[发明专利]带有止回阀的井筒系统

说明书

本发明涉及一种井筒系统，包括在地层中形成的钻孔，钻孔配有一个阀，阀具有一个通道，流体流从阀的上游流到阀的下游。在从井筒中生产碳氢化合物流体的实践中，阀一般用来控制所生产流体的流速或在紧急情况下关闭井筒。这样的阀一般允许流体双向流经钻孔。

本发明的目的是提供一种井筒系统，包括在地层中形成的钻孔，钻孔中带有一个阀，允许流体沿一个方向流过钻孔，阻止流体从另一个方向流过钻孔。

根据本发明，提供一种井筒系统，包括在地层中形成的钻孔，钻孔中带有：一个阀，阀具有一个通道，该通道用于流体流从阀的上游侧流到阀的下游侧；一个闭合部件受到流体所施加的拉力，并且可以相对于通道在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置闭合部件允许流体流过通道，在关闭位置闭合部件关闭通道，上述拉力偏压闭合部件到打开位置，弹簧施加给闭合部件弹力以偏压闭合部件到关闭位置，其中当闭合部件在关闭位置上的时候，弹力大于拉力的选择的下限。

适当地，阀以这样一种方式在钻孔中定位，使得闭合部件被拉力偏压到打开位置，闭合部件所受的拉力是由被沿向下的方向泵送通过钻孔的流体所施加的。    

最好，阀在钻孔中以这样一种方式定位，使得闭合部件被拉力偏压到打开位置，闭合部件所受的拉力是由沿向上的方向流过钻孔的流体所施加的。

下面参照下列附图详细介绍本发明：

图1示意的表示了本发明所述在地层中的井筒系统；

图2示意的表示了本发明所述井筒系统中所使用的阀门的一个实施例。

图1示意的表示了本发明所述在地层3中的井筒系统5，井筒系统包括一个主钻孔5和两个分钻孔7、9，分钻孔在各自的钻孔接合处10、12处从主钻孔5中伸到地层3中。主钻孔5的顶部与碳氢化合物气体生产设备14流体相连，生产设备14带有一个在表面的生产控制阀15。钻孔5、7、9分别伸入各自具有互相不同气体压力的碳氢化合物气体储层16、18、20中，其中在储层20中的气体压力P₁大于储层18中的气压P₂，在储层18中的气体压力P₂大于储层16中的气压P₃。每个分钻孔7、9和主钻孔5都带有各自的井筒外壳(未示出)，而且分钻孔7、9的外壳在井筒接合处10、12处密封连接到主钻孔的外壳上。

另如图2所示，分钻孔7带有管状井筒外壳22，外壳22被水泥层24粘接到分钻孔上。一个阀26被锁定心轴28固定在外壳22中，阀门具有中心纵轴线32作为阀门的对称轴线。在图2中，所示的阀门26处于两种不同的操作模式，分别在对称轴线32的两侧。箭头30表示的是从储层16到接合处10(比照图1)的方向。阀26的管状外壳34带有流体入口36、流体出口38a、38b和流体通道40，流体通道连通了入口36和出口38a、38b。流体入口36和流体出口38a、38b被布置成使得沿着箭头30所示方向流过钻孔7的流体经过入口36和流体通道40到达出口38a、38b。外壳34带有一个在流体通道40周围伸展的环状阀座42，还有一个闭合部件44可以相对外壳34沿着纵向在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置(由轴线32的上侧表示)闭合部件远离阀座42，在关闭位置(由轴线32的下侧表示)闭合部件44的端面46与阀座42相接触。端面46的形状跟阀座42的形状配合，这样当闭合部件位于关闭位置的时候，流体通道是关闭的。压缩弹簧48的一端偏压顶在闭合部件44上，另一端压在外壳34中可调整的止动环50上，当闭合部件44位于关闭位置的时候，弹簧48向闭合部件施加一个力F。

闭合部件44带有一个中间孔52，中间孔有一个内凸肩54，内凸肩54在中间孔52的大直径部分52a和小直径部分52b之间形成了一个过渡，大直径部分52a比小直径部分52b更靠近阀座42。中间孔52的大直径部分52a还带有一个塞56，当闭合部件位于关闭位置的时候，通过在小直径部分52b内施加相对于流体通道40中的流体压力可选择的流体背压，可以使得塞沿着流体通道40的方向从中心孔移动。

主钻孔5(图1)在储层18和井筒接合处12之间设有一个阀60，分钻孔9在储层20和井筒接合处12之间设有一个阀62。阀60、62与阀26类似。