轮廓选择性套管及用于地下多级阀门致动的系统技术方案

一种滑阀，具有阀体、接纳在阀体的纵向孔中的滑套、以及接纳在滑套的纵向孔中的夹头。该阀体在其侧壁的井口部分上具有一个或多个流体端口。该滑套可在关闭一个或多个流体端口的井口关闭位置与打开一个或多个流体端口的井下打开位置之间移动。该滑套具有至少由纵向分布在其内表面上的一个或多个套管槽和一个或多个套管脊形成的套管轮廓。该夹头具有由至少一个或多个夹头槽和分别与套管槽和套管脊对应的一个或多个夹头脊形成的柔性夹头轮廓。每个套管脊或夹头脊的长度小于对应的套管槽或夹头槽的长度。或夹头槽的长度。或夹头槽的长度。

【技术实现步骤摘要】
轮廓选择性套管及用于地下多级阀门致动的系统


[0001]本公开总体涉及井下工具和方法，尤其涉及一种用于地下多级阀门致动的具有轮廓选择性套管的井下工具。

技术介绍

[0002]井下工具已在石油和天然气行业中广泛使用。许多井下工具包括压力致动阀门。例如，现有技术的球致动滑阀包括管状阀壳，该管状阀壳具有孔，并在该孔中接纳滑套。该滑套包括位于其井口端的球座，并且最初配置为处于阻塞阀壳的侧壁上的一个或多个流体端口的井口关闭位置。为了使滑阀致动，需要使球落下并坐在滑套的球座上。然后向球施加流体压力，使井下的滑套致动到打开位置，以打开阀壳上的流体端口。
[0003]在压裂过程中可使用一个或多个球致动滑阀来压裂地下地层。但是，级联多个球致动滑阀以进行压裂的一个问题是，井下滑阀的孔必须小于井口滑阀的孔，以允许较小尺寸的球通过这些井口滑阀到达目标井下滑阀。换句话说，级联滑阀的孔必须按从井口到井下的次序减小，以确保成功作业，而这会导致井下端处的流量减小。
[0004]授予盖兹达(Gazda)的美国专利4,043,392教导了一种用于沿着井筒中的流动导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多个滑阀，每个滑阀包括：阀体，具有贯穿其中的纵向孔以及位于所述阀体的侧壁的井口部分上的一个或多个流体端口；和滑套，接纳在所述阀体的纵向孔中，并且能够在关闭所述一个或多个流体端口的井口关闭位置与打开所述一个或多个流体端口的井下打开位置之间移动，所述滑套包括纵向孔；其中所述滑套包括至少由第一和第二套管槽以及它们之间的套管脊形成的套管轮廓，所述第一和第二套管槽以及所述套管脊围绕着所述滑套的纵向孔纵向分布在所述滑套的内表面上；并且其中所述第一和第二套管槽和所述套管脊的纵向长度S
g1
、S
g2
和S
r
分别由下式确定：S
r
＝δL
a
+nL
b
，S
r
＞0，S
g1
＝m1L
b
+(1
‑
δ)L
a
，S
g2
＝m2L
b
，m1+m2＝K，其中L
a
、L
b
和δ是预定参数，L
a
＞0，L
b
＞0且1≥δ≥0，n是整数且n≥0，K是正整数且K＞2，m1和m2是整数且m1≥1并且m2＞1，当n＝0时δ＞0，且当δ＝0时n＞0；其中所述套管轮廓的纵向长度L
s
至少为：L
s
＝L
a
+(n+K)L
b
；其中对于所述多个滑阀中的任何两个滑阀，其n、K和m1中的至少一者是不同的；并且其中所述第二套管槽S
g2
的最井下部分由止动环构件的径向向内突出的部分组成，所述径向向内突出的部分独立于所述滑套形成并形成止动肩，其中所述止动环构件与所述滑套的井下部分联接；并且所述多个滑阀包括用于将流体注入烃地层的滑套系统的部件，并且其中所述滑套系统还包括夹头，所述夹头包括：
‑
由至少第一井口夹头脊和第二井下夹头脊以及其间的夹头槽形成的柔弹性夹头轮廓，抵靠所述夹头槽的所述第二井下夹头脊的井下侧形成径向向外突出的止动肩以适于抵靠所述止动环构件的径向向内突出的部分；并且
‑
其中，所述第一井口夹头脊比多个滑阀中的一个相匹配滑阀的第一套管槽S
g1
短t1L
b
，其中L
b
≥t
1 L
b
≥0是包含公差的设计参数，所述设计参数表示为长度L
b
的一部分，第二井下夹头脊比多个滑阀中的一个相匹配滑阀的第二个套管槽S
g2
短t2L
b
，其中L
b
≥t
2 L
b
≥0是包含另一公差的第二设计参数，所述第二设计参数表示为长度L
b
的另一部分。2.根据权利要求1所述的多个滑阀，其中L
a
＝L
b
。3.根据权利要求2所述的多个滑阀，其中t1＝t2＝t。4.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中1＞t＞0。5.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中t为0.5。6.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中0.9＞t≥0.1。7.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中0.8＞t≥0.2。8.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中0.7＞t≥0.3。9.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中0.6＞t≥0.4。
10.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中t＝0。11.根据权利要求3所述的多个滑阀，其中t＝1。12.一种井下系统，包括：包括滑套系统的管柱，所述滑套系统具有用于匹配多个滑阀中的一个滑阀的夹头；和用于井下使用的多个夹头，每个夹头能够移动穿过一个或多个第一滑套的孔，并能够接纳在第二滑套中，每个夹头包括：由至少第一井口夹头脊和第二井下夹头脊以及其间的夹头槽形成的柔弹性夹头轮廓，抵靠所述夹头槽的所述第二井下夹头脊的井下侧形成径向向外突出的止动肩，所述第一井口夹头脊和第二井下夹头脊以及所述夹头槽分别与所述第一和第二套管槽以及所述套管脊对应；其中所述第一夹头脊和第二夹头脊和所述夹头槽的长度C
r1
、C
r2
和C
g
分别由下式确定：C
r1
＝(m1‑
t1)L
b
+(1
‑
δ)L
a
‑
ε2，C
r1
＞0，C
r2
＝(m2‑
t2)L
b
，C
r2
＞0，C
g
＝δL
a
+(n+t2)L
b
+ε2，C
g
＞0，m1+m2＝K，其中L
a
、L
b
和δ是预定参数，L
a
＞0，L
b
＞0且1≥δ≥0，n是整数且n≥0，K是正整数且K＞2，m1和m2是整数且m1≥1并且m2＞1；t1、t2和ε2是预定参数，1≥t1≥0，1≥t2≥0且(m1‑
t1)L
b
+(1
‑
δ)L
a
＞ε2≥0；并且其中所述夹头轮廓的纵向长度L
c
至少为：L
c
＝L
a
+(n+K
‑
t2)L
b
；并且其中对于所述多个夹头中的任何两个夹头，其n、K和m1中的至少一者是不同的；并且其中所述止动肩在所述第二井下夹头脊的上边缘与其井下侧边缘上的径向向内突出的表面之间形成锐角，适用于锁定地接合止动环构件的相应角度的井口侧；其中每个滑阀具有：阀体，具有贯穿其中的纵向孔以及位于所述阀体的侧壁的井口部分上的一个或多个流体端口；和滑套，接纳在所述阀体的纵向孔中，并且能够在关闭所述一个或多个流体端口的井口关闭位置与打开所述一个或多个流体端口的井下打开位置之间移动，所述滑套包括纵向孔；其中所述滑套包括至少由第一和第二套管槽以及它们之间的套管脊形成的套管轮廓，所述第一和第二套管槽以及所述套管脊围绕着所述滑套的纵向孔纵向分布在所述滑套的内表面上；并且其中所述第一和第二套管槽和所述套管脊的纵向长度S
g1
、S
g2
和S
r
分别由下式确定：S
r
＝δL
a
+nL
b
，S
r
＞0，S
g1
＝m1L
b
+(1
‑
δ)L
a
，S
g2
＝m2L
b
，m1+m2＝K，其中L
a
、L
b
和δ是预定参数，L
a
＞0，L
b
＞0且1≥δ≥0，n是整数且n≥0，K是正整数且K＞2，
m1和m2是整数且m1≥1并且m2＞1，当n＝0时δ＞0，且当δ＝0时n＞0；其中所述套管轮廓的纵向长度L
s
至少为：L
s
＝L
a
+(n+K)L
b
；其中对于所述多个滑阀中的任何两个滑阀，其n、K和m1中的至少一者是不同的；并且其中所述第二套管槽S
g2
的最井下部分由止动环构件的径向向内突出的部分组成，所述径向向内突出的部分独立于所述滑套形成并形成止动肩，其中所述止动环构件与所述滑套的井下部分联接；其中L
a
＝L
b
；其中所述滑套系统的夹头包括：
‑
由至少第一井口夹头脊和第二井下夹头脊以及其间的夹头槽形成的柔弹性夹头轮廓，抵靠所述夹头槽的所述第二井下夹头脊的井下侧形成径向向外突出的止动肩；
‑
其中，所述第一井口夹头脊比多个滑阀中的一个相匹配滑阀的第一套管槽S
g1
短t1L
b
，其中L
b
≥t
1 L
b
≥0是包含公差的设计参数，所述设计参数表示为长度L
b
的一部分，第二井下夹头脊比多个滑阀中的一个相匹配滑阀的第二个套管槽S
g2
短t2L
b
，其中L
b
≥t
2 L
b
≥0是包含另一公差的第二设计参数，所述第二设计参数表示为长度L
b
的另一部分；其中t1＝t2＝1；并且其中所述滑阀按照以下规则布置在管柱中：(a)对于所述多个滑阀中的任何两个滑阀，其n、K和m1中的至少一者是不同的；(b)对于具有相同的n和相同的K的多个滑阀中的任何两个，其m1之间的差值大于1；(c)具有较小(n+K)的滑阀位于具有较大(n+K)的滑阀的井口侧；(d)对于具有相同(n+K)的滑阀，具有较大n值的滑阀位于具有较小n值的滑阀的井口侧；并且(e)具有相同的n和相同的K但具有不同的m1的滑阀以任何顺序布置。13.多个滑阀，每个滑阀包括：阀体，具有贯穿其中的纵向孔以及位于所述阀体的侧壁的井口部分上的一个或多个流体端口；和滑套，接纳在所述阀体的纵向孔中，并且能够在关闭所述一个或多个流体端口的井口关闭位置与打开所述一个或多个流体端口的井下打开位置之间移动，所述滑套包括纵向孔；其中所述滑套包括至少由第一和第二套管槽以及它们之间的套管脊形成的套管轮廓，所述第一和第二套管槽以及所述套管脊围绕着所述滑套的纵向孔纵向分布在所述滑套的内表面上；并且其中所述第一和第二套管槽和所述套管脊的纵向长度S
g1
、S
g2
和S
r
分别由下式确定：S
r
＝δL
a
+nL
b
，S
r
＞0，S
g1
＝m1L
b
+(1
‑
δ)L
a
，S
g2
＝m2L
b
，m1+m2＝K，其中L
a
、L
b
和δ是预定参数，L
a
＞0，L
b
＞0且1≥δ≥0，n是整数且n≥0，K是正整数且K＞2，m1和m2是整数且m1≥1并且m2＞1，当n＝0时δ＞0，且当δ＝0时n＞0；并且
其中所述套管轮廓的纵向长度L
s
至少为：L
s
＝L
a
+(n+K)L
b
；其中对于所述多个滑阀中的任何两个滑阀，其n、K和m1中的至少一者是不同的；并且其中对于每个滑套，其中所述第一套管槽S
g1
和所述第二套管槽S
g2
的最井口侧边缘由线性倾斜部分组成，其径向向外的部分位于其更径向向内的井口部分的井下侧；所述第一套管槽S
g1
的最井下侧边缘对应于所述套管脊S
r
的最井口侧边缘，所述第一套管槽S
g1
的最井下侧边缘径向向内延伸并形成线性肩部，所述肩部基本垂直于滑套的纵轴，以及每个滑套中的所述第二套管槽S
g2
的最井下边缘部分由径向向内突出的止动肩组成，当被夹头部件接合时，所述止动肩适于防止所述夹头部件相对于所述多个滑阀的滑套进一步向井下运动。14.根据权利要求13所述的多个滑阀，其中所述止动肩由线性倾斜部分组成，所述止动肩的径向向内的部分位于所述止动肩的更井下的径向向外的部分的井口侧。15.根据权利要求13所述的多个滑阀，其中所述止动肩由止动环构件的井口侧边缘形成。16.根据权利要求13所述的多个滑阀，其中L
a
＝L
b
。17.一种滑套系统，具有夹头以用于匹配权利要求16所述的多个滑阀中的一个滑阀，所述滑套系统的夹头包括：由至少第一井口夹头脊和第二井下夹头脊以及其间的夹头槽形成的柔弹性夹头轮廓，抵靠所述夹头槽的所述第二井下夹头脊的井下侧形成径向向外突出的止动肩；所述第一井口夹头脊比多个滑阀中的一个相匹配滑阀的第一套管槽S
g1
短t1L
b
，其中L
b
≥t
1 L
b
≥0是包含公差的设计参数，所述设计参数表示为长度L
b
的一部分，第二井下夹头脊比多个滑阀中的一个相匹配滑阀的第二个套管槽S
g2
短t2L
b
，其中L
b
≥t
2 L
b
≥0是包含另一公差的第二设计参数，所述第二设计参数表示为长度L
b
的另一部分。18.根据权利要求17所述的滑套系统，其中t1＝t2＝t。19.根据权利要求18所述的滑套系统，其中1＞t＞0。20.根据权利要求19所述的滑套系统，其中t为0.5。21.根据权利要求18所述的滑套系统，其中0.9＞t≥0.1。22.根据权利要求18所述的滑套系统，其中0.8＞t≥0.2。23.根据权利要求18所述的滑套系统，其中0.7＞t≥0.3。24.根据权利要求18所述的滑套系统，其中0.6＞t≥0.4。25.根据权利要求18所述的滑套系统，其中t＝0。26.根据权利要求18所述的滑套系统，其中t＝1。27.用于井下使用的多个夹头，每个夹头能够移动穿过一个或多个第一滑套的孔，并能够接纳在第二滑套中，只有在所述夹头相对于所述第二滑套向井口移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩，
申请(专利权)人：SC资产有限公司，
类型：发明
国别省市：