专利名称：管路悬挂器往复阀的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及油气井的生产，并且更具体地涉及ー种井口组件，其具有通过加压流体可在ー个方向上移动的往复阀。
背景技术：
用于生产从地下岩层开采的碳氢化合物的井口通常包括井口组件，该井口组件附接在形成于碳氢化合物生产岩层中的井孔的上端处。井口组件通常提供支承悬挂器以便将生产管路和套管(casing)悬置在井孔中。套管对井孔加衬，从而使井孔与包绕岩层隔离。 管路通常同心地处于套管内，且在其中提供导管以便生产存在于岩层内的碳氢化合物。井ロ组件通常还包括邻近套管和管路进入井孔处的井ロ罩，以及井ロ罩顶上的采油树(或井口采油装置)。采油树通常用于控制和分配由井孔产生的流体，且有选择地提供流体连通或通向管路、套管和/或管路与套管之间的环形空间的通道。阀组件通常提供在井ロ采油树内用于控制越过井ロ的流体流，例如来自钻孔的生产流，或进出井口的循环流体流。在一种类型的井口系统中，同心管路悬挂器处于井口罩中，从而将管路延伸至井孔中，且在管路与对井孔加衬的套管之间形成环形空间。管路环形空间阀通常位于管路悬挂器中，因为对于此类树而言不能临时地安装塞子和将塞子从管路环形空间通道中取出。在图1的侧面局部截面视图中示出了井口组件10的现有技术实例。井口组件10 在其外周上具有环状井口罩12，以及同心地处于井口罩12内的管路悬挂器14。管路16从管路悬挂器14向下垂挂在套管18内。套管18悬挂在套管悬挂器20上，该套管悬挂器20 在井口罩12内处于管路悬挂器14下方。管路环形空间22形成在管路16和管路悬挂器14 与套管18和套管悬挂器20之间的环状空间中。环形空间22中的密封件防止井孔压カ与环境之间的压力传递。有吋，对于各种井孔操作而言可能需要通向环形空间22且处在密封件下方的通道。因此，包括有往复阀M以便传递流体穿过井口组件10并通向环形空间22中。在图1 的现有技术实例中，往复阀M示为与管路16大致平行，且设置在形成于管路悬挂器14内的空腔中。通常，往复阀M通过液压方式促动，且在其中具有有选择地在开启位置与关闭位置之间移动的活塞。开启管线沈的实例示为将液压流体输送至活塞ー侧以将往复阀移动至使环形空间22中的压カ经由管路悬挂器14传递的开启位置，在此情况下，该液压流体然后可导送至井口罩10外。通过形成为穿过井口罩并与往复阀M连接的流动通道30，示出了通向井ロ罩10外的压カ传递。因此，当往复阀处于开启位置吋，流动通路形成为在通道30内穿过井口罩，穿过往复阀对，并进入环形空间22。还示出了关闭管线观，该关闭管线观输送液压流体用于关闭往复阀M以便阻止经由管路悬挂器14的压カ传递。开启管线26、关闭管线观均占据井口罩10内的空间
发明内容
本文公开了井口组件的实例，在示例性实施例中，该进ロ组件包括井ロ部件中的管路悬挂器，以及附接到插入井孔中的管路悬挂器上的管路。环形空间环绕管路。在管路悬挂器中还包括往复阀；其中往复阀包括套筒、阀关闭端ロ、阀开启端ロ，以及利用施加到阀关闭端口上的一定量的压カ有选择地在套筒内可滑动至关闭位置的活塞，以及该活塞利用施加到阀开启端口上的一定量的压カ有选择地可滑动至开启位置。在示例性实施例中， 流动通路延伸穿过管路悬挂器，进入管路环形空间中，且在活塞处于开启位置时穿过往复阀组件。在该示例性实施例中包括聚积器，其处在环形空间中且与阀关闭端ロ成流体连通。 在备选实施例中，井口部件可为井ロ罩或采油树。聚积器可加压至高于环境压カ的压カ。可选的是可包括弹簧，该弹簧受偏压以将往复阀推送至关闭位置。在备选实施例中，活塞通过与井口部件中的通道进行压カ传递而移动至开启位置，且通过与聚积器进行压力传递而移动至关闭位置。在备选实施例中，当阀移动至阀开启位置吋，聚积器中的压カ保持活塞上的力，以便朝关闭位置推动活塞。在备选实施例中，往复阀组件为第一往复阀组件，且其中流动通路为第一流动通路；在该备选实施例中，包括第二往复阀组件，其大致类似于第一往复阀组件。本文描述了井口组件的备选示例性实施例，在该备选示例性实施例中，井口组件包括具有设置于其中的管路悬挂器的井口部件，以及从管路悬挂器悬挂至井孔中的管路。 管路由管路环形空间包绕。在备选示例性实施例中，往复阀包括在管路悬挂器中；往复阀构成如下开启端ロ，其与加压流体成流体连通用于引送往复阀的一部分内的压カ以便有选择地将往复阀定位在开启位置；流动通路，其延伸穿过管路悬挂器、进入管路环形空间中且在住复阀处于开启位置时穿过往复阀；以及聚积器，其管路环形空间中与往复阀上的关闭端ロ成流体连通用于引送往复阀另一部分内的压カ以有选择地将往复阀定位至关闭位置。 在示例性实施例中，往复阀具有套筒和活塞，该活塞利用以施加到关闭端口上的一定量的压カ有选择地在套筒内可滑动以关闭往复阀，以及该活塞利用施加到往复阀开启端口上的一定量的压カ能选择地可滑动以开启往复阀。在示例性实施例中，当往复阀移动至往复阀开启位置吋，聚积器中的压カ保持活塞上的カ以沿ー个方向推动活塞以关闭往复阀。在示例性实施例中，当阀移动至阀开启位置吋，聚积器中的压カ保持活塞上的力，以便朝关闭位置推动活塞。在示例性实施例中，聚积器悬置在管路悬挂器的一部分与井ロ罩之间的环形空间中。在示例性实施例中，往复阀通过穿过井ロ罩的单条管线中的加压流体而促动至开启位置，以及通过聚积器中的压カ而促动至关闭位置。在示例性实施例中，包括另一大致相似的往复阀。在示例性实施例中，聚积器与第二往复阀上的关闭端ロ成流体连通用于引送第二往复阀另一部分内的压カ以便有选择地将第二往复阀定位至关闭位置。可选的是，可包括ー个以上的聚积器。本文还公开了ー种控制穿过井口组件的流动的方法。在示例性实施例中，该方法包括在管路悬挂器的开孔中提供往复阀。往复阀可通过施加压カ而开启，例如通过流体。这容许流动进入流动通道中，该流动通道在管路悬挂器与井口罩之间的环形空间内延伸，穿过开启的往复阀且通向井ロ组件外。开启阀继而又对往复阀的关闭侧加压。储存关闭侧中的压力，以便随后用于关闭往复阀。在备选实施例中，储存压力可涉及将压カ从往复阀的关闭侧引送至聚积器。在备选实施例中，聚积器为设置在环形空间中的封闭系统。
图1为现有技术的井口组件的侧面局部截面视图。图2为处于开启位置且根据本公开内容的往复阀的示例性实施例的侧截面视图。图3为处于关闭位置的图2中的阀组件的侧截面视图。图4为处于部分关闭位置的图2中的阀组件的侧截面视图。图5为根据本公开内容的井口组件的侧面局部截面视图。图6为图5中的井口组件的示例性实施例的轴向截面视图。图7为图5中的井口组件的示例性实施例的侧面局部截面视图。
具体实施例方式现在将在下文中參照示出实施例的附图以更为完整地描述本公开内容的设备及方法。然而，本公开内容的该主题可体现为许多不同的形式，且不应当看作是限于本文阐述的所示实施例；确切而言，这些实施例提供成使得本公开内容将为彻底和完全的，且将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。全文中相似的标号表示相似的元件。为了參照附图方便，不同的用语仅用于參照和图示。例如，方向用语如〃上〃、“下〃、“上方〃、“ 下方"等用于示出相对位置。应当理解的是，本公开内容的主题不限于所示和所述构造、操作、准确材料或实施例的准确细节，因为本领域的技术人员将很清楚各种变型和等同方案。在附图和说明书中， 公开了本公开内容的示范性实施例，且尽管使用了特殊用语，但它们仅用于一般性和描述性的意义，而并非为了限制的目的。因此，本公开内容因而仅由所附权利要求的范围限制。根据本公开内容的往复阀组件40的实例显示在图2中的侧截面视图中。图2中的往复阀组件40设置在形成为沿轴向穿过管路悬挂器44的开孔42中。环状套筒46通过示为邻接套筒46端部的环状锁紧螺母48而保持在开孔42的一部分内。通道端ロ(gallery port) 50沿径向突出穿过套筒46而与形成在开孔42外壁中的环状凹槽52成流体连通。长形活塞M示为在开孔42内同轴；活塞M的一端插入在套筒46内。肩部55沿活塞M外表面的一部分提供，且设置成离套筒46有一定距离。肩部55沿活塞M在径向上向外延伸而形成前面56和后面57的区域所限定；其中，前面56处于肩部55邻近套筒46的一端上， 而后面57处于肩部远离套筒46的一端上。仍參看图2，开启端ロ 58沿径向突入罩42中且与开孔42成流体连通。开启端ロ 58邻近套筒46面对肩部55的ー侧与开孔42相交。关闭端ロ 60从本体42的外表面沿径向向内突出，且与开孔42成流体连通。关闭端ロ 60邻近肩部55的前面56与开孔42相交。流动管线61示为联接在关闭端ロ 60上，用于在端ロ 60与加压流体源(未示出)之间提供流体连通。弹簧62示为具有插入轴向开孔63的一端，该轴向开孔63形成在远离套筒 46的活塞M —端中。弹簧62相反的一端邻接固定在开孔42内的柄部64，以便在活塞M 与柄部64之间压缩弹簧62。柄部64外端上的螺栓头66以螺纹方式将柄部64固定到本体42中，以便压缩弹簧62给予偏压カ而将活塞M进ー步插入套筒46中。图2中的往复阀40处于开启位置，从而提供从开孔42内，经由通道端ロ 50并进入环状凹槽52的流体传递。环状凹槽52与流动通路(未示出)相联，该流动通路与井口组件(未示出)或通向进 ロ组件的环境成流体连通。
图3以侧截面视图示出了处于关闭位置的图2中的往复阀40。在该实例中，活塞 M示为进一歩插入套筒46内，且阻止在开孔42内并经由通道端ロ 50的流体传递。在使用实例中，通过控制开启端ロ 58和/或关闭端ロ 60中的压カ以产生跨过肩部55的压差而在开孔42内推动活塞M。当关闭端ロ 60处的压力超过开启端ロ 58处的压力足以克服滑动摩擦时，活塞M从图2中的位置移动至图3中的位置而关闭往复阀40。可选的是，例如在开启部分58/关闭部分60处压カ大致相等时，压缩弹簧62中的力可将活塞M推至关闭位置。将活塞M移离柄部64容许弹簧62从图2中的压缩构造伸长。当活塞M处于关闭位置吋，肩部55与套筒46的反向于锁紧螺母48的一端接触。图4中的侧截面视图示出了处于部分关闭位置的往复阀40的实例。在该实例中， 活塞M从图2的开启位置朝向图3的关闭位置推动。然而，由于活塞M与开孔42之间的摩擦，故肩部阳的前面56与套筒46间隔开，从而在前面56与套筒46之间留下间隙67。 部分关闭的构造可出现在失去将压カ施加到开启端ロ 58和/或关闭端ロ 60处的能力且仅通过弹簧62的扩张而执行关闭功能吋。现在參看图5，示出了根据本公开内容的井口组件68的实例。井口组件68示为具有在其外周上的环状井口罩70，以及在井口罩70内同心的管路悬挂器44。管路从管路悬挂器44向下垂挂到井孔(未示出)中。套管76外接管路74和一部分管路悬挂器44，从而限定管路和管路悬挂器和管路72，74与套管76之间的环形空间80。套管悬挂器78示为用干支承井口组件68内的套管76。空腔形成在管路悬挂器44中，且构造成用以将往复阀 40收纳于其中。开启管线79(虚轮廓线)示为从管路悬挂器44的上端沿轴向向下形成为邻近往复阀40，且与往复阀40成流体连通。将加压流体输送到开启管线79中可将往复阀 40促动至开启位置。在开启位置，也以虚轮廓线示出的流动通道86经由往复阀40与环形空间80成流体连通，从而提供从通向井ロ组件68的环境至环形空间80的通道。流动通道 86形成为穿过管路悬挂器44，且具有面对环状凹槽52的端部。向上穿过管路悬挂器44且然后沿径向向外，流动通道86与示为外接管路悬挂器44上部的井口组件中的环状凹槽87 相交。凹槽87与在井口组件中且处于凹槽87上方的环形空间88成流体连通。在图5的实例中，聚积器82示为与流动管线61成流体连通，该流动管线61联接到往复阀40(图2)的关闭端ロ 60上。在实例中，聚积器82为封闭系统，例如导管或管回路，其可经加压而储存用于关闭往复阀40的潜在关闭力。在示例性实施例中，聚积器82在安装之前加压。当往复阀40移动至关闭位置吋，活塞M朝聚积器82推动流体穿过流动管线61，从而增大聚积器82中的压力。因此，用于关闭往复阀40的能量可在毎次往复阀40 开启时储存，并且使得离开弹簧促动也是可用的。可选的是，管路(未示出)可连接到聚积器82上用于在安装之后对聚积器82加压。通过向聚积器82提供足够的压力，往复阀40 可在压カ从开启管线79移除时移入关闭位置；其中，可能期望或通过压カ供给损失而从开启管线79中除去压力。聚积器82的附加优点在干，在不消耗井口组件68中空间的情况下向往复阀40提供关闭功能。因此，其它控制线路可包括在不再由用于关闭往复阀40的流动管线所占据的空间内。图6中示出了从往复阀40和聚积器82下方向上看的井口组件68的轴向局部截面视图。在该实例中，多个往复阀40示为以各种角位置设置在环形空间80内。另外，ー个以上的聚积器82示为提供在环形空间80内。在图6的示例性实施例中，聚积器82可偏离往复阀40，或可直接处在往复阀40下方。图7的侧面局部截面视图中示出了井口组件68 的示例性实施例，其中，ー个以上的往复阀40与聚积器82成流体连通。在该实例中，聚积器回路90置于往复阀40之间并与聚积器82进行压力传递。 尽管仅以其部分形式示出或描述了本发明，但本领域的技术人员应当清楚的是这不限于此，而是可在不脱离本发明范围的情况下易于进行各种改变。
权利要求
1.一种井口组件，包括 井口部件；设置在所述井口部件中的管路悬挂器； 从所述管路悬挂器垂挂至井孔中的管路； 外接所述管路的管路环形空间；位于所述管路悬挂器中的往复阀组件，所述往复阀组件包括套筒、阀关闭端口、阀开启端口以及活塞，所述活塞利用施加到所述阀关闭端口上的一定量的压力有选择地在所述套筒内可滑动至关闭位置，以及所述活塞利用施加到所述阀开启端口上的一定量的压力有选择地可滑动至开启位置；流动通路，所述流动通路延伸穿过所述管路悬挂器、进入所述管路环形空间中，且在所述活塞处于开启位置时穿过所述往复阀组件；以及在所述环形空间中的与所述阀关闭端口成流体连通的聚积器。
2.根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述井口部件选自由井口罩和采油树所构成的清单。
3.根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述聚积器经加压达到高于环境压力的压力。
4.根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述井口组件还包括受偏压以将所述往复阀推动至所述关闭位置的弹簧。
5.根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述活塞通过与所述井口部件中的通道的压力传递而移动至所述开启位置，以及其中所述活塞通过与所述聚积器的压力传递而移动至所述关闭位置。
6.根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，当所述阀移动至所述阀的开启位置时，所述聚积器中的压力保持所述活塞上的力以朝向所述关闭位置推动所述活塞。
7.根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述往复阀组件包括第一往复阀组件，以及其中所述流动通路包括第一流动通路，所述井口组件还包括第二往复阀组件，所述第二往复阀组件包括套筒、与所述聚积器连通的阀关闭端口、阀开启端口，以及活塞，所述活塞利用施加到所述阀关闭端口上的一定量的压力有选择地在所述套筒内可滑动至关闭位置，以及所述活塞利用施加到所述阀开启端口上的一定量的压力有选择地可滑动至开启位置；以及第二流动通路，所述第二流动通路延伸穿过所述管路悬挂器、进入所述管路环形空间中，且在所述活塞处于开启位置时穿过所述第二往复阀组件。
8.一种井口组件，包括 井口部件；设置在所述井口部件中的管路悬挂器； 从所述管路悬挂器垂挂至井孔中的管路； 外接所述管路的管路环形空间；位于所述管路悬挂器中的往复阀，其包括开启端口，所述开启端口与加压流体成流体连通用于引送所述往复阀的一部分内的压力以便将所述往复阀有选择地定位在开启位置；流动通路，其延伸穿过所述管路悬挂器、进入所述管路环形空间，且在所述往复阀处于所述开启位置时穿过所述往复阀；以及位于所述管路环形空间中的聚积器，其与所述往复阀上的关闭端ロ成流体连通以引送所述往复阀的另一部分内的压カ用于将所述往复阀有选择地定位在关闭位置。
9.根据权利要求8所述的井口组件，其特征在干，所述往复阀包括套筒和活塞，所述活塞利用施加到所述关闭端口上的一定量的压カ有选择地在所述套筒内可滑动以关闭所述往复阀，以及所述活塞利用施加到所述往复阀的开启端口上的一定量的压カ有选择地可滑动以开启所述往复阀。
10.根据权利要求9所述的井口组件，其特征在干，当所述往复阀移动至所述往复阀的开启位置吋，所述聚积器中的压カ保持所述活塞上的カ以沿ー个方向推动所述活塞而关闭所述往复阀。
11.根据权利要求8所述的井口组件，其特征在干，当所述阀移入所述阀的开启位置吋，所述聚积器中的压カ保持所述活塞上的カ以朝向所述关闭位置推动所述活塞。
12.根据权利要求8所述的井口组件，其特征在干，所述聚积器悬置在管路悬挂器的一部分与井ロ罩之间的环形空间中。
13.根据权利要求8所述的井ロ组件，其特征在干，所述往复阀通过穿过所述井ロ罩的单条管线中的加压流体促动至所述开启位置，以及通过所述聚积器中的压カ促动至所述关闭位置。
14.根据权利要求8所述的井口组件，其特征在干，所述往复阀包括第一往复阀，以及其中所述流动通路包括第一流动通路，所述井口组件还包括第二往复阀，所述第二往复阀包括开启端ロ，其与加压流体成流体连通用于引送所述第二往复阀的一部分内的压カ以便将所述第二往复阀有选择地定位在开启位置；以及第二流动通路，其延伸穿过所述管路悬挂器、进入所述管路环形空间中，且在所述第二往复阀处于开启位置时穿过所述第二往复阀。
15.根据权利要求14所述的井口组件，其特征在干，所述聚积器与所述第二往复阀上的关闭端ロ成流体连通用于引送所述第二往复阀的另一部分内的压カ以便将所述第二往复阀有选择地定位至关闭位置。
16.根据权利要求14所述的井口组件，其特征在干，所述聚积器包括第一聚积器，以及所述井口组件包括第二聚积器，所述第二聚积器与所述第二往复阀上的关闭端ロ成流体连通用于引送所述第二往复阀的另一部分内的压カ以便将所述第二往复阀有选择地定位到关闭位置。
17.—种控制经由井口组件的流动的方法，包括在形成于管路悬挂器中的开孔中提供往复阀；将压カ引送至所述往复阀的开启侧以开启所述往复阀，而这继而对所述往复阀的关闭侧加压；引送流动穿过流动通道，所述流动通道在所述管路悬挂器与井口罩之间的环形空间内延伸，穿过开启的所述往复阀且通向所述井口组件外；储存来自于所述往复阀的关闭侧的压カ；以及通过将所储存的压カ引送至所述往复阀的关闭侧而关闭所述往复阀。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在干，储存压力的步骤包括将压カ从所述往复阀的关闭侧引送至聚积器。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在干，所述聚积器为设置在所述环形空间中的封闭系统。
全文摘要
本发明涉及管路悬挂器往复阀。具体而言，一种井口组件构成如下井口罩、安装在井口罩上的采油树，从井口罩内悬置到井孔中的管路，以及管路与井口罩之间的环形空间。往复阀提供在管路悬挂器内，该管路悬挂器支承来自井口罩内的管路。聚积器设置在与往复阀上的关闭位置端口成流体连通的环形空间中。压力保持在聚积器中，用于在除去用于开启阀的力时关闭往复阀。
文档编号E21B34/02GK102536161SQ20111046162
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者W·T·布里森 申请人:韦特柯格雷公司