專利名稱：管閥系統(tǒng)和方法
管閥系統(tǒng)和方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)包含受讓給本申請(qǐng)的同一受讓人德克薩斯州休斯頓的Baker Hughes公司的共同未決申請(qǐng)主題的主題。下面列出的申請(qǐng)全部在此引入作為參考美國(guó)專利申請(qǐng)案號(hào)No. 274-49265-US,發(fā)明名稱為“模塊化閥體及制造方法”(MODULAR VALVE BODY AND METHOD OF MAKING)；禾口美國(guó)專利申請(qǐng)案號(hào)No. 274-4^68_US，發(fā)明名稱為“利用閥對(duì)管內(nèi)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法” (TUBULAR VALVING SYSTEM AND METHOD)。
背景技術(shù)：
對(duì)將管內(nèi)孔與管外部進(jìn)行流體連通的孔口的阻塞進(jìn)行控制的管閥通常用在多種工業(yè)中，包括完井工業(yè)。這樣的閥配置在井眼中，以控制流體雙向流動(dòng)，即通過(guò)所述孔口從管內(nèi)部到管外部以及從管外部到管內(nèi)部的流動(dòng)。與需要主動(dòng)的干預(yù)性致動(dòng)的閥相比，這些閥的遠(yuǎn)程控制提供了操作效率上的優(yōu)點(diǎn)，因此變得相當(dāng)普及。但是，遠(yuǎn)程控制的閥可能會(huì)失靈。除了井沒(méi)有生產(chǎn)時(shí)造成的生產(chǎn)損失的成本之外，與從井眼移除閥以修理或更換該閥相關(guān)的成本也是有關(guān)使用這些閥所關(guān)心的幾個(gè)問(wèn)題?？朔鲜鏊P(guān)心的問(wèn)題的系統(tǒng)和方法在本領(lǐng)域深受歡迎。

發(fā)明內(nèi)容
這里披露了一種管閥系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管；主閥，其可致動(dòng)以控制使管內(nèi)孔與管外部流體連通的至少一個(gè)孔口的阻塞；和應(yīng)急閥，其可致動(dòng)以控制使管內(nèi)孔與管外部流體連通的至少一個(gè)孔口的阻塞。此外，這里還披露了一種用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法。該方法包括主動(dòng)致動(dòng)設(shè)置在管中的主閥，并保持設(shè)置在管中的應(yīng)急閥處于備用狀態(tài)。


不管怎樣，下面的描述都不應(yīng)看作是限制性的。參照附圖，同樣的元件標(biāo)記相同的
數(shù)字圖1描繪了在此披露的管閥系統(tǒng)的局部截面視圖，其中的主閥打開(kāi)且應(yīng)急閥關(guān)閉；圖2描繪了圖1中管閥系統(tǒng)的透視圖；圖3描繪了圖1中管閥系統(tǒng)的局部截面視圖，其中的主閥關(guān)閉且應(yīng)急閥打開(kāi)；圖4描繪了在此披露的另一管閥系統(tǒng)的局部截面視圖，其中的主閥關(guān)閉且應(yīng)急閥關(guān)閉；和圖5描繪了圖4中管閥系統(tǒng)的局部截面視圖，其中的主閥打開(kāi)且應(yīng)急閥打開(kāi)。
具體實(shí)施方式
參照這些附圖，在此以舉例的方式給出了所披露的設(shè)備和方法的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，其不是限制性的。參照?qǐng)D1，圖中示出了在此披露的管閥系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，其整體以附圖標(biāo)記10 標(biāo)記。該閥系統(tǒng)10包括管14，管14上設(shè)置有主閥18和應(yīng)急閥22。管14包括至少一個(gè)第一孔口沈和至少一個(gè)第二孔口 30，所述第一孔口和第二孔口都使管14的內(nèi)孔34與管14 的外部38流體連通。主閥18構(gòu)造成控制第一孔口沈的阻塞，而應(yīng)急閥22構(gòu)造成控制至少第二孔口 30的阻塞，另外，應(yīng)急閥22對(duì)第一孔口沈的阻塞控制是任選的。應(yīng)急閥22具有一套筒40，所述套筒可滑動(dòng)地接合于管14。在該實(shí)施例中，套筒40位于管14的內(nèi)孔34 內(nèi)。套筒40可相對(duì)于管14移動(dòng)，使得套筒40的運(yùn)動(dòng)可以完全阻塞第二孔口 30。套筒40 可以是被動(dòng)式的，使得其可以通過(guò)機(jī)械接合而由如位移工具(未顯示)移動(dòng)。另外，一可選致動(dòng)器(例如，利用在致動(dòng)期間塌縮的大氣腔的致動(dòng)器)可以使套筒40移動(dòng)。在該實(shí)施例中，主閥18是受主動(dòng)控制的閥，因而其構(gòu)造成被遠(yuǎn)程控制，正如下文詳細(xì)地描述的那樣。上述構(gòu)造允許操作者控制主閥18，并直接控制應(yīng)急閥22。因而，操作者可以利用主閥18在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)控制內(nèi)孔34與外部38之間的流動(dòng)，同時(shí)保持應(yīng)急閥22在備用狀態(tài)。在任何時(shí)候都可以采用應(yīng)急閥22來(lái)控制內(nèi)孔34與外部38之間的流動(dòng)，包括在主閥18例如由于污染卡住而不能正確操作的時(shí)候。在該實(shí)施例中，主閥18包括一細(xì)長(zhǎng)部件42，所述細(xì)長(zhǎng)部件帶有縱向貫穿的孔46。 細(xì)長(zhǎng)部件42上的第一孔口 50和第二孔口 M與管14上的第一孔口沈和第二孔口 30對(duì)齊， 并流體連通孔46。因而，兩個(gè)孔口沈和30都通過(guò)孔口 5054和孔46與外部38流體連通。 密封件58和62 (在這里示出的是0形環(huán))將細(xì)長(zhǎng)部件42密封到管14上，以防止流體從孔口 50和M并從細(xì)長(zhǎng)部件42與管14之間泄漏到外部38。閥桿66可在孔46的部分46A中移動(dòng)，以與孔46的肩部70密封接合，從而阻斷內(nèi)孔34和外部38之間通過(guò)第一孔口沈和 50的流體連通。在該視圖中，閥桿66所處的位置沒(méi)有密封到肩部70上，因而內(nèi)孔34與外部38通過(guò)第一孔口沈和50流體連通。參照?qǐng)D2，在該實(shí)施例中，閥桿66由一致動(dòng)器74驅(qū)動(dòng)，所述致動(dòng)器在此描繪為一電致動(dòng)器，其由經(jīng)由信號(hào)載體78(在此描繪為供電線或控制線)供給的電力控制。信號(hào)載體 78可以沿著管14從閥系統(tǒng)10在任一方向或兩個(gè)方向上無(wú)限制地延伸。例如，在閥系統(tǒng)10 配置在地層的井眼(未顯示)之內(nèi)的應(yīng)用中，信號(hào)載體78可以延伸到地表，以允許從地表遠(yuǎn)程控制閥系統(tǒng)10的運(yùn)行。其它實(shí)施例可以用可選的致動(dòng)器74來(lái)致動(dòng)主閥18，所述可選的致動(dòng)器例如為可通過(guò)包括流體供給管路的信號(hào)載體78供給液壓力的液壓致動(dòng)器(未顯示)°再次參照?qǐng)D1，在該視圖中示出的應(yīng)急閥22的套筒40位于完全阻塞第二孔口 30 和討的位置。在第二孔口 30的任一縱向側(cè)上，一對(duì)密封件82(在此顯示為0形環(huán))可滑動(dòng)地將套筒40的壁84密封到管14的壁86上。在該視圖中，所示的穿過(guò)套筒40的壁84 的至少一個(gè)第二孔口 90位于兩個(gè)密封件82的縱向外側(cè)，由此與第二孔口 30和M流體隔離，從而保持應(yīng)急閥22處于關(guān)閉位置。參照?qǐng)D3，在該視圖中，示出的套筒40位于這樣的位置使得第二孔口 90與第二孔口 30和M縱向?qū)R，從而使內(nèi)孔34和外部38流體連通，保持應(yīng)急閥22在打開(kāi)位置。由套筒40的具有減少的徑向尺寸的部分限定的凹部92與第二孔口 90縱向?qū)R，以在套筒40
5與管14之間形成一環(huán)形空間93，從而在第二孔口 90與第二孔口 30縱向?qū)R時(shí)，允許流體從至少一個(gè)第二孔口 90與第二孔口 30之間流入環(huán)形空間93。在該實(shí)施例中，套筒40還包括一任選的筒夾94，該筒夾帶有彈性爪指98，該彈性爪指偏壓地接合形成在管14的壁86中的一對(duì)凹部102。該接合通過(guò)強(qiáng)制保持套筒位于由彈性爪指98在凹部102中的接合限定的其中一個(gè)位置，阻止套筒40的意外運(yùn)動(dòng)。不過(guò)，在該實(shí)施例中，凹部102設(shè)置成保持套筒40，從而或者用套筒40完全阻塞第二孔口 30，或者使第二孔口 30對(duì)第二孔口 90完全打開(kāi)。一形成在套筒40的壁84中的輪廓106提供了這樣的部分，即該部分可與一位移工具(未顯示)接合，便于位移工具與套筒40之間的強(qiáng)制鎖合，以有利于套筒40的運(yùn)動(dòng)。也可以采用帶有類似于套筒40的特征的任選的套環(huán)110來(lái)機(jī)械移動(dòng)以阻塞第一孔口 26。在主閥18的閥桿66停止在打開(kāi)位置的情況下移動(dòng)套環(huán)110可能是所希望的。這樣的失靈可能帶來(lái)內(nèi)孔；34和外部38之間永久的流體連通。套環(huán)110則可用于永久阻塞第一孔口沈，從而允許通過(guò)之后應(yīng)急閥22的機(jī)械位移而控制內(nèi)孔34與外部38之間的流體連通。如圖1所示，套環(huán)110帶有貫穿其壁118的第一孔口 114，該套環(huán)的第一孔口與所述第一孔口沈縱向?qū)R，從而穿過(guò)這兩個(gè)孔口而提供內(nèi)孔34與外部38之間的流體連通。由壁 118的減少的徑向尺寸限定的凹部122與所述第一孔口 114縱向?qū)R，并在套環(huán)110與管 14之間形成一環(huán)形空間126，以容許在任意第一孔口 114與第一孔口沈之間的流體通過(guò)該環(huán)形空間流動(dòng)。在套筒40朝著套環(huán)110的方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，套環(huán)110通過(guò)與套筒40的接觸而移動(dòng)。在這里未示出的替換實(shí)施例中，套環(huán)110可通過(guò)與位移工具的直接機(jī)械接合而移動(dòng)。 套環(huán)Iio的筒夾134上的彈性爪指130可與壁86上的凹部138偏壓接合，以阻止套環(huán)110 相對(duì)于管14的意外運(yùn)動(dòng)。密封件142使壁86可滑動(dòng)密封接合到壁118上，所述密封件分開(kāi)一縱向尺寸，所述縱向尺寸至少跨越第一孔口 26的縱向尺寸。因而，當(dāng)套環(huán)110移動(dòng)至圖3所示的位置時(shí)，密封件142使第一孔口沈有效地、流體性地返回至密封件142之間的壁118，從而阻塞內(nèi)孔34與外部38之間的流體連通。參照?qǐng)D4和5，示出了在此披露的管閥系統(tǒng)的一替換實(shí)施例，其整體標(biāo)記為210。由于閥系統(tǒng)210與閥系統(tǒng)10之間的共性，許多零件都是相同的，因而標(biāo)記相同的數(shù)字，并且下面不再詳細(xì)描述。兩個(gè)閥系統(tǒng)210與10之間的主要差別在于閥系統(tǒng)210僅具有單個(gè)第一孔口 26，并且沒(méi)有第二孔口 54，而在閥系統(tǒng)10中，兩者都包括在內(nèi)。僅具有第一孔口沈的閥系統(tǒng)210取消了對(duì)套筒40和套環(huán)110兩者的需要，而這兩者都結(jié)合在閥系統(tǒng)10中，以有選擇地分別關(guān)閉第二孔口 M和第一孔口 26。閥系統(tǒng)210中的套筒40因而用來(lái)有選擇地關(guān)閉第一孔口 26，同樣，閥系統(tǒng)210不包括套環(huán)M。在圖4中，如圖所示，第一孔口沈完全被應(yīng)急閥222阻塞。相反，如圖5所示，套筒40的第二孔口 90與第一孔口沈?qū)R，應(yīng)急閥222沒(méi)有阻塞第一孔口 26。雖然本發(fā)明是參照示例性實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在沒(méi)有背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變，也可以利用等效物來(lái)代替其元件。另外， 在沒(méi)有脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行許多改進(jìn)，以使具體情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。所以，本發(fā)明不局限于作為執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式的所公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是，本發(fā)明包括落入權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)的所有實(shí)施例。并且，在附圖和說(shuō)明書(shū)中披露的都是本發(fā)明的示例性實(shí)施例，雖然可能采用了特定術(shù)語(yǔ)，但是，除非另有說(shuō)明，這些特定術(shù)語(yǔ)僅用于一般和描述性意義，而不是用于限制目的，本發(fā)明的范圍不由此限定。此外，術(shù)語(yǔ) “第一”、“第二”等的使用不表示任何次序或重要程度，而是用來(lái)將一個(gè)元件與另一個(gè)元件相互區(qū)分開(kāi)。此外，術(shù)語(yǔ)“一”、“一個(gè)”等的使用不表示數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個(gè)所引用的對(duì)象。
權(quán)利要求
1.一種管閥系統(tǒng)，其包括 管；主閥，該主閥能夠致動(dòng)以控制使管內(nèi)孔與管外部流體連通的至少一個(gè)孔口的阻塞；和應(yīng)急閥，該應(yīng)急閥能夠致動(dòng)以控制使管內(nèi)孔與管外部流體連通的至少一個(gè)孔口的阻O
2.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，其中，主閥受主動(dòng)控制，而應(yīng)急閥受被動(dòng)控制。
3.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，其中，管閥系統(tǒng)能夠配置在井眼內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，其中，主閥由電力和液壓中的一種控制。
5.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，其中，應(yīng)急閥由機(jī)械致動(dòng)控制。
6.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，其中，應(yīng)急閥包括一套筒，所述套筒能夠相對(duì)于所述管移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的管閥系統(tǒng)，其中，套筒具有至少一個(gè)應(yīng)急開(kāi)口，所述應(yīng)急開(kāi)口能夠與所述至少一個(gè)孔口對(duì)準(zhǔn)，以打開(kāi)該至少一個(gè)孔口，或者不與所述至少一個(gè)端口對(duì)準(zhǔn)，以阻塞所述至少一個(gè)孔口。
8.如權(quán)利要求6所述的管閥系統(tǒng)，其中，套筒能夠滑動(dòng)地與所述管密封接合。
9.如權(quán)利要求6所述的管閥系統(tǒng)，還包括筒夾，所述筒夾能夠操作地與所述套筒以及所述管連通，以在套筒沒(méi)有移動(dòng)時(shí)將套筒相對(duì)于所述管保持就位。
10.如權(quán)利要求6所述的管閥系統(tǒng)，其中，所述套筒包括能夠與一位移工具接合的輪廓。
11.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，還包括具有至少一個(gè)主要開(kāi)口的套環(huán)，所述主要開(kāi)口可至少設(shè)置在使所述主要開(kāi)口與所述至少一個(gè)孔口對(duì)準(zhǔn)的第一位置和使所述主要開(kāi)口不與所述至少一個(gè)孔口對(duì)準(zhǔn)以阻塞該至少一個(gè)孔口的第二位置之間。
12.如權(quán)利要求11所述的管閥系統(tǒng)，其中，通過(guò)應(yīng)急閥的致動(dòng)，套環(huán)能夠從第一位置移動(dòng)到第二位置。
13.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，還包括套環(huán)閥，該套環(huán)閥構(gòu)造成在其致動(dòng)時(shí)使主閥失效。
14.如權(quán)利要求1所述的管閥系統(tǒng)，其中，主閥構(gòu)造成控制至少一個(gè)第一孔口的阻塞， 應(yīng)急閥構(gòu)造成控制至少一個(gè)第二孔口的阻塞，該至少一個(gè)第一孔口不是該至少一個(gè)第二孔
15.一種用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，包括 主動(dòng)致動(dòng)設(shè)置在管處的主閥；和保持設(shè)置在管處的應(yīng)急閥處于備用狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求15所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，還包括在主閥性能失效時(shí)致動(dòng)應(yīng)丨倒O
17.如權(quán)利要求16所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，其中，應(yīng)急閥的致動(dòng)借助于機(jī)械致動(dòng)。
18.如權(quán)利要求15所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，還包括使應(yīng)急閥與一位移工具接I=I O
19.如權(quán)利要求15所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，還包括使一套筒相對(duì)于所述管移動(dòng)。
20.如權(quán)利要求19所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，還包括使一套環(huán)相對(duì)于所述管移動(dòng)。
21.如權(quán)利要求15所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，還包括致動(dòng)應(yīng)急閥，以打開(kāi)應(yīng)急閥。
22.如權(quán)利要求21所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，其中，應(yīng)急閥的致動(dòng)包括關(guān)閉主閥。
23.如權(quán)利要求21所述的用閥調(diào)節(jié)管內(nèi)流量的方法，還包括利用應(yīng)急閥的致動(dòng)，使主閥失效。
全文摘要
一種管閥系統(tǒng)，包括管；主閥，該主閥能夠致動(dòng)以控制使管內(nèi)孔與管外部流體連通的至少一個(gè)孔口的阻塞；和應(yīng)急閥，該應(yīng)急閥能夠致動(dòng)以控制使管內(nèi)孔與管外部流體連通的至少一個(gè)孔口的阻塞。
文檔編號(hào)F16K31/00GK102472395SQ201080029492
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者J·R·阿巴卡, L·E·門得斯, P·約瑟夫 申請(qǐng)人:貝克休斯公司