三位无干预式处理和生产阀组件的制作方法

发明领域

本发明的领域是阀组件，所述阀组件可以选择性地打开用于区域处理并且之后重配置到具有带筛网的开口的生产位置，并且更具体地说，关于所述阀组件，无需井干预就可获得所述组件的各个位置。

发明背景

通常，对于多区域完井，套管具有用于进入每个区域的阀阵列。这些阀通常在关闭状态下运行，使得油管压力可以升高来布设工具，诸如外部封隔器。所述阀在过去具有单一目的，为的是在处理中，使滑动套筒阀移位来打开无阻碍的端口，经由所述端口，可以进行对地层的处理。一种这样的处理是压裂，但是也可以经由无阻碍的端口进行其他处理，诸如酸化或增产处理。在处理完成时，关闭处理阀并且将具有带筛网的开口的生产阀移动到打开位置。有时会将这两个阀整合到单一滑动套筒中，所述单一滑动套筒利用移位工具或某种其他井干预工具先移位到处理位置，后移位到生产位置。带筛网的开口有助于保留从地层生产的固体使其免于进入生产管柱。

以下参考文献为现有技术提供了良好背景：us8342245；us8127847；us2008/0296019；us2009/0071655；us2009/0044944；us8291982以及us2009/0056934。这些设计需要井干预或期望有打开单一端口的套筒移动。这些设计增加了干预和套筒移动的次数，从而使得过程更为复杂。本发明需要和提供的是一种无干预方式，所述无干预方式用于在组件中的预定区域中先打开处理端口，后打开生产端口，其中套筒邻接在一起，使得筒座上的第一物体打开处理端口并且停落在邻近套筒中的筒座上的第二物体使所述套筒一前一后地移动来关闭处理端口，同时打开带筛网的生产端口。优选地沿自底向上的取向针对邻近区域重复所述过程，使得能利用另一个物体隔离下方的带筛网的开口，所述另一个物体在沿井身进一步向上的区域中停落在处理套筒上的更高处。当对所有区域进行处理时，可以向上将物体带回到表面并且收回所述物体。在一个实施方案中，物体是直径逐渐变大的球。在另一个实施方案中，第一套筒的移动可以本领域中已知的方式对邻近套筒中的筒座的尺寸进行重新配置，使得相同尺寸的球可以用于多次套筒移动。这种设计的一个版本示出于us7661478，所述专利申请完全并入本文，就好像充分地进行阐述一样。在审阅了本发明的优选实施方案以及附图之后，本领域技术人员将更容易清楚明白本发明的这些和其他方面，同时认识到本发明的全部范围由随附权利要求决定。

发明概要

第一套筒利用停落在筒座上的球进行移位来打开处理端口。在诸如压裂的处理完结时，另一个球下落到邻近套筒中的筒座上。邻近套筒进行移位来接触先前移位的初始套筒。当套筒邻接时，处理端口被第二套筒关闭并且优选地带筛网的生产端口也通过第二套筒对着第一套筒进行的移位而打开。第一套筒在壳体中触碰行程停止件以实现处理端口的完全打开位置。所述球在过程中沿自底向上方向可以逐渐变大或所述球可以全部是相同尺寸，因为球在第一套筒上的停落会将上方的套筒重新配置成用于相同尺寸的球。

附图简述

图1示出处于下井位置的截面图，其中隔开的端口处于关闭位置；

图2是图1的视图，其中第一套筒进行移位来使端口暴露以供处理；

图3是图2的视图，其中处理端口利用第二套筒来关闭，所述第二套筒进行移位来同样打开生产或注射端口。

具体实施方式

图中示出了邻近钻孔中的相应区域12设置的隔开的壳体10的可能的阵列中的一种。壳体10具有内部台肩14，所述内部台肩充当滑动或旋转套筒16的行程停止件。在下井位置，处理端口18全部关闭，使得壳体10为其一部分的管柱可以加压来布设工具，诸如封隔器或阀(列举几个实例)。套筒16在通道22中具有筒座20。当球21最初停落在筒座20上并且压力升高时，套筒16会移动到停止件或台肩14。这会导致打开无阻碍的端口18，因为隔开的密封件24和26不再跨架于端口18。套筒16的位置最初可以利用示意性示出为28的一个或多个剪切装置紧固。套筒16的移位位置还可以诸如利用卡环30紧固，所述卡环可以在套筒16完全抵着停止件14移动时扩展到凹部32中。所述处理可以经由现已完全打开的没有阻碍的端口18来进行。

在区域12中的处理完结时，有必要使用套筒34的移动来关闭端口18并且打开带筛网的端口36。这通过以下方式来实现：使球38停落在筒座40上并且施加压力来使剪切销42断裂，使得套筒34的移动促使其端口44与壳体端口36对准，从而使得套筒34上的密封件堆叠体46和48跨架于壳体端口36。同时，套筒34的下端处的密封件堆叠体50行进通过开口18，使得开口18因为套筒34的密封件堆叠体48和50有效地跨架于端口18而被所述套筒有效地关闭。这发生于套筒34触碰到如上所述早先移位来打开端口18的套筒16的时候。套筒34的移位位置也可以利用卡环49进行锁定，所述卡环扩展到壳体凹部51中。停落在筒座20或40上的球可以带到表面，或可以通过暴露于井流体而使其碎裂或者可以在筒座中爆裂或与所有筒座一起被磨掉。

所描述的装置可以有助于在不干预的情况下打开处理端口。处理端口利用第一套筒打开并且经由另一第二套筒关闭。第二套筒可以具有与壳体端口36对准的端口，或套筒34可以简单地移动经过壳体端口36，同时还阻塞端口18。第一套筒的移动位置在第二套筒同时关闭处理端口并打开带筛网的生产端口时为第二端口提供行程停止件。任选地，第二套筒可以具有其自身与第一套筒无关的离散的行程停止件，诸如壳体中充当第二套筒行程停止件的另一个台肩。

作为替代设计，可以消除端口36并且端口18可以因套筒34的移动而从完全打开和无阻碍的处理状态转变到带筛网的打开状态，其中改变是套筒开口44可以符合开口18并且在开口44中具有筛网，所述筛网在套筒34进行移位时变成与开口18对准。实质上，开口44可以在套筒34上低于所示之处放置在密封件堆叠体48与50之间，并且可以消除端口36以及密封件堆叠体46。在处理之后采用于生产或注射的端口不需带筛网。作为替代方案，它们可以是阻气门或限制器或带阀的开口。

本公开的教义可以用在各种各样的井操作中。这些操作可以涉及使用一种或多种处理剂来处理地层、存在于地层中的流体、井筒和/或井筒中的设备，诸如生产油管。处理剂可以是呈液体、气体、固体、半固体以及其混合物的形式。说明性处理剂包括但不限于：压裂流体、酸、蒸汽、水、盐水、防蚀剂、水泥、渗透性调节剂、钻井泥浆、乳化剂、破乳剂、示踪剂、流动性改进剂等。说明性井操作包括但不限于：水力压裂、增产、示踪剂注射、清洁、酸化、蒸汽注射、注水、注水泥等。另一种操作可以是在所述区域中进行生产或在所述区域中进行注射。

相较于使用单一套筒的先前的弹簧加载设计(在初始移位之后需要压缩弹簧来使处理端口保持打开的连续压力施加)，本发明设计务实地驱动套筒来使处理和生产端口保持打开，而不管从表面施加的压力如何，从表面施加压力可能会造成中断，从而使弹簧加载的套筒在强求的时间进行移位。在优选的设计中，套筒的移位位置可以诸如利用卡环或其他紧固件来保持。套筒可以在单次压力施加下轴向地进行移位，或可以将压力循环与j形槽结合来获得所需轴向运动以通过结合套筒的轴向运动和旋转运动来打开或关闭端口。虽然按自底向上的顺序逐渐变大的球是优选的，具有给定的球会引入额外的机械复杂性，即要对其经过的筒座进行重新配置以接受随后的具有相同尺寸的球。

以上描述说明了优选实施方案并且在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以进行许多修改，本发明的范围由所附权利要求的字面和等效范围决定。