通过水泥外套管进行液力压裂所使用的阀制造技术

本发明专利技术涉及通过水泥外套管进行液力压裂所使用的阀。一种阀包括：具有开口的壳体；设置在壳体内的心轴，所述心轴具有开口；设置在心轴的通道内的能够破裂的盘；设置在壳体和心轴之间的滑动套筒；以及设置在心轴内的球座。一种驱动阀的方法包括：使流体流过阀；使球体落下；将球体安置在球座中并阻断流体经过心轴的流动；使流体流过通道并流至滑动套筒；使滑动套筒在阀内轴向运动；使流体通过壳体的开口和心轴的开口流出。一种阀包括：具有开口的壳体；设置在壳体内的心轴，所述心轴具有开口和通道；设置在壳体和心轴之间的滑动套筒；以及设置在心轴内的球座，所述球座阻断心轴和通道之间的流体连通。

【技术实现步骤摘要】
通过水泥外套管进行液力压裂所使用的阀相关申请的交叉引用本申请是2011年9月1日提交的、序列号为No.13/223,909的美国专利申请的部分继续申请，该美国申请的全部公开内容以引用的方式结合于此。
此处公开的实施方式涉及在对井下地层进行液力压裂中所使用的装置和方法。更具体地，此处公开的实施方式涉及在液力压裂操作中所使用的井下阀。
技术介绍
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可提供用于在此描述的主题和/或下文声称的主题中的背景或者提供了与该主题相关的背景。此部分提供背景信息以利于更好地对本专利技术的各个方面进行理解。这是对“相关”技术的论述。这样的技术是相关技术而决不是暗示该技术也是“现有”技术。该相关技术可以是现有技术也可以不是现有技术。本文在此部分中的论述应以这种角度进行阅读，而不应将其作为对现有技术的承认。由于在水泥灌注过程完成后，阀的开口会受水泥或其它碎屑的影响，因此上面公开的完井方法中所使用的阀的现有设计容易失效。通常所使用的滑动套筒或活塞的一部分暴露在上述水泥流中或暴露至在井筒和套管管柱之间流动的水泥。
技术实现思路
根据本专利技术的阀通过将滑动套筒隔离在外部壳体和内部心轴之间而克服了上面描述的难题。内部心轴中的可破裂盘在选定压力下发生破裂。压力随后将作用在滑动套筒的一端并使滑动套筒移动到打开位置从而使得压裂流体直接作用于水泥套管。滑动套筒包括锁定环形螺母以防止所述滑动套筒滑回关闭位置。在第一方面中，阀包括：具有开口的壳体；设置在壳体内的心轴，所述心轴具有开口；设置在所述心轴的通道中的能够破裂的盘；设置在所述壳体和所述心轴之间的滑动套筒；以及设置在心轴内的球座。第二个方面包括驱动阀的方法，所述阀包括：具有开口的壳体；具有开口和通道的心轴；设置在壳体和心轴之间的滑动套筒；设置在心轴内的球座。所述方法包括：使流体流过所述阀；使球落下；将所述球安置在球座内并阻断所述流体通过心轴的运动；使所述流体经过所述通道流到所述滑动套筒；使所述滑动套筒在所述阀内轴向运动；使所述流体经过所述壳体的开口和所述心轴的开口流出。在第三方面中，阀包括：具有开口的壳体；设置在壳体内的心轴，所述心轴具有开口和通道；设置在所述壳体和所述心轴之间的滑动套筒；以及设置在心轴内的球座，所述球座阻断所述心轴和所述通道之间的流体连通。上面给出了本专利技术的简单概述以便提供对本专利技术某些方面的基本理解。这一概述并不是对本专利技术的穷尽式的综述。该概述并不旨在确定本专利技术的主要元素或关键元素，也不旨在描述本专利技术的范围。其唯一的目的是作为将在后面进行论述的更详细的描述的序言而以简单的形式给出一些概念。附图说明结合附图参考下面的描述可以理解本专利技术，在附图中类似的附图标记表示类似的元件，并且：图1是根据本专利技术的一个实施例的阀的侧视图；图2是沿图1中的2-2线剖开的处于关闭位置的阀的截面图；图3是沿图2中的3-3线剖开的阀的截面图；图4是滑动套筒的截面图；图5是锁定环保持部的截面图；图6是锁定环的截面图；图7是锁定环的端部视图；图8是处于打开位置的阀的截面图；图9是图8中圈出的区域的放大图；图10是根据本专利技术公开的实施方式的处于关闭位置的阀的截面图；图11是根据本专利技术公开的实施方式的处于打开位置的阀的截面图；图12是根据本专利技术公开的实施方式的阀的驱动方法的流程图；图13是根据本专利技术公开的实施方式的处于关闭位置的阀的截面图；图14是根据本专利技术公开的实施方式的处于打开位置的阀的截面图；图15是根据本专利技术公开的实施方式的阀的驱动方法的流程图。虽然本专利技术允许各种改进和可代替的形式，但附图在此示出了以示例的方式进行详细描述的特定实施方式。然而应理解，此处对特定实施方式的描述并不旨在将本专利技术限制为所公开的具体形式，相反，其意图在于覆盖落入由权利要求所限定的本专利技术的实质和范围内的所有改进实施方式、等同实施方式和可代替的实施方式。具体实施方式下面描述本专利技术图示的实施方式。为了清楚起见，本说明书中没有描述实际设备的全部特征。当然能够理解的是，在任何这样的实际实施方式的研发中，都必须作出许多特别执行的决定以实现研发者的特定目标，例如遵循系统相关或商业相关的限制，所述这些限制将依设备的不同而不同。另外，能够理解的是，这样的研发工作，即使是复杂和耗时的，对于得益于本专利技术公开内容的本领域普通技术人员而言也将是常规的工作。如图1中所示，本专利技术的阀10的一个实施例包括主壳体13和两个相似的端部连接件部分11、12。主壳体13是在每个端部都具有螺纹部61的中空圆筒件，各所述螺纹部61接收各端部连接件的螺纹部18。端部连接件11和12可具有内螺纹或外螺纹以连接到套管管柱。如图2中所示，主壳体13包括一个或更多个开口19，所述开口19由环形保护套40环绕。环形保护套40由具有耐高冲击强度的材料制成。阀10包括心轴30，所述心轴30形成为在端部连接件11、12之间延伸的中空圆筒形管（如图2中所示）。心轴30包括一个或更多个穿过心轴的外壁延伸的孔口23。心轴30还具有处于其外部的中间螺纹部51。一个或更多个可破裂盘41、42位于心轴内（如图3中所示）。可破裂盘41、42位于在心轴30的内表面和外表面之间延伸的通道内。心轴的外表面中设置有环形凹部17和27以容纳合适的密封件。通过将心轴的肩部15接合在端部连接件的内表面中，使得心轴30被限定在端部连接件11和12之间。端部连接件11和12包括纵向延伸部18，所述纵向延伸部18使主壳体13与心轴30间隔开并从而形成了腔室36。纵向延伸部18具有用于容纳合适的密封件的环形凹部32。滑动套筒部件20位于所述腔室36内并且大体上是中空圆筒状结构（如图4所示）。滑动套筒部件20包括具有螺纹部66的直径较小的部分24。滑动套筒部件20还设置有用于容纳剪切销21的端部的凹槽43。滑动套筒部件20还包括容纳合适的环形密封件的环形槽16和22。如图9中所示，锁定环保持部25具有棘齿61且该锁定环保持部25保持锁定环50，锁定环50在其外表面具有棘齿51且在其内表面具有棘齿55。锁定环50包括开口91（如图7中所示），随着滑动套筒从关闭位置运动到打开位置，所述开口91能使所述锁定环直径增加。锁定环保持部25具有足够的直径裕度，从而使得锁定环50能啮合到心轴的棘齿63而决不会使锁定环50与锁定环保持部25的螺纹连接松脱。锁定环保持部25具有螺纹部26以便与滑动套筒部件上的螺纹部24相啮合。锁定环保持部25还具有多个用于设置螺杆（未示出）的孔46和62。在使用中，阀10可以通过端部连接件11、12连接到套管管柱。一个或更多个阀10可以被结合到套管管柱内。在套管管柱已被配置在井内以后，如现有技术中常规的方式那样，水泥被向下泵送从而经过套管并从套管底部流出而进入到井筒和套管之间的环空内。在水泥流动终止后，将塞子或其它装置向下泵送以擦拭套管和阀从而清除残留的水泥。当所述塞子或其它装置被锁定或密封在井底组件中时，增加压力以在预定压力下使得可破裂盘发生破裂。流体压力将作用在滑动套筒部件20上以导致剪切销折断并继而使滑动套筒部件20向下游或向右运动（如图8中所示）。此运动将使得压裂流体能通过心轴中的孔口23以及外壳中的开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀，包括：具有开口的壳体；设置在所述壳体内的心轴，所述心轴具有开口；设置在所述心轴的通道中的能够破裂的盘；设置在所述壳体和所述心轴之间的滑动套筒；以及设置在所述心轴内的球座。

【技术特征摘要】
2011.09.01 US 13/223,909;2011.12.06 US 13/312,5171.一种阀，包括：具有开口的壳体；设置在所述壳体内的心轴，所述心轴具有开口；设置在所述心轴的通道中的能够破裂的盘；设置在所述壳体和所述心轴之间的滑动套筒；以及设置在所述心轴内的球座。2.如权利要求1所述的阀，其中当所述阀处于关闭位置时，所述滑动套筒阻断壳体中的开口与心轴中的开口之间的流体连通。3.如权利要求1所述的阀，其中所述滑动套筒被构造为能够在所述壳体和所述心轴之间在轴向上运动。4.如权利要求1所述的阀，所述阀还包括设置在球座中的球体。5.如权利要求1所述的阀，其中所述能够破裂的盘轴向地定位在所述滑动套筒的上方。6.如权利要求1所述的阀，其中所述球座轴向地定位在所述能够破裂的盘的下方。7.如权利要求1所述的阀，其中在所述心轴和所述壳体之间且在所述心轴的开口和所述壳体的开口的轴向上方设置有第一腔室，在所述心轴和所述壳体之间且在所述心轴的开口和所述壳体的开口的轴向下方设置有第二腔室。8.如权利要求7所述的阀，其中当所述阀处于关闭位置时，所述第一腔室和所述第二腔室处于大气压力下。9.一种用于驱动阀的方法，所述方法包括：使流体流过阀，所述阀包括：具有开口的壳体，该壳体的开口穿过壳体的壁径向定位；具有开口和通道的心轴，该心轴的开口穿过心轴的壁径向定位；设置在所述壳体和所述心轴之间的滑动套筒，所述滑动套筒用于在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置中，所述壳体中的开口与所述心轴中的开口之间的流体连通被阻断，而在所述打开位置中，则实现所述壳体中的开口与所述心轴中的开口之间的流体连通；以及设置在所述心轴内的球座；使球体落下；使所述球体坐落在所述球座中并阻断流体经过心轴的流动；在所述球体坐落在所述球座中并阻断流体经过心轴的流动的情况下，使流体流过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·T·索莫斯，S·L·杰克逊，
申请(专利权)人：蒂姆石油工具有限公司，
类型：发明
国别省市：