CN105934559B - 转换阀系统及用于采气的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于插入开采管或与开采管集成的转换阀组件，包括：外壳；内开采管；先导部分，响应于大于预定压力的外部压力或响应于电子致动器以打开致动通道；动力部分，响应于致动通道中的压力打开注入开口；以及转换阀，响应于外部压力打开转换部分，允许流体从所述外壳之外连通至所述内开采管内。转换阀组件可用于开采垂直、倾斜或水平气井的方法中，其中气井具有由井套管和同轴布置的开采管限定的环形空间，其中环形部分存在于隔绝环形部分的封隔器上方，包括以下步骤：(a)打开通过开采管进入环形部分的通路，如果必要，移除环形部分中的任何液体；(b)在开采管内封隔器上方布置转换阀组件并暴露于环形部分；以及(c)将气体注入环形空间以打开转换阀并进入开采管，其中注入气将开采管中的液体提升至地表。
Description
技术领域
本发明涉及提高气井开采的阀和方法，具体地涉及具有低流压和不一致的开采管压的气井。
背景技术
具有变化量的H2S的气井、特别是含硫气井在整个加拿大西部沉积盆地中产生。即使油藏压力耗尽，留在容器中的剩余气体量通常也是显著的。挑战是开采具有低流压和不一致的开采管压的剩余储量。
含硫气井通常设有封隔器以从井套管内径与开采管外径之间的环形空间隔绝硫产品。封隔器阻止含硫气体进入环形空间并腐蚀套管管柱，套管管柱是钻井孔与任何相邻地下水或含水层之间的屏障。此外，封隔器以上的环形空间通常填有抑制盐溶液，以增强腐蚀保护并提供防止含硫气体进入环形空间的额外屏障。
所有气井在产气过程中产生大量液体。积液是井无力的症状，以将井的生产周期中自然产生的液体卸除，并且是气井产量下降的最常见原因。除了积液，还存在井不能在最高水平生产的多种其他原因。如果在同一储层钻探多个井，气体以比正常速率更快的耗尽，储层的竞争性排水会降低产量。在区划的储层中，由于地层的可渗透部分之间的连通性缺乏，所以储层尺寸受限，会出现产量问题。而且，在钻井时或修井设备完成后续工作时由于近井导致的地层损害产量也可受限，或积液或所生产的井出水的自然尺度效应也可导致自然近井损害。
当开始钻井时，通常是在储层的未开采部分，因此储藏压力和体积通常相当高。转移气体和液体的地表开采线在允许井流至地表的压力下运行。地表线压和井的井底流压之间的压差将决定井的可流量。其他因素也直接导致如此，例如气体密度、摩擦效应、液体密度和井深。当井老化并且井底流压耗尽时，井将经历流量减少。
众所周知的是，当气体流速降至承载液滴向上所必需的水平(即临界气体流速)时积液影响气体产量。临界气体流速是流动压力、流体和气体密度、液滴大小、表面张力、温度和管径的函数。
增加气体流速的一种方法是改变管尺寸或降低表面压力，当应用上述方案时卸除液体能力对井的影响可能是显著的。然而，这些方案仅能够持续到底部储层压力可在新的状况下开采。
遗憾的是，对于大多数含硫气井而言，改变管道或降低表面压力的选项常常是非经济的，井常在其可用储备远被耗尽之前被放弃。改变外部管道(钻探装备、安全装备、泵卡车等)的成本是高昂的，并且存在对地层的潜在损害的巨大风险，该损害会在不得不使用具有等于或大于储层压力中关闭的静水重量的流体破坏井的情况下发生。在许多情况中，井深和低储层压力将不能保持一整列压井液，压井液将断裂成地层面，导致无法修复的损害。
通过使用压缩机降低井眼中的流动井头压力可降低表面压力。成本直接与压缩机的尺寸相关，该压缩机需要具有足够的吸入压力，以允许井卸除具有提升速度的液体，其中提升速度需要将气体开采至收集系统管线。大多数用于含硫气体的压缩机需要具有多个安全关闭系统和减少压缩气体的热量的昂贵的冷却机以及噪声排放控制。
在这些井中难以实施人工提升。由于气锁和空化，多种类型的井下机械或电子泵在高气压环境中不能正常运行。使泵浦系统能够在高气体比环境中有效运行所需的修改或额外的完成组件的成本也是非常昂贵的。
因此，本领域需要一种具有创造性且经济的方案来从这些老化的储层中开采气体。
发明内容
一方面，本发明包括作为运行系统一部分的井下转换阀，该系统使用储层能量和注入气来开采气。在一个实施方式中，开采气和注入气可致动柱塞使其在井眼中上下往复运动，柱塞充当开采液与开采气之间的界面，从而将所有液体卸除至地表。柱塞可在全天循环多次，并且循环频率仅取决于每个周期可得到多少气体。
因此，一方面，本发明包括一种开采垂直、倾斜或水平气井的方法，其中气井具有由井套管和同轴布置的开采管限定的环形空间，所述井具有对开采管开放的下部开采区，其中环形空间通过封隔器与下部开采区隔绝。该方法包括以下步骤：
(a)打开通过套管进入环形空间的通路，如果必要，移除环形空间中的任何液体；
(b)在开采管内布置至少一个转换阀暴露于环形空间，其中转换阀具有先导部分、动力部分以及转换流体通道，先导部分具有预定关闭压力；
(c)将气体注入环形空间至至少关闭压力以致动先导部分，从而将动力部分暴露于环形空间，打开转换流体通道并允许注入气进入开采管，其中注入气将开采管中的液体提升至地表。
在一个实施方式中，至少一个转换阀部署在连续或接合的套管柱上或通过线缆部署在开采管内。
另一方面，本发明可包括用于插入开采管或与开采管集成的转换阀组件，包括：
(a)外壳；
(b)内开采管；
(c)先导部分，响应于大于预定压力的外部压力以打开致动通道；
(d)动力部分，响应于致动通道中的压力打开注入开口；以及
(e)转换阀，响应于外部压力打开转换部分，允许流体从外壳之外连通至内开采管内。
在一个实施方式中，本发明包括转换阀组件，包括：
(a)先导部分，包括：外壳和同轴布置在外壳内的内开采管，在外壳与内开采管之间限定有环形空间，在环形空间内设有先导阀组件；还包括阀座和先导活塞，先导活塞可在关闭位置和打开位置之间移动；先导室，通过外壳中的先导开口暴露；以及用于将先导部分朝向关闭位置偏置的管柱；
(b)动力部分，包括：外壳和同轴布置在外壳内的内开采管，在外壳与内开采管之间限定有环形空间，在环形空间内设有动力阀组件；还包括阀座、阀芯轴和致动活塞，其中阀芯轴和致动活塞可在关闭位置和打开位置之间移动，其中动力部分限定致动室；
(c)位于先导室和致动室之间的致动流体通道，当先导活塞位于其关闭位置时流体通道关闭，当先导活塞位于其打开位置时致动流体通道打开，其中致动流体通道中的流体压力将致动活塞和阀芯轴移动至其打开位置；
(d)转换流体通道，穿过动力部分外壳和动力部分内开采管，当致动活塞和阀芯轴位于其关闭位置时转换流体通道关闭。
在一个实施方式中，先导活塞由预定关闭压力偏置在关闭位置，预定关闭压力通过机械弹簧例如螺旋弹簧、或气体弹簧、或机械和气体弹簧二者产生，先导活塞在先导部分内作用。动力部分可包括在致动室与通向外壳之外的开口之间的均衡通路，均衡通路对气流比致动通道有更多的限制。在一个实施方式中，气体弹簧连接至气体供应线，气体供应线可被致动以增加或减少气体弹簧的压力，从而增加或减少关闭压力。
在一个实施方式中，转换阀组件包括可选地连接至远程控制器的电子控制模块，其包括螺线管和先导压力调节器，其打开以将先导部分暴露于外部压力，且关闭以将先导部分与外部压力隔绝。
在一个实施方式中，转换阀组件还包括可选地连接至远程控制器的电子控制模块，其包括先导气体供应线和先导气体调节器，以对气体弹簧远程充气或放气。
另一方面，本发明可包括一种开采垂直、倾斜或水平气井的系统，其中气井具有由井套管和同轴布置的开采管限定的环形空间，所述井具有环形部分和对开采管开放的下部开采区，其中环形部分通过封隔器与下部开采区隔绝，包括：
(a)穿过开采管进入环形部分的通路；
(b)开采管内的至少一个转换阀，暴露于穿过通路的环形部分；
(c)地表气体注入器和气体供应部，用于将气体注入环形部分以打开转换阀并进入开采管；
(d)柱塞，用于在开采管内往复运动；以及
(e)用于控制气体注入器的控制器，其中控制器响应于指示以下一种或多种的信号：柱塞位置，环形部分的压力，开采管中的压力、气流，管液面，或管与环形部分之间的压力差。
在一个实施方式中，井套内部署在连续或接合的套管柱上的至少一个转换阀。在一个实施方式中，系统还可包括用于在开采管内往复运动的柱塞。系统还可包括用于控制气体注入器的控制器，其中控制器响应于指示以下一种或多种的信号：柱塞位置，环形空间的压力，开采管中的压力或气流，管液面，或管与环形空间之间的压力差。
附图说明
在附图中，相似的元件由相似的参考标记表示。附图并不是按照比例绘制，相反重点在于本发明的原理。此外，所示出的每个实施方式为使用本发明的基本概念的多个可能布置之一。附图简要描述如下：
图1是具有环形空间和下部开采区的井眼的示意性表示，沿其长度纵向分段并且描绘了转换阀过油管完成设备。
图2是转换阀装置的示意性表示，其中沿该阀长度分段以暴露所有工件。
图3是图2所示的区域A的详细视图，示出了动力部分阀组件。
图4是图2所示的区域B的详细视图，示出了先导部分阀组件。
图5是沿图2所示的线C-C的横截面视图。
图6是图2的转换阀的截面图，示出先导阀组件位于其打开位置。
图7是图2的转换阀的动力部分的截面图，示出动力阀组件位于其打开位置。
图8是图2的转换阀的动力部分的截面图，示出RCV阀组件位于其打开位置。
图9是具有电子控制模块的转换阀组件的一个实施方式的示意性表示。
图10是具有先导部分的直接螺线管驱动的转换阀组件的一个实施方式的示意性表示。
具体实施方式
在描述本发明时，本文未定义的所有术语都具有其现有技术公认的含义。下文对具体实施方式或本发明特定用途的描述，旨在仅作说明之用，而非对所要求的发明的限制。
本发明涉及一种可控转换阀及包括该阀的系统以借助气举或气体再循环工作流来增强采气。在气举/气体再循环工作流期间，工作流体包括从开采管外部向开采管内部移动的注入气。
在一个实施方式中，本发明的装置设计为用于促进具有低流压和/或不一致的开采管压的气井的开采，尤其是含硫气井。然而，本文中所用术语“流体”包括液体和气体。
如图1所示，产气井包括套管柱(1)和同轴开采管柱(2)，在套管柱(1)和同轴开采管柱(2)之间限定出环形空间。环形空间内的封隔器(3)在开采管外径和套管内径之间提供了密封，将上部的环形空间与开采区隔离开。封隔器防止开采的液体和气体在封隔器以上的错流并保护套管不受通常与H2S有关的腐蚀，因为套管是井筒与自然地层的环境之间的唯一屏障。
许多含硫气井场配有用于仪器操作的高压、无硫燃气。该气源也可作为用于环形循环气体的出色媒介。因此，一方面，发明包括通过利用注入的无硫气提升开采管中的液体至表面来从隔离层(比如含硫气层)开采天然气的方法。一般而言，另一方面，本发明的装置包括一种转换阀装置，其响应于套管环形空间中的压力或由于直接控制而打开，以允许流体从环形空间流至管柱中。
转换阀组件(10)包括组合在一起以限定内部开采流道的多个内部管状构件(11)和外壳(12)。下文描述的各种功能组件配置在内部管件(11)和外壳(12)之间的环形空间中。在一个实施方式中，阀组件包括先导部分(13)和动力部分(14)，通过限定环形流体通道(17)的中间短节(16)连接。在一个实施方式中，阀组件(10)适于在线缆上运行，或部署在连续的或接合的管柱上。在一个实施方式中，阀可为管柱的集成构件。
先导部分包括同轴滑动先导活塞(18)、先导阀座(20)和外壳(12)中的环形空间压力开口(22)。在其关闭位置，如图2和4所示，先导活塞(18)的井下端抵靠阀座(20)布置，使短节流体通道(17)与外部压力隔离。先导活塞(18)用抵靠外壳(12)内表面和内管(11)外表面滑动的密封件来密封。
先导活塞(18)由机械弹簧(26)或气体弹簧(28)或机械弹簧和气体弹簧的组合偏置向其关闭位置。如图2所示，先导压力室(28)通过阀(24)充满气体，优选地为惰性气体，如氮气，并抵抗先导活塞(18)的向上运动。致动先导部分(13)所需的套管环形空间中的外部压力必须克服关闭压力，该压力是压力室(28)中的气压与通过机械弹簧施加的压力之和。
为了致动转换阀组件，气体(G)注入至套管环形空间中直到环形空间压力大于关闭压力。注入气通过外部压力开口(22)向先导活塞(18)施加压力，先导活塞(18)随着注入气填充先导室(23)而上推，直至外部压力等于通过机械弹簧和气体弹簧施加的关闭压力。
随着先导活塞(18)离座，先导室(23)中的注入气随后通过短节流体通道(17)传送并进入动力部分(14)的致动室，向也是密封的同轴滑动活塞的动力活塞(30)施加压力。在一个实施方式中，动力活塞由机械弹簧(31)偏置至关闭位置。
动力活塞(30)推动芯轴(32)，芯轴(32)具有抵靠穿过外壳的注气进口(36)安装的阀面(34)。注气进口可设在围绕具有带角度的圆锥截面的外壳的圆周槽(38)中。阀面(34)具有在关闭时密封地接合注气进口(36)的匹配圆锥截面。
当套管环形空间中的注入气(G)通过进气口(36)进入动力部分(14)时，注入气行进通过动力部分内管(11A)与外壳(12)之间的阀组件，直至到达冗余止回阀或RC阀(50)。注入气有足够的压力来离座，通过转向孔(52)并进入阀(10)的内部开采流道。RC阀(50)由机械弹簧(51)偏置关闭，弹簧的力可由注入气压力克服。RC阀(50)在图6中示为入座(关闭)而在图8中示为离座(打开)。
当阀组件的外部环形空间压力降至先导部分的关闭压力以下时，将使先导部分(18)被推向其关闭位置直至其抵靠阀座(20)布置，这致动了转换阀关闭顺序。如果环形空间压力继续下降，允许短节流体通道(17)和致动室中的流体通过在动力部分内管(11A)和动力活塞(30)周边外壳(12)之间存在的限制性旁路(42)与较低的外部环形空间压力缓慢平衡。一旦致动室中的压力低至动力部分机械弹簧施加的偏置力，动力活塞(30)则回到其关闭位置。当动力活塞回到其关闭位置时，阀面(34)入座至注气进口(36)并关闭注气进口(36)。RCV阀(50)随后将关闭而转换阀组件(10)再次使环形空间与开采管隔离。
限制性旁路(42)总是打开的，但向气流提供了足够的阻力以允许来自先导部分的气压通过致动通道来打开动力活塞，同时允许在适当短的时间内均压，在一个实施方式中，大约为几分钟。
因此，阀组件(10)会在环形空间压力大于先导部分关闭压力时打开注射开口，并会在环形空间压力降至关闭压力以下时开始关闭顺序。在一个实施方式中，如果一同使用机械弹簧和气体弹簧，则通过调整两者的强度来调节阀先导部分的关闭压力。所选的关闭压力可通过考虑井深、环形空间可用体积和气/液比来确定。在一个实施方式中，先导部分的关闭压力会设置得显著高于最小管压，从而确保在开采管中没有含硫气能够通过阀组件(10)逸入环形空间。例如，关闭压力可设定为超过最小管压500kPa。除了在环形空间中存在显著高压时，这将确保阀组件总是关闭的，这对于抑制环流体的缺乏以防止含硫气迁移至环形空间中尤为重要。另外，阀可在存有含硫气的开采管内径和需要保持无硫的环形空间之间配备有隔离机构(或屏障)。
在一个实施方式中，在实地使用前，气体弹簧能够在阀组件(10)装配期间充至很高的压力，然后能够调至在井下安装前会遇到的用于特定井下条件的所需压力。机械弹簧提供了固定的关闭压力，而气压弹簧可提供可变可定制的关闭压力。
在一个实施方式中，气体弹簧可与气体毛细管线、调节器和控制器相连接。气体弹簧从而可在安装后按要求充气以增大先导关闭压力或排气以减小先导关闭压力。
因此，在一个实施方式中，转换阀包括三个致动组件，先导部分、动力部分及RC阀，其都通过气压而非物理连接来互相作用。外部压力使先导部分将致动室暴露于外部压力，从而致动动力部分，这将打开注射开口，其随后打开RC阀。
在一个操作实施方式中，参照图1，井底止回阀(8A)置入开采管柱底部，作用是当井完成时防止地表注入的气体进入地层，但允许气流从地层进入管柱。
转换阀(10)组件能够利用线缆技术或者连续或接合管技术运行，这些都是业内公知且不需要本文再详述。如果现有滑动套管是开采管柱的一部分，则可为打开的。可选地，管(2)可在隔离封隔器(2)以上有开孔。阀(10)降落至隔离封隔器(3)以上，与打开的滑动套管或管孔平齐。阀位于在阀(10)以上和以下的隔离开采管(2)的两个穿越管套密封(4、5)之间。来自环形空间的任何气体只能通过阀(10)进入开采管。合适的固定件和封隔器配置在例如共有的第7,347,273 B2号美国专利中进行了描述，其全部内容通过引用(允许的地方)包含在本文中。
环形空间中的任何抑制流体可利用常规手段移除，比如通过氮气循环。
一旦井下设备已经安装且抑制流体已经移除，无硫气压缩机(102)能够压缩来自仪器供应线(104)的少量气体并向下注入套管环形空间。一旦环形空间压力超过转换阀(10)的关闭压力，注入的无硫气(G)将通过阀(10)进入开采管，克服井底流压，并引起底部止回阀(8A)关闭。因此，所有无硫环形空间气(G)将在开采管中向上移动。这会增加气流速度，优选地，在临界速率之上，并将开采管中的任何液柱驱动至地表。
一旦产生液柱，环形空间中的压力可减小，关闭阀(10)，同时仍保持对开采管的正压差。随着从井筒中去除液体静压柱，井现在能够通过底部止回阀(8A)产生全部势能。当环形空间中的注入气压再次达到打开转换阀所需的压力时开采周期周而复始。
如本领域众所周知的那样，柱塞组件(未示出)可引入至管柱中以允许井在较低气流速度下运行。柱塞充当液柱和注入气之间的界面。因为柱塞是在柱塞体和管壁之间带有精密公差的动态密封(与完全密封不同)，仍需要速度来向钻孔上移动液体，然而柱塞的横截面积结合试图经过外部的气流速度产生了自下而上的压差，将柱塞和液柱驱动至地表。
在可选的实施方式中，转换阀组件(100)包括上述组件，还包括电控模块(110)或ECM。ECM(110)运行以改变转换阀(100)的操作，要么通过控制先导气输送使先导气体弹簧充气或放气，要么另外通过调整或重写先导部分的操作，或者两者兼有。
如图9所示，先导气调节器(120)通过毛细管线(122)连接至可位于地面的先导气供给部。先导控制器(未示出)通过控制线(124)连接至调节器(120)，并根据需要致动调节器(120)以打开或关闭阀(126)来使气体弹簧充气或放气。
另一控制线(130)将控制器(未示出)连接至螺线管(132)，这致动了先导控制阀(134)。当打开时，先导控制阀(134)使得转换阀组件(100)的先导部分受套管环形空间中的注入气压(102)作用。如果关闭，先导部分保持与套管环形空间压力隔开，并且因此，先导部分不能致动动力部分以打开转换阀。因此，控制器能够停用转换阀组件(100)而仍将气体注入套管环形空间至先导部分关闭压力以上。
在一个可选实施方式中，如图10所示，转换阀组件(200)的先导部分(202)由经过连接至控制器(未示出)的控制线(204)接收的控制信号直接调节。压力传感器(208)感应套管环形空间中的注入气压(206)并可通过控制器(209)和继电器(210)连接至控制线(204)。因此，在套管环形空间中的预定压力下，随着通过压力传感器感应，控制器会致动螺线管(212)以释放先导部分。注入气随后会如上所述致动先导部分。在这种情况下，先导部分关闭压力通过压力传感器、控制器和螺线管的共同作用来确定，而非通过先导部分中所含的任何物理偏置手段。控制信号随后可在要求的时长后，或在如通过压力传感器所确定的预定压力下关闭先导部分。
在一个实施方式中，系统可包括电子监控和压力记录以确定系统何时运转，例如运用带有多种模拟和数字输入和输出的PLC(可编程序逻辑控制器)，这能够读取并记录来自外部传感器的信号，比如压力传感器或流量计。这些传感器不断地对井压取样并会用信号通知PLC控制盒以打开套管阀来流通或关井。PLC也可具有探测柱塞到达地表并记录时间和流速的接近开关。借助这些电子仪表和控件，一旦流通循环设置在控制器中，井能够无人值守。这些设置的压力和时间能够调整以适应变化的井况。
完成该开采工作流程的可选装置包括但不限于锁定且密封的芯轴组件(如本领域中众所周知的)以接合并封入集成至开采管柱的已有的选择性轮廓接头。这会代替图1中描述的管封隔器(5)。如果选择性轮廓接头存在并在井筒中相对于穿过开采管壁的通信端口的位置易于取得，则这种实现是可能的。另一方面，工具管柱可下降穿过打开的滑动套管，其提供从环形空间通过管壁的通信。工具管柱的所有元件可设计为穿过最大标准的选择性轮廓接头尺寸以易于促使所述工具管柱下降穿过已有的滑动套管(配备有轮廓接头)或在遇到复杂的井筒几何尺寸的情况下降至已有的轮廓接头以下。
Claims (17)
1.一种开采垂直、倾斜或水平气井的方法，其中所述气井具有由井套管和同轴布置的开采管限定的环形部分，以及对所述开采管开放的下部开采区，其中所述环形部分通过封隔器与所述下部开采区隔绝，所述方法包括以下步骤：
(a)打开通过所述开采管进入所述环形部分的通路，并移除所述环形部分中的任何流体；
(b)布置转换阀组件，所述转换阀组件位于所述开采管内或与所述开采管构成整体，所述转换阀组件暴露于所述环形部分，其中所述转换阀组件具有外壳、内开采管、先导部分、动力部分以及转换口，其中所述先导部分响应于处于预定关闭压力之上的外部压力或响应于电子致动器而打开致动通道；以及
(c)注射气体进入所述环形部分并通过所述外壳中的压力开口，达到至少关闭压力以致动所述先导部分，从而将所述动力部分暴露于所述环形部分，从而打开所述转换口并允许被注射气体进入所述开采管，其中所述被注射气体将所述开采管中的液体提升至地表；
(d)其中，所述动力部分响应于所述致动通道中的压力而打开穿过所述外壳的注入开口；以及
(e)所述转换阀组件还包括转换阀，所述转换阀经由所述注入开口响应于外部压力而打开所述转换口，从而允许流体从所述外壳外部连通至所述内开采管之内。
2.如权利要求1所述的方法，其中，转换阀组件部署在连续或接合的套管柱上或通过线缆部署在所述开采管内。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述气体连续注入或所述气体周期性地注入。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述气体响应于井眼中的预定条件而注入，所述预定条件包括柱塞位置。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述被注射气体包括仪表无硫气体。
6.一种用于插入开采管或与开采管集成的转换阀组件，包括：
(a)外壳；
(b)内开采管；
(c)先导部分，响应于大于预定压力的外部压力或响应于电子致动器而打开致动通道；
(d)动力部分，响应于致动通道中的压力而打开穿过所述外壳的注入开口；以及
(e)转换阀，经由所述注入开口响应于外部压力而打开转换口，从而允许流体从所述外壳之外连通至所述内开采管内。
7.如权利要求6所述的转换阀组件，其中，所述预定压力由在所述先导部分内作用的机械弹簧、或气体弹簧、或机械弹簧和气体弹簧二者设定。
8.如权利要求6所述的转换阀组件，其中，所述预定压力至少部分由气体弹簧设定，其中所述气体弹簧通过先导气体调节器连接至先导气体供应，其配置为对所述气体弹簧充气或放气以改变所述预定压力。
9.如权利要求6所述的转换阀组件，其中，所述动力部分包括对所述外壳之外开放的均衡通路，所述均衡通路对气流提供足够的阻力以允许来自所述先导部分的气压打开所述致动通道，同时允许所述动力部分中的压力与一段时间内的较低外部压力相同。
10.如权利要求6所述的转换阀组件，其中：
(a)所述先导部分包括：
先导部分内开采管，同轴布置在所述外壳内，从而在所述外壳与所述内开采管之间限定环形空间；
先导阀组件，位于所述环形空间内并包括阀座和能够在关闭位置和打开位置之间移动的先导活塞；
先导室，通过所述外壳中的先导开口暴露；以及
弹簧，用于所述先导活塞朝向所述关闭位置偏置；
(b)所述动力部分包括：
动力部分内开采管，同轴布置在所述外壳内，从而在所述外壳与所述内开采管之间限定环形空间；
动力阀组件，设置在所述环形空间内并包括阀座、阀芯轴和致动活塞，其中所述阀芯轴和所述致动活塞能够在关闭位置和打开位置之间移动，其中所述动力部分限定致动室；
(c)所述致动通道位于所述先导室和所述致动室之间，当所述先导活塞位于其关闭位置时所述致动通道关闭，当所述先导活塞位于其打开位置时所述致动通道打开，其中所述致动通道中的流体压力将所述致动活塞和所述阀芯轴移动至它们的打开位置；
(d)转换口穿过所述外壳和所述动力部分内开采管，当所述致动活塞和所述阀芯轴位于它们的关闭位置时，所述转换口关闭；以及
(e)均衡流体通道位于所述致动活塞周边的所述外壳与所述动力部分内开采管之间，所述均衡流体通道对气流提供足够的阻力以允许来自所述先导部分的气压打开所述致动通道，同时允许所述动力部分中的压力与一段时间内的较低外部压力相同。
11.如权利要求10所述的转换阀组件，其中，用于偏置所述先导活塞的弹簧包括机械弹簧、或气体弹簧、或机械弹簧和气体弹簧二者。
12.如权利要求8所述的转换阀组件，还包括可操作地连接至远程控制器的电子控制模块，所述电子控制模块包括螺线管和先导控制阀，其中所述先导控制阀打开以将所述先导部分暴露于外部压力，且关闭以将所述先导部分与外部压力隔绝。
13.如权利要求11所述的转换阀组件，还包括可操作地连接至远程控制器的电子控制模块，所述电子控制模块包括先导气体供应线和先导气体调节器，以对所述气体弹簧远程充气或放气。
14.如权利要求6所述的转换阀组件，其中，所述先导部分响应于所述电子致动器而打开致动通道，然后所述致动通道对外部压力开放。
15.如权利要求14所述的转换阀组件，其中所述电子致动器响应于来自远程控制器的信号，或来自压力传感器的信号，或来自远程控制器的信号和压力传感器的信号二者。
16.一种用于开采垂直、倾斜或水平气井的系统，其中所述气井具有由井套管和同轴布置的开采管限定的环形部分，以及对所述开采管开放的下部开采区，其中所述环形部分通过封隔器与所述下部开采区隔绝，包括：
(a)穿过所述开采管进入所述环形部分的通路；
(b)如权利要求6所述的用于插入开采管或与开采管集成的转换阀组件，暴露于穿过所述通路的环形部分；以及
(c)地表气体注入器和气体供应部，用于将气体注入所述环形部分以打开所述转换阀组件并进入所述开采管。
17.如权利要求16所述的系统，还包括：
(a)柱塞，用于在所述开采管内往复运动；以及
(b)地表控制器，用于控制所述气体注入器，其中所述地表控制器响应于以下指示信号：至少柱塞位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191018 Termination date: 20201014 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |