具有可轴向旋转的阀构件的井下工具制造技术

井下工具以及与其相关的方法和系统，其中所述井下工具包括：本体，其具有本体内流动孔；所述本体中的端口；阀构件，其能够相对于所述本体在打开位置和关闭位置之间轴向旋转；以及齿轮箱和马达的可致动驱动轴，其连接到所述阀构件以轴向旋转所述阀构件。所述打开位置允许所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通，并且所述关闭位置防止所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通，并且所述齿轮箱和所述马达位于所述本体中并且从所述本体内流动孔轴向偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可轴向旋转的阀构件的井下工具
技术介绍
本公开涉及地下地层操作，并且更具体地涉及具有可轴向旋转的阀构件的井下工具。形成碳氢化合物生产井(例如，产油井、产气井等)，并使用引入井中的处理流体进行激励，以执行许多地下地层操作。例如，可以执行各种维护操作以确保井的效率和完整性最大化并得到维持，诸如修井、地面井口树改变、侧面跟踪、近距离钻井操作等。为了执行这样的操作，包括一个或多个阀构件(例如，循环阀)的井下工具可用于形成密封或将油管柱(例如，生产油管柱、钻井油管柱等)的外部打开到形成在油管柱外部和套管柱柱或井筒表面之间的环空(例如，在裸井应用中)。这种阀构件可以允许执行验证压力测试、隔离生产区、处理地层的一部分(例如，用堵漏材料)等。这种阀构件通常在钢缆或细钢丝绳上进入井筒或从井筒中取出，例如进入油管柱或作为油管柱的一体部件。典型的阀构件被构造为基于压力均衡而打开或关闭，使得阀构件允许油管柱的内部与环空之间的流体连通。阀构件的打开通常响应于在特定时间段内施加并保持在预定压力范围内的压力。因此，这种传统阀构件的操作基于所施加的压差的原理而操作，需要知道井筒的压力。也就是说，施加在地面上的压力必须对应于适于致动阀构件打开(和关闭)的压力，这需要施加压力调节以解决环境井压力的任何变化。另外，井筒压力的逐渐变化(例如，增加)，诸如由于环境条件，可能导致影响阀构件致动的无意压力变化。附图说明包括以下附图是为了说明本专利技术的某些方面，且不应将其视为排他性示例。如本领域普通技术人员和受益于本公开的人将会想到的，所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、变更、组合和等同。图1是用于将本文所述的井下工具递送至井下位置的示例性井筒系统的示意图。图2A-2C是本文描述的示例性井下工具的示意性横截面视图。图3A-3C是本文描述的示例井下工具的示意性俯视图。图4A-4C是本文描述的示例性井下工具的示意性横截面视图。图5是本文描述的示例性阀构件的示意性横截面视图。图6是本文描述的阀构件的示例性密封布置的示意性横截面视图。具体实施方式本公开涉及地下地层操作，并且更具体地涉及具有可轴向旋转的阀构件的井下工具。更具体地，本公开涉及一种井下工具，其可具有可相对于本体轴向旋转的阀构件，所述本体具有在本体中的一个或多个端口的打开位置和关闭位置之间的本体内流动孔。如本文所用，术语“端口”或“该端口”包括多个端口(即，两个或更多个端口)。所述打开位置允许所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通；所述关闭位置防止端口与本体内流动孔之间的流体连通。术语“流体连通”在本文中指的是第一位置和第二位置之间的可用流动路径。在本文描述的井下工具的任何示例中，在不脱离本公开的范围的情况下，包括轴向可旋转阀构件的井下工具可以与油管柱(例如，生产油管柱、钻井油管柱等)结合(例如，一体地)使用。作为一个示例，井下工具可以在一端或两端连接到油管柱。因此，如下所述，流体可以在井筒内的井上方向或井下方向上通过。齿轮箱和马达的可致动驱动轴可连接到阀构件以使阀构件轴向旋转。为了防止可致动驱动轴干扰井下工具的可操作性或工程设计，其可位于本体中，与本体内流动孔轴向偏移(例如，在本体的外径上的保护区域中)。这样，可以实现通过本体内钻孔(例如，平滑的通孔)的不受限制的流体流动。合适的井下工具的例子包括但不限于阀、气举阀、内部控制阀和自动填充装置。在一个示例中，本文所述的轴向可旋转阀构件可以是球，其中该球具有内流动孔，并且可以在关闭位置和打开位置之间以90°增量旋转。也就是说，球以90°增量旋转，每次旋转90°，球就完全打开或完全关闭。旋转方向是非限制性的，使得可轴向旋转的阀构件可以顺时针或逆时针旋转。在一个示例中，在不脱离本公开的范围的情况下，球可以被构造为使得球能够旋转到90°增量之间的位置，可以允许一些流动通过内流动孔，诸如用作扼流器(例如，以产生扼流)。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，球可轴向旋转的阀构件可在关闭位置和打开位置之间连续地(即，旋转360°)或以前后方式旋转90°增量。因此，由于球在其自身的空间内旋转，所以球可轴向旋转的阀构件可以旋转以打开或关闭端口，而不需要球行进到具有井筒岩屑(例如，钻屑、处理流体等)的空间中。在本文描述的示例中的任一个中，可轴向旋转的阀构件可以是可远程操作的(例如，作为循环阀)。因此，本文描述的井下工具的可轴向旋转的阀构件可被操作以远程地打开或关闭端口，而不需要连接到表面位置的液压线或电线。如本文所用，术语“远程”是指没有井筒干预(即，除了流体之外没有任何其他直接的地面井下操作)。可替代地，井下工具可以能够经由电线附接到地面，诸如附接到油管柱的外部。为了清楚起见，在本申请中没有描述或示出实际实现的所有特征。应该理解，可能需要做出许多特定于实现的决定来实现开发者的目标，例如符合系统相关、岩性相关、商业相关、政府相关和其他限制，这些限制随实施且不时地变化。虽然开发者的努力可能是复杂且耗时的，但是这些努力对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言将是例行任务。至少，并且不是试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围内，在本文中的每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的数量并通过应用普通舍入技术来解释。虽然本文根据“包括”各种组分或步骤描述了组合物和方法，但是组合物和方法也可以“基本上由”或“由”各种组分和步骤“组成”。当权利要求中使用“包括”时，它是开放式的。如本文所用，术语“基本上”是指很大程度上，但不一定全部。使用方向性术语，诸如上方、下方、上、下、向上、向下、左、右、井上、井下等被使用，如它们在图中所示，除非另有说明，向上方向朝向相对应图的顶部，并且向下方向朝向相对应图的底部，所述井上方向朝向井的表面，并且井下方向朝向井的趾部。图1是示例性井筒系统100的示意图，该井筒系统100可用于将本文所述的井下工具递送到井下位置。如图所示，井筒系统100可包括位于地球表面的平台102和从平台102延伸到一个或多个地下地层106中的井筒104。在替代示例中，诸如在海上或海底钻井操作中，一定体积的水可以将平台102和井筒104分开。井筒系统100可以包括由平台102支撑的井架108，并且具有用于升高和降低油管柱112(诸如，钻井油管柱或生产油管柱)的游动滑车110。如图所示，在不脱离本公开的范围的情况下，油管柱112可以接合，然而可选地，它可以是连续的油管柱。方钻杆114可在油管柱112通过旋转台116下降时支撑油管柱112。在这些情况下，当油管柱112是钻柱时，钻头(未示出)可以联接到油管柱112，并由井下马达和/或由旋转台116通过油管柱112的旋转来驱动。如图所示，油管柱112的一部分可装配有井下工具126，诸如包括本公开的可轴向旋转的阀构件的井下工具。如图所示，在不脱离本公开的范围的情况下，井下工具126散布在油管柱112的件(例如，接合的油管)之间，或者可选地布置在油管柱112的一端。井下工具126的轴向旋转阀构件因此控制油管柱112的内部和油管柱112的外部之间在油管柱112和井筒104之间的环空内的流体循环，其可以被或可以不被套管柱(胶结的或其他方式)套装。另外，在任何示例中，井筒系统100还可以包括联接到油管柱112的底部钻具组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下工具，包括：本体，其具有本体内流动孔；所述本体中的端口；阀构件，其能够相对于所述本体在打开位置和关闭位置之间轴向旋转，其中所述打开位置允许所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通，并且所述关闭位置防止所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通；以及齿轮箱和马达的可致动驱动轴，其连接到所述阀构件以轴向旋转所述阀构件，其中所述齿轮箱和所述马达位于所述本体中并且从所述本体内流动孔轴向偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种井下工具，包括：本体，其具有本体内流动孔；所述本体中的端口；阀构件，其能够相对于所述本体在打开位置和关闭位置之间轴向旋转，其中所述打开位置允许所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通，并且所述关闭位置防止所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通；以及齿轮箱和马达的可致动驱动轴，其连接到所述阀构件以轴向旋转所述阀构件，其中所述齿轮箱和所述马达位于所述本体中并且从所述本体内流动孔轴向偏移。2.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述驱动轴是能够远程致动的，以轴向旋转所述阀构件。3.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述阀构件是具有球内流动孔和球径向流动孔的球。4.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述阀构件是具有球内流动孔和球径向流动孔的球，并且所述驱动轴将所述球旋转90°增量至所述打开位置和所述关闭位置。5.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述齿轮箱是正齿轮箱。6.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述井下工具是井下油管柱的一部分，并且其中所述打开位置允许所述油管柱的内部与所述油管柱的外部之间的流体连通。7.根据权利要求1所述的井下工具，其中所述井下工具是阀、气举阀、内部控制阀或自动填充装置。8.一种方法，包括：引入井下工具，所述井下工具包括本体，所述本体具有本体内流动孔和进入地下地层中的井筒中的端口；以及利用连接到阀构件的齿轮箱和马达的可致动驱动轴在打开位置和关闭位置之间相对于所述本体轴向旋转所述阀构件，其中所述打开位置允许所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通，并且所述关闭位置防止所述端口与所述本体内流动孔之间的流体连通，并且其中所述齿轮箱和所述马达位于所述本体中并且从所述本体内流动孔轴向偏移。9.根据权利要求8所述的方法，还包括远程致动所述驱动轴以轴向旋转所述阀构件。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·里德，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US