[发明专利]压力测试阀及其使用方法

说明书

背景技术

烃类生产井经常通过液体压裂操作来激励(stimulated)，其中，诸如压裂流体或穿透流体之类的服务流体可在足以在地层中产生一处压裂或增强至少一处压裂的压力条件下，被引入地层中的为井眼所穿透的部分。这样的地层激励处理可增加井的烃类生产。

当准备井眼以进行油气生产时，通常在井眼中以混凝土浇注套管柱。通常期望的是按照多个单独的步骤在井眼中浇注套管。而且，激励设备可被整合在套管柱中以用于整个生产过程。套管和激励设备可被坐放到井眼中到达预定深度。地层中的各个“地段”可通过一个或多个封隔器的操作和/或通过混凝土来隔离，封隔器还可协助将套管柱和激励设备固定在原位。

在将套管柱和激励设备放置于井眼中之后，会期望对套管柱和激励设备进行“压力测试”，以确保二者的完整性，举例来说，用以确保在套管柱和激励设备的放置期间没有形成孔洞或泄漏。压力测试大体涉及将流体泵送到套管柱的轴向流动孔中，使得压力被内部地施加至套管柱和激励设备并将液压维持足够长的时间，以确保二者的完整性，举例来说，确保没有形成孔洞或泄漏。为此，不能打开离开套管柱的流体路径，举例来说，压裂装备的所有端口或窗口、以及任何附加的流体连通的通路都必须被关闭或限制。

在压力测试之后，会期望提供至少一个离开套管柱的流体连通的通路。传统上，被用于在压力测试的执行后提供离开套管柱的流体路径的方法和/或工具被构造为，一旦超过压力测试期间所达到的压力等级就打开，从而限制压力测试期间所能够达到的压力。举例来说，由于需要套管和/或其它各个井眼服务装备部件受到接近或超过这些套管柱和/或井眼服务部件可能的额定压力，所以打开套管柱所需的这样的过高压力等级会危害套管柱和/或激励设备的结构完整性。因此，需要改进现有的压力测试阀及其使用方法。

发明内容

本发明公开了一种井眼服务系统，其包括套管柱和压力测试阀，压力测试阀被整合在套管柱中且包括：壳体和滑动套筒，壳体包括一个或多个端口以及一轴向流动孔，其中，滑动套筒被可滑动地放置于壳体中且能够从第一位置转换到第二位置，并能够从第二位置转换到第三位置，其中，当滑动套筒处于第一位置和第二位置时，滑动套筒阻挡通过一个或多个端口的流体连通的通路，而当滑动套筒处于第三位置时，滑动套筒不阻挡通过一个或多个端口的流体连通的通路，其中，压力测试阀被构造为，使得沿第二位置的方向对滑动套筒施加力而引起滑动套筒从第一位置转换到第二位置，而且其中，压力测试阀被构造为，使得沿第二位置的方向对滑动套筒施加的力减少，而引起滑动套筒从第二位置转换到第三位置。

本发明还公开了一种井眼服务方法，其包括：将其中包含有压力测试阀的套管柱放置于穿透地层的井眼中，其中，压力测试阀包括壳体和滑动套筒，壳体包括一个或多个端口以及一轴向流动孔，其中，滑动套筒被可滑动地放置于壳体中，其中，滑动套筒被构造为，当套管柱被放置于井眼中时，阻挡通过一个或多个端口的流体连通的通路；对轴向流动孔施加至少为上阈值的流体压力，其中，当施加至少为上阈值的流体压力时，滑动套筒继续阻挡流体连通的通路；以及将流体压力减少到不高于下阈值，其中，一旦流体压力减少到不高于下阈值，滑动套筒就允许通过壳体的一个或多个端口的流体连通。

本发明还公开了一种井眼服务方法，其包括：将其中整合有压力测试阀的套管柱放置于穿透地层的井眼中；对套管柱的轴向流动孔加压，其中，轴向流动孔中的压力至少达到上阈值；将轴向流动孔中的压力维持预定时间；允许轴向流动孔中的压力减弱到不高于下阈值，其中，一旦允许轴向流动孔中的压力减弱到不高于下阈值，压力测试阀就打开。

本发明还公开了一种井眼服务方法，包括：以第一压力对被放置于穿透地层的井眼中的管柱进行压力测试；将管柱中的压力减少到低于第一压力的第二压力，其中，减少压力使得管柱的内部与井眼之间的流体路径打开；以及使流体沿管柱向下流动、流过流体路径、并流入井眼或地层中。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其多个优点，参考以下与附图和详细说明相关的简要说明：

图1是压力测试阀的操作环境的部分剖视图，其示出了穿透地层的井眼和其中整合有压力测试阀的套管柱，压力测试阀位于井眼中；

图2是压力测试阀的上部的剖视图；

图3是压力测试阀的下部的剖视图；

图4A是处于第一形态的压力测试阀的实施例的部分剖视图；

图4B是处于第二形态的压力测试阀的实施例的部分剖视图；以及

图4C是处于第三形态的压力测试阀的实施例的部分剖视图。