[发明专利]趾阀在审
申请号: | 201780027951.X | 申请日: | 2017-03-15 |
公开(公告)号: | CN109072683A | 公开(公告)日: | 2018-12-21 |
发明(设计)人: | M·J·哈里斯;K·J·安东 | 申请(专利权)人: | 美国雄鹰油田产品有限责任公司 |
主分类号: | E21B33/14 | 分类号: | E21B33/14;E21B34/10;E21B34/14;E21B34/06 |
代理公司: | 深圳市百瑞专利商标事务所(普通合伙) 44240 | 代理人: | 金辉 |
地址: | 美国德*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 钻具 解锁 衬套 内壁 致动 保险 活塞 衬套密封 阀门活塞 活塞密封 壳体连接 滑动 第二轴 端口处 活塞轴 就位 移动 移位 壳体 外壁 锁定 开放 | ||
一种钻具包括位于外壁和内壁之间的壳体,该内壁围绕纵向钻具孔。第一和第二轴向间隔开的端口将壳体连接到钻具孔。解锁活塞密封第一端口,而保险衬套密封第二端口。锁定环通过保持环保持就位,并防止保险衬套朝向解锁活塞滑动以打开第二端口。第一端口处的解锁钻具孔压力使解锁活塞轴向移动,以移位保持环并解锁钻具。下装备钻具孔压力使解锁钻具中的保险衬套移动,以打开第二端口并装备钻具。小于解锁压力的致动钻具孔压力通过开放的第二端口致动阀门活塞。
技术领域
本发明总体上涉及通过循环井眼中的流体压力来部署井下井眼钻具的装置及其相关方法。更具体地,本发明涉及可以通过将钻具暴露于一系列不同的钻具孔压力而打开的趾阀,以及相关的方法。
背景技术
众所周知,将井钻入地层以从地下储层中搜寻和生产石油、天然气和水,并且有时还向这些储层中注入和储存气体和其他流体。这些井通常垂直延伸长距离进入地下,但也钻井偏离垂直,并有时水平延伸。在钻井过程中,可以定期暂停钻井,以便可以将管状套管下降到井中以排列井壁,保持井的完整性并防止井坍塌。通常,管状套管具有长度,有时称为接头。当接头作为管柱的一部分进入井中时,在每个接头的相对端处的公螺纹和母螺纹允许接头在井口处组装。
一旦足够数量的套管连接成管柱并进入到井中所需的深度,套管通常就会粘结到位。在套管粘结后,钻井可以继续进一步将井延伸,直到达到地下目标。几根套管的管柱可以在井中粘结。随后的套管的管柱通常具有比先前的管柱更小的直径,使得后来的管柱穿过先前管柱的孔而插入。
通常在固井操作中,地面泵将水泥泵送到套管柱的孔中以进行粘结。刮拭装置,例如刮塞、水泥塞或底塞,可以先于水泥使用,以保持水泥与井流体(例如钻井泥浆或已经在井中的水)分离。另一个水泥塞,有时也称为顶塞,也可以在水泥之后立即向下泵送,以刮拭使套管的内表面清洁。当底塞到达诸如靠近套管底部的吊环的装置时,吊环防止底塞进一步移动并且压力在底塞后面积聚。底塞可包括隔膜,其在由压力积聚产生的压差下破裂,以允许水泥离开套管柱。通过套管柱末端的开口泵送水泥,并开始返回到新套管和地层之间的井眼的环形空间中的表面。继续泵送直到顶塞到达底塞,并且泵送压力再次增加表明所有需要的水泥已经从管柱移位。
从固井操作的以上描述可以理解,除了套管接头之外,管柱还可以包括其他部件。除了吊环外,管柱还可包括例如浮动环和浮动鞋。这些部件在固井操作中可能是有用的。浮动鞋通常放置在管柱的末端,并且包括止回阀,当固井泵在泵操作的结尾停机时,止回阀防止环形空间中较稠密的水泥浆克服管柱中密度较小的驱替流体,流回到套管柱中。止回阀还可以用于限制在进入井中时进入套管柱的井液量,使得管柱稍微有浮力并减少地面设备上的提升负荷。因此,当管柱下降到井中时,管柱部分地浮动。浮动鞋还可以包括扶正器,其保持管柱的前端远离井的侧壁,岩石和突起可能在管柱进入井中时损坏其端部。
类似于浮动鞋,浮动环可包括止回阀,以防止水泥和其他流体从井眼反向流入管柱。而且,类似于吊环,浮动环可以包括在水泥塞可以着陆的管柱孔中的屏障。因为浮动环通常放置在管柱的端部上方一定距离处,所以在水泥泵送操作结束时,浮动环下方的管柱的端部可以用水泥堵塞。如果管柱除了浮动环之外还包括浮动鞋,则浮动环中的止回阀可以在检查井液流入管柱中时提供额外的安全性和冗余性。
在钻井至所需深度并粘结之后,已经使用若干方法在井眼和地下地层中的目标储层之间建立流体连通。在一种常用技术中,含有锥孔装药的射孔枪可以降低到井中的所需位置并引爆。锥孔装药横向定向,以穿透套管并径向破孔穿过水泥进入地层中。
趾阀可以用作在井眼和期望地层之间建立流体流动的替代方案。通常,在该替代方案中,趾阀可以放置在管柱中,位于吊环和浮动环的上方。趾阀通常是管状钻具,具有与管柱的其余部分对齐的孔。趾阀还包括在其侧壁中径向延伸的阀口,其可在完成粘结之后打开,以暴露水泥和钻具周围的地层。地面处的泵可以将流体泵送到管柱中,以通过打开的趾阀的端口将流体泵入管柱中以施加流体压力。流体压力可在水泥和端口周围的地层中产生穿孔或破裂,从而在钻具孔和地层之间建立流体连通。
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