上下压裂系统技术方案

一种用于在井筒中使用的阀，该阀包括：壳体，壳体包括壳体端口；可滑动的闭合构件，闭合构件被布置在壳体的钻孔中并且包括闭合构件端口；和密封件，密封件被布置在所述壳体中；其中闭合构件包括在壳体中的第一位置和与所述第一位置轴向间隔开的第二位置，在所述第一位置，在闭合构件端口和壳体端口之间提供流体连通，在所述第二位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间的流体连通被限制，其中响应于通过封塞构件密封地接合密封件来密封壳体的钻孔，所述闭合构件被构造成从第一位置致动到第二位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】上下压裂系统相关申请的交叉引用本申请要求于2015年7月31日提交的名称为“上下压裂系统”的美国临时专利申请序列号62/199,750、于2015年10月13日提交的名称为“上下压裂系统”的美国临时专利申请序列号62/240,819以及于2016年6月20日提交的名称为“上下压裂系统”的美国临时专利申请序列号62/352,414的优先权，其各自通过引用整体并入本文。关于联邦政府赞助的研究或开发的声明不适用。
技术介绍
本公开总体涉及用于生产烃的修井和完井系统。更具体地，本公开涉及可致动的井下工具，该井下工具包括可滑动的套筒，用于在完井、井筒维修和生产操作期间提供到开放(未下套管)井筒和下套管井筒的可选入口，例如对开放井筒和下套管井筒进行水力压裂以及对下套管井筒进行射孔。本公开还涉及用于选择性地致动井下工具的可滑动套筒的工具，用于在井筒维修和生产操作中提供到开放井筒和下套管井筒的可选入口。此外，本公开涉及用于从延伸穿过地层的井筒的多个区水力压裂地下地层的工具。本公开还涉及用于选择性地对井柱的部件进行射孔以准备水力压裂地下地层的工具。水力压裂和增产可以改善来自延伸到地下地层的井筒的一个或多个生产区的烃的流动。具体地，诸如水力压裂之类的地层增产技术可以与提供额外暴露于含烃地层(例如页岩地层)的偏斜或水平井筒一起使用。水平井筒包括从地面延伸至“跟部”的竖直段，在“跟部”处井筒过渡到水平或偏斜段，该水平或偏斜段水平延伸穿过含烃地层，终止于井筒的水平段的“趾部”。已经开发了一系列结合了水力压裂操作的完井策略和系统，以经济地提高来自地下地层的产量。具体地，已经开发了一种“桥塞射孔联作”完井策略，其包括将通过井筒(通常具有胶结衬套)系住的桥塞连同一个或多个射孔工具泵送到靠近井筒趾部的期望区。将桥塞固定并且使用射孔工具对该区进行射孔。随后，移出工具，并将高压压裂流体泵入井筒中，并通过设定的桥塞将该流体引导到地层，以通过完成的射孔在选定区处使地层水力压裂。然后该过程可以重复地在井筒水平段的跟部的方向上移动(即，“自下而上”移动)。因此，尽管桥塞射孔联作操作提供了增强的对井筒的流量控制和大量离散的生产区的创建，但是需要大量的时间和大量的流体来抽吸和取回执行该操作所需的各种工具。结合水力压裂的另一完井策略包括在衬套内部或在裸眼井筒中运行的球致动的滑动套筒(也称为“压裂套筒”)和隔离封隔器。特别是，该系统包括安装在单井柱上的隔离封隔器之间的井筒中的滑动套筒。隔离封隔器对井筒的内表面密封以将井筒的水平段分隔成多个离散的生产区，其中在每个生产区中布置有一个或多个滑动套筒。将球从地面泵入井柱中，直到该球在最接近井筒水平段的趾部的滑动套筒内座置。作用在球上的液压造成在座置的球后面形成液压压力，导致滑动套筒转位成打开位置，以便经由泵送到井柱中的高压流体在被致动的滑动套筒的生产区处对地层进行水力压裂。随后该过程可以使用逐渐增大尺寸的球重复朝向井筒的水平段的跟部移动(即，“自下而上”移动)，以致动剩余的滑动套筒更靠近井筒的水平段的跟部。滑动套筒的球和球座可以使用连续油管钻出。沿井柱布置的滑动套筒和隔离封隔器的使用可以使得水力压裂操作与桥塞射孔联作系统相比更为精简，但是使用不同尺寸的球和球座来致动多个滑动套筒可能会在压裂期间限制流体向地层流动的同时限制生产区的总数，因此需要使用高压和低粘度的流体来提供向地层的足够的流速。而且，使用不同尺寸的多个球也会使压裂操作复杂化，并且增加执行操作中的问题的可能性，例如球在泵吸期间卡住并且不能成功地致动其预期的滑动套筒。
技术实现思路
用于在井筒中使用的阀的实施例包括：壳体，其包括壳体端口；可滑动的闭合构件，其被布置在壳体的钻孔中并且包括闭合构件端口；和密封件，其被布置在壳体中，其中所述闭合构件包括在壳体中的第一位置和与第一位置轴向间隔开的第二位置，在第一位置，在闭合构件端口和壳体端口之间提供流体连通，在第二位置，在闭合构件端口和壳体端口之间的流体连通被限制，其中响应于通过封塞构件密封地接合密封件来密封壳体的钻孔，闭合构件被构造成从第一位置致动到述第二位置。在一些实施例中，闭合构件包括套筒。在一些实施例中，闭合构件包括在壳体中的第三位置，第三位置与第一位置和第二位置轴向间隔开，在第三位置，闭合构件端口和壳体端口之间的流体连通被限制。在某些实施例中，闭合构件的第一位置被轴向地布置在第二位置和第三位置之间。在某些实施例中，响应于封塞构件密封地接合密封件来密封壳体的钻孔，密封构件被构造成从第三位置致动到第一位置。在一些实施例中，阀还包括第一肩部，其被构造成物理接合封塞构件，使得在闭合构件从第一位置被致动到第二位置时，封塞构件维持与密封件的密封接合。在一些实施例中，第一肩部从壳体的内表面径向向内延伸。在某些实施例中，第一肩部从闭合构件的内表面径向向内延伸。在某些实施例中，壳体的内表面包括密封件。在一些实施例中，闭合构件的内表面包括密封件。在一些实施例中，阀还包括第一锁定环，其被径向地布置在壳体和闭合构件之间，其中第一锁定环包括第一位置和与第一位置径向间隔开的第二位置，第一位置允许在壳体和闭合构件之间的相对轴向移动，第二位置限制壳体和闭合构件之间在第一方向和与第一方向相反的第二方向上的相对轴向移动。在某些实施例中，闭合构件包括径向可平移的致动器，其被构造成在第一位置与第二位置之间致动第一锁定环。在一些实施例中，当第一锁定环被布置在第二位置时，闭合构件被锁定在第一位置。在一些实施例中，阀还包括第二锁定环，其被径向地布置在壳体和闭合构件之间并且与第一锁定环轴向间隔开，其中第二锁定环包括第一位置和与第一位置径向间隔开的第二位置，第一位置允许在壳体和闭合构件之间的相对轴向移动，第二位置限制在壳体和闭合构件之间在第一方向和第二方向两者上的相对轴向移动。在某些实施例中，当第二锁定环布置在第二位置时，闭合构件被锁定在第二位置。在一些实施例中，阀还包括第三锁定环，其被径向地布置在壳体和闭合构件之间并且与第一锁定环和第二锁定环轴向间隔开，其中第三锁定环包括第一位置和与第一位置径向间隔开的第二位置，第一位置允许在壳体和闭合构件之间的相对轴向移动，第二位置限制壳体和闭合构件之间在第一方向和第二方向两者上的相对轴向移动，其中闭合构件包括在壳体中的第三位置，第三位置与第一位置和第二位置轴向间隔开，在第三位置处，闭合构件端口和壳体端口之间的流体连通被限制，其中，当第三锁定环被布置在第二位置时，闭合构件被锁定在第三位置。用于在井筒中使用的阀的实施例包括：壳体，其包括壳体端口；和可滑动的闭合构件，其被布置在壳体的钻孔中并且包括闭合构件端口，其中闭合构件包括：在壳体中的第一位置，在第一位置，在闭合构件端口和壳体端口之间提供流体连通；与第一位置轴向间隔开的第二位置，在第二位置，在闭合构件端口和壳体端口之间的流体连通被限制；以及与第一位置和第二位置轴向间隔开的第三位置，在第三位置，在闭合构件端口和壳体端口之间的流体连通被限制。在一些实施例中，闭合构件的内表面包括第一肩部和与第一肩部轴向间隔开的第二肩部，响应于封塞构件和第一肩部之间的物理接合，在封塞构件和闭合构件之间的相对轴向移动被限制在第一方向上，并且响应于封塞构件和第二肩部之间的物理接合，在封塞构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在井筒中使用的阀，所述阀包括：壳体，所述壳体包括壳体端口；可滑动的闭合构件，所述闭合构件被布置在所述壳体的钻孔中，并且包括闭合构件端口；和密封件，所述密封件被布置在所述壳体中；其中，所述闭合构件包括位于所述壳体中的第一位置和与所述第一位置轴向间隔开的第二位置，在所述第一位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间提供流体连通，在所述第二位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间的流体连通受到限制；其中，响应于通过封塞构件密封地接合所述密封件来密封所述壳体的所述钻孔，从而所述闭合构件被构造成从所述第一位置致动到所述第二位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.31 US 62/199,750;2015.10.13 US 62/240,819;1.一种用于在井筒中使用的阀，所述阀包括：壳体，所述壳体包括壳体端口；可滑动的闭合构件，所述闭合构件被布置在所述壳体的钻孔中，并且包括闭合构件端口；和密封件，所述密封件被布置在所述壳体中；其中，所述闭合构件包括位于所述壳体中的第一位置和与所述第一位置轴向间隔开的第二位置，在所述第一位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间提供流体连通，在所述第二位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间的流体连通受到限制；其中，响应于通过封塞构件密封地接合所述密封件来密封所述壳体的所述钻孔，从而所述闭合构件被构造成从所述第一位置致动到所述第二位置。2.根据权利要求1所述的阀，其中，所述闭合构件包括套筒。3.根据权利要求1所述的阀，其中，所述闭合构件包括位于所述壳体中的第三位置，所述第三位置与所述第一位置和所述第二位置轴向间隔开，在所述第三位置，所述闭合构件端口和所述壳体端口之间的流体连通受到限制。4.根据权利要求3所述的阀，其中，所述闭合构件的所述第一位置被轴向地布置在所述第二位置与所述第三位置之间。5.根据权利要求3所述的阀，其中，响应于通过所述封塞构件密封地接合所述密封件来密封所述壳体的所述钻孔，从而所述闭合构件被构造成从所述第三位置致动到所述第一位置。6.根据权利要求1所述的阀，还包括第一肩部，所述第一肩部被构造成物理接合所述封塞构件，使得在所述闭合构件从所述第一位置被致动到所述第二位置时，所述封塞构件维持与所述密封件的密封接合。7.根据权利要求6所述的阀，其中，所述第一肩部从所述壳体的内表面径向向内延伸。8.根据权利要求6所述的阀，其中，所述第一肩部从所述闭合构件的内表面径向向内延伸。9.根据权利要求1所述的阀，其中，所述壳体的内表面包括所述密封件。10.根据权利要求1所述的阀，其中，所述闭合构件的内表面包括所述密封件。11.根据权利要求1所述的阀，还包括第一锁定环，所述第一锁定环被径向地布置在所述壳体和所述闭合构件之间，其中，所述第一锁定环包括第一位置和与所述第一位置径向间隔开的第二位置，所述第一位置允许所述壳体和所述闭合构件之间的相对轴向移动，所述第二位置限制所述壳体和所述闭合构件之间在第一方向和与所述第一方向相反的第二方向上的相对轴向移动。12.根据权利要求11所述的阀，其中，所述闭合构件包括径向可平移的致动器，所述致动器被构造成在所述第一位置和所述第二位置之间致动所述第一锁定环。13.根据权利要求11所述的阀，其中，当所述第一锁定环被布置在所述第二位置时，所述闭合构件被锁定在所述第一位置。14.根据权利要求11所述的阀，还包括第二锁定环，所述第二锁定环被径向地布置在所述壳体和所述闭合构件之间，并且与所述第一锁定环轴向间隔开，其中，所述第二锁定环包括第一位置和与所述第一位置径向间隔开的第二位置，所述第一位置允许所述壳体和所述闭合构件之间的相对轴向移动，所述第二位置限制所述壳体和所述闭合构件之间在所述第一方向和所述第二方向两者上的相对轴向移动。15.根据权利要求14所述的阀，其中，当所述第二锁定环被布置在所述第二位置时，所述闭合构件被锁定在所述第二位置。16.根据权利要求11所述的阀，还包括：第三锁定环，所述第三锁定环被径向地布置在所述壳体和所述闭合构件之间，并且与所述第一锁定环和所述第二锁定环轴向间隔开，其中，所述第三锁定环包括第一位置和与所述第一位置径向间隔开的第二位置，所述第一位置允许所述壳体和所述闭合构件之间的相对轴向移动，所述第二位置限制所述壳体和所述闭合构件之间在所述第一和所述第二方向两者上的相对轴向移动；其中，所述闭合构件包括位于所述壳体中的第三位置，所述第三位置与所述第一位置和所述第二位置轴向间隔开，在所述第三位置，所述闭合构件端口和所述壳体端口之间的流体连通受到限制；其中，当所述第三锁定环被布置在所述第二位置时，所述闭合构件被锁定在所述第三位置。17.一种用于在井筒中使用的阀，包括：壳体，所述壳体包括壳体端口；和可滑动的闭合构件，所述闭合构件被布置在所述壳体的钻孔中，并且包括闭合构件端口；其中，所述闭合构件包括：位于所述壳体中的第一位置、与所述第一位置轴向间隔开的第二位置以及与所述第一位置和所述第二位置轴向间隔开的第三位置，在所述第一位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间提供流体连通，在所述第二位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间的流体连通受到限制，在所述第三位置，在所述闭合构件端口和所述壳体端口之间的流体连通受到限制。18.根据权利要求17所述的阀，其中：所述闭合构件的内表面包括第一肩部和与所述第一肩部轴向间隔开的第二肩部；响应于封塞构件和所述第一肩部之间的物理接合，所述封塞构件和所述闭合构件之间的相对轴向移动被限制在第一方向上；并且响应于所述封塞构件和所述第二肩部之间的物理接合，所述封塞构件和所述闭合构件之间的相对轴向移动被限制在与所述第一方向相反的第二方向上。19.根据权利要求18所述的阀，其中：所述闭合构件的所述内表面包括轴向地布置在所述第一肩部和所述第二肩部之间的密封表面；并且响应于通过所述封塞构件密封地接合所述密封表面来密封所述壳体的所述钻孔，从而所述闭合构件被构造成从所述第一位置致动到所述第二位置。20.根据权利要求17所述的阀，其中，所述闭合构件的所述第一位置被轴向地布置在所述第二位置和所述第三位置之间。21.根据权利要求20所述的阀，还包括：密封表面，所述密封表面被布置在所述壳体的所述钻孔中；其中，响应于通过所述封塞构件密封地接合所述密封表面来密封所述壳体的所述钻孔，从而所述闭合构件被构造成从所述第三位置致动到所述第一位置；其中，所述壳体的内表面包括第一肩部；其中，当所述闭合构件从所述第三位置被致动到所述第一位置时，所述第一肩部被构造成物理接合所述封塞构件，以防止所述闭合构件从所述第一位置致动到所述第二位置。22.根据权利要求17所述的阀，还包括：第一剪切凹槽，所述第一剪切凹槽横向延伸穿过所述壳体；第一对剪切销，所述第一对剪切销被布置在所述第一剪切凹槽中，其中，所述第一对剪切销被第一对偏压构件偏压为物理接合。23.根据权利要求22所述的阀，还包括：销狭槽，所述销狭槽沿着所述壳体的内表面轴向地延伸，其中，所述销狭槽与所述第一剪切凹槽相交；和接合销，所述接合销从所述闭合构件的外表面延伸，其中，所述接合销被布置在所述销狭槽中；其中，响应于对所述闭合构件施加轴向力，从而所述闭合构件从所述第一位置被致动到所述第二位置，并且所述接合销剪切所述第一对剪切销的每个剪切销的终端部。24.根据权利要求23所述的阀，其中，响应于剪切所述第一对剪切销的每个剪切销的终端部，从而所述第一对偏压构件将所述第一对剪切销移位为物理接合。25.根据权利要求23所述的阀，还包括：第二剪切凹槽，所述第二剪切凹槽横向延伸穿过所述壳体，并与所述第一剪切凹槽轴向间隔开；和第二对剪切销，所述第二对剪切销被布置在所述第二剪切凹槽中，其中，所述第二对剪切销通过第二对偏压构件被偏压为物理接合；其中，响应于对所述闭合构件施加轴向力，从而所述闭合构件从所述第三位置被致动到所述第一位置，并且所述接合销剪切所述第二对剪切销的每个剪切销的终端部。26.根据权利要求17所述的阀，还包括：密封盖，所述密封盖包括布置在所述壳体的内表面中的钻孔，其中，所述密封盖包括密封表面，并且所述密封盖的所述钻孔与所述壳体端口流体连通；和细长密封构件，所述细长密封构件被布置在所述闭合构件的外表面上，其中，所述细长密封构件包括密封表面；其中，响应于所述细长密封构件和所述密封盖的所述密封表面之间的物理接合，从而在所述密封盖和所述密封构件之间形成金属对金属密封。27.根据权利要求26所述的阀，其中，所述细长密封构件并不围绕所述闭合构件的外周延伸。28.根据权利要求17所述的阀，其中，所述闭合构件包括套筒。29.一种用于致动井筒中的阀的流动传输封塞工具，所述流动传输封塞工具包括：壳体，所述壳体包括第一接合构件和第二接合构件，其中，所述第一接合构件和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·H·阿克曼，约翰·A·巴顿，
申请(专利权)人：ABD技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US