、油管100内加压(或关闭油管100、油套环空加压)的方式对井底压力进行升压，直至井底压力达到压控式常开阀的关闭压力值P1，使压控式常开阀3转换到关闭状态；

E、平衡射孔及放空：连接放喷管线，先打开油管旋塞阀放空，再采用油套环空加压，使点火头122(或122a)达到点火压力值P2点火，完成平衡射孔；

或者：连接放喷管线，先采用油套环空加压，使点火头122(或122a)达到点火压力值P2点火，完成平衡射孔后，再打开油管旋塞阀放空；

F、上提管柱100及坐封：上提管柱100，起出部分油管110，将封隔器5提至不易砂卡 及适宜坐封的井段后，按照封隔器5的操作要领坐封封隔器5并进行验封；

G、负压放喷：采用油套环空加压至压控式常闭阀4的开启压力值P3，使压控式常闭阀4转换到打开状态，然后进行负压放喷；

H、压井、解封、起管柱：负压放喷结束后，进行洗/压井、解封，起出平衡射孔-负压放喷一体化作业管柱100。

在优选的实施方式中，压控式常开阀3滑套33的外壁上设有第二台肩334，第二台肩334处设有减震垫38，第二外筒39的内壁上设有第三台肩394，当滑套33向压缩空气腔393的方向滑动时，第二台肩334与第三台肩394逐渐靠近，直至第二台肩334与减震垫38及第三台肩394相抵接。与压控式常开阀3相类似，压控式常闭阀4滑套43的外壁上也设有第二台肩434，第二台肩434处设有减震垫48，第二外筒49的内壁上设有第三台肩494，当滑套43向压缩空气腔493的方向滑动时，第二台肩434与第三台肩494逐渐靠近，直至第二台肩434与减震垫48及第三台肩494相抵接。

优选地，在压控式常开阀与压控式常闭阀组合装置1的第一、第二、第三实施例中，在压控式常开阀3中，在滑套33的外侧，第一导流通道331与剪销34之间设有至少一个密封件32c；除此以外，滑套33的外侧与外筒之间，还设有密封件32a、32b、32d和37；与此类似，在压控式常闭阀4中，在滑套43的外侧与外筒之间，也设有密封件42b、42c、42d和47。以上密封件优选为密封圈。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。