無芯軸的發(fā)射桿趾啟動套筒（tis）的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是用于在不對水泥套管刺孔的情況下在油氣井中液力壓裂多個區(qū)域的閥工具。油/氣井的完井方法涉及作為油氣井的套管柱的一部分而安裝的閥的使用。無芯軸套管在閥元件處于關(guān)閉位置時提供水泥在套管內(nèi)的流動并且在套筒打開時允許壓裂流體通過水泥套管軸向流動以壓裂閥附近的構(gòu)造。此處公開的發(fā)明是在此工序中使用的改進(jìn)的閥。
【專利說明】無芯軸的發(fā)射桿趾啟動套筒(TIS)
[0001]相關(guān)申請的引用
[0002]本申請要求20 13年9月16日遞交的、名稱為“Mandre 1-1 es s Launch ToeInitiat1n Sleeve (TIS)(無芯軸的發(fā)射桿趾啟動套筒(TIS))”的美國臨時申請N0.61/878，115的權(quán)益，其通過引用而并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及用于在不對水泥套管(cementcasing)刺孔的情況下在油氣井中液力壓裂多個區(qū)域的閥。油/氣井的完井方法涉及作為油氣井的套管柱的一部分而安裝的閥的使用。無芯軸套管在閥元件處于關(guān)閉位置時提供水泥在套管內(nèi)的流動并且在套筒打開時允許壓裂流體通過水泥套管軸向流動以壓裂閥附近的構(gòu)造。此處公開的發(fā)明是在此工序中使用的改進(jìn)的閥。
【附圖說明】
[0004]圖1是根據(jù)本發(fā)明的至少一方面的閥工具在套筒關(guān)閉的情況下的截面圖。
[0005]圖2是根據(jù)本發(fā)明的至少一方面的閥工具在套筒打開的情況下的截面圖。
[0006]圖3是根據(jù)本發(fā)明的至少一方面的閥工具的分解截面圖。
[0007]圖4至圖8是閥工具的各部件的截面圖。
[0008]圖9至圖11是頂子件、底子件和套筒的截面圖。
[0009]圖12是根據(jù)本發(fā)明的至少一個實(shí)施方式的閥工具的截面圖。
[0010]所有附圖中相同的附圖標(biāo)記一致地表示對應(yīng)的特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明涉及用于在不對水泥套管刺孔的情況下在油氣井中液力壓裂多個區(qū)域的閥。無芯軸套管在閥元件處于關(guān)閉位置時提供水泥在套管內(nèi)的流動并且在套筒打開時允許壓裂流體通過水泥套管軸向流動以壓裂閥附近的構(gòu)造。此處公開的發(fā)明是在此工序中使用的改進(jìn)的閥。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提供用于提供水泥在套管內(nèi)流動的無芯軸套管。
[0013]本發(fā)明的目的在于提供在套管內(nèi)具有套筒的套管，該套筒防止套管內(nèi)的開口在水泥灌漿工序期間與水泥連通。
[0014]本發(fā)明的目的在于提供具有可移動的套筒的套管，該可移動的套筒能夠通過壓力或其他裝置而移動，以使窗/開口/孔暴露在套管內(nèi)以準(zhǔn)備用于壓裂工序。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明是具有上子件(sub)12和下子件14的無芯軸的閥工具10。優(yōu)選地，各子件具有延長的筒狀部，該延長的筒狀部用作水泥阻擋件，該延長的筒狀部與套筒16結(jié)合，以從閥工具10的一端至另一端呈現(xiàn)平滑的、幾乎連續(xù)的壁。
[0016]上主體18和下主體20圍繞上子件和下子件設(shè)置。上主體和下主體螺紋接合在一起或可以通過銷或螺釘19銷接在一起，然后固定到子件，以通過定位螺釘21等使子件相對于彼此定位?？蛇x擇地，上主體18和下主體20可以形成為一個單元。預(yù)定尺寸的子件之間的間隙22提供窗或開口，該窗或開口與上主體內(nèi)的開口24對準(zhǔn)，使得在壓裂期間流體可以選擇性地在閥工具10的內(nèi)部和閥工具附近的環(huán)境之間穿過。
[0017]套筒20的上端30抵壓凸緣(collar)32(圖3)，以在上端30、凸緣32和上主體16之間形成套筒腔。貫通上子件的開口被爆炸盤(burst disk)34選擇性地阻塞。可選的進(jìn)入孔36可以被管塞等阻塞，以在閥工具被組裝好的情況下替換或維修爆炸盤34或允許套筒腔內(nèi)的壓力均衡。套筒腔初始處于大氣壓下，即未受壓。如下面將進(jìn)一步討論的，在操作期間，上子件內(nèi)的高壓將使爆炸盤34爆裂，引起套筒的上端30的壓力增大，從而向套筒施壓以使套筒向下移動。優(yōu)選地，通過可以在37或在其他位置(圖3)處設(shè)置在下主體和套筒之間的剪切銷或剪切環(huán)等防止套筒意外地移動。在相同的位置38、40、42的O型圈或其它密封件也可以設(shè)置成密封套筒腔。一旦套筒腔內(nèi)的壓力足以克服剪切銷的力，則套筒將向下滑動(至腔13內(nèi))而使窗24暴露于閥工具10的內(nèi)部。隨著套筒的下端44撞擊下子件14的凸緣46，套筒的移動將停止?？梢允褂眉?、鎖定環(huán)或其他裝置來確保套筒不能在相反的方向上運(yùn)動并且一旦開口打開就不能封閉開口。出于已知的目的，腔13可以在一端由活塞15限制。
[0018]在操作中，將閥工具安裝在套管柱(casingstring)上的期望位置。然后，套管柱下降到井眼內(nèi)。當(dāng)套管柱設(shè)定到期望的深度時，使用適當(dāng)?shù)墓ぞ呋蜷_口將水泥栗送通過套管并且栗送出至井眼內(nèi)。然后，將塞子或其他裝置下降通過套管而擦拭套管，以移除殘留的水泥。因?yàn)閮?nèi)部的壁是光滑的(即，不包括在芯軸內(nèi)暴露的窗或孔等)，因此塞子能夠容易地移除任何水泥。當(dāng)套筒20關(guān)閉時，上子件和下子件呈現(xiàn)延伸至塞子的筒狀壁，并且套筒20提供了跨越(bridging across)上子件和下子件之間的間隙22的筒狀蓋。這與諸如于2012年9月18日授權(quán)給Sommers等人的美國專利8，267，178的芯軸開口 23等的現(xiàn)有技術(shù)的裝置是有區(qū)別的，該專利通過引用而并入于此。由于當(dāng)水泥被栗送通過套管時，開口暴露于閥工具的內(nèi)部，因此水泥可能慢移(creep)到現(xiàn)有技術(shù)的裝置的芯軸中的開口內(nèi)并且塞子可能無法將水泥從這些開口中移除，減小了開口的有效區(qū)域。
[0019]當(dāng)期望打開閥工具10的窗時，增大套管內(nèi)的壓力。增大的壓力引起爆炸盤34破壞(breach)，從而允許壓力進(jìn)入套筒腔。套筒腔內(nèi)的壓力向下作用于套筒20。期望的力級的向下壓力剪切剪切銷或剪切環(huán)37，從而允許套筒移動而不與間隙22對準(zhǔn)。隨著套筒縮回，間隙22暴露于上主體16的窗24。在對準(zhǔn)開口并且套筒退回的情況下，閥工具10的內(nèi)部和與閥工具相鄰的外部基礎(chǔ)流體連通。然后，壓裂流體能夠從閥工具10的內(nèi)部施加至閥工具10的外部區(qū)域，以壓裂與閥相鄰的基礎(chǔ)或需要時執(zhí)行其它的這種操作。
[0020]雖然已經(jīng)說明了具有優(yōu)選設(shè)計(jì)的本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的已知或慣用實(shí)踐的范圍內(nèi)，如可以應(yīng)用于前文闡述的中心特征地，根據(jù)本發(fā)明的總的原理，從本公開出發(fā)，本發(fā)明的進(jìn)一步變形、用途和/或適配是可能的，這些都落入本發(fā)明的范圍和所附權(quán)利要求的限定內(nèi)。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施方式，而是包括在權(quán)利要求范圍內(nèi)的任何和所有實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于向井用閥工具周圍的環(huán)境提供窗的井用閥工具，所述閥工具包括: 頂子件和底子件，其中，所述頂子件未直接連接于所述底子件； 外套筒，其連接在所述頂子件和所述底子件之間并具有至少一個窗； 內(nèi)套筒，其在所述外套筒內(nèi)、連接在所述頂子件和所述底子件之間，以限定選擇性地防止所述頂子件、所述底子件和所述內(nèi)套筒內(nèi)的區(qū)域與所述外套筒之間在至少一個窗處流體連通的內(nèi)通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井用閥工具，其特征在于，所述套筒能夠沿著所述頂子件和所述底子件構(gòu)成的組中的一個子件選擇性地滑動，以選擇性地提供所述內(nèi)通道和所述外套筒之間在至少一個窗處的流體連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井用閥工具，其特征在于，所述套筒通過至少一個剪切銷或剪切盤連接于所述頂子件和所述底子件構(gòu)成的組中的一個子件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井用閥工具，其特征在于，所述套筒包括壓力爆炸閥，其用于加壓所述套筒以引起所述套筒沿著所述頂子件和所述底子件構(gòu)成的組中的一個子件滑動，以選擇性地提供所述內(nèi)通道和所述外套筒之間在至少一個窗處的流體連通。5.一種操作井用閥工具的方法，其包括: 提供頂子件和底子件； 將外套筒連接在所述頂子件和所述底子件之間，其中，所述外套筒包括至少一個窗；將內(nèi)套筒在所述外套筒內(nèi)、連接在所述頂子件和所述底子件之間，以相對于在所述頂子件、所述底子件和所述內(nèi)套筒內(nèi)限定的區(qū)域選擇性地密封所述外套筒。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的操作井用閥工具的方法，其特征在于，該方法還包括: 使所述閥工具在井內(nèi)行進(jìn)； 將水泥澆注到所述閥工具內(nèi)； 通過使塞子移動通過所述閥工具來從所述閥工具移除所述水泥。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的操作井用閥工具的方法，其特征在于，該方法還包括: 使所述閥工具在井內(nèi)行進(jìn)； 將水泥澆注到所述閥工具內(nèi)； 通過使塞子移動通過所述閥工具來從所述閥工具移除所述水泥； 對所述閥工具的內(nèi)通道加壓； 所述壓力用于使所述內(nèi)套筒相對于所述外套筒移動，以允許所述內(nèi)通道和所述外套筒之間流體連通； 栗送壓裂流體通過所述外套筒的所述至少一個窗。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的操作井用閥工具的方法，其特征在于，該方法還包括: 使所述閥工具在井內(nèi)行進(jìn)； 將水泥澆注到所述閥工具內(nèi)； 通過使塞子移動通過所述閥工具來從所述閥工具移除所述水泥； 在所述內(nèi)通道和內(nèi)套筒致動腔之間提供壓力爆炸閥； 對所述閥工具的所述內(nèi)通道加壓； 使所述壓力上升直到所述壓力使所述壓力爆炸閥爆裂，從而允許對所述內(nèi)套筒致動腔加壓； 所述內(nèi)套筒致動腔內(nèi)的所述壓力用于使所述內(nèi)套筒相對于所述外套筒移動，以允許所述內(nèi)通道和所述外套筒之間流體連通。
【文檔編號】E21B34/06GK106030025SQ201480060067
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年9月16日
【發(fā)明人】M·薩默斯
【申請人】塔吉特科普利森公司