[发明专利]循环控制阀及相关的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及与地下井配合使用的设备和所执行的操作，并且在本 文描述的实施例中更具体地提供了一种循环控制阀及相关的方法。

背景技术

通常，能够在井中选择性地允许和阻止经由管柱侧壁的循环流动是有利 的。在将管柱固结在井中的固井作业(cementing operation)结束时，有时需 要使水泥从管柱外的环空部分循环流动。又例如，在分阶段固井作业中，需 要使水泥经由管柱中的侧壁开口流动。还有许多其它的例子。

尽管在过去为了实现上述目的而使用了循环控制阀，但其性却能不能完 全令人满意。由此可见，有必要对循环控制阀及相关方法的技术进行改进。

发明内容

在本说明书中，提出了一种循环控制阀，该循环控制阀解决了本技术领 域中的至少一个问题。在下文中描述的一个实例中，使用阀装置来控制阀的 开启和关闭。在下文中描述的另一实例中，利用阀的增压的内腔室与该阀的 内部和/或外部之间的压差来控制阀的开启和关闭。

在一个方案中，提出了一种在地下井中使用的循环控制阀，该循环控制 阀包括：至少一个开口，用以提供该阀的外部与贯穿该阀的内部纵向流道之 间的流体连通；关闭装置，用以选择性地允许和阻止经由开口的流动，该关 闭装置设置在该阀的壳体组件内部；至少一个阀装置，其在初始时阻止经由 开口的流动；以及内腔室。阀装置响应于内部流道与阀的外部之间的第一压 差的作用而开启，以由此允许经由该开口的流体连通，而关闭装置响应于内 部流道与内腔室之间的第二压差而移位，以由此阻止经由该开口的流体连 通。

在另一个方案中，提出了一种循环控制阀，包括：至少一个开口，用以 提供内部纵向流道与该阀的外部之间的流体连通；以及第一阀装置和第二阀 装置，通过使第一阀装置和第二阀装置中的每一个响应于跨越相应的阀装置 施加的第一压差和第二压差中相应的一个压差来提供流体连通。响应于对第 一阀装置施加的第一压差而允许经由该开口的流体连通，从而使第一活塞失 去平衡，响应于对第二阀装置施加的第二压差而阻止经由该开口的流体连 通，从而使第二活塞失去平衡，该第二活塞的活塞面积大于第一活塞的活塞 面积。

在又一个方案中，提出了一种控制地下井中的管柱的内部流道与该管柱 外的环空之间的循环流动的方法。该方法包括如下步骤：将阀连接在管柱内， 该阀包括至少一个开口，用以提供内部流道与环空之间的流体连通；在内部 流道与环空之间经由开口的流体连通被阻止时，向内部流道施加第一增大的 压力，由此使至少一个阀装置开启并允许内部流道与环空之间经由第一阀装 置和开口的流体连通；随后，在内部流道与环空之间经由开口的流体连通被 允许时，向内部流道施加第二增大的压力，由此使内部流道与环空之间经由 开口的流体连通被阻止。

本领域一般技术人员在细致地考虑了下文中对本发明的示范性实施例 的详细说明及附图之后，将易见本发明的上述的和其它的特征、优点、益处 以及目的，其中，在各附图中使用相同的附图标记表示类似的部件。

附图说明

图1为体现本发明原理的井系统和相关方法的示意性局部剖视图。

图2A至图2D为可在图1的井系统和方法中使用的循环控制阀的接续 的轴向部分的放大剖视图，图中示出的该阀处于送入关闭构造。

图3A至图3D为图2A至图2D的阀的接续的轴向部分的剖视图，图中 示出的该阀处于开启循环构造；

图4A至图4D为图2A至图2D的阀的接续的轴向部分的剖视图，图中 示出的该阀处于随后的关闭构造；

图5A至图5D为图2A至图2D的阀的接续的轴向部分的剖视图，图中 示出的该阀处于另一关闭构造；

图6为图2A至图2D的阀的位移限制装置的进一步放大的正视图；

图7A至图7D为可在图1的井系统和方法中使用的循环控制阀的另一 构造的接续的轴向部分的剖视图，图中示出的该阀处于送入关闭构造。

图8A至图8D为图7A至图7D的阀的接续的轴向部分的剖视图，图中 示出的该阀处于开启循环构造；

图9A至图9D为图7A至图7D的阀的接续的轴向部分的剖视图，图中 示出的该阀处于随后的关闭构造。

图10A至图10C为可在图1的井系统和方法中使用的循环控制阀的另一 构造的接续的轴向部分的剖视图，图中示出的该阀处于送入关闭构造。