[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。例如，在将管柱固结在井中的固井作业结束时，有时需要使用水泥从管柱外的环空部分循环。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。

尽管在过去为了上述目的使用了循环控制阀，但其性能却不能完全令人满意。因此，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。在下文描述的一个实例中，响应于对其施加的压力，使用阀装置来控制阀的打开和关闭。在下文描述的另一实例中，在压力操作之后，该阀的关闭装置能够被机械地操作。

在一个方面，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流动的方法。该方法包括如下步骤：构造连接在管柱中的阀，该阀包括至少一个开口，所述开口用于内部流道与环空之间的流体连通；允许内部流道与环空之间经由开口的流体连通；随后，响应于对该阀施加的压力，阻止内部流道与环空之间经由开口的流体连通；以及随后，机械地移位该阀的关闭装置，从而允许内部流道和环空之间经由开口的流体连通。

在另一个方面，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流动的方法，该方法包括如下步骤：跨越连接在管柱中的阀的活塞施加压差，从而移位该阀的关闭装置；以及随后，将该关闭装置相对于该活塞移位，从而允许流道和环空之间经由该阀的至少一个开口的流体连通。

在又一个方面，提出了一种在地下井中使用的阀。该阀包括至少一个开口，所述开口用于该阀的外部与贯穿该阀延伸的内部纵向流道之间的流体连通。关闭装置选择性地允许和阻止经由该开口的流动。活塞使关闭装置偏置移位，并且该关闭装置相对于该活塞是能机械地移位的。

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，将易见本发明的这些和其它特征、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为体现本发明的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剖面的放大剖视图，图中示出的该阀处于插入关闭构型；

图3A至图3D为图2A至图2D的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于打开循环构型；

图4A至图4D为图2A至图2D的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于随后的关闭构型；

图5A至图5D为图2A至图2D的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于另一关闭构型；

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剖面的剖视图，图中示出的该阀处于插入关闭构型；

图8A至图8D为图7A至图7D的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于打开循环构型；

图9A至图9D为图7A至图7D的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于随后的关闭构型；

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剖面的剖视图，图中示出的该阀处于插入关闭构型；

图11A至图11C为图10A至图10C的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于打开循环构型；

图12A至图12C为图10A至图10C的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于随后的关闭构型；

图13A至图13C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剖面的剖视图，图中示出的该阀处于插入关闭构型；

图14为沿着图13B的线14-14截取的图13A至图13C的阀的剖视图；

图15A至图15C为图13A至图13C的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于打开循环构型；

图16为沿着图15B的线16-16截取的图15A至图15C的阀的剖视图；

图17A至图17C为图13A至图13C的阀的接续的轴向剖面的剖视图，图中示出的该阀处于随后的关闭构型；