气阀和具有该气阀的生产尾管制造技术

一种用于采油和采气的生产尾管（１２）的阀（３０），该阀布置成在发生气窜时自动关闭流入到所述生产尾管（１２）中的流体流，所述阀（３０）包括阀座（３２），该阀座具有至少一个中心入流通道（３４）和通向阀（３０）外的一个或者多个出流通道（３６、３８）。所述阀（３０）构造成具有等于生产尾管（１２）的外周形状的曲率，并且置于所述生产尾管（１２）的外侧，在所述阀（３０）中的流体流的流路上布置有具有相同曲率的矩形关闭盘（４０），其用于在所述关闭盘的表面（４０ａ）上产生相对于所述阀座（３２）的高速流，其中所述关闭盘（４０）适于根据通过的流体速度产生的压差来密封在所述阀座（３２）上。本发明专利技术还包括具有阀的生产尾管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于采油和釆气的生产尾管的阀，该阀制造为用于在发 生气窜时自动切断流入所述生产尾管中的流体流，所述阀包括阀座，该阀座 具有至少一个中心入流通道和从通向阀外的一个或者多个出流通道。本专利技术 还涉及一种包括阀的生产尾管。
技术介绍
当石油公司完成一口包括多个分支的井时，其希望在采气之前先采油。 通常薄的油区位于水顶之上、气顶之下。因为希望尽可能多地采油，然后再 采气，所以不希望发生气窜(从上面)和水窜(从下面)。迄今为止，气窜 会产生驱油现象并且一般要将多分支井的分支关闭(这可以通过分支控制阀 实现)。这通常会失去整个分支中的油(除了在采气时可能会随气一起流出 的一些油)。完井管柱包括多个生产尾管，每根生产尾管长12米，并且彼此拧接在 一起。在生产尾管上固定有滤沙管以防止沙进入油/生产设备中。在生产尾管 的不同的位置上布置有膨胀封隔器以相对于地层形成密封。其目的是将生产 尾管分成多个区段，每个区段可以看作是独立的生产环境，即防止多态流体 的液体和气体从一个区段进入到另一个区段，除非通过生产尾管该液体和气 体才能从一个区段进入到另一个区段。在生产尾管的全部区段最终受到气窜影响之前，通过保持生产尾管的还 没有受到气窜影响的任一区段的生产不中断，可以使得每口井的采油量多出 100% (—倍)。本专利技术的阀仅精确地关闭发生气窜的部位(即各个12米的生产尾管接头处)，从而在气体在生产尾管外部流动的情形下，能够在生产尾管的其他 部分上、至少在可能会受到气窜影响的其它区段上继续保持生产。所述关闭 基本上自动发生(即自主控制)，即本专利技术的阀不需要从地面上进行控制。 此外，还可以采用技术手段将该阀因气窜而关闭的信息传至地面。在该领域内，现有技术包括滤沙管、ICD (入流控制器)和压井过滤器。 油通过压井过滤器进入生产尾管。ICD是一种用于使得生产尾管上的压力均 布的压力吸收器，以免在生产尾管的一个部分空采，而在其他部分则产生极 高的压差。这种吸收或者调整还有利于避免对滤沙管造成破坏，且能防止地 层坍塌到生产尾管上。如果需要，现有的ICD可以作为一种保护装置，但是 本专利技术的阀具有更好的ICD性能(分布压力的性能)，因为其是比现有的ICD 功率更强的压力吸收器/压力均衡器。其他方案存在喷嘴可能会被堵塞或者腐蚀、在生产尾管内产生障碍以及 可能会产生密封泄漏等问题，这些问题将导致多态流体不可控制，从而削弱 了引入这些阀的真正目的。本专利技术的阀使用的是在表面/障碍物(盘片)上高速流动的伯努利原理。 伯努利原理正在被大量应用，该原理表明阀片/盘会因负压升高而被吸引压靠 在阀座上。由于密封并不是绝对的，压力最终会泄露到盘的另一侧，从而会 形成新的吸力，并重新建立密封。这意味着该技术方案将是动态的，将基于 流过盘的流体和/或气体的组分而发生作用。粘度越低，就越能更强、更快地 实现密封。实验表明，基本上所有的气体都可以通过使用伯努利原理的阀进 行阻止。另外，这种阀对于水窜也具有积极的效果，因此可同时减少出水量。本专利技术的阀的特点是，其设计相对比较扁平，从而能够设置在生产尾管 的外部，并支持使用现有技术在生产尾管的外部导油，直到油可以通过纵向 狭槽(即所谓的压井过滤器)进入到生产尾管的内部。根据本专利技术的自主控制阀是动态的，其具备适用于多态流体流的特性，而不需要由地面进行控制。基于该特定的特性，任一个阀在暴露于气体时都 将立即关闭。从而，气体必须选择其他路径，或者处在控制当中。通常，气 体会向该隔离区段的同一区域中的另一个阀渗透，从而该另一个阀也会关 闭。使用区域隔离(膨胀封隔器)可以防止气体流到该区段之外，从而能够 通过仅暴露于油和/水的所有的阀进行釆油。该阀针对水的特性应当设置为限制水量多于油量。该特性可以设置为在 希望水举升时使得更多的水可以通过，以便将油带到地面，而不需要进行人 工举升。当所有的油都被采出之后，在需要时可以打开每个尾管接头以便可以采 气。这种打开可通过打开腔室中的阀而发生，该阀位于让油直接进入到生产 尾管中的所述阀的前方。根据本专利技术的阀不会在生产尾管内产生障碍，从而 环流可不受阻碍地流过，并可进行干预。作为现有技术的例子，可参考下述文献WO 2007/027617A2、 US 7,185,706 B2、 NO 305.376 Bl、 WO 97/38248 Al、 WO 2006/015277 Al 、 NO 306.127 Bl、 WO 00/63530 Al和US 6,786,285 B2。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能够在生产尾管中发生气窜时关闭的自 主控制阀。上述目的通过独立权利要求1特征部分所限定的阀来实现，即所述阀构 造成具有等于所述生产尾管的外周面形状的曲率，并且设置于所述生产尾管的外侧，在所述阀中的流体流的流路上布置有具有相同曲率的矩形关闭盘， 该关闭盘用于在所述关闭盘的表面上产生相对于所述阀座的高速流，其中所 述关闭盘适于根据流过的流体流粘性产生的压差而密封在所述阀座上。 可选择的设计通过从属权利要求2-6的特征进行限定。所述关闭盘可以布置在所述阀的矩形腔室内，并且所述至少一个中心入 流通道可以是占所述腔室的长度的至少一半的槽口。此外，所述中心入流通 道的槽口的底部通过侧壁形成开放的矩形形状，通过该矩形，所述侧壁延伸 为通道，所述出流通道可以设计成矩形形式且布置在所述中心入流通道的两所述阀优选包括中空形状的下阀部分，该下阀部分的顶部具有向内突出 的翻边部分，其中所述关闭盘位于所述中空形状的腔室内，并且上阀部分包 括所述阀座和入流通道，并定位于所述中空形状的下阀部分的上面，其中所 述出流通道位于所述上阀部分和下阀部分之间。所述阀可以布置在独立的阀 壳内，或者所述生产尾管可以构成所述阀壳的底部，而环绕的壳体则可以构 成所述阀壳的顶部。所述阀优选是动态阀，该动态阀设计成具有适于多态流体流的特性，并 独立于来自地面的外部控制。上述目的还通过如独立权利要求7所述的采油和采气的生产尾管来实 现，该生产尾管包括至少一个环绕的滤沙管和一个相邻的环绕的入流装置， 该入流装置布置成控制和引导流体流进入到所述生产尾管中，其中所述入流 装置包括多个腔室，在所述腔室之间具有流道，前腔室布置成从所述滤沙管 接收流体流，中间腔室布置成从所述前腔室接收流体流，并在发生气窜时自 动关闭气体进入到所述生产尾管中，该阀的中间腔室包括多个上述的阀，后 腔室布置成控制和引导流体流进入到所述生产尾管中。可选择的设计通过从属权利要求8-14的特征进行限定。 所述阔腔室可以包括固定在所述生产尾管上的多个支撑环，所述多个阀 在所述支撑环之间彼此间隔地布置在所述生产尾管的外圆周上，并且安装在 环绕的壳体的内部。所述支撑环可以包括安装到所述生产尾管上且被全密封 的两个圆形环，并且布置成引导流体流以及固定所述阀，因为所述阀安装在所述支撑环之间。流体应当优选地通过所述第一支撑环中的通道进入，然后通过第二支撑 环中的通道流向所述后腔室。所述前腔室还可以包括酸性封堵塞，该酸性封堵塞布置成在油都被采出 之后能够被解堵以便采气，和/或可以包括单向阀，该单向阀允许对地层进行 压井作业。所述后腔室可以布置成引导流体流通过压井过滤器进入到所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种与采油和采气有关的生产尾管（１２）的阀（３０），该阀布置成在发生气窜时自动关闭流入到所述生产尾管（１２）中的流体流，所述阀（３０）包括阀座（３２），该阀座具有至少一个中心入流通道（３４）和通向所述阀（３０）外部的一个或者多个出流通道（３６、３８），其特征在于，所述阀（３０）构造成具有等于所述生产尾管（１２）的外周形状的曲率，并且置于所述生产尾管（１２）的外侧，在所述阀（３０）中的所述流体流的流动路径上布置有具有相同曲率的矩形关闭盘（４０），以在该关闭盘的表面（４０ａ）上产生相对于所述阀座（３２）的高速流体流，其中所述关闭盘（４０）适于根据由通过的所述流体流的粘性所产生的压差而密封在所述阀座（３２）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】NO 2007-5-23 200726391、一种与采油和采气有关的生产尾管(12)的阀(30)，该阀布置成在发生气窜时自动关闭流入到所述生产尾管(12)中的流体流，所述阀(30)包括阀座(32)，该阀座具有至少一个中心入流通道(34)和通向所述阀(30)外部的一个或者多个出流通道(36、38)，其特征在于，所述阀(30)构造成具有等于所述生产尾管(12)的外周形状的曲率，并且置于所述生产尾管(12)的外侧，在所述阀(30)中的所述流体流的流动路径上布置有具有相同曲率的矩形关闭盘(40)，以在该关闭盘的表面(40a)上产生相对于所述阀座(32)的高速流体流，其中所述关闭盘(40)适于根据由通过的所述流体流的粘性所产生的压差而密封在所述阀座(32)上。2、 根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述关闭盘(40)布置在 所述阀(30)中的矩形腔室(42)内，并且所述至少一个中心入流通道(34) 是沿所述腔室的长度的至少一半布置的槽口。3、 根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述中心入流通道(34) 的槽口在底部通过侧壁成形为开放的矩形形状(34a)，然后该侧壁形成为漏 斗形状(34b)，并且所述出流通道(36、 38)设计成矩形形状且布置在所述 中心入流通道的两侧。4、 根据权利要求2或3所述的阀，其特征在于，所述阀(30)包括中 空形状的下阀部分(44)，该下阀部分具有向内伸出的顶部翻边部分(46、 48)，其中所述关闭盘(40)位于所述中空形状的下阀部分内，并且上阀部 分(50)包括所述阀座(32)和入流通道(34)，该上阀部分定位于所述中 空形状的下阀部分的上面，所述出流通道(36、 38)位于所述上阀部分(50) 和下阀部分(44)之间。5、 根据权利要求4所述的阀，其特征在于，所述阀(30)布置在独立 的阀壳(28)内，或者由所述生产尾管(12)构成所述阀壳的底并由壳体(18) 构成所述阀壳的顶。6、 根据权利要求2至5中任一项所述的阀，其特征在于，所述阀(30) 是动态阀，该动态阀布置成具有适于多态流体流的特性，并独...

【专利技术属性】
技术研发人员：EH约翰森，
申请(专利权)人：IOR技术公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]