專利名稱：通過水泥外套管進行液力壓裂所使用的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處公開的實施方式涉及在對井下地層進行液力壓裂中所使用的裝置和方法。更具體地，此處公開的實施方式涉及在液力壓裂操作中所使用的井下閥。
背景技術(shù)：
本文的這一部分介紹與背景技術(shù)有關(guān)的和/或從背景技術(shù)中得到的信息，該背景技術(shù)可提供用于在此描述的主題和/或下文聲稱的主題中的背景或者提供了與該主題相關(guān)的背景。此部分提供背景信息以利于更好地對本發(fā)明的各個方面進行理解。這是對“相關(guān)”技術(shù)的論述。這樣的技術(shù)是相關(guān)技術(shù)而決不是暗示該技術(shù)也是“現(xiàn)有”技術(shù)。該相關(guān)技術(shù)可以是現(xiàn)有技術(shù)也可以不是現(xiàn)有技術(shù)。本文在此部分中的論述應(yīng)以這種角度進行閱讀，而不應(yīng)將其作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認。由于在水泥灌注過程完成后，閥的開口會受水泥或其它碎屑的影響，因此上面公開的完井方法中所使用的閥的現(xiàn)有設(shè)計容易失效。通常所使用的滑動套筒或活塞的一部分暴露在上述水泥流中或暴露至在井筒和套管管柱之間流動的水泥。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的閥通過將滑動套筒隔離在外部殼體和內(nèi)部心軸之間而克服了上面描述的難題。內(nèi)部心軸中的可破裂盤在選定壓力下發(fā)生破裂。壓力隨后將作用在滑動套筒的一端并使滑動套筒移動到打開位置從而使得壓裂流體直接作用于水泥套管。滑動套筒包括鎖定環(huán)形螺母以防止所述滑動套筒滑回關(guān)閉位置。在第一方面中，閥包括具有開口的殼體；設(shè)置在殼體內(nèi)的心軸，所述心軸具有開口 ；設(shè)置在所述心軸的通道中的能夠破裂的盤；設(shè)置在所述殼體和所述心軸之間的滑動套筒；以及設(shè)置在心軸內(nèi)的球座。第二個方面包括驅(qū)動閥的方法，所述閥包括具有開口的殼體；具有開口和通道的心軸；設(shè)置在殼體和心軸之間的滑動套筒；設(shè)置在心軸內(nèi)的球座。所述方法包括使流體流過所述閥；使球落下；將所述球安置在球座內(nèi)并阻斷所述流體通過心軸的運動；使所述流體經(jīng)過所述通道流到所述滑動套筒；使所述滑動套筒在所述閥內(nèi)軸向運動；使所述流體經(jīng)過所述殼體的開口和所述心軸的開口流出。在第三方面中，閥包括具有開口的殼體；設(shè)置在殼體內(nèi)的心軸，所述心軸具有開口和通道；設(shè)置在所述殼體和所述心軸之間的滑動套筒；以及設(shè)置在心軸內(nèi)的球座，所述球座阻斷所述心軸和所述通道之間的流體連通。上面給出了本發(fā)明的簡單概述以便提供對本發(fā)明某些方面的基本理解。這一概述并不是對本發(fā)明的窮盡式的綜述。該概述并不旨在確定本發(fā)明的主要元素或關(guān)鍵元素，也不旨在描述本發(fā)明的范圍。其唯一的目的是作為將在后面進行論述的更詳細的描述的序言而以簡單的形式給出一些概念。


結(jié)合附圖參考下面的描述可以理解本發(fā)明，在附圖中類似的附圖標記表示類似的兀件，并且圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的閥的側(cè)視圖；圖2是沿圖I中的2-2線剖開的處于關(guān)閉位置的閥的截面圖；
圖3是沿圖2中的3-3線剖開的閥的截面圖；圖4是滑動套筒的截面圖；圖5是鎖定環(huán)保持部的截面圖；圖6是鎖定環(huán)的截面圖；圖7是鎖定環(huán)的端部視圖；圖8是處于打開位置的閥的截面圖；圖9是圖8中圈出的區(qū)域的放大圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的處于關(guān)閉位置的閥的截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的處于打開位置的閥的截面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的閥的驅(qū)動方法的流程圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的處于關(guān)閉位置的閥的截面圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的處于打開位置的閥的截面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的閥的驅(qū)動方法的流程圖。雖然本發(fā)明允許各種改進和可代替的形式，但附圖在此示出了以示例的方式進行詳細描述的特定實施方式。然而應(yīng)理解，此處對特定實施方式的描述并不旨在將本發(fā)明限制為所公開的具體形式，相反，其意圖在于覆蓋落入由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的所有改進實施方式、等同實施方式和可代替的實施方式。
具體實施例方式下面描述本發(fā)明圖示的實施方式。為了清楚起見，本說明書中沒有描述實際設(shè)備的全部特征。當(dāng)然能夠理解的是，在任何這樣的實際實施方式的研發(fā)中，都必須作出許多特別執(zhí)行的決定以實現(xiàn)研發(fā)者的特定目標，例如遵循系統(tǒng)相關(guān)或商業(yè)相關(guān)的限制，所述這些限制將依設(shè)備的不同而不同。另外，能夠理解的是，這樣的研發(fā)工作，即使是復(fù)雜和耗時的，對于得益于本發(fā)明公開內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言也將是常規(guī)的工作。如圖I中所示，本發(fā)明的閥10的一個實施例包括主殼體13和兩個相似的端部連接件部分11、12。主殼體13是在每個端部都具有螺紋部61的中空圓筒件，各所述螺紋部61接收各端部連接件的螺紋部18。端部連接件11和12可具有內(nèi)螺紋或外螺紋以連接到套管管柱。如圖2中所示，主殼體13包括一個或更多個開口 19，所述開口 19由環(huán)形保護套40環(huán)繞。環(huán)形保護套40由具有耐高沖擊強度的材料制成。
閥10包括心軸30，所述心軸30形成為在端部連接件11、12之間延伸的中空圓筒形管(如圖2中所示)。心軸30包括一個或更多個穿過心軸的外壁延伸的孔口 23。心軸30還具有處于其外部的中間螺紋部51。一個或更多個可破裂盤41、42位于心軸內(nèi)(如圖3中所不)。可破裂盤41、42位于在心軸30的內(nèi)表面和外表面之間延伸的通道內(nèi)。心軸的外表面中設(shè)置有環(huán)形凹部17和27以容納合適的密封件。通過將心軸的肩部15接合在端部連接件的內(nèi)表面中，使得心軸30被限定在端部連接件11和12之間。端部連接件11和12包括縱向延伸部18，所述縱向延伸部18使主殼體13與心軸30間隔開并從而形成了腔室36?？v向延伸部18具有用于容納合適的密封件的環(huán)形凹部32?；瑒犹淄膊考?0位于所述腔室36內(nèi)并且大體上是中空圓筒狀結(jié)構(gòu)(如圖
4所示)?；瑒犹淄膊考?0包括具有螺紋部66的直徑較小的部分24?；瑒犹淄膊考?0還設(shè)置有用于容納剪切銷21的端部的凹槽43?；瑒犹淄膊考?0還包括容納合適的環(huán)形密封件的環(huán)形槽16和22。
如圖9中所示，鎖定環(huán)保持部25具有棘齒61且該鎖定環(huán)保持部25保持鎖定環(huán)50，鎖定環(huán)50在其外表面具有棘齒51且在其內(nèi)表面具有棘齒55。鎖定環(huán)50包括開口 91 (如圖7中所示)，隨著滑動套筒從關(guān)閉位置運動到打開位置，所述開口 91能使所述鎖定環(huán)直徑增加。鎖定環(huán)保持部25具有足夠的直徑裕度，從而使得鎖定環(huán)50能嚙合到心軸的棘齒63而決不會使鎖定環(huán)50與鎖定環(huán)保持部25的螺紋連接松脫。鎖定環(huán)保持部25具有螺紋部26以便與滑動套筒部件上的螺紋部24相嚙合。鎖定環(huán)保持部25還具有多個用于設(shè)置螺桿(未不出)的孔46和62。在使用中，閥10可以通過端部連接件11、12連接到套管管柱。一個或更多個閥10可以被結(jié)合到套管管柱內(nèi)。在套管管柱已被配置在井內(nèi)以后，如現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的方式那樣，水泥被向下泵送從而經(jīng)過套管并從套管底部流出而進入到井筒和套管之間的環(huán)空內(nèi)。在水泥流動終止后，將塞子或其它裝置向下泵送以擦拭套管和閥從而清除殘留的水泥。當(dāng)所述塞子或其它裝置被鎖定或密封在井底組件中時，增加壓力以在預(yù)定壓力下使得可破裂盤發(fā)生破裂。流體壓力將作用在滑動套筒部件20上以導(dǎo)致剪切銷折斷并繼而使滑動套筒部件20向下游或向右運動(如圖8中所示)。此運動將使得壓裂流體能通過心軸中的孔口23以及外殼中的開口 19流出。壓力下的壓裂流體將移除環(huán)形保護套40并使水泥套管破裂并且還將壓裂所述閥10附近的地層。由于滑動套筒部件20大部分與水泥的流動隔離，因此滑動套筒部件20不容易受到堵塞或不需要更高的驅(qū)動用壓力。在打開位置，鎖定環(huán)50與心軸上的螺紋部63嚙合以防止滑動套筒移回關(guān)閉位置。主殼體13中設(shè)有通風(fēng)孔37以便在閥正在裝配時允許空氣流出。通風(fēng)孔37在裝配后通過適當(dāng)?shù)娜雨P(guān)閉?，F(xiàn)參照圖10，其示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的處于關(guān)閉位置的閥的截面圖。所示出的閥100與上工具組件106和下工具組件107連接。上工具組件106和下工具組件107可以包括用于井下操作的任何數(shù)量的工具，所述工具例如是封隔器、子配件、流量控制裝置等等。閥100、上工具組件106和下工具組件107通過螺紋連接部108連接。在此實施方式中，閥100包括殼體105和心軸110。殼體105和心軸110可以由現(xiàn)有技術(shù)中已知的金屬(例如各種等級的鋼)形成。殼體105具有位于閥100周圍的一個或更多個開口 111。開口 111的數(shù)量、位置和尺寸可以根據(jù)閥110的具體實施方式
的需要而改變。例如，在某些實施方式中，開口 111的長度范圍可以從幾英寸到幾英尺。另外，開口 111的幾何形狀可以根據(jù)具體操作的需要而改變。例如，在某些實施方式中，開口 11可以大體上是矩形的，而在其它實施方式中，開口 111在幾何形狀上可以更偏圓形/環(huán)形。除了殼體105中的開口 111以外，閥100還包括心軸的相應(yīng)的一個或更多個開口 112。心軸110的開口 112在位置上對應(yīng)于殼體105中的開口 111，這樣，心軸110的開口 112的幾何形狀和尺寸可以隨著殼體105的開口 111的幾何形狀和尺寸的變化而變化滑動套筒115設(shè)置在殼體105和心軸110之間。在此實施方式中，第一腔室120形成在殼體105和心軸110之間并軸向地處于滑動套筒115的上方。類似地，第二腔室125 形成在殼體105和心軸110之間并處于滑動套筒115的下方。當(dāng)滑動套筒115處于關(guān)閉位置時，第一腔室120和第二腔室125處于大氣壓力下。由于第一腔室120中的壓力和第二腔室125中的壓力是平衡的，即兩個腔室都處于大氣壓力下，因此滑動套筒在第一腔室120和第二腔室125內(nèi)不發(fā)生軸向運動，因而閥100保持在關(guān)閉位置。通道130軸向地定位在滑動套筒115的上方并且通道130將心軸110的內(nèi)腔與第一腔室120流體連通。在關(guān)閉位置，能夠破裂的盤135可以位于通道130中，因而阻斷流體從閥100的通孔140進入第一腔室120內(nèi)的流動。如上文解釋的那樣，能夠破裂的盤135可以由被設(shè)計為在特定壓力下發(fā)生斷裂或破裂的材料形成。例如，在一個實施方式中，能夠破裂的盤135可以被設(shè)計為在約3000PSI (磅/平方英寸)下發(fā)生破裂。在其它實施方式中，能夠破裂的盤135可以被設(shè)計為在更低或更高的壓力(例如1000PSI、5000PSI、10000PSI、或15000PSI)下發(fā)生破裂。能夠破裂的盤135發(fā)生破裂的壓力可以根據(jù)具體閥100的設(shè)計和操作的需要而變化，得益于本發(fā)明公開的內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將能容易地確定上述變化的方式。例如，能夠破裂的盤135的額定壓力可以根據(jù)井的深度、正被泵送到井下的流體的性質(zhì)、閥100的尺寸等而變化。在某些實施方式中，多個能夠破裂的盤135圍繞心軸110的內(nèi)徑布置。例如，可以布置彼此大約成180°的兩個能夠破裂的盤135。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能理解，在對水平井下套管期間，由于所述工具的一側(cè)相對較低，水泥可能趨向于沉積在所述工具的較低側(cè)上。為了防止沉積的水泥延遲或阻礙閥100的致動，閥100中可以包括多個能夠破裂的盤135。即使在閥100的較低側(cè)的其中一個能夠破裂的盤135被水泥覆蓋而不能發(fā)生斷裂，但可以在所述工具的較高側(cè)設(shè)置第二冗余的能夠破裂的盤135。由于水泥不會覆蓋在閥100的較高側(cè)的所述能夠破裂的盤135，因此一旦閥被驅(qū)動，位于較高側(cè)的能夠破裂的盤135就將發(fā)生破裂，從而使得閥100打開。以得益于本發(fā)明公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員能容易地確定的方式，在某些閥100中可以包括多于兩個的能夠破裂的盤135。例如，可以包括三個、四個、五個或更多個能夠破裂的盤135以提供額外的冗余度。閥100還包括設(shè)置在通孔140內(nèi)的球座145。在此實施方式中，球座145與心軸110的內(nèi)徑相連并且軸向地定位在殼體的開口 111和心軸的開口 112的下方。閥座145被構(gòu)造為能容納球體(未示出)，所述球體可以從地表落下以便驅(qū)動所述閥100。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能容易確定的是，穿過球座145的開口 150的尺寸可以變化以便能容納一定直徑的球體。例如，在使用了多個閥100的操作中，球體直徑或尺寸可以以1/16英寸的增量進行變化。為了使多個閥100能沿井的長度被驅(qū)動，在井內(nèi)相對于地表最遠的位置處可以設(shè)置有對應(yīng)于最小直徑球體的閥座145，而在接近地表的位置上可以設(shè)置有對應(yīng)于最大直徑球體的閥座145。因此，可以順次地使更大的球體落下，從而使多個閥100打開。參照圖11，其示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的處于打開位置的閥的截面圖。如上文所描述的，閥100的組件對應(yīng)于圖10中示出的組件。在打開位置，滑動套筒115在殼體105和心軸110的下部軸向地定位，從而允許通孔140和套管的環(huán)形空間(未示出)之間的流體連通。為了將閥100驅(qū)動至打開位置，球體150從井的地表落下。球體150沿著井筒被向下泵送直到所述球體接觸并安置在球座145上(如圖所示)。由于流體在通孔140中持續(xù)累積，因此壓力一直增加直到壓力達到了能導(dǎo)致所述能夠破裂的盤135破裂的選定壓力。由于所述能夠破裂的盤135發(fā)生破裂，流體經(jīng)過通道130流入第一腔室120中。管中的流體壓力迫使滑動套筒115在軸向上向下移動進入第二腔室125中。然后滑動套筒115可以通 過鎖定環(huán)155和心軸105上相應(yīng)的齒160的嚙合而鎖定就位。然后鎖定環(huán)155可以確?；瑒犹淄?15長久地處于打開位置，因而使得全部流體流過殼體的開口 111以及心軸的開口112。參照圖12，其示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的閥的驅(qū)動方法的流程圖。提供該流程圖用于進一步說明和明確上文所論述的閥的驅(qū)動。在完井期間，在開采之前，通過將水泥泵送到井中來進行井的加套操作。水泥通過閥的通孔被泵送到井下。水泥從套管管柱(未示出)流出并進入在套管管柱和地層之間形成的井的環(huán)形區(qū)域中。在灌水泥的操作完成以后，使擦拭裝置(未示出)例如擦拭塞子以常規(guī)的方式運動穿過套管管柱。流體的流動促使擦拭塞子向下運動，所述擦拭塞子被設(shè)計為從套管管柱的內(nèi)徑(包括沿著閥的內(nèi)徑)移除殘留的水泥，如上文所論述的。套管管柱可以包括許多工具，例如用于隔離井段的封隔器。由于井包括多個開采區(qū)是常見的，因此特定的開采區(qū)可以通過在開采區(qū)下方和/或上方設(shè)置一個或更多個封隔器而被隔離。一個或者更多個閥可以沿著各封隔器之間的套管管柱布置，從而使流體(例如壓裂流體)能被泵送到井下以壓裂地層。為了對閥進行驅(qū)動以及使壓裂流體壓裂地層，首先使流體流過閥(步驟200)。在此實施方式中，閥具有設(shè)有開口的殼體、設(shè)有開口和通道的心軸、設(shè)置在殼體和心軸之間的滑動套筒以及設(shè)置在心軸內(nèi)的球座。為了對閥進行驅(qū)動，使球體從地表落下(步驟205)并向下泵送。所述球體一旦位于閥內(nèi)，該球體則坐落在球座中(步驟210)，因而阻斷了流體通過心軸的流動。由于流體的流動被阻斷，在被安置的球體的上方和下方形成了壓力差。在被安置的球體上方壓力一直增加直到壓力達到了能使能夠破裂的盤發(fā)生破裂的選定壓力，然后流體流過將閥的通孔與第一腔室相連的通道。使流體流經(jīng)所述通道進入第一腔室中并與滑動套筒相接觸(步驟215)。使滑動套筒在殼體和心軸之間軸向向下移動(步驟220 )從而進入第二腔室中。由于滑動套筒向下移動(步驟220)，因此使閥的通孔與井的套管和/或井的地層之間能流體連通。更具體地，流體通過殼體中的開口和心軸中的開口流出閥(步驟225 )。在某些實施方式中，滑動套筒可以通過滑動套筒的鎖定環(huán)的棘齒與心軸的相應(yīng)棘齒的嚙合而鎖定在打開位置。在可選擇的實施方式中，滑動套筒可以不被鎖定就位。在這樣的實施方式中，流體壓力可以使滑動套筒保持在打開位置。參照圖13，其示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的處于關(guān)閉位置的閥的截面圖。所示出的閥300與上工具組件306以及下工具組件307連接。如上文解釋的那樣，上工具組件306和下工具組件307可以包括用于井下操作的任何數(shù)量的工具，所述工具例如是封隔器、子配件、流量控制裝置等等。閥300、上工具組件306和下工具組件307通過螺紋連接部308連接。在此實施方式中，閥300包括殼體305和心軸310。殼體305具有圍繞閥300而在不同位置上布置的一個或更多個開口 311。除了殼體305中的開口 311以外，閥300還包括心軸的相應(yīng)的一個或更多個開口 312。心軸310的開口 312在位置上對應(yīng)于殼體305的開口 311，這樣，心軸310的開口 312的幾何形狀和尺寸可以隨著殼體305的開口 311的幾何形狀和尺寸的變化而變化?；瑒犹淄?15設(shè)置在殼體305和心軸310之間。在此實施方式中，第一腔室320形成在殼體305和心軸310之間并軸向地處于滑動套筒315上方。類似地，第二腔室325 形成在殼體305和心軸310之間并處于滑動套筒315下方。當(dāng)滑動套筒315處于關(guān)閉位置時，第一腔室320和第二腔室325處于大氣壓力下。由于第一腔室320中的壓力和第二腔室325中的壓力是平衡的，即兩個腔室都處于大氣壓力下，因此滑動套筒在第一腔室320和第二腔室325內(nèi)不發(fā)生軸向運動，因而閥300保持在關(guān)閉位置。通道330軸向地處于滑動套筒315上方并且所述通道330使得心軸310的內(nèi)腔與第一腔室320流體連通。閥300還包括設(shè)置在通孔340中的球座345。球座位于殼體中的開口 311和心軸中的開口 312的上方并處于能阻止通孔340和第一腔室320之間流體連通的位置。球座345通過一個或更多個剪切銷365連接到心軸310。另外，在通道330的上方以及下方的球座345與心軸310之間可以設(shè)置有一個或更多個密封件370，從而有效地使通道330與通孔340相隔離。由于通道330與通孔340相隔離，第一腔室320與第二腔室325內(nèi)可以保持平衡的壓力。現(xiàn)參照附圖14，其示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的圖13的閥處于打開位置時的截面圖。如上文所述，閥300的組件對應(yīng)于圖13中的組件。在打開位置，滑動套筒315軸向地處于殼體的開口 311和心軸的開口 312的下方，從而使通孔340和套管(未示出)之間流體連通。為了將閥300驅(qū)動至打開位置，使球體350從井的地表落下。對球體350在井下進行泵送直到所述球體接觸并安置在球座345上(如圖所示)。由于流體被持續(xù)泵送到通孔340中，因此壓力一直增加直到壓力達到了能導(dǎo)致剪切銷360發(fā)生折斷的選定壓力。剪切銷360的折斷導(dǎo)致球座345在通孔340中軸向運動至最終的打開位置。隨著球座345的運動，流體流過通道330進入第一腔室320中。管中的流體壓力迫使滑動套筒315在軸向上向下移動進入第二腔室325中。然后滑動套筒315可以通過鎖定環(huán)355和心軸305上相應(yīng)的齒360的嚙合而鎖定就位。然后鎖定環(huán)355可以確?；瑒犹淄?15長久地處于打開位置，從而使得全部流體流過殼體的開口 311以及心軸的開口 312。在某些實施方式中，通道330中可以設(shè)置能夠破裂的盤(未示出)。在這樣的實施方式中，能夠破裂的盤可以用作附加的抑制部件以防止對閥300的過早驅(qū)動。因此，即使球座345過早地運動，閥300在壓力增加到選定的壓力以前也不會打開。
參照圖15，其示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實施方式的圖13和圖14的閥的驅(qū)動方法的流程圖。提供所述流程圖用于進一步明確上文中論述的閥的驅(qū)動。 為了對閥進行驅(qū)動以及使壓裂流體壓裂地層，首先使流體流過閥(步驟400 )。在此實施方式中，閥具有設(shè)有開口的殼體、設(shè)有開口和通道的心軸、設(shè)置在殼體和心軸之間的滑動套筒以及設(shè)置在心軸中的球座。為了對閥進行驅(qū)動，球體從地表落下(步驟405)并向井下泵送。所述球體一旦位于閥內(nèi)，該球體坐落在球座中(步驟410)，從而阻斷流體通過心軸的流動。由于流體的流動被阻斷，壓力被施加到球座上，使得用于保持球座的剪切銷折斷，并導(dǎo)致球座在軸向上向下運動(步驟415 )。使流體流經(jīng)所述通道進入第一腔室中并與滑動套筒相接觸(步驟420)。使滑動套筒在殼體和心軸之間軸向向下移動(步驟425 )從而進入第二腔室中。由于滑動套筒向下運動(步驟425)，因此閥的通孔與井的套管和/或井的地層之間能流體連通。有利地，本發(fā)明公開的實施方式可以提供在液力壓裂操作中使用的完全打開的 閥，從而能實現(xiàn)更有效的壓裂操作。另外有利地，本發(fā)明公開的實施方式可以提供具有冗余系統(tǒng)的閥以防止井下閥的過早驅(qū)動。雖然本發(fā)明對有限數(shù)量的實施方式進行了描述，但得益于本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，在不偏離此處所描述的公開內(nèi)容的范圍的情況下，還可以設(shè)計出的其它實施方式。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附的權(quán)利要求進行限定。
權(quán)利要求
1.一種閥,包括 具有開口的殼體； 設(shè)置在所述殼體內(nèi)的心軸，所述心軸具有開口 ； 設(shè)置在所述心軸的通道中的能夠破裂的盤； 設(shè)置在所述殼體和所述心軸之間的滑動套筒；以及 設(shè)置在所述心軸內(nèi)的球座。
2.如權(quán)利要求I所述的閥，其中當(dāng)所述閥處于關(guān)閉位置時，所述滑動套筒阻斷殼體中的開口與心軸中的開口之間的流體連通。
3.如權(quán)利要求I所述的閥，其中所述滑動套筒被構(gòu)造為能夠在所述殼體和所述心軸之間在軸向上運動。
4.如權(quán)利要求I所述的閥，所述閥還包括設(shè)置在球座中的球體。
5.如權(quán)利要求I所述的閥，其中所述能夠破裂的盤軸向地定位在所述滑動套筒的上方。
6.如權(quán)利要求I所述的閥，其中所述球座軸向地定位在所述能夠破裂的盤的下方。
7.如權(quán)利要求I所述的閥，其中在所述心軸和所述殼體之間且在所述心軸的開口和所述殼體的開口的軸向上方設(shè)置有第一腔室，在所述心軸和所述殼體之間且在所述心軸的開口和所述殼體的開口的軸向下方設(shè)置有第二腔室。
8.如權(quán)利要求7所述的閥，其中當(dāng)所述閥處于關(guān)閉位置時，所述第一腔室和所述第二腔室處于大氣壓力下。
9.一種用于驅(qū)動閥的方法，所述方法包括 使流體流過閥，所述閥包括 具有開口的殼體； 具有開口和通道的心軸； 設(shè)置在所述殼體和所述心軸之間的滑動套筒；以及 設(shè)置在所述心軸內(nèi)的球座； 使球體落下； 使所述球體坐落在所述球座中并阻斷流體經(jīng)過心軸的流動； 使流體流過所述通道并流至所述滑動套筒； 使所述滑動套筒在所述閥內(nèi)軸向運動；以及 使流體經(jīng)過所述殼體的開口和所述心軸的開口流出。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述閥還包括設(shè)置在所述通道內(nèi)的能夠破裂的盤。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，所述方法進一步包括通過使所述球體坐落在所述球座中而使所述能夠破裂的盤破裂。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中使所述球體坐落在所述球座中使得所述球座在所述心軸內(nèi)軸向滑動。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，所述方法還包括使所述滑動套筒鎖定到所述心軸和所述殼體中的至少一個上。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述球座在軸向上位于所述殼體中的開口以及所述心軸中的開口的下方。
15.—種閥,包括 具有開口的殼體； 設(shè)置在所述殼體內(nèi)的心軸，所述心軸具有開口和通道； 設(shè)置在所述殼體和所述心軸之間的滑動套筒；以及 設(shè)置在所述心軸內(nèi)的球座，所述球座阻斷所述心軸和所述通道之間的流體連通。
16.如權(quán)利要求15所述的閥，所述閥進一步包括設(shè)置在所述通道內(nèi)的能夠破裂的盤。
17.如權(quán)利要求15所述的閥，其中所述球座被構(gòu)造為能在所述心軸內(nèi)軸向運動。
18.如權(quán)利要求15所述的閥，其中所述球座在所述心軸內(nèi)的軸向運動使所述心軸和所述通道之間流體連通。
19.如權(quán)利要求15所述的閥，其中在所述心軸和所述殼體之間且在所述心軸的開口和所述殼體的開口的軸向上方設(shè)置有第一腔室，在所述心軸和所述殼體之間且在所述心軸的開口和所述殼體的開口的軸向下方設(shè)置有第二腔室。
20.如權(quán)利要求19所述的閥，其中所述第一腔室中的壓力與所述第二腔室中的壓力平衡。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過水泥外套管進行液力壓裂所使用的閥。一種閥包括具有開口的殼體；設(shè)置在殼體內(nèi)的心軸，所述心軸具有開口；設(shè)置在心軸的通道內(nèi)的能夠破裂的盤；設(shè)置在殼體和心軸之間的滑動套筒；以及設(shè)置在心軸內(nèi)的球座。一種驅(qū)動閥的方法包括使流體流過閥；使球體落下；將球體安置在球座中并阻斷流體經(jīng)過心軸的流動；使流體流過通道并流至滑動套筒；使滑動套筒在閥內(nèi)軸向運動；使流體通過殼體的開口和心軸的開口流出。一種閥包括具有開口的殼體；設(shè)置在殼體內(nèi)的心軸，所述心軸具有開口和通道；設(shè)置在殼體和心軸之間的滑動套筒；以及設(shè)置在心軸內(nèi)的球座，所述球座阻斷心軸和通道之間的流體連通。
文檔編號E21B34/08GK102966330SQ20121031735
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者M·T·索莫斯, S·L·杰克遜 申請人:蒂姆石油工具有限公司