流管可在致动器主体内在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向移动以用于致动井下工具，例如用于关闭地下安全阀。所述流管包含内部流孔以用于从管路柱递送流体通过所述致动器主体。界定于所述流管上的外部流管轮廓包含用于在所述第一轴向位置中与刮器接合的上部肩部、用于在所述第二轴向位置中与所述刮器接合的下部肩部，以及在所述上部肩部和下部肩部之间的间隙路径，所述间隙路径用于在所述流管在所述第一轴向位置和第二轴向位置之间移动时允许粘性流经过所述刮器。时允许粘性流经过所述刮器。时允许粘性流经过所述刮器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有粘性流体间隙路径的井下工具致动器
技术介绍
[0001]例如石油和天然气等烃流体是从钻到地下烃地层中的井产生的。井被钻到温度、压力和流体化学性质的不利环境中的极大深度，因此行业一直在追求从地表控制井下设备的可靠方式。用以构造和服务于井的多种井下工具依赖于机械致动。这些工具可以在管路柱上下降，并且接着被致动以执行一些工具功能，例如关闭阀。一种类型的致动是涉及活塞的轴向移动的机械致动。此类型的致动可为方便和可靠的，因为它允许由位于地面上的人员或机器通过从地表向井下供应加压的液压流体来控制井下工具。
[0002]可以通过机械致动来控制的井下工具的实例是地下安全阀。在钻井并完成井之后，从地层产生的烃流体可以通过井下安装的生产管路传送到地表。举例来说，使用地表控制的地下安全阀(SSSV)以在紧急情况下选择性地封闭生产管路柱的流动孔的下部部分。稍后当紧急情况已被补救且期望重新建立流动时，这些阀可随后再次打开。举例来说，响应于事故、在地表处的控制动作或另外的液压流体压力的减小，可关闭安全阀以密封来自地层的流体的流动。
附图说明
[0003]这些附图示出了本公开的实施例中的一些实施例的某些方面，并且不应用于限制或限定方法。
[0004]图1是其中可以使用根据本公开的可机械致动的井下工具的实例井场的立面图。
[0005]图2是井筒内处于打开状态的地下安全阀(SSV)的截面侧视图。
[0006]图3是处于关闭状态的SSV的截面侧视图。
[0007]图4是进一步详述在处于第一轴向位置(阀打开)时的流管的SSV的一部分的放大视图。
[0008]图5是详述在处于第一轴向位置(阀打开)时的外部流管轮廓的一部分的SSV的又一放大视图。
[0009]图6是其中流管在第一轴向位置(阀打开)与第二轴向位置(阀关闭)之间的SSV的放大视图。
[0010]图7是进一步详述已移动到第二轴向位置(阀关闭)的流管的SSV的一部分的放大视图。
[0011]图8是其中外部流管轮廓包含多个轴向延伸通道的流管延伸部的透视图。
[0012]图9是其中外部流管轮廓包含多个平坦部的流管延伸部的透视图。
[0013]图10是其中外部流管轮廓包括连续减小直径部分的流管延伸部的透视图。
具体实施方式
[0014]本公开包含用于井下工具的致动器和方法，其提供用于粘性流体绕过刮器的间隙路径以防止粘性流体阻滞井下工具内的组件移动。刮器通常帮助阻止流体和污染物进入某些组件(例如，流管)与工具主体之间的空间。提供间隙路径以允许当致动井下工具时任何
被截留的流体或污染物绕过刮器。
[0015]特定实例实施例包含地下安全阀(SSV)，其具有用于致动阀关闭元件的流管和界定于上部流管延伸部中的减小直径的间隙路径。流管可在第一轴向位置(阀打开)与第二轴向位置(阀关闭)之间移动。流管与工具主体之间的刮器环在第一和第二轴向位置中接合流管上的相应肩部，以当处于第一和第二轴向位置时阻止流体和污染物。当流管在第一轴向位置和第二轴向位置之间移动时，轴向位于肩部之间的间隙路径允许粘性流体和其它污染物在刮器下方通过。
[0016]公开了用于间隙路径的若干不同实例配置。一个实例包含沿着外部流管轮廓的轴向延伸通道。另一实例包含在外部流管轮廓的圆形外部部分上切割的轴向延伸平坦部。又一实例包含在肩部之间的连续减小直径部分。
[0017]图1是阐述其中可以使用根据本公开的可机械致动的井下工具30的一般环境和情境的实例井场10的立面图。井场10可以包含位于地球地表14处的石油和天然气钻机12以及从所述钻机延伸且穿透地下地层18的井筒16。钻机12可以包含例如井架20等大支撑结构，其在例如钻台22等支撑地基或平台上架设于井筒16上方。即使图1的某些附图特征描绘基于陆地的石油和天然气钻机，但将了解，本公开的实施例可用于其它类型的钻机，例如用于海底井的海上平台或漂浮钻机，以及任何其它地理位置的钻机。举例来说，在海底情境中，地球地表14可以是海床的底层，且钻台22可以在位于海床上方的水上方的海上平台或漂浮钻机上。海底井口可以安装于海床上，且经由立管从平台或船舶接入。
[0018]可以沿着所需井筒路径钻出井筒16以到达目标地层，以便避免不合意的地层特征，最小化在地表处的井的占据面积，且实现井的任何其它目标。虽然井筒16的所示出部分是竖直地向下，但井筒可以在任何方向上以变化的方位角和倾斜偏离，这可能导致竖直、水平、向上或向下成角度、和/或弯曲的区段。术语井上通常指代沿着井筒路径朝向地表14的方向，且术语井下通常指代朝向井的底部的方向，而不考虑特征相对于参考点是竖直地向上还是竖直地向下。
[0019]井架20或其它支撑结构可用以帮助支撑和操纵管路柱24的轴向位置，以便在井筒16内升高和降低管路柱。管路柱24可以由油田管的片段构成，例如钻探管道、套管、生产管路或其它管状片段，且具有用于执行例如钻孔、完井、刺激或生产等井筒操作的多种工具中的任一种。管路柱24可以提供各种功能，例如用以降低和取回工具的工作管柱，用以从地表14或向地表递送流体的完井或生产管路，且用以在井筒操作期间支持通信和电力的传递。当将执行井筒操作时，管路柱可以逐渐地就地组装且下降到井筒中，即，延伸/下钻到井筒16中。当井筒操作完成时，或当变得必需更换或替换工作管柱的工具或组件时，在一些情况下，管路柱24可以升高或从井筒完全移除，即，起钻到孔外部。
[0020]在完成操作的实例中，管路柱24可以包括用以将完井管柱下降到包含套管的间隔的井筒中且将套管粘固在适当位置的工作管柱。在地层刺激操作的实例中，管路柱24可以包括压裂管路柱，用于递送在液压压裂地层时使用的含支撑剂流体，或者其它处理流体和/或例如酸化处理等化学品，以刺激来自地层18的烃的流动。在生产操作的实例中，管路柱24可以包括生产管路，所述生产管路下降到井筒16中且联接到生产区上方的下部完井管柱26，因此例如石油和天然气等地层流体可以通过生产管路流动到地表。在这些实例中的任一个中，流体可以从井流动
[0021]出于论述的目的在图1中一般化或示意性地示出井下工具30的方面。井下工具30由致动器致动，所述致动器包含致动器主体32，所述致动器主体具有流体地联接(直接或间接)到管路柱24的上部末端31。下部末端33流体地联接(直接或间接)到井下工具30下方的井筒16，例如通过到井下工具30下方的完井管柱组件的物理连接或甚至仅向井筒16开放。井下工具30还具有从上部末端31到下部末端33的贯穿孔，其可以允许管状内部组件定位在井下工具30(例如，工具或致动器组件)内和/或允许流体或对象穿过井下工具30。致动器主体32可以是与工具主体共享的结构，其提供的总体管状结构容纳内部致动器组件(例如，流管、活塞等)以及进而被致动的工具30的组件(例如，阀关闭元件)。
[0022]称为流管34的通常管状的致动器元件可移动地安置于致动器主体32的贯穿孔内。流管34的通常管状结构将流体通过井下工具30递送到管路柱24和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种地下安全阀，其包括：工具主体，其能够定位于井筒中且具有用于联接到管路柱的上部末端、下部末端以及在所述上部末端和下部末端之间的用于递送流体的贯穿孔；阀关闭元件，其联接到所述工具主体的所述下部末端且能够在打开位置与关闭位置之间移动；流管，其安置于所述工具主体中且能够在第一轴向位置与第二轴向位置之间轴向移动，所述第一轴向位置将所述阀关闭元件置于所述打开位置，所述第二轴向位置允许所述阀关闭元件移动到所述关闭位置，所述流管包含用于从所述管路柱递送所述流体的内部流孔；以及形成于所述流管上的外部流管轮廓，所述外部流管轮廓包含用于在所述第一轴向位置中与刮器接合的上部肩部、用于在所述第二轴向位置中与所述刮器接合的下部肩部，以及在所述上部肩部和下部肩部之间的间隙路径，所述间隙路径用于在所述流管处于所述第一轴向位置和第二轴向位置之间时允许粘性流经过所述刮器。2.根据权利要求1所述的地下安全阀，其中所述间隙路径包括沿着所述外部流管轮廓在所述上部肩部和下部肩部之间的多个轴向延伸的沿圆周间隔开的通道。3.根据权利要求1所述的地下安全阀，其中所述间隙路径包括在所述上部肩部和下部肩部之间的多个轴向延伸的平坦部。4.根据权利要求1所述的地下安全阀，其中所述间隙路径包括在所述上部肩部和下部肩部之间的连续减小直径部分。5.根据权利要求1所述的地下安全阀，其中在所述流管与所述刮器之间的环形间隙沿着所述间隙路径为至少10mm。6.根据权利要求1所述的地下安全阀，其进一步包括：流管延伸部，其从所述流管延伸；上部肩部，其沿着界定所述上部肩部的所述流管延伸部；以及下部肩部，其沿着界定所述下部肩部的所述流管延伸部。7.根据权利要求1所述的地下安全阀，其中所述阀关闭元件包括挡板，所述挡板能够响应于所述流管定位于所述第一轴向位置而枢转到打开位置且响应于所述流管定位于所述第二轴向位置而枢转到关闭位置。8.根据权利要求1所述的地下安全阀，其中所述工具主体包括用于将所述工具主体可释放地联接到完井管柱的顶部接头和底部接头。9.根据权利要求1所述的地下安全阀，其中所述流管包括在界定所述外部流管轮廓的所述间隙路径的上部末端上的流管延伸部，其中所述刮器定位于所述流管延伸部与所述工具主体之间的环道中。10.根据权利要求9所述的地下安全阀，其中所述流管延伸部从其延伸的所述流管的部分比所述流管延伸部更宽且搁置在所述工具主体的比所述流管延伸部更宽的部分中，其中当所述流管处于所述第一轴向位置时环形间隙界定于所述流管延伸部与所述工具主体的所述更宽部分之间，且其中当移动到所述第二轴向位置时所述流管填充所述环形间隙的至少一部分以将截留流体推动到所述环形间隙之外且越过所述刮器。11....
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：
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