专利名称：管阀系统和方法
管阀系统和方法相关申请的交叉引用本申请包含受让给本申请的同一受让人德克萨斯州休斯顿的Baker Hughes公司的共同未决申请主题的主题。下面列出的申请全部在此引入作为参考美国专利申请案号No. 274-49265-US,发明名称为“模块化阀体及制造方法”(MODULAR VALVE BODY AND METHOD OF MAKING)；禾口美国专利申请案号No. 274-4^68_US，发明名称为“利用阀对管内流量进行调节的系统和方法” (TUBULAR VALVING SYSTEM AND METHOD)。
背景技术：
对将管内孔与管外部进行流体连通的孔口的阻塞进行控制的管阀通常用在多种工业中，包括完井工业。这样的阀配置在井眼中，以控制流体双向流动，即通过所述孔口从管内部到管外部以及从管外部到管内部的流动。与需要主动的干预性致动的阀相比，这些阀的远程控制提供了操作效率上的优点，因此变得相当普及。但是，远程控制的阀可能会失灵。除了井没有生产时造成的生产损失的成本之外，与从井眼移除阀以修理或更换该阀相关的成本也是有关使用这些阀所关心的几个问题。克服上述所关心的问题的系统和方法在本领域深受欢迎。
发明内容
这里披露了一种管阀系统。该系统包括管；主阀，其可致动以控制使管内孔与管外部流体连通的至少一个孔口的阻塞；和应急阀，其可致动以控制使管内孔与管外部流体连通的至少一个孔口的阻塞。此外，这里还披露了一种用阀调节管内流量的方法。该方法包括主动致动设置在管中的主阀，并保持设置在管中的应急阀处于备用状态。
不管怎样，下面的描述都不应看作是限制性的。参照附图，同样的元件标记相同的
数字图1描绘了在此披露的管阀系统的局部截面视图，其中的主阀打开且应急阀关闭；图2描绘了图1中管阀系统的透视图；图3描绘了图1中管阀系统的局部截面视图，其中的主阀关闭且应急阀打开；图4描绘了在此披露的另一管阀系统的局部截面视图，其中的主阀关闭且应急阀关闭；和图5描绘了图4中管阀系统的局部截面视图，其中的主阀打开且应急阀打开。
具体实施方式
参照这些附图，在此以举例的方式给出了所披露的设备和方法的一个或更多个实施例的详细说明，其不是限制性的。参照图1，图中示出了在此披露的管阀系统的一个实施例，其整体以附图标记10 标记。该阀系统10包括管14，管14上设置有主阀18和应急阀22。管14包括至少一个第一孔口沈和至少一个第二孔口 30，所述第一孔口和第二孔口都使管14的内孔34与管14 的外部38流体连通。主阀18构造成控制第一孔口沈的阻塞，而应急阀22构造成控制至少第二孔口 30的阻塞，另外，应急阀22对第一孔口沈的阻塞控制是任选的。应急阀22具有一套筒40，所述套筒可滑动地接合于管14。在该实施例中，套筒40位于管14的内孔34 内。套筒40可相对于管14移动，使得套筒40的运动可以完全阻塞第二孔口 30。套筒40 可以是被动式的，使得其可以通过机械接合而由如位移工具(未显示)移动。另外，一可选致动器(例如，利用在致动期间塌缩的大气腔的致动器)可以使套筒40移动。在该实施例中，主阀18是受主动控制的阀，因而其构造成被远程控制，正如下文详细地描述的那样。上述构造允许操作者控制主阀18，并直接控制应急阀22。因而，操作者可以利用主阀18在长时间内控制内孔34与外部38之间的流动，同时保持应急阀22在备用状态。在任何时候都可以采用应急阀22来控制内孔34与外部38之间的流动，包括在主阀18例如由于污染卡住而不能正确操作的时候。在该实施例中，主阀18包括一细长部件42，所述细长部件带有纵向贯穿的孔46。 细长部件42上的第一孔口 50和第二孔口 M与管14上的第一孔口沈和第二孔口 30对齐， 并流体连通孔46。因而，两个孔口沈和30都通过孔口 5054和孔46与外部38流体连通。 密封件58和62 (在这里示出的是0形环)将细长部件42密封到管14上，以防止流体从孔口 50和M并从细长部件42与管14之间泄漏到外部38。阀杆66可在孔46的部分46A中移动，以与孔46的肩部70密封接合，从而阻断内孔34和外部38之间通过第一孔口沈和 50的流体连通。在该视图中，阀杆66所处的位置没有密封到肩部70上，因而内孔34与外部38通过第一孔口沈和50流体连通。参照图2，在该实施例中，阀杆66由一致动器74驱动，所述致动器在此描绘为一电致动器，其由经由信号载体78(在此描绘为供电线或控制线)供给的电力控制。信号载体 78可以沿着管14从阀系统10在任一方向或两个方向上无限制地延伸。例如，在阀系统10 配置在地层的井眼(未显示)之内的应用中，信号载体78可以延伸到地表，以允许从地表远程控制阀系统10的运行。其它实施例可以用可选的致动器74来致动主阀18，所述可选的致动器例如为可通过包括流体供给管路的信号载体78供给液压力的液压致动器(未显示)°再次参照图1，在该视图中示出的应急阀22的套筒40位于完全阻塞第二孔口 30 和讨的位置。在第二孔口 30的任一纵向侧上，一对密封件82(在此显示为0形环)可滑动地将套筒40的壁84密封到管14的壁86上。在该视图中，所示的穿过套筒40的壁84 的至少一个第二孔口 90位于两个密封件82的纵向外侧，由此与第二孔口 30和M流体隔离，从而保持应急阀22处于关闭位置。参照图3，在该视图中，示出的套筒40位于这样的位置使得第二孔口 90与第二孔口 30和M纵向对齐，从而使内孔34和外部38流体连通，保持应急阀22在打开位置。由套筒40的具有减少的径向尺寸的部分限定的凹部92与第二孔口 90纵向对齐，以在套筒40
5与管14之间形成一环形空间93，从而在第二孔口 90与第二孔口 30纵向对齐时，允许流体从至少一个第二孔口 90与第二孔口 30之间流入环形空间93。在该实施例中，套筒40还包括一任选的筒夹94，该筒夹带有弹性爪指98，该弹性爪指偏压地接合形成在管14的壁86中的一对凹部102。该接合通过强制保持套筒位于由弹性爪指98在凹部102中的接合限定的其中一个位置，阻止套筒40的意外运动。不过，在该实施例中，凹部102设置成保持套筒40，从而或者用套筒40完全阻塞第二孔口 30，或者使第二孔口 30对第二孔口 90完全打开。一形成在套筒40的壁84中的轮廓106提供了这样的部分，即该部分可与一位移工具(未显示)接合，便于位移工具与套筒40之间的强制锁合，以有利于套筒40的运动。也可以采用带有类似于套筒40的特征的任选的套环110来机械移动以阻塞第一孔口 26。在主阀18的阀杆66停止在打开位置的情况下移动套环110可能是所希望的。这样的失灵可能带来内孔；34和外部38之间永久的流体连通。套环110则可用于永久阻塞第一孔口沈，从而允许通过之后应急阀22的机械位移而控制内孔34与外部38之间的流体连通。如图1所示，套环110带有贯穿其壁118的第一孔口 114，该套环的第一孔口与所述第一孔口沈纵向对齐，从而穿过这两个孔口而提供内孔34与外部38之间的流体连通。由壁 118的减少的径向尺寸限定的凹部122与所述第一孔口 114纵向对齐，并在套环110与管 14之间形成一环形空间126，以容许在任意第一孔口 114与第一孔口沈之间的流体通过该环形空间流动。在套筒40朝着套环110的方向运动的过程中，套环110通过与套筒40的接触而移动。在这里未示出的替换实施例中，套环110可通过与位移工具的直接机械接合而移动。 套环Iio的筒夹134上的弹性爪指130可与壁86上的凹部138偏压接合，以阻止套环110 相对于管14的意外运动。密封件142使壁86可滑动密封接合到壁118上，所述密封件分开一纵向尺寸，所述纵向尺寸至少跨越第一孔口 26的纵向尺寸。因而，当套环110移动至图3所示的位置时，密封件142使第一孔口沈有效地、流体性地返回至密封件142之间的壁118，从而阻塞内孔34与外部38之间的流体连通。参照图4和5，示出了在此披露的管阀系统的一替换实施例，其整体标记为210。由于阀系统210与阀系统10之间的共性，许多零件都是相同的，因而标记相同的数字，并且下面不再详细描述。两个阀系统210与10之间的主要差别在于阀系统210仅具有单个第一孔口 26，并且没有第二孔口 54，而在阀系统10中，两者都包括在内。仅具有第一孔口沈的阀系统210取消了对套筒40和套环110两者的需要，而这两者都结合在阀系统10中，以有选择地分别关闭第二孔口 M和第一孔口 26。阀系统210中的套筒40因而用来有选择地关闭第一孔口 26，同样，阀系统210不包括套环M。在图4中，如图所示，第一孔口沈完全被应急阀222阻塞。相反，如图5所示，套筒40的第二孔口 90与第一孔口沈对齐，应急阀222没有阻塞第一孔口 26。虽然本发明是参照示例性实施例进行描述的，本领域技术人员应当明白，在没有背离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，也可以利用等效物来代替其元件。另外， 在没有脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多改进，以使具体情形或材料适应本发明的教导。所以，本发明不局限于作为执行本发明的最佳方式的所公开的特定实施例，而是，本发明包括落入权利要求书的范围之内的所有实施例。并且，在附图和说明书中披露的都是本发明的示例性实施例，虽然可能采用了特定术语，但是，除非另有说明，这些特定术语仅用于一般和描述性意义，而不是用于限制目的，本发明的范围不由此限定。此外，术语 “第一”、“第二”等的使用不表示任何次序或重要程度，而是用来将一个元件与另一个元件相互区分开。此外，术语“一”、“一个”等的使用不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的对象。
权利要求
1.一种管阀系统，其包括 管；主阀，该主阀能够致动以控制使管内孔与管外部流体连通的至少一个孔口的阻塞；和应急阀，该应急阀能够致动以控制使管内孔与管外部流体连通的至少一个孔口的阻O
2.如权利要求1所述的管阀系统，其中，主阀受主动控制，而应急阀受被动控制。
3.如权利要求1所述的管阀系统，其中，管阀系统能够配置在井眼内。
4.如权利要求1所述的管阀系统，其中，主阀由电力和液压中的一种控制。
5.如权利要求1所述的管阀系统，其中，应急阀由机械致动控制。
6.如权利要求1所述的管阀系统，其中，应急阀包括一套筒，所述套筒能够相对于所述管移动。
7.如权利要求6所述的管阀系统，其中，套筒具有至少一个应急开口，所述应急开口能够与所述至少一个孔口对准，以打开该至少一个孔口，或者不与所述至少一个端口对准，以阻塞所述至少一个孔口。
8.如权利要求6所述的管阀系统，其中，套筒能够滑动地与所述管密封接合。
9.如权利要求6所述的管阀系统，还包括筒夹，所述筒夹能够操作地与所述套筒以及所述管连通，以在套筒没有移动时将套筒相对于所述管保持就位。
10.如权利要求6所述的管阀系统，其中，所述套筒包括能够与一位移工具接合的轮廓。
11.如权利要求1所述的管阀系统，还包括具有至少一个主要开口的套环，所述主要开口可至少设置在使所述主要开口与所述至少一个孔口对准的第一位置和使所述主要开口不与所述至少一个孔口对准以阻塞该至少一个孔口的第二位置之间。
12.如权利要求11所述的管阀系统，其中，通过应急阀的致动，套环能够从第一位置移动到第二位置。
13.如权利要求1所述的管阀系统，还包括套环阀，该套环阀构造成在其致动时使主阀失效。
14.如权利要求1所述的管阀系统，其中，主阀构造成控制至少一个第一孔口的阻塞， 应急阀构造成控制至少一个第二孔口的阻塞，该至少一个第一孔口不是该至少一个第二孔
15.一种用阀调节管内流量的方法，包括 主动致动设置在管处的主阀；和保持设置在管处的应急阀处于备用状态。
16.如权利要求15所述的用阀调节管内流量的方法，还包括在主阀性能失效时致动应丨倒O
17.如权利要求16所述的用阀调节管内流量的方法，其中，应急阀的致动借助于机械致动。
18.如权利要求15所述的用阀调节管内流量的方法，还包括使应急阀与一位移工具接I=I O
19.如权利要求15所述的用阀调节管内流量的方法，还包括使一套筒相对于所述管移动。
20.如权利要求19所述的用阀调节管内流量的方法，还包括使一套环相对于所述管移动。
21.如权利要求15所述的用阀调节管内流量的方法，还包括致动应急阀，以打开应急阀。
22.如权利要求21所述的用阀调节管内流量的方法，其中，应急阀的致动包括关闭主阀。
23.如权利要求21所述的用阀调节管内流量的方法，还包括利用应急阀的致动，使主阀失效。
全文摘要
一种管阀系统，包括管；主阀，该主阀能够致动以控制使管内孔与管外部流体连通的至少一个孔口的阻塞；和应急阀，该应急阀能够致动以控制使管内孔与管外部流体连通的至少一个孔口的阻塞。
文档编号F16K31/00GK102472395SQ201080029492
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月25日 优先权日2009年7月2日
发明者J·R·阿巴卡, L·E·门得斯, P·约瑟夫 申请人:贝克休斯公司