CN103443396B - 用于井孔增产操作的止回阀组件 - Google Patents
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Abstract
一种用于井孔增产操作的止回阀组件。该止回阀组件包括具有轴向延伸通道的阀体，该通道具有入口和阀体座。阀体具有从通道侧向延伸的排放端口。阀帽可滑动地与阀体相配合，阀帽具有带阀帽座的开口。活塞设置在通道内。在关闭位置中，活塞的第一密封表面啮合阀体座，以阻止入口和排放端口之间的流体连通。在打开位置中，活塞的第二密封表面啮合阀帽座，以允许入口和排放端口之间的流体连通。设置在活塞和阀帽之间的通道内的弹簧朝向关闭位置偏置活塞。
Description
技术领域
本发明总的涉及结合在地下井孔中执行的操作而使用的设备，尤其是，涉及止回阀组件，可操作该止回阀组件以阻止生产流体的流入，但为井孔增产操作而允许注入处理流体。
背景技术
无意限制本发明的范围，作为一实例，本发明的技术背景将参照横穿含有碳氢化合物的地下地层的井筒中的增产操作来进行描述。
在钻探和构造横穿含有碳氢化合物的地层的井筒过程中，经常希望在地层面上形成过滤饼，以使对地层渗透性的损坏减到最小。过滤饼通常包括诸如碳酸钙交联剂的可溶于酸的成分，以及诸如淀粉和黄原胶的聚合物成分。在从地层中可生产出诸如碳氢化合物的所要求流体之前，必须移去过滤饼。移去过滤饼的一种方法是将诸如盐酸溶液之类的处理流体注入井筒中。
除了移去过滤饼之外，还在执行用来对被井筒横过的含有碳氢化合物的地层进行增产的处理中使用盐酸溶液。例如，将盐酸溶液注入地下的地层中，以与地层中的可溶于酸的材料反应，并放大地层中孔的空间。这些酸化处理设计成用来改进地层的渗透性，地层渗透性提高了储层流体的生产量。一般地，如此的酸化操作在高的流量下进行，但处理压力低于地层断裂压力，使得酸穿透很长距离而进入地层内，同时避免造成地层破坏。人们已经作了种种努力来注入处理流体，以作为流过传统流入流控制装置的逆向流动，传统流入流的控制装置利用一个或多个流动限制器，例如，流动管、喷嘴、迷宫之类的限制器。然而，业已发现，酸化操作所需的流量通常高于来自地层的生产流量。这样，流过传统流入流控制装置的逆向流动导致在处理流体中产生不可接受的高压降。
因此，需要有一种装置，可操作该装置以将处理流体注入井筒和周围地层内。还需要这样一种装置，可操作该装置从而以高的流量注入处理流体。此外，需要这样一种装置，可操作该装置从而没有不可接受的高压降地注入处理流体。
发明内容
本文披露的发明涉及一种用于井孔增产操作的止回阀组件。可操作该止回阀组件而将处理流体注入到井筒和周围地层内。此外，可操作本发明的止回阀从而可以高的流量注入处理流体。而且，可操作本发明的止回阀组件进行操作来注入处理流体，而没有不可接受的高压降。
在一个方面，本发明涉及一种用于井孔增产操作的止回阀组件。该止回阀组件包括具有轴向延伸通道的阀体，阀体具有入口和阀体座。阀体具有从通道侧向延伸的第一排放端口。阀帽能够可滑动地与阀体配合。阀帽具有带有阀帽座的开口。设置在通道内的活塞具有第一和第二密封表面。在关闭位置中，第一密封表面与阀体座相配合，以阻止入口和第一排放端口之间的流体连通。在打开位置中，第二密封表面与阀帽座相配合，以允许入口和第一排放端口之间的流体连通。设置在活塞和阀帽之间通道内的弹簧朝向关闭位置偏置活塞。
在一个实施例中，阀体具有圆柱形部分，阀帽沿轴向可滑动地与阀体的圆柱形部分相配合。在另一实施例中，阀体具有方形棱柱部分，阀帽沿正交于轴向的方向可滑动地与阀体的方形棱柱部分相配合。在另一实施例中，活塞的第一和第二密封表面彼此相对地设置。在某些实施例中，阀帽具有至少一个排放端口，该端口可与阀体的第一排放端口对齐。在某些实施例中，过滤器构件定位在靠近入口的通道内。在其它实施例中，过滤器构件与阀体形成一体。
在一个实施例中，阀体具有从通道沿第二侧向方向延伸的第二排放端口。该第二排放端口具有比第一排放端口流动面积更加不受限的流动面积。在该实施例中，阀帽可具有至少一个排放端口，其可有选择地与第一排放端口和第二排放端口对齐，从而可调节流过止回阀的流体内的压降。在另一实施例中，阀体具有一对相对设置的第一排放端口和一对相对设置的第二排放端口。在该实施例中，阀帽可具有至少两个排放端口，它们有选择地与该对第一排放端口和该对第二排放端口对齐，从而可调节流过止回阀的流体内压降。
在另一实施例中，阀体具有两对相对设置的第一排放端口和两对相对设置在的第二排放端口。在该实施例中，阀帽可具有四个排放端口，它们可有选择地与两对第一排放端口和两对第二排放端口对齐，从而可调节流过止回阀的流体内压降。
在另一方面，本发明涉及一种用于井孔增产操作的止回阀组件。该止回阀组件包括具有轴向延伸通道的阀体，该轴向延伸通道具有入口和阀体座。阀体具有方形棱柱部分，该部分带有一对相对设置的第一侧和一对相对设置的第二侧。阀体具有从通道侧向延伸到第一侧中的一个的第一排放端口，以及从通道侧向延伸到第二侧中的一个的第二排放端口。第二排放端口具有的流动面积比第一排放端口的流动面积更不受限。阀帽具有一对相对设置的轨道，它们可滑动地与阀体的方形棱柱部分相配合。在一种构造中，轨道相对于方形棱柱部分的第一侧滑动，能使流动通过第二排放端口。在另一构造中，轨道相对于方形棱柱部分的第二侧滑动，能使流动通过第一排放端口。阀帽具有带阀帽座的开口。设置在通道内的活塞具有第一和第二密封表面。在关闭位置中，第一密封表面与阀体座相配合，以阻止入口和排放端口之间的流体连通。在打开位置中，第二密封表面与阀体座相配合，以允许入口和排放端口之间的流体连通。设置在活塞和阀帽之间通道内的弹簧朝向关闭位置偏置活塞。
在另一方面，本发明涉及一种用于井孔增产操作的止回阀组件。该止回阀组件包括具有轴向延伸通道的阀体，该通道具有入口和阀体座。阀体具有从通道侧向延伸的至少一个排放端口。阀帽能够可滑动地与阀体相配合。阀帽具有带阀帽座的开口。设置在通道内的活塞具有第一和第二密封表面。在关闭位置中，第一密封表面与阀体座相配合，以阻止入口和至少一个排放端口之间的流体连通。在打开位置中，第二密封表面与阀体座相配合，以允许入口和至少一个排放端口之间的流体连通。设置在活塞和阀帽之间通道内的弹簧朝向关闭位置偏置活塞。
附图说明
为了更完整地理解本发明的特征和优点，现连同附图一起参照对本发明的详细描述，附图中，不同图中对应的附图标记表示对应的零件，其中：
图1是根据本发明一实施例的包括多个灌注组件的井孔系统的示意图；
图2是根据本发明一实施例的包括用于井孔增产操作的多个止回阀组件的灌注组件的剖视图；
图3A-B是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的剖视图，分别处于阀关闭和阀打开构造中；
图3C是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的分解图；
图4A-B是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的剖视图，分别处于阀关闭和阀打开构造中；
图4C是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的分解图；
图5A-B是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的剖视图，分别处于阀关闭和阀打开构造中；
图5C是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的分解图；
图6A-B是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的剖视图，分别处于阀关闭和阀打开构造中；
图6C是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的分解图；
图7A-B是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的剖视图，分别处于阀关闭和阀打开构造中；
图7C是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的分解图；
图8A-B是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的剖视图，分别处于阀关闭和阀打开构造中；
图8C是根据本发明一实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件的分解图。
具体实施方式
尽管下面将详细讨论本发明各种实施例的制作和使用，但应该认识到，本发明提供许多适用的发明概念，它们可在各种特殊的情形中得以实施。本文讨论的具体实施例仅是说明制作和使用本发明的特殊方式，并不划定本发明的范围。
首先参照图1，图中示意地示出了包括多个实施本发明原理的灌注组件的井孔系统10。在所示的实施例中，井筒12延伸通过各个地层。井筒12具有基本垂直的部分14，该大致垂直的部分的上部之中具有灌筑水泥的井框柱16。井筒12还具有基本水平的部分18，其延伸通过含有碳氢化合物的地层20。如图所示，井筒12的基本水平的部分18是敞开孔。
定位在井筒12内并从地面延伸的是管柱22。管柱22提供用于地层流体的导管，以使其从地层20流到地面。在管柱22在其下端处连接到已经安装在井筒12内的完井柱24，完井柱24将完工的组段分为邻近于地层20的各个生产组段。完井柱24包括多个控沙筛网组件26和多个灌注组件28。此外，完井柱24包括多个封隔器30，其在完井柱24和井筒12之间提供流体密封，由此，形成生产组段。
控沙筛网组件26用作将颗粒物质过滤出生产流体流之外的主要功能。此外，控沙筛网组件26可较佳地包括流入流控制装置，其控制流入完井柱24内生产流体流的流量。例如，流入流控制装置可利用一个或多个诸如流动管、喷嘴、迷宫之类的流动限制器，来控制生产流量。在某些完井部分中，需要对地层进行增产操作以提高渗透性，这可提高储层流体的产量。在一种类型的增产操作中，以显著高于设计生产流量的流量，将诸如盐酸溶液的酸注入地层内。这样，通过控沙筛网组件26中流入流控制装置的逆向流动，会导致处理流体中不可接受的高压降。然而，根据本发明，灌注组件28定位在各个生产组段内，这样，通过以所要求的高流量灌注所要求的处理流体，增产操作便可均匀地处理地层20，而会不经历不可接受的高压降。
虽然图1图示出了敞开孔环境中的本发明灌注组件，但本技术领域内技术人员应该理解到，本发明的灌注组件同样很好地适用于加有井框的井孔。还有，即使图1在各个生产组段中示出了一个控沙筛网组件和一个灌注组件，但本技术领域内技术人员应该理解到，可在生产组段内部署本发明的任何数量的控沙筛网组件和任何数量的灌注组件，它们之间可有任何的比例组成，这不脱离本发明的原理。此外，即使图1示出了被封隔器分开的多个生产组段，但本技术领域内技术人员应该理解到，完井组段可具有任何数量的生产组段，包括带有对应数量封隔器或没有封隔器的单个组段。
即使图1在井筒的水平部分内示出了本发明的灌注组件，但本技术领域内技术人员应该理解到，本发明的灌注组件同样很好地适用于具有其它方向构造的井孔中使用，包括垂直井、变向井、斜向井、多侧向井等。因此，本技术领域内技术人员应该理解到，使用诸如上方、下方、上、下、朝上、朝下、左、右、朝向井上、朝向井下等的方向性术语，是与图中所示的说明性实施例相关地使用的，向上方向是朝向对应图的顶部，而向下方向是朝向对应图的底部，朝向井上的方向是朝向井孔的地面，朝向井下的方向是朝向井孔的端部（toe）。
接下来参照图2，图中示出了根据本发明实施例的用于井孔增产操作的灌注组件，其总的用50来表示。在所示的实施例中，灌注组件50包括具有多个开口54的管形构件52。上部连接组件56和下部连接组件58定位在管形构件52周围，并通过焊接或其它合适技术牢固地附连到管形构件。下部连接组件58包括多个槽60，槽60提供了将流体从灌注组件50灌注到井筒内的路径。替代地或附加地，上部连接组件56可提供流体从灌注组件50灌注到井筒内的路径。牢固地和密封地联接到上部连接组件56和下部连接组件58的是外套筒62。
在所示的实施例中，插入环64定位在管子52的各个开口54内。插入环64可通过焊接、螺纹连接或类似技术牢固地联接在开口54内，或插入环64可插入开口54内，并用两者之间的过盈配合固定就位。插入环64较佳地具有精密的内直径，内直径的尺寸适于将止回阀组件66接纳和保持在内。此外，插入环64较佳地包括延伸部（未图示），其设计成对齐止回阀组件66和/或其部件，以使从止回阀组件66排放出的流体沿灌注组件50的轴向方向引导，而不沿灌注组件50的圆周方向引导，以防止套管62腐蚀。如图所示，套管62较佳地具有与止回阀组件66的紧配合关系，这确保止回阀组件66保持固定在插入环64内，且止回阀组件66的部件保持合适的构造和定向。
现参照图3A-3C，图中示出了根据本发明实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件，其总的用100表示。止回阀组件100包括具有轴向延伸通道104的阀体102，该轴向延伸通道具有入口106和阀体座108。阀体102还包括O形环槽110，该槽可操作以将O形环接纳在其中，O形环在阀体102和接纳止回阀组件100的插入环之间提供密封和支承。阀体102具有多个从通道104侧向延伸的排放端口。在所示的实施例中，阀体102具有两组各四个排放端口。具体来说，阀体102具有排放端口112ａ-ｄ（仅112ａ-ｃ可见）和排放端口114ａ-ｄ（仅114ａ和114ｃ-ｄ可见）。如图所示，排放端口112ａ和112ｂ相对地设置，可称作一对相对设置的排放端口。此外，排放端口112ｃ和112ｄ相对地设置。可一起将排放端口112ａ-ｄ称作两对相对设置的排放端口。同样地，排放端口114ａ和114ｂ相对地设置，排放端口114ｃ和114ｄ相对地设置。重要的是，排放端口114ａ-ｄ具有的流动面积比排放端口112ａ-ｄ的流动面积更不受限，这使得能够对处理流体通过止回阀组件100的流量和压降进行调整，如下文中所讨论。
止回阀组件100包括阀帽116，其可滑动地接纳在阀体102的圆柱形部分118周围。阀帽116具有开口120和阀帽座122。在所示实施例中，阀帽116具有四个排放端口124ａ-ｄ（仅124ａ-ｃ可见）。该设计能够有选择地使排放端口124与排放端口112或排放端口114对齐。当排放端口124与排放端口112对齐时，可阻止流体流过排放端口114。同样地，当排放端口124与排放端口114对齐时，可阻止流体流过排放端口112。这样，有选择地将阀帽116定位在阀体102上，可确定是排放端口112还是排放端口114可供流体流动，这进而确定了处理流体通过止回阀组件100时所遇到的流动阻力。
活塞126设置在通道104内。活塞126具有上部密封表面128和下部密封表面130，它们彼此相对地设置。弹簧132设置在活塞126和阀帽116之间的通道104内。弹簧132向下或朝向止回阀组件100的关闭位置偏置活塞126。过滤器构件134靠近入口106定位在通道104内。过滤器构件134具有多个通过其间的开口136，开口136较佳地具有比排放端口112直径小的直径，以防止任何预定大小的碎片进入止回阀组件100。
现将描述止回阀组件100的操作。如图所示，排放端口124已与排放端口112对齐，使得止回阀组件100处于更加受限的构造中。在增产操作之前，如图3A清楚地所示，活塞126的下部密封表面130与阀体座108相配合，在该构造中，弹簧132向下偏置活塞126，来自井筒的任何压力连通阀帽116的开口120，该压力也向下偏置活塞126。活塞126和阀体102之间形成的密封阻止入口106和排放端口112、114之间的流体连通。
一旦增产操作开始，活塞126被提升离开阀体座108，此时，灌注组件内的压力达到预定水平，足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。一旦活塞126被提升离开阀体座108，灌注组件的内压施加到活塞126上的较大面积上，这意味着将止回阀组件100维持在打开位置中的压力小于打开止回阀组件100所需的压力。如图3B清楚地所示，活塞126在通道104内向上移动，直到上部密封表面128和与之形成密封的阀帽座122相配合。在该构造中，处理流体在入口106处进入止回阀组件100，通过过滤器134，经阀体102的排放端口112和阀帽116的排放端口124离开止回阀组件100。
当增产操作完成时，灌注组件内的内压减小，直到它不再足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。活塞126的下部密封表面130然后再次与阀体座108相配合，如图3A清楚地所示。在该构造中，不允许生产流体通过止回阀组件100进入完井柱。
现参照图4A-4C，图中示出根据本发明实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件，其总体上由200表示。止回阀组件200包括具有轴向延伸通道204的阀体202，该轴向延伸通道具有入口206和阀体座208。阀体202还包括O形环槽210。阀体202具有多个从通道204侧向延伸的排放端口。具体来说，阀体202具有排放端口212ａ-ｄ和排放端口214ａ-ｄ，其中，排放端口214ａ-ｄ具有的流动面积比排放端口212ａ-ｄ的流动面积更不受限，这使得能够对处理流体通过止回阀组件200的流量和压降进行调整。
止回阀组件200包括阀帽216，其可滑动地接纳在阀体202的圆柱形部分218周围。阀帽216具有开口220。在所示实施例中，阀帽216具有四个排放端口224ａ-ｄ，这些排放端口能使排放端口224有选择地与排放端口212或排放端口214对齐。当排放端口224与排放端口212对齐时，可阻止流体流过排放端口214。同样地，当排放端口224与排放端口214对齐时，可阻止流体流过排放端口212。这样，将阀帽216有选择地定位在阀体202上，可确定是排放端口212还是排放端口214可供流体流动，这进而确定了处理流体通过止回阀组件200时遇到的流动阻力。
活塞226设置在通道204内。活塞226具有围绕其定位的O形环228和下部密封表面230。弹簧232设置在活塞226和阀帽216之间的通道204内。弹簧232向下或朝向止回阀组件200的关闭位置偏置活塞226。过滤器构件234靠近入口206定位在通道204内。过滤器构件234具有多个通过其间的开口236。
现将描述止回阀组件200的操作。如图所示，排放端口224已与排放端口212对齐，使得止回阀组件200处于更加受限的构造中。在增产操作之前，如图4A清楚地所示，活塞226的下部密封表面230与阀体座208相配合，在该构造中，弹簧232向下偏置活塞226，来自井筒的任何压力连通阀帽216的开口220，该压力也向下偏置活塞226。活塞226和阀体202之间形成的密封阻止入口206和排放端口212、214之间的流体连通。
一旦增产操作开始，活塞226被提升离开阀体座208，此时，灌注组件内的压力达到预定水平，足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。一旦活塞226被提升离开阀体座208，灌注组件的内压施加到活塞226上的较大面积上，这意味着将止回阀组件200维持在打开位置中的压力小于打开止回阀组件200所需的压力。如图4B清楚地所示，活塞226在通道204内向上移动，直到上部表面接触阀帽216为止。O形环228提供活塞226和阀体202之间的密封。在该构造中，处理流体在入口206处进入止回阀组件200，通过过滤器234，并经阀体202的排放端口212和阀帽216的排放端口224离开止回阀组件200。
当增产操作完成时，灌注组件内的内压减小，直到它不再足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。然后，活塞226的下部密封表面230再次与阀体座208相配合，如图4A清楚地所示。在该构造中，不允许生产流体通过止回阀组件200进入完井柱。
现参照图5A-5C，图中示出根据本发明实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件，其总体上由300表示。止回阀组件300包括具有轴向延伸通道304的阀体302，阀体具有入口306和阀体座308。阀体302具有多个从通道304侧向延伸的排放端口。具体来说，阀体302具有排放端口312ａ-ｈ。
止回阀组件300包括具有开口320的阀帽316。活塞326设置在通道304内。活塞326具有定位在其中的O形环328和下部密封表面330。弹簧332设置在活塞326和阀帽316之间。弹簧332向下或朝向止回阀组件300的关闭位置偏置活塞326。过滤器构件334靠近入口306定位在通道304内。过滤器构件334具有多个通过其间的开口336。
现将描述止回阀组件300的操作。在增产操作之前，如图5A清楚地所示，活塞326的下部密封表面330与阀体座308相配合，在该构造中，弹簧332向下偏置活塞226，来自井筒的任何压力连通阀帽316的开口320，该压力也向下偏置活塞326。活塞326和阀体302之间形成的密封阻止流体通过排放端口312连通。
一旦增产操作开始，活塞326被提升离开阀体座308，此时，灌注组件内的压力达到预定水平，足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。如图5B清楚地所示，活塞3向上移动，直到其上部表面接触阀帽316为止。O形环328提供活塞326和阀座302之间的密封。在该构造中，处理流体在入口306处进入止回阀组件300，通过过滤器334，并经阀体302的排放端口312离开止回阀组件300。
当增产操作完成时，灌注组件内的内压减小，直到它不再足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。然后，活塞326的下部密封表面330再次与阀体座308相配合，如图5A清楚地所示。在该构造中，不允许生产流体经止回阀组件300进入完井柱。
现参照图6A-6C，图中示出了根据本发明实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件，其总的由400表示。止回阀组件400包括具有轴向延伸通道404的阀体402，该轴向延伸通道具有入口406和阀体座408。阀体402还包括O形环槽410。阀体402具有多个从通道404侧向延伸的排放端口。具体来说，阀体402具有排放端口412ａ-ｄ（仅412ａ-ｃ可见）和排放端口414ａ-ｄ（仅414ａ和414ｃ-ｄ可见）。排放端口412ａ-ｄ具有的流动面积比排放端口412ａ-ｄ的流动面积更不受限，这使得能够对处理流体通过止回阀组件400的流量和压降进行调整，如下文中所讨论。
止回阀组件400包括阀帽416，其可滑动地接纳在阀体402的圆柱形部分418周围。阀帽416具有开口420和阀帽座422。在所示实施例中，阀帽416具有四个排放端口424ａ-ｄ（仅124ａ-ｃ可见）。该设计能够使排放端口424有选择地与排放端口412或排放端口414对齐。当排放端口424与排放端口412对齐时，可阻止流体流过排放端口414。同样地，当排放端口424与排放端口414对齐时，可阻止流体流过排放端口412。这样，将阀帽416有选择地定位在阀体402上，可确定是排放端口412还是排放端口414可供流体流动，这进而确定了处理流体通过止回阀组件400时遇到的流动阻力。
活塞426设置在通道404内。活塞426具有上部密封表面428和下部密封表面430。弹簧432设置在活塞426和阀帽416之间的通道404内。弹簧432向下或朝向止回阀组件400的关闭位置偏置活塞426。过滤器构件434与阀体402形成一体，形成入口406的一部分。过滤器构件434具有多个通过其间的开口436。
现将描述止回阀组件400的操作。如图所示，排放端口424已与排放端口412对齐，使得止回阀组件400处于更加受限的构造中。在增产操作之前，如图6A清楚地所示，活塞426的下部密封表面430与阀体座408相配合，在该构造中，弹簧432向下偏置活塞426，来自井筒的任何压力连通阀帽416的开口420，该压力也向下偏置活塞426。活塞426和阀体402之间形成的密封阻止入口406和排放端口412、414之间的流体连通。
一旦增产操作开始，活塞426被提升离开阀体座408，此时，灌注组件内的压力达到预定水平，足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。一旦活塞426被提升离开阀体座408，灌注组件的内压施加到活塞426上的较大面积上，这意味着将止回阀组件400维持在打开位置中的压力小于打开止回阀组件400所需的压力。如图6B清楚地所示，活塞426在通道404内向上移动，直到上部密封表面428与阀帽座422相配合以形成与其的密封为止。在该构造中，处理流体在入口406处进入止回阀组件400，通过过滤器434，并经阀体402的排放端口412和阀帽416的排放端口424退出止回阀组件400。
当增产操作完成时，灌注组件内的内压减小，直到它不再足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。然后，活塞426的下部密封表面430再次与阀体座408相配合，如图6A清楚地所示。在该构造中，不允许生产流体经止回阀组件400进入完井柱。
现参照图7A-7C，图中示出了根据本发明实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件，其总的由500表示。止回阀组件500包括具有轴向延伸通道504的阀体502，该轴向延伸通道具有入口506和阀体座508。阀体502还包括O形环槽510，阀体502具有多个从通道504侧向延伸的排放端口。具体来说，阀体502具有排放端口512ａ-ｄ（仅512ａ-ｃ可见）和排放端口514ａ-ｄ（仅514ａ和514ｃ-ｄ可见）。排放端口512ａ-ｄ具有的流动面积比排放端口512ａ-ｄ的流动面积更不受限，这使等能够对处理流体通过止回阀组件500的流量和压降进行调整，如下文中所讨论。
止回阀组件500包括阀帽516，其可滑动地接纳在阀体502的方形棱柱部分518周围。阀帽516具有开口520和阀帽座522。此外，阀帽516包括一对相对设置的轨道516ａ、516ｂ，它们与阀体502的方形棱柱部分518相协作，以启动和停止排放端口512、514。具体来说，当轨道516ａ、516ｂ与方形棱柱部分518的侧面518ａ、518ｂ对齐时，排放端口514可供使用，但排放端口512被堵塞。替代地，当轨道516ａ、516ｂ与方形棱柱部分518的侧面518ｃ、518ｄ对齐时，排放端口512可供使用，但排放端口514被堵塞。这样，将阀帽516有选择地定位在阀体502上，可确定是排放端口512还是排放端口514可供流体流动，这进而确定了处理流体通过止回阀组件500时遇到的流动阻力。
活塞526设置在通道504内。活塞526具有上部密封表面528和下部密封表面530。弹簧532设置在活塞526和阀帽516之间的通道504内。弹簧532向下或朝向止回阀组件500的关闭位置偏置活塞526。过滤器构件534与阀体502形成一体，形成入口506的一部分。过滤器构件534具有多个通过其间的开口536。
现将描述止回阀组件500的操作。如图所示，轨道516ａ、516ｂ与方形棱柱部分518的侧面518ｃ、518ｄ对齐，使得止回阀组件500处于更加受限的构造中。在增产操作之前，如图7A清楚地所示，活塞526的下部密封表面530与阀体座508相配合。在该构造中，弹簧532向下偏置活塞526，来自井筒的任何压力连通阀帽516的开口520，该压力也向下偏置活塞526。活塞526和阀体502之间形成的密封阻止入口506和排放端口512、514之间的流体连通。
一旦增产操作开始，活塞526被提升离开阀体座508，此时，灌注组件内的压力达到预定水平，足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。一旦活塞526被提升离开阀体座508，灌注组件的内压施加到活塞526上的较大面积上，这意味着将止回阀组件500维持在打开位置中的压力小于打开止回阀组件500所需的压力。如图7B清楚地所示，活塞526在通道504内向上移动，直到上部密封表面528与阀帽座522相配合而形成与其的密封为止。在该构造中，处理流体在入口506处进入止回阀组件500，通过过滤器534，并经阀体502的排放端口512离开止回阀组件500。
当增产操作完成时，灌注组件内的内压减小，直到它不再足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。然后，活塞526的下部密封表面530再次与阀体座508相配合，如图7A清楚地所示。在该构造中，不允许生产流体经止回阀组件500进入完井柱。
现参照图8A-8C，图中示出了根据本发明实施例的用于井孔增产操作的止回阀组件，其总的用600表示。止回阀组件600包括具有轴向延伸通道604的阀体602，该轴向延伸通道具有入口606和阀体座608。阀体602还包括O形环槽610。阀体602具有多个从通道604侧向延伸的排放端口612ａ-ｄ（仅612ａ-ｃ可见）。
止回阀组件600包括阀帽616，其可滑动地接纳在阀体602的圆柱形部分618周围。阀帽616具有开口620和阀帽座622。活塞626设置在通道604内。活塞626具有上部密封表面628和下部密封表面630。弹簧632设置在活塞626和阀帽616之间的通道604内。弹簧632向下或朝向止回阀组件600的关闭位置偏置活塞626。
现将描述止回阀组件600的操作。在增产操作之前，如图8A清楚地所示，活塞626的下部密封表面630与阀体座608相配合。在该构造中，弹簧632向下偏置活塞626，来自井筒的任何压力连通阀帽616的开口620，该压力也向下偏置活塞626。活塞626和阀体602之间形成的密封阻止入口606和排放端口612之间的流体连通。
一旦增产操作开始，活塞626被提升离开阀体座608，此时，灌注组件内的压力达到预定水平，足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。一旦活塞626被提升离开阀体座608，灌注组件的内压施加到活塞626上的较大面积上，这意味着将止回阀组件600维持在打开位置中的压力小于打开止回阀组件600所需的压力。如图8B清楚地所示，活塞626在通道604内向上移动，直到上部密封表面628与阀帽座622相配合而形成与其的密封为止。在该构造中，处理流体在入口606处进入止回阀组件600，并经阀体602的排放端口612离开止回阀组件600。
当增产操作完成时，灌注组件内的内压减小，直到它不再足以克服弹簧力和任何相对的井筒压力。然后，活塞626的下部密封表面630再次与阀体座608相配合，如图8A清楚地所示。在该构造中，不允许生产流体经止回阀组件600进入完井柱。
尽管已经参照图示的实施例描述了本发明，但本描述并不意图认为是有限制的意义。本技术领域内技术人员在参照本描述后将会明白到对所说明实施例的各种修改和组合，以及本发明其它的实施例。因此，附后的权利要求书包括了任何如此的修改或实施例。
Claims (22)
1.一种用于井孔增产操作的止回阀组件，所述止回阀组件包括：
阀体，所述阀体具有轴向延伸的通道，所述通道具有入口和阀体座，所述阀体具有从通道沿第一侧向延伸的第一排放端口；
阀帽，所述阀帽可滑动地与阀体相配合，并具有带阀帽座的开口，所述阀帽具有至少一个排放端口，所述至少一个排放端口与所述阀体的所述第一排放端口对齐；
设置在所述通道内的活塞，所述活塞具有第一和第二密封表面以及打开和关闭位置，在所述关闭位置中，所述第一密封表面与所述阀体座相配合，以阻止所述入口和所述第一排放端口之间的流体连通，在所述打开位置中，所述第二密封表面与所述阀帽座相配合，以允许所述入口和所述第一排放端口之间的流体连通；以及
弹簧，所述弹簧设置在所述活塞和所述阀帽之间的所述通道内，并朝向所述关闭位置偏置所述活塞。
2.如权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有圆柱形部分，以及，所述阀帽沿轴向可滑动地与所述阀体的所述圆柱形部分相配合。
3.如权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有方形棱柱部分，以及，所述阀帽沿正交于所述轴向的方向可滑动地与所述阀体的所述方形棱柱部分相配合。
4.如权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，还包括靠近所述入口定位在所述通道内的过滤器构件。
5.如权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，还包括与所述阀体形成一体的过滤器构件。
6.如权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有从所述通道沿第二侧向方向延伸的第二排放端口，所述第二排放端口具有比第一排放端口流动面积更不受限的流动面积。
7.如权利要求6所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有一对相对设置的第一排放端口和一对相对设置的第二排放端口。
8.如权利要求6所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有两对相对设置的第一排放端口和两对相对设置的第二排放端口。
9.如权利要求1所述的止回阀组件，其特征在于，所述活塞的所述第一和第二密封表面彼此相对地设置。
10.一种用于井孔增产操作的止回阀组件，所述止回阀组件包括：
阀体，所述阀体具有轴向延伸的通道，所述通道具有入口和阀体座，所述阀体具有方形棱柱部分，所述方形棱柱部分带有一对相对设置的第一侧和一对相对设置的第二侧，所述阀体具有从所述通道侧向延伸到所述第一侧中的一个的第一排放端口以及从所述通道侧向延伸到所述第二侧中的一个的第二排放端口，所述第二排放端口具有的流动面积比所述第一排放端口的流动面积更不受限；
阀帽，所述阀帽具有一对相对设置的轨道，所述轨道可滑动地与所述阀体的所述方形棱柱部分啮合，在第一种构造中，所述轨道相对于所述方形棱柱部分的所述第一侧滑动，使得流体能流过所述第二排放端口，在第二种构造中，所述轨道相对于所述方形棱柱部分的所述第二侧滑动，使得流体能流过所述第一排放端口，所述阀帽具有带阀帽座的开口；
设置在所述通道内的活塞，所述活塞具有第一和第二密封表面以及打开和关闭位置，在所述关闭位置中，所述第一密封表面与所述阀体座相配合，以阻止所述入口和所述排放端口之间的流体连通，在所述打开位置中，所述第二密封表面与所述阀帽座相配合，以允许所述入口和所述排放端口之间的流体连通；以及
弹簧，所述弹簧设置在所述活塞和所述阀帽之间的所述通道内，且朝向所述关闭位置偏置所述活塞。
11.如权利要求10所述的止回阀组件，其特征在于，还包括与所述阀体形成一体的过滤器构件。
12.如权利要求10所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有一对相对设置的第一排放端口和一对相对设置的第二排放端口。
13.如权利要求10所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有两对相对设置的第一排放端口和两对相对设置的第二排放端口。
14.一种用于井孔增产操作的止回阀组件，所述止回阀组件包括：
阀体，所述阀体具有轴向延伸的通道，所述通道具有入口和阀体座，所述阀体具有从所述通道侧向延伸的两对相对设置的排放端口；
阀帽，所述阀帽可滑动地与所述阀体相配合，且具有带阀帽座的开口；
设置在所述通道内的活塞，所述活塞具有第一和第二密封表面，在关闭位置中，所述第一密封表面与所述阀体座相配合，以阻止所述入口和至少一个排放端口之间的流体连通，在打开位置中，所述第二密封表面与所述阀帽座相配合，以允许所述入口和至少一个排放端口之间的流体连通；以及
弹簧，所述弹簧设置在所述活塞和所述阀帽之间的所述通道内，并朝向所述关闭位置偏置所述活塞。
15.如权利要求14所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有圆柱形部分，以及，所述阀帽沿轴向可滑动地与所述阀体的所述圆柱形部分相配合。
16.一种用于井孔增产操作的止回阀组件，所述止回阀组件包括：
阀体，所述阀体具有轴向延伸的通道，所述通道具有入口和阀体座，所述阀体具有从通道沿第一侧向延伸的第一排放端口，所述阀体具有方形棱柱部分；
阀帽，所述阀帽沿正交于所述轴向的方向可滑动地与阀体的方形棱柱部分相配合，并具有带阀帽座的开口；
设置在所述通道内的活塞，所述活塞具有第一和第二密封表面以及打开和关闭位置，在所述关闭位置中，所述第一密封表面与所述阀体座相配合，以阻止所述入口和所述第一排放端口之间的流体连通，在所述打开位置中，所述第二密封表面与所述阀帽座相配合，以允许所述入口和所述第一排放端口之间的流体连通；以及
弹簧，所述弹簧设置在所述活塞和所述阀帽之间的所述通道内，并朝向所述关闭位置偏置所述活塞。
17.如权利要求16所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有从所述通道沿第二侧向方向延伸的第二排放端口，所述第二排放端口具有比第一排放端口流动面积更不受限的流动面积。
18.如权利要求16所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀帽具有至少一个排放端口，所述至少一个排放端口能够有选择地与第一排放端口和第二排放端口对齐，从而使流过所述止回阀的流体内的压降可被调整。
19.一种用于井孔增产操作的止回阀组件，所述止回阀组件包括：
阀体，所述阀体具有轴向延伸的通道，所述通道具有入口和阀体座，所述阀体具有从所述通道沿第一侧向延伸的第一排放端口和从所述通道沿第二侧向方向延伸的第二排放端口，所述第二排放端口具有比第一排放端口流动面积更不受限的流动面积；
阀帽，所述阀帽可滑动地与阀体相配合，并具有带阀帽座的开口；
设置在所述通道内的活塞，所述活塞具有第一和第二密封表面以及打开和关闭位置，在所述关闭位置中，所述第一密封表面与所述阀体座相配合，以阻止所述入口和所述第一排放端口之间的流体连通，在所述打开位置中，所述第二密封表面与所述阀帽座相配合，以允许所述入口和所述第一排放端口之间的流体连通；以及
弹簧，所述弹簧设置在所述活塞和所述阀帽之间的所述通道内，并朝向所述关闭位置偏置所述活塞。
20.如权利要求19所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有圆柱形部分，以及，所述阀帽沿轴向可滑动地与所述阀体的所述圆柱形部分相配合。
21.如权利要求19所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀体具有方形棱柱部分，以及，所述阀帽沿正交于所述轴向的方向可滑动地与所述阀体的所述方形棱柱部分相配合。
22.如权利要求19所述的止回阀组件，其特征在于，所述阀帽具有至少一个排放端口，所述至少一个排放端口能够有选择地与第一排放端口和第二排放端口对齐，从而使流过所述止回阀的流体内的压降可被调整。
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