[发明专利]具有促进有效密封的非刚性连接器的用于泵系统的提升阀

说明书

技术领域

本公开涉及在地下钻出井眼，涉及为这样的操作而泵送钻井流体（“泥浆”）的系统，涉及泥浆泵送系统和用于所述泥浆泵送系统的阀，并且涉及具有促进有效密封的非刚性连接器的提升阀及其使用方法。

背景技术

现有技术公开了广泛种类的钻井系统、设备和方法，其包括但不限于，在美国专利6,944,547；6,918,453；6,802,378；6,050,348；5,465,799；4,995,465；4,854,397；和3,658,138中的公开，这些公开全部为了所有目的包含于此。现有技术公开了在钻井操作和泵系统中所使用的广泛种类的钻井流体泵（“泥浆泵”），所述钻井操作和泵系统例如并且不以限制的方式是在美国专利6,257,354；4,295,366；4,527,959；5,616,009；4,242,057；4,676,724；5,823,093；5,960,700；5,059,101；5,253,987中；在2004年4月28日提交的美国申请序列No.10/833,921中公开的那些泵和系统（所述美国参考文件全部为了所有目的包含于此）。

在钻柱的端部处所承载的钻头被转动以在地下形成井眼。某些钻柱包括：管状物，所述管状物可以是由连结的段制成的钻管或连续的挠性油管；和钻井组件，所述钻井组件在其底端处具有钻头，钻井组件附装到管道或钻柱的底端处。在某些系统中，为了钻出井眼，钻头（例如，通过顶部驱动器、动力水龙头、转盘系统或通过由钻井组件所承载的井下泥浆马达）转动。也称为“泥浆”的钻井流体由在地表处的泵送系统在压力下从在地表处的凹坑或容器通过井眼泵送。

在某些已知的泥浆泵系统中，吸入模块和排出模块其中具有阀，所述阀选择地在进入（吸入）模式中和输出模式（排出）中控制流过模块的流体流动，在所述进入模式中活塞设备产生将钻井流体抽入模块中的真空，在所述输出模式中活塞设备产生将钻井流体压出模块的压力。在吸入模式中，吸入阀打开，允许钻井流体在排出阀保持关闭的同时进入模块中。在排出模式中，钻井流体的压力关闭吸入阀并且打开排出阀。

吸入阀和排出阀这两种阀遭受钻井流体的流动的侵蚀效应和破坏效应。钻井流体含有钻屑和碎屑，所述钻屑和碎屑可以侵蚀阀部件（例如，座、杆、阀构件、密封件、导套、插件、衬垫、耐磨板等）。而且，可以以例如500加仑/分至2000加仑/分泵送较热的钻井流体的泥浆泵以较高的速度抵抗阀部件加压侵蚀的钻井流体，这增加了流体的破坏效应。

在泥浆泵系统中所使用的许多阀中，横过流动路径布置的阀中的导引件或从阀构件延伸到阀座中的导向销导引阀构件，以便使阀构件正确地和有效地落座在阀座上。在许多阀中，落座有阀构件（或阀芯）的阀座表面理想地是平坦的；并且与阀座的平坦座面密封地邻接的阀构件的表面相对应地和理想地是平坦的。导引件或导向销帮助阀构件的平坦的落座表面正确落座在阀座的平坦的座面上。如果任一个表面不是平坦的，或者如果一个表面不以基本平行的（平坦的表面对平坦的表面）方式接触另一个表面，则会导致阀操作无效或低效。

流过阀的钻井流体流动的侵蚀效应和/或破坏效应可以破坏落座表面，使得不能实现理想的平坦的表面对平坦的表面的落座。而且，钻井流体可以破坏导引件（例如，用于接收从阀构件凸出的杆或棒的肋部和通道）或导向销，使得不能实现理想的表面落座。在某些情况下，对导引件或导向销的破坏导致平坦的阀构件表面以一角度接触平坦的落座表面，使得不能实现有效的阀关闭，或使得阀不充分地关闭而不能用于有效的操作。在某些方面，侵蚀的钻井流体流动使初始平坦的落座表面变得不平坦，从而导致无效的密封和阀关闭。

在许多泥浆泵系统中出于这些原因，定期地修理或替换吸入阀和排出阀。

在许多已知的泥浆泵阀中，通过在阀中机械地产生用于克服弹簧以允许阀构件运动的真空或流体压力增大而打开和关闭阀。阀构件的运动不受控制，即，阀构件遭受在压力下的流体的涌动。随着流体压力累积而使阀构件运动，相对应的流体的量在与阀相邻处累积。当压力足够高时，较大量的流体以较高的速度冲过阀。该流体的涌动可以对阀部件产生有害效应，例如，因为阀打开时刻的延迟所导致的流体猛冲使密封表面一起受敲击。

本公开涉及可以避免或至少减小以上指出的问题中的一个或多个的影响的各种方法和装置。

发明内容

以下是本发明的概要，以便提供对本发明的某些方面的基本理解。该概要并非详尽地概述本发明。该概要并不打算识别出本发明的关键元件或主要元件或并不打算叙述本发明的范围。其唯一目的是以简要的形式表现某些概念，作为以后讨论的更加详细的说明的序言。