[發明專利]用于液壓破裂閥的鎖定組件

有效

• 申請號: 201210521851.1
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103161423B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: M.烏迪皮;R.克羅爾茨克;M.維亞托爾
• 申請（專利權）人: 韋特柯格雷公司
• 主分類號: E21B34/00
• 分類號: E21B34/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李強,譚祐祥

技術領域

本發明大體涉及油和氣的生產。更具體地講，本發明涉及一種用于供液壓破裂(fracing)系統的閥使用的鎖定組件。

背景技術

碳氫化合物生產井眼有時候被激發以增加碳氫化合物的生產。液壓壓裂或破裂為激發的一個示例，其涉及對井眼的全部或一部分加壓以改進周圍的地層與井眼之間的連通。通常，破裂流體由泵在地面處加壓，其然后進入在井下具有端部的管線。當流體離開管線時，它在井眼中建立了壓力，其又在地層中產生或進一步傳播壓裂。當由被泵送的流體施加的壓力超過了地質層(formation strata)的壓裂梯度時發生地下的壓裂。典型地，用于破裂的流體包括水、酸、礬土、二氧化碳、氮氣以及添加劑中的一種或多種。

在破裂期間形成的高壓與當形成壓裂時發生的脈沖一起造成傳送破裂流體的管道系統中的振動。足夠大小和/或持續時間的振動可引起管道系統中的閥或者無意地打開或者無意地關閉。

發明內容

本文描述了液壓壓裂系統的一個示例，該液壓壓裂系統包括泵，附接到泵的、可被放置在井眼中的排出管線。還包括有在管線中的閥組件；該閥組件包括本體、通道、閘以及在閘中的與通道選擇性地對齊的孔。該系統還包括閥鎖定組件，其由凸輪盤、連接凸輪盤和閘的平衡桿以及保持元件(其由彈性構件推壓到凸輪盤的通路中)構成。當將小于指定量的力施加到閘以便靠著保持元件推壓凸輪盤時，該保持元件由彈性構件保持在凸輪盤的通路中。可選地，當將超過指定量的力施加到閘以便靠著保持元件推壓凸輪盤時，力由凸輪盤施加到保持元件上以便克服由彈性構件所施加的力，并且保持元件被移出凸輪盤的通路。在一個示例中，凸輪盤包括接觸保持元件的帶斜角(beveled)的外邊緣。在一個示例實施例中，推力由施加到閘以便靠著保持元件來推壓凸輪盤的力來限定，并且其中，外邊緣的上部部分和下部部分相對于凸輪盤的軸線成角度地帶斜角，使得用來推壓凸輪盤經過保持元件的必需的推力在一個軸向方向上比在相反的軸向方向上更大。保持元件可由球軸承構成，且彈性構件可由彈簧構成。在一個示例中，系統包括多個球軸承和彈簧以及包圍平衡桿的殼體，該殼體具有沿徑向形成為通過殼體的側壁的用于保持球軸承和彈簧的孔。閥促動器可聯接到閘。

本文還公開了用于供液壓壓裂閥使用的平衡系統。在一個示例中，平衡系統包括與閥閘選擇性地聯接接合的大體上平面的凸輪構件。響應于被施加到閥閘的力，該凸輪構件經受來自閥閘的推力。包括有閉鎖組件，其由通過彈性構件保持與凸輪構件干涉接觸的閉鎖元件構成。當推力靠著閉鎖元件產生小于指定量的合力時發生干涉接觸。在一個示例中，當推力靠著閉鎖元件產生超過該指定量的合力時，閉鎖元件被推壓出干涉接觸并且被推壓出凸輪構件的通路。凸輪構件可具有外周緣，其帶有輪廓形成為相對于凸輪構件的上表面成角度的上區段和輪廓形成為相對于凸輪構件的下表面成角度的下區段。在一個示例實施例中，上表面和下表面基本上平行，并且其中，上區段和下區段以不同的角度形成輪廓，使得當在一個方向上沿軸向推壓凸輪構件時，比起當在相反的方向上沿軸向推壓凸輪構件時，靠著閉鎖元件產生超過了指定量的合力的推力的量更大。閘可經受來自振動的、產生小于指定量的合力的力。

本文提供了可用在液壓破裂系統中的閥組件。在一個示例實施例中，閥組件包括具有通道的閥本體、具有與通道選擇性地對齊的孔的閘、與閘聯接的促動器以及用于將閘保持在閥本體內的指定位置中的器件。可通過施加超過用來鎖定閘的力的力來從指定位置中解鎖閘。可選地，用于保持閘的器件為聯接到閘的凸輪盤以及閉鎖，當鎖定力施加到閘時閉鎖保持凸輪盤就位，且當解鎖力施加到閘時閉鎖釋放閘。