專利名稱：帶有止回閥的井筒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井筒系統(tǒng)，包括在地層中形成的鉆孔，鉆孔配有一個(gè)閥，閥具有一個(gè)通道，流體流從閥的上游流到閥的下游。在從井筒中生產(chǎn)碳?xì)浠衔锪黧w的實(shí)踐中，閥一般用來(lái)控制所生產(chǎn)流體的流速或在緊急情況下關(guān)閉井筒。這樣的閥一般允許流體雙向流經(jīng)鉆孔。
本發(fā)明的目的是提供一種井筒系統(tǒng)，包括在地層中形成的鉆孔，鉆孔中帶有一個(gè)閥，允許流體沿一個(gè)方向流過(guò)鉆孔，阻止流體從另一個(gè)方向流過(guò)鉆孔。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種井筒系統(tǒng)，包括在地層中形成的鉆孔，鉆孔中帶有一個(gè)閥，閥具有一個(gè)通道，該通道用于流體流從閥的上游側(cè)流到閥的下游側(cè)；一個(gè)閉合部件受到流體所施加的拉力，并且可以相對(duì)于通道在打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，在打開位置閉合部件允許流體流過(guò)通道，在關(guān)閉位置閉合部件關(guān)閉通道，上述拉力偏壓閉合部件到打開位置，彈簧施加給閉合部件彈力以偏壓閉合部件到關(guān)閉位置，其中當(dāng)閉合部件在關(guān)閉位置上的時(shí)候，彈力大于拉力的選擇的下限。
適當(dāng)?shù)?，閥以這樣一種方式在鉆孔中定位，使得閉合部件被拉力偏壓到打開位置，閉合部件所受的拉力是由被沿向下的方向泵送通過(guò)鉆孔的流體所施加的。
最好，閥在鉆孔中以這樣一種方式定位，使得閉合部件被拉力偏壓到打開位置，閉合部件所受的拉力是由沿向上的方向流過(guò)鉆孔的流體所施加的。
下面參照下列附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明

圖1示意的表示了本發(fā)明所述在地層中的井筒系統(tǒng)；圖2示意的表示了本發(fā)明所述井筒系統(tǒng)中所使用的閥門的一個(gè)實(shí)施例。
圖1示意的表示了本發(fā)明所述在地層3中的井筒系統(tǒng)5，井筒系統(tǒng)包括一個(gè)主鉆孔5和兩個(gè)分鉆孔7、9，分鉆孔在各自的鉆孔接合處10、12處從主鉆孔5中伸到地層3中。主鉆孔5的頂部與碳?xì)浠衔餁怏w生產(chǎn)設(shè)備14流體相連，生產(chǎn)設(shè)備14帶有一個(gè)在表面的生產(chǎn)控制閥15。鉆孔5、7、9分別伸入各自具有互相不同氣體壓力的碳?xì)浠衔餁怏w儲(chǔ)層16、18、20中，其中在儲(chǔ)層20中的氣體壓力P1大于儲(chǔ)層18中的氣壓P2，在儲(chǔ)層18中的氣體壓力P2大于儲(chǔ)層16中的氣壓P3。每個(gè)分鉆孔7、9和主鉆孔5都帶有各自的井筒外殼(未示出)，而且分鉆孔7、9的外殼在井筒接合處10、12處密封連接到主鉆孔的外殼上。
另如圖2所示，分鉆孔7帶有管狀井筒外殼22，外殼22被水泥層24粘接到分鉆孔上。一個(gè)閥26被鎖定心軸28固定在外殼22中，閥門具有中心縱軸線32作為閥門的對(duì)稱軸線。在圖2中，所示的閥門26處于兩種不同的操作模式，分別在對(duì)稱軸線32的兩側(cè)。箭頭30表示的是從儲(chǔ)層16到接合處10(比照?qǐng)D1)的方向。閥26的管狀外殼34帶有流體入口36、流體出口38a、38b和流體通道40，流體通道連通了入口36和出口38a、38b。流體入口36和流體出口38a、38b被布置成使得沿著箭頭30所示方向流過(guò)鉆孔7的流體經(jīng)過(guò)入口36和流體通道40到達(dá)出口38a、38b。外殼34帶有一個(gè)在流體通道40周圍伸展的環(huán)狀閥座42，還有一個(gè)閉合部件44可以相對(duì)外殼34沿著縱向在打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，在打開位置(由軸線32的上側(cè)表示)閉合部件遠(yuǎn)離閥座42，在關(guān)閉位置(由軸線32的下側(cè)表示)閉合部件44的端面46與閥座42相接觸。端面46的形狀跟閥座42的形狀配合，這樣當(dāng)閉合部件位于關(guān)閉位置的時(shí)候，流體通道是關(guān)閉的。壓縮彈簧48的一端偏壓頂在閉合部件44上，另一端壓在外殼34中可調(diào)整的止動(dòng)環(huán)50上，當(dāng)閉合部件44位于關(guān)閉位置的時(shí)候，彈簧48向閉合部件施加一個(gè)力F。
閉合部件44帶有一個(gè)中間孔52，中間孔有一個(gè)內(nèi)凸肩54，內(nèi)凸肩54在中間孔52的大直徑部分52a和小直徑部分52b之間形成了一個(gè)過(guò)渡，大直徑部分52a比小直徑部分52b更靠近閥座42。中間孔52的大直徑部分52a還帶有一個(gè)塞56，當(dāng)閉合部件位于關(guān)閉位置的時(shí)候，通過(guò)在小直徑部分52b內(nèi)施加相對(duì)于流體通道40中的流體壓力可選擇的流體背壓，可以使得塞沿著流體通道40的方向從中心孔移動(dòng)。
主鉆孔5(圖1)在儲(chǔ)層18和井筒接合處12之間設(shè)有一個(gè)閥60，分鉆孔9在儲(chǔ)層20和井筒接合處12之間設(shè)有一個(gè)閥62。閥60、62與閥26類似。
在正常操作過(guò)程中，所生產(chǎn)的碳?xì)浠衔锪黧w例如天然氣可以a)只從儲(chǔ)層20中生產(chǎn)，b)同時(shí)從儲(chǔ)層18和20中生產(chǎn)，c)同時(shí)從儲(chǔ)層16、18和20中生產(chǎn)。在開始生產(chǎn)之前，主井筒上部的壓力P0處于一個(gè)水平，使得橫跨閥26、60和62的壓力差使在閥26、60和62中的閉合部件44位于關(guān)閉位置。當(dāng)只需要從儲(chǔ)層20中生產(chǎn)氣體的時(shí)候(情況a)，通過(guò)打開生產(chǎn)控制閥15，主井筒上部的流體壓力P0逐漸降低，直到橫跨閥62的壓力差(P1-P0)大于彈簧力F，因此閥62改變到打開位置，流體從儲(chǔ)層20中產(chǎn)出通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備14。
然后，當(dāng)需要同時(shí)從儲(chǔ)層18和20中生產(chǎn)氣體的時(shí)候(情況b)，通過(guò)進(jìn)一步打開生產(chǎn)控制閥15，主井筒上部的壓力P0進(jìn)一步逐漸降低，直到橫跨閥60的壓力差(P2-P0)大于彈簧力F，因此閥60改變到打開位置，氣體從儲(chǔ)層18和20中產(chǎn)出進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)備14中。
當(dāng)需要同時(shí)從儲(chǔ)層16、18和20中生產(chǎn)氣體的時(shí)候(情況c)，通過(guò)進(jìn)一步打開生產(chǎn)控制閥15，主井筒上部的壓力P0進(jìn)一步逐漸降低，直到橫跨閥26的壓力差(P3-P0)大于彈簧力F，因此閥26改變到打開位置，氣體從儲(chǔ)層16、18和20中產(chǎn)出進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)備14中。
一旦要把流體從表面送入一個(gè)或多個(gè)分鉆孔7、9或主鉆孔5的較低的部分中，上述流體背壓施加到各自閥26、60、62的下游一側(cè)，將塞56從中間孔52中移出，這樣流體可以沿著與方向30相反的方向被輸送通過(guò)中間孔52。
此外，閥26、60、62阻止流體從一個(gè)儲(chǔ)層中流入另一個(gè)儲(chǔ)層中，因?yàn)殚y26、60、62阻止了流體沿著與方向30相反的方向流動(dòng)。
通過(guò)調(diào)整閥26、60、62中彈簧48的彈力F可以獲得與上述順序a)、b)、c)不同的順序生產(chǎn)流體。
權(quán)利要求
1.一種并筒系統(tǒng)，包括在地層中形成的鉆孔，鉆孔帶有一個(gè)閥，閥具有一個(gè)通道，通道用于流體流從閥的上游側(cè)流到閥的下游側(cè)；一個(gè)閉合部件受到流體流所施加的拉力，并且可以相對(duì)于通道在打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，在打開位置閉合部件允許流體流過(guò)通道，在關(guān)閉位置閉合部件關(guān)閉通道，上述拉力把閉合部件向其打開位置偏壓，施加彈力給閉合部件的彈簧把閉合部件向其關(guān)閉位置偏壓，其中當(dāng)閉合部件在關(guān)閉位置上的時(shí)候，彈力大于拉力的下限。
2.如權(quán)利要求1所述的井筒系統(tǒng)，其特征在于閥在鉆孔中以這樣一種方式被定位，使得閉合部件由沿著流體的向下的方向被泵送通過(guò)鉆孔的流體所施加的拉力偏壓向其打開位置。
3.如權(quán)利要求1所述的井筒系統(tǒng)，其特征在于閥在鉆孔中以這樣一種方式被定位，使得閉合部件由沿著流體向上的方向流動(dòng)通過(guò)鉆孔的流體所施加的拉力偏壓向其打開位置。
4.如權(quán)利要求3所述的井筒系統(tǒng)，其特征在于上述鉆孔是多個(gè)被設(shè)置用來(lái)從地層中向共用的碳?xì)浠衔锪黧w生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)碳?xì)浠衔锪黧w的鉆孔中的一個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的井筒系統(tǒng)，其特征在于包括多個(gè)所述的閥，每個(gè)閥都設(shè)置在上述鉆孔中的相應(yīng)的一個(gè)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的井筒系統(tǒng)，其特征在于這些閥的彈簧的彈力互不相同。
7.如權(quán)利要求4-6之一所述的井筒系統(tǒng)，其特征在于共用的碳?xì)浠衔锪黧w生產(chǎn)設(shè)備帶有閥裝置來(lái)控制從每個(gè)上述鉆孔中所生產(chǎn)的碳?xì)浠衔锪黧w的流速。
8.如權(quán)利要求3-7之一所述的井筒系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)閉合部件都帶有一個(gè)開口，允許流體從閥上游側(cè)通過(guò)上述開口流到閥的下游側(cè)，閉合部件還帶有一個(gè)關(guān)閉上述開口的塞，該塞可以在閥下游的鉆孔中所選擇的流體壓力的作用來(lái)沿著閥的上游方向從閉合部件中移開。
9.基本如上文參考附圖所述的井筒系統(tǒng)。
全文摘要
一種井筒系統(tǒng),包括在地層中形成的鉆孔(5、7、9),鉆孔中帶有:一個(gè)閥(60、26、62),閥具有一個(gè)通道,用于流體流從閥的上游流到閥的下游側(cè);一個(gè)閉合部件(44)受到流體所施加的拉力,并且可以相對(duì)通道(40)在打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng),在打開位置閉合部件允許流體流過(guò)通道,在關(guān)閉位置閉合部件關(guān)閉通道,上述拉力偏壓閉合部件到打開位置;一個(gè)彈簧(48)施加給閉合部件彈力以偏壓閉合部件到關(guān)閉位置,其中當(dāng)閉合部件在關(guān)閉位置上的時(shí)候,彈力大于選擇的拉力的下限。
文檔編號(hào)E21B34/00GK1390274SQ00815794
公開日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2000年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月16日
發(fā)明者威廉默斯·許貝特斯·保羅斯·瑪麗亞·海耶寧 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司