具有打开/关闭的轴向通路和侧向流体通路的井下工具制造技术

一种与用于在人工举升应用中使用的井下泵(P)可操作地关联的井下工具(10)包括本体(12)，本体(12)具有形成轴向流动通路的通孔(14)和形成侧向流动通路的多个侧向端口(16)、用于与阀部件(22)协作的阀座(18)以及套筒部件(20)。在使用中，井下工具(10)作为管柱(S)的部分被放入到钻孔中，诸如油和/或气体生产井钻孔(B)，井下工具(10)构造成容许流体通过井下工具(10)的选择性轴向通行，而防止流体的侧向通行，井下工具(10)可操作成响应于激活事件从第一关闭的构造移动至第二打开的构造，以将通过侧向流动通路的流体转移到井下工具(10)与钻孔(B)之间的环状部(A)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有打开/关闭的轴向通路和侧向流体通路的井下工具
本专利技术涉及一种井下工具和方法。更具体地但非排他地，本专利技术的实施例涉及一种与用于在人工举升应用中使用的井下泵可操作地关联的井下工具。
技术介绍
在从地下储层开采自然资源(可包括烃流体和/或水和/或气体)期间，在储层与地球的表面之间经常存在压力差(被称为静水压头)，其必须被克服，以便将流体资源开采至表面。在烃生产行业中，该过程通常被称为“人工举升”。人工举升可通过使用多种手段来实现，包括诸如螺杆泵(PCP)的泵的使用。PCP为容积式泵，并且就此而言，在它们的组成压力诱导构件之间存在物理接触。典型的PCP包括螺旋钢转子和橡胶定子，橡胶定子具有与转子的轮廓紧密地匹配的内部偏心螺旋轮廓。定子典型地封装在钢管中，该钢管形成从储层延伸至表面的管柱的下部部分。转子典型地连接至也延伸至表面的杆柱的底部。转子和杆柱具有比前述管柱的内直径更小的外直径。转子和杆柱从表面穿过管柱的膛孔而进入并且定位成使得转子位于定子内。该布置导致沿着PCP的长度的一系列腔。在使用PCP时，杆柱在表面处连接至合适的旋转驱动器，该旋转驱动器向定子内的杆柱和转子组件的旋转提供动力。杆引导器或扶正器沿着杆柱的长度的使用典型为将杆柱维持在管柱内的相对中心位置。该旋转致使腔中的流体向上移动到管柱中，从而导致PCP入口和排出口之间的压力的逐渐增加。流体的该正位移克服了静水压头，并且提供必要的升力以将储层流体开采至表面。PCP可用于将水或烃流体开采至表面，其可为轻且薄的或重且高粘度的，并且通常这些应用连同产生的流体开采了大量的砂和其它固体。PCP运行寿命很大程度上取决于通过泵开采的固体量。通常，通过PCP开采的砂和其它固体将在管柱内悬浮，夹带在PCP上方的流体柱中。如果PCP的操作停止，这可由于多种原因(包括计划维护或计划外停电)而发生，则这些固体可沉积在PCP的顶部，从而在泵的顶部形成砂塞。在开采过量砂/固体的应用的情况下，固体还可进入泵的上部级(腔)。如果砂塞形成，则在PCP重新启动时，PCP最初干运行，因为压力逐渐地增加至砂塞被移出的点。由于转子与定子之间的紧密接触，这段干运行时间可严重地损坏橡胶定子，从而直接地破坏泵。从历史上看，这一情况通过将转子从定子取出以移出砂塞并且允许其通过定子回落到储层中而避免。然而，此类“修井”操作需要专业设备，并且非常昂贵和耗时。在泵的操作停止时，管柱内的大量流体将倾向于朝向储层中的静态流体水平下降或“U型管”式地向下返回，以使系统中的压力平衡。在常规PCP完成的情况下，该“U型管”流体柱以非常高的压力作用在转子上。该压力将迫使转子/杆柱沿与PCP的正常操作模式相反的方向在定子内旋转，这状态被称为“回旋”。这为非合乎需要的，因为其可损坏杆柱或表面驱动设备，并且可需要很长时间才能平息。此外，如果砂或其它固体进入PCP的上部级，除了将转子从定子取出以清除任何砂塞之外，还将存在对在转子被取出以冲出这些固体时使流体泵送通过定子的需要。这些程序通常被称为“反冲洗”或“冲洗”操作。为了完成这些操作，不仅必须使转子可容易伸缩，而且必须将管柱的整体性从表面一直维持至定子。这些操作的所有方面往往是昂贵且耗时的。
技术实现思路
本专利技术的方面涉及一种井下工具和方法，并且更具体地但不排他地，涉及一种与井下泵可操作地关联的井下工具以及用于在人工举升操作中使用的方法。根据第一方面，提供有一种井下工具，其包括：本体，其具有穿过其的轴向流动通路，井下工具构造成容许通过轴向流动通路的选择性流体连通；以及侧向流动通路，其设置成穿过本体，其中井下工具可在第一关闭的构造与第二打开的构造之间操作，在该第一关闭的构造中，防止通过侧向流动通路的流体连通，在该第二打开的构造中，容许通过侧向流动通路的流体连通，井下工具构造成通常限定第一关闭的构造。井下工具可包括阀布置，其构造成容许通过轴向流动通路的选择性流体连通。在井下工具限定容许通过侧向流动通路的流体连通的第二打开的构造时，井下工具可防止通过轴向流动通路的流体连通。有益地，此类布置容许流体通过侧向流动通路转移，但是防止流体通过轴向流动通路的回流。井下工具可包括套筒部件。套筒部件可与侧向流动通路可操作地关联。井下工具可构造成使得在第一关闭的构造中，套筒部件防止通过侧向流动通路的流体连通。井下工具可构造成使得在第二打开的构造中，套筒部件容许通过侧向流动通路的流体连通。井下工具可能够操作成响应于激活事件从第一关闭的构造移动至第二打开的构造。在使用中，井下工具可作为管柱的部分被放入钻孔(诸如油和/或气体生产井钻孔)中，井下工具构造成使得阀布置容许流体通过井下工具的选择性轴向通行，而防止流体的侧向通行，井下工具可操作成响应于激活事件从第一关闭的构造移动至第二打开的构造，以通过侧向流动通路转移流体。激活事件可采取大量不同的形式。激活事件可包括作用在套筒部件上的力。激活事件可包括作用在套筒部件上的流体压力。流体压力可包括例如在套筒部件的井上流体与套筒部件的井下流体之间作用在套筒部件上的压差力。在特定实施例中，激活事件可包括由于井下泵的停机而作用在套筒部件上的流体压力，井下工具与该井下泵可操作地关联。在使用中，井下工具可与井下泵可操作地关联，并且井下工具的阀布置可构造成容许流体经由轴向流动通路从井下泵朝向表面或其它井上地点通行，同时防止回流。在此类操作期间，井下工具构造有呈关闭构造的侧向流动通路，从而维持井下工具和相关的管柱的完整性。在泵操作中断的情况下，井下工具可能够操作成移动至第二打开的构造，以通过侧向流动通路转移阀布置的沿井身向上流体。本专利技术的实施例提供了优于常规设备和技术的大量益处。例如，在其中固体沉积并且/或者砂塞形成在井下泵上方的情形下，在井下泵重新启动时，该井下泵最初干运行，这是由于压力逐渐地增加至砂塞可被移出的点。然而，由于泵的转子与定子之间的紧密接触，该最初的干运行时段可对泵及相关的设备造成很大的损坏。然而，在本专利技术的实施例中，通过侧向流动通路选择性地转移流体的能力通过避免损坏而有利于增加相关的井下泵的运行寿命，该损坏可本来在泵操作中断或不足以将此类固体材料提升至表面时由于固体的沉积和/或砂塞在井下泵的顶部上的形成而发生。本专利技术的实施例还避免了对执行修井操作的需要，由此与常规技术和工艺相比，为操作人员提供了显著的成本和时间节省的益处。例如，在试图移出砂塞时，常规技术在于执行修井操作，由此泵的转子从定子取出，允许砂和其它固体通过泵的定子落回到储层中。除了将转子从定子收回以清除固体/砂塞之外，还需要在转子被取出时通过定子冲出固体，这被称为“反冲洗”或“冲洗”操作。此类修井操作要求转子可容易伸缩，而且管柱的整体性从表面一直维持至定子。在本专利技术的实施例中，在正常操作期间维持管柱完整性并且通过侧向流动通路选择性地转移流体的能力避免了对执行此类修井操作的需求。本专利技术的实施例可备选地或另外提供大量其它益处。例如，在井下泵的操作停止以执行修井操作时，管柱内的大量流体将倾向于朝向储层中的静态流体水平下降或“U型管”式地向下返回，以使压力平衡。在常规井下泵设备的情况下，该“U型管”流体柱以非常高的压力作用在泵的转子上，并且迫使转子沿与泵的正常操作模式相反的方向在定子内旋转，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种井下工具，包括：本体，其具有穿过其的轴向流动通路，所述井下工具构造成容许通过所述轴向流动通路的选择性流体连通；以及侧向流动通路，其设置成穿过所述本体，其中所述井下工具可在第一关闭的构造与第二打开的构造之间操作，在所述第一关闭的构造中，防止通过所述侧向流动通路的流体连通，在所述第二打开的构造中，容许通过所述侧向流动通路的流体连通，所述井下工具构造成通常限定所述第一关闭的构造。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.05 GB 1519580.31.一种井下工具，包括：本体，其具有穿过其的轴向流动通路，所述井下工具构造成容许通过所述轴向流动通路的选择性流体连通；以及侧向流动通路，其设置成穿过所述本体，其中所述井下工具可在第一关闭的构造与第二打开的构造之间操作，在所述第一关闭的构造中，防止通过所述侧向流动通路的流体连通，在所述第二打开的构造中，容许通过所述侧向流动通路的流体连通，所述井下工具构造成通常限定所述第一关闭的构造。2.根据权利要求1所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具包括构造成容许通过所述轴向流动通路的选择性流体连通的阀布置。3.根据权利要求1或权利要求2所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具包括与所述侧向流动通路可操作地关联的套筒部件，所述井下工具构造成使得在所述第一关闭的构造中，所述套筒部件防止通过所述侧向流动通路的流体连通，并且使得在所述第二打开的构造中，所述套筒部件容许通过所述侧向流动通路的流体连通。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具可操作成响应于激活事件从所述第一关闭的构造移动至所述第二打开的构造。5.根据权利要求2、权利要求3或权利要求4所述的井下工具，其特征在于，所述激活事件包括作用在所述套筒部件上的流体压力。6.根据权利要求2至权利要求5中的任一项所述的井下工具，其特征在于，所述流体压力包括在所述套筒部件的井上流体与所述套筒部件的井下流体之间作用在所述套筒部件上的压差力。7.根据任一前述权利要求所述的井下工具，其特征在于，所述激活事件包括由从表面或其它井上地点被引导通过所述轴向流动通路的流体产生的流体压力。8.根据权利要求7所述的井下工具，其特征在于，从表面或其它井上地点被引导通过所述轴向流动通路的所述流体包括井处理流体。9.根据任一前述权利要求所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具朝向所述第一关闭的构造偏压。10.根据权利要求9所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具由与所述套筒部件可操作地关联的偏压部件而朝向所述第一关闭的构造偏压。11.根据权利要求10所述的井下工具，其特征在于，所述偏压部件包括弹簧元件。12.根据权利要求9、权利要求10或权利要求11所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具通过流体压力而朝向所述第一关闭的构造偏压。13.根据任一前述权利要求所述的井下工具，其特征在于，所述套筒部件构造成使得所述套筒部件的井上导向区域小于所述套筒部件的井下导向区域。14.根据任一前述权利要求所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具与井下泵可操作地关联。15.根据权利要求14所述的井下工具，其特征在于，所述井下泵包括容积式泵。16.根据权利要求15所述的井下工具，其特征在于，所述井下泵包括螺杆泵。17.根据权利要求14、权利要求15或权利要求16所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具构造成联接至所述井下泵。18.根据权利要求14至权利要求17中的任一项所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具构造成联接至所述井下泵的定子壳体。19.根据权利要求14至权利要求18中的任一项所述的井下工具，其特征在于，所述井下工具形成包括所述井下泵的井下泵组件的部分。20.根据在从属于权利要求4时的权利要求14至权利要求19中的任一项所述的井下工具，其特征在于，所述激活事件包括由于使所述井下泵停机或者减少从所述井下泵的输出而导致的作用在所述套筒部件上的流体压力。21.根据任一前述权利要求所述的井下工具，其特征在于，所述阀布置构造成容许流体经由所述轴向流动通路朝向表面或其它井上地点通行，同时防止回流。22.根据任一前述权利要求所述的井下工具，其特征在于，所述阀布置包括阀座。23.根据权利要求22所述的井下工具，其特征在于，所述阀座形成在管状部件上...

【专利技术属性】
技术研发人员：WA贝弗里奇，
申请(专利权)人：鼎盛油田技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB