CN112739887A - 湿配合可收回过滤器系统 - Google Patents

Abstract

一种井内开采油管中的工作筒(11)具有侧凹坑(15)，该侧凹坑具有用于连接到上部控制管线区段(19)的入口端口(21)。出口端口(22)位于该入口端口下方用于连接到下部控制管线区段(23)。过滤器组件(25)通过该开采油管下放到该凹坑中。该凹坑的下端处的阀(41)能够从闭合该出口端口的闭合位置移动到打开该出口端口的打开位置。安装到该过滤器组件下端的探管(37)在该过滤器组件安放在该凹坑中时接合该阀元件并将该阀元件从该闭合位置推动到该打开位置。

Description

湿配合可收回过滤器系统

技术领域

本公开涉及一种延伸到具有井下过滤器的井中的控制管线，该井下过滤器可在不收回控制管线的情况下被收回以进行清洁或更换。

背景技术

烃井可具有与开采油管并排延伸的控制管线。控制管线是用于出于各种目的向井下输送流体的小直径管。流体可以是用于井处理的化学品，或者它可以是用于致动井下阀的液压流体。

碎屑可堵塞控制管线和控制管线下游的流动控制装置。当充满碎屑时，操作者必须牵拉整个完井，包括开采油管和控制管线。收回整个完井是昂贵且耗时的。

发明内容

一种用于将流体注入井中的设备包括凹坑，该凹坑具有纵向轴线并且适于安装在井中的开采油管柱中。入口端口延伸到凹坑中用于连接到上部控制管线区段，该上部控制管线区段与开采油管并排向上延伸。出口端口位于入口端口下方用于连接到在凹坑下方延伸的下部控制管线区段。过滤器组件适于通过开采油管下放到凹坑中并收回。过滤器组件具有用于过滤从入口端口流向出口端口的流体的过滤器元件。凹坑的下端处的阀元件能够相对于凹坑在闭合出口端口的闭合位置和打开出口端口的打开位置之间移动。在过滤器组件安放在凹坑中时，安装到过滤器组件下端的探管接合阀元件并将其从闭合位置推动到打开位置。

在所示的实施方案中，阀元件从闭合位置向下移动到打开位置。

设备可包括用于连接到开采油管中的工作筒。工作筒具有用于与开采油管的内部配准的主孔洞。凹坑在工作筒中与主孔洞并排。

凹坑具有上端，在过滤器组件离开凹坑时，上端打开以便井流体从开采油管进入凹坑中。湿配合装置防止在探管将阀元件推动到打开位置时凹坑中的井流体与出口端口中的控制管线流体接触。

入口端口在开口上端下方横向延伸到凹坑中。过滤器组件具有密封件，一旦过滤器组件已在凹坑中着陆，密封件就在入口端口上方和下方密封到凹坑。

凹坑的下端处的歧管具有通向出口端口的流动通道。阀元件承载在流动通道中以便在闭合位置和打开位置之间移动，并且向上朝向闭合位置偏置，从而阻挡凹坑中的井流体进入歧管中的流动通道。探管包括外管和内管，外管相对于内管向下偏置；内管被构造成在过滤器组件在凹坑中下放时向下推动阀元件以打开流动通道。外管被构造成在内管开始向下推动阀元件之前在流动通道中密封地着陆，从而阻挡凹坑中的井流体进入流动通道。

过滤器组件具有适配器，该适配器用于由线缆工具接合，以用于将过滤器组件下放到凹坑中以及从凹坑中收回过滤器组件。过滤器组件具有过滤器壳体，该过滤器壳体具有容纳过滤器元件的壳体孔洞。过滤器壳体具有在过滤器组件在凹坑内着陆时连通壳体孔洞与入口端口的过滤器入口。探管在壳体孔洞中位于过滤器元件下方并且从过滤器壳体向下突出。

凹坑在凹坑的下端处具有着陆台肩，阀元件承载在着陆台肩的下方。外管具有在着陆台肩上着陆的下端，从而使得在外管在着陆台肩上着陆之后内管能够继续与壳体一起向下移动，以将阀元件向下推动到打开位置。外管和着陆台肩具有密封装置，该密封装置用于在内管开始向下推动阀元件之前将外管密封到凹坑，从而在阀构件被推动到打开位置时阻挡凹坑中的井流体进入阀构件。当外管在着陆台肩上着陆时，着陆台肩处的密封件在外管和凹坑之间密封。内管具有与孔洞流体连通的内通道。位于内通道的下端处的内管端口被定位成在内管已将阀元件移动到打开位置之后位于外管的下端下方，以用于将控制管线流体从壳体孔洞传递到阀元件。

附图说明

图1为根据本公开的可收回过滤器组件的侧视图，其被示出为安装在侧凹坑工作筒中。

图2为图1的放大裁切截面图，其示出可收回过滤器、工作筒凹坑、控制管线-工作筒连接点和歧管。

图3为仅可收回过滤器进一步放大的截面图，其示出在工作筒外部且处于闭合位置的可收回过滤器。

图4为图3的可收回过滤器的局部进一步放大的截面图，其被示出为处于打开位置。

图5为图3的可收回过滤器的截面图，该过滤器刺入图2的工作筒凹坑中，从而打开歧管中的阀。

图6为示出图5的歧管的剩余部分的截面图。

图7为示出图5的歧管的阀闭合的截面图。

虽然将结合优选实施方案描述本公开，但应当理解，并非旨在将本公开限于该实施方案。相反，旨在涵盖所有可能包括在权利要求书的范围内的另选形式、修改形式和等同形式。

具体实施方式

现在在下文中参考示出了实施方案的附图来更全面地描述本公开的方法和系统。本公开的方法和系统可为许多不同形式，并且不应理解为限于本文列出的例示实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开将是周密且完整的，并且将向本领域的技术人员完全传达其范围。整个说明书中类似的数字表示类似的元件。在实施方案中，术语“约”的使用包括所引用量级的+/-5％。在实施方案中，术语“基本上”的使用包括所引用量级的+/-5％。

应进一步理解的是，本公开的范围不限于所示和所述的架构、操作、确切材料或实施方案的确切细节，因为修改形式和等同形式对于本领域技术人员而言将是显而易见的。在附图和说明书中，已经公开了例示性实施方案，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性意义，而不是以限制的目的进行使用。

参见图1，侧凹坑工作筒11将连接到井中的开采油管(未示出)中，并且可位于地表处的井口(未示出)下方数千英尺。工作筒11具有主孔洞13，通过该主孔洞可下放井工具和装备。工作筒11具有侧凹坑15，该侧凹坑为与主孔洞13的轴线17平行的孔洞。

上部控制管线区段19从井口与开采油管并排向下延伸，并且连接到凹坑15中的上部控制管线区段入口端口21。下部控制管线区段23从工作筒11与开采油管并排向下延伸，用于向井下递送化学品或其他流体。出于各种目的，操作者将会将流体沿着上部控制管线区段19向下泵送到下部控制管线区段23中。

可收回过滤器组件25在操作期间将位于凹坑15中，用于过滤沿着上部控制管线区段19向下泵送的流体。过滤器组件25可从凹坑15中收回，并且沿着开采油管向上带到井口以进行清洁或更换。过滤器组件25上端上的常规适配器27使得线缆工具能够沿着开采油管向下下放到主孔洞13中，以用于延伸和收回过滤器组件25。

过滤器组件25下放到凹坑15中，并且接合在凹坑15下方安装到工作筒11的歧管29。在过滤器组件25位于凹坑15中时，歧管29将流经过滤器组件25的流体从上部控制管线区段19递送到下部控制管线区段23。歧管29是不可收回的，并且还在过滤器组件25从凹坑15移除时阻挡井流体进入下部控制管线区段23。

参见图2，过滤器组件25具有管状过滤器壳体31。当过滤器组件25在凹坑15中着陆时，过滤器壳体31侧壁中的过滤器入口端口33将与工作筒入口端口21配准，以将上部控制管线区段19中的流体传递到过滤器壳体31的内部中。至少一个过滤器元件35位于过滤器壳体31内部内。在该示例中，存在两个同心圆柱形过滤器元件35，一个位于另一个内。过滤器元件25下端上的探管组件37将进入歧管29中的流动通道39，并且致动歧管29中的阀元件41。当通过探管37从上部闭合位置移动到图2所示的下部打开位置时，阀元件41使得过滤器壳体31内部中的流体能够流入下部控制管线区段23中。

参见图3，过滤器壳体31具有环形外密封件43，用于在上部控制管线区段入口21(图2)上方密封到凹坑15(图2)。过滤器壳体31的内部包括孔洞45，该孔洞具有包含过滤器元件35的上部部分。适配器27(图1)封闭过滤器壳体孔洞45的上端。过滤器壳体入口端口33通向过滤器壳体孔洞45。

在该实施方案中，探管组件37包括固定在过滤器壳体孔洞45的下部部分中的内管47。内管47具有内管孔洞51，该内管孔洞在其上端处向过滤器壳体孔洞45敞开并且具有封闭下端49。封闭下端49在过滤器壳体31下方突出。内管47在其靠近封闭下端49的侧壁中具有从内管孔洞51通向外部的出口端口53。

外管55紧密地接纳内管47并且能够相对于内管47轴向移动。外管55的下端在其下部或伸出位置中与内管47的下端齐平，如图3所示。在该下部位置中，外管55阻挡内管出口端口53。当外管55处于其上部回缩位置时，内管出口端口53将打开，如图4所示，因为外管55的下端将高于出口端口。在外管55上方的过滤器壳体孔洞45中的卷簧57将外管55推压到其下部位置。在外管55处于下部伸出位置时，内管出口端口53下方的内管密封件58将密封到外管55的孔洞。

参见图5，歧管29在其上端上具有插座59，该插座具有歧管或着陆台肩密封件60用于在过滤器组件25在凹坑15(图2)中着陆时密封到外管55的外径。而且，在过滤器组件25在凹坑15中着陆时，外管55的下端将在插座59中在歧管密封件60下方在面向上的插座台肩62上着陆。在该示例中，插座59通过螺纹固定到歧管29的上端，但其他布置也是可行的。排出端口61自密封件60之间的点从插座59的孔洞横向引出，以用于在内管47和外管55刺入插座59中时将井流体从插座59排出。

阀元件41在其上端上具有颈部63，该颈部具有的直径小于阀元件41的下部部分并且被定尺寸成进入插座59。阀元件41的下部部分与歧管孔洞65的上部部分紧密地接纳在一起，并且在阀元件41处于其上部位置时由密封件67密封。阀元件颈部63具有密封件64，当阀元件41处于其上部位置时，该密封件在面向上的台肩62下方密封到插座59的孔洞。

在该示例中，阀元件41在固定在歧管孔洞65内的内衬69内轴向移动。歧管孔洞65的直径大于内衬69的外径。内衬69在其侧壁中具有通向歧管孔洞69的端口70，该歧管孔洞为歧管29中的流动通道39的一部分。阀元件41在处于上部位置时阻挡内衬端口70。

在过滤器组件25延伸到井中期间，优选地，过滤器入口端口33将被密封或封闭，以防止井流体在过滤器组件25刺入成与歧管29配合接合之前进入过滤器壳体孔洞45。这种临时密封可通过若干种方式实现。例如，技术人员可用溶解材料塞住过滤器入口端口33，该溶解材料将过滤器入口端口33密封足够长的时间以延伸过滤器组件25并将其刺入歧管29中。溶解材料随后溶解，从而允许来自上部控制管线区段19的控制流体流入过滤器壳体孔洞45中。另选地，技术人员可用溶解胶带在过滤器入口端口33处对过滤器壳体31进行包裹。另一另选形式将是用非溶解胶带在过滤器入口端口33处对过滤器壳体31进行包裹。在过滤器组件25已密封地刺入歧管中之后，技术人员可从上部控制管线区段19施加足以致使胶带破裂的水平的流体压力。

当外管55和内管47刺入插座59中时，对过滤器组件壳体31的进一步向下的力将致使外管55回缩，并且将致使封闭下端49将阀元件41向下推动到图5和图6中所示的打开位置。然后，控制流体可流经过滤器组件壳体31、内管47、内衬端口70并且围绕阀元件41穿过歧管流动通道39流入下部控制管线区段23中。

参见图6，卷簧71位于内衬69的封闭下端和阀元件41的下端之间。卷簧71朝向闭合位置向上推压阀元件41。当过滤器组件31已从凹坑15(图1)中移除时，卷簧71将使阀元件41置于图7所示的闭合上部位置。

在过滤器组件31从凹坑15中移除时，工作筒主孔洞13中的井流体也将存在于凹坑15中和插座59内。阀元件41的闭合位置将插座59内的井流体与歧管流动通道39和下部控制管线区段23(图6)封离。内管47和外管55、插座59和阀元件41的湿配合布置防止在阀元件41从闭合位置移动到打开位置时井流体进入歧管流动通道39。

因此，本文所描述的本公开非常适于实现这些目的并实现所提及的目的和优点，以及其中固有的其他目的和优点。虽然出于公开的目的仅给出了本公开的一个实施方案，但用于实现期望结果的工序的细节中存在许多改变。这些和其他类似的修改例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且旨在涵盖所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于将流体注入井中的设备，包括：

凹坑(15)，所述凹坑具有纵向轴线(17)并且适于安装在井中的开采油管柱中；其特征在于，

入口端口(21)，所述入口端口延伸到所述凹坑中用于连接到上部控制管线区段(19)，所述上部控制管线区段与所述开采油管并排向上延伸；

出口端口(22)，所述出口端口位于所述入口端口下方用于连接到在所述凹坑下方延伸的下部控制管线区段(23)；

过滤器组件(25)，所述过滤器组件适于通过所述开采油管下放到所述凹坑中，所述过滤器组件具有用于过滤从所述入口端口流向所述出口端口的流体的过滤器元件(35)；

阀元件(41)，所述阀元件位于所述凹坑的下端处，所述阀元件能够相对于所述凹坑在闭合所述出口端口的闭合位置和打开所述出口端口的打开位置之间移动；和

探管(37)，所述探管安装到所述过滤器组件的下端，在所述过滤器组件安放在所述凹坑中时，所述探管接合所述阀元件并使所述阀元件从所述闭合位置移动到所述打开位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述阀元件从所述闭合位置向下移动到所述打开位置。

3.根据权利要求1所述的设备，还包括：

工作筒(11)，所述工作筒用于连接到所述开采油管中，所述工作筒具有用于与所述开采油管的内部配准的主孔洞(13)，所述凹坑与所述主孔洞并排位于所述工作筒中。

4.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述凹坑具有上端，在所述过滤器组件离开所述凹坑时，所述上端打开以便井流体从所述开采油管进入所述凹坑中；以及

湿配合装置(60，63)，所述湿配合装置用于在所述探管将所述阀元件移动到所述打开位置时防止所述凹坑中的井流体与所述出口端口中的控制管线流体接触。

5.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述凹坑具有用于接纳所述过滤器组件的开口上端；

所述入口端口在所述开口上端下方横向延伸到所述凹坑中；以及

所述过滤器组件具有密封件(43)，一旦所述过滤器组件已在所述凹坑中着陆，所述密封件就在所述入口端口上方和下方密封到所述凹坑。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括：

歧管(29)，所述歧管位于所述凹坑的下端处并且具有通向所述出口端口的流动通道(39)；

所述阀元件承载在所述歧管的所述流动通道中以便相对于所述歧管在所述闭合位置和所述打开位置之间移动，并且向上朝向所述闭合位置偏置，从而阻挡所述凹坑中的井流体进入所述歧管中的所述流动通道；其中，

所述探管包括外管(55)和内管(47)，所述外管相对于所述内管向下偏置；

所述内管被构造成在所述过滤器组件在所述凹坑中下放时向下推动所述阀元件以打开所述流动通道；以及

所述外管被构造成在所述内管开始向下推动所述阀元件之前在所述流动通道中密封地着陆，从而阻挡所述凹坑中的井流体进入所述流动通道。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述过滤器组件包括：

适配器(27)，所述适配器用于由线缆工具接合，以用于将所述过滤器组件下放到所述凹坑中以及从所述凹坑中收回所述过滤器组件；

过滤器壳体(31)，所述过滤器壳体安装到所述适配器并且具有容纳所述过滤器元件的壳体孔洞(45)，所述过滤器壳体具有在所述过滤器组件在所述凹坑内着陆时连通所述壳体孔洞与所述入口端口的过滤器入口(33)；并且其中：

所述探管在所述壳体孔洞中位于所述过滤器元件下方并且从所述过滤器壳体向下突出。

8.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述过滤器组件包括过滤器壳体，所述过滤器壳体具有容纳所述过滤器元件的壳体孔洞；

所述凹坑在所述凹坑的下端处具有着陆台肩(62)，所述阀元件承载在所述着陆台肩下方；

所述探管包括承载在所述壳体孔洞内的同心外管和内管，所述内管和所述外管在所述壳体下方向下突出，所述内管相对于所述壳体轴向固定，所述外管具有在所述着陆台肩上着陆的下端，所述外管与所述壳体孔洞密封接合并且相对于所述壳体向下偏置，从而使得在所述外管在所述着陆台肩上着陆之后所述内管能够继续与所述壳体一起向下移动，以将所述阀元件向下推动到所述打开位置；以及

所述外管和所述着陆台肩具有密封装置(60)，所述密封装置用于在所述内管开始向下推动所述阀元件之前将所述外管密封到所述凹坑，从而在所述阀元件被推动到所述打开位置时阻挡所述凹坑中的井流体进入所述阀元件。

9.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述过滤器组件包括过滤器壳体，所述过滤器壳体具有容纳所述过滤器元件的壳体孔洞；

所述凹坑在所述凹坑的下端处具有着陆台肩，所述阀元件承载在所述着陆台肩下方；

所述探管包括承载在所述壳体孔洞内的同心外管和内管，所述内管和所述外管在所述壳体下方向下突出，所述内管相对于所述壳体轴向固定，所述外管具有在所述着陆台肩上着陆的下端，所述外管与所述壳体孔洞密封接合并且相对于所述壳体向下偏置，从而使得在所述外管在所述着陆台肩上着陆之后所述内管能够继续与所述壳体一起向下移动，以将所述阀元件向下推动到所述打开位置；

当所述外管在所述着陆台肩上着陆时，着陆台肩密封件(60)在所述外管和所述凹坑之间密封；以及

所述内管具有与所述壳体孔洞流体连通的内通道(51)和位于所述内通道的下端处的内管端口(53)，所述内管端口定位成在所述内管已将所述阀元件移动到所述打开位置之后位于所述外管的所述下端下方，以用于将控制管线流体从所述壳体孔洞传递到所述阀元件。

10.根据权利要求1所述的设备，还包括：

歧管，所述歧管位于所述凹坑的下端处、具有通向所述出口端口的流动通道；

所述阀元件承载在所述歧管的所述流动通道中以便相对于所述歧管在所述闭合位置和所述打开位置之间移动，并且向上朝向所述闭合位置偏置，从而阻挡所述凹坑中的井流体进入所述歧管中的所述流动通道；其中，

所述探管包括外管和内管，所述外管相对于所述内管向下偏置；

所述内管被构造成在所述过滤器组件在所述凹坑中下放时向下推动所述阀元件以打开所述流动通道；以及

所述外管被构造成在所述内管开始向下推动所述阀元件之前在所述流动通道中密封地着陆，从而阻挡所述凹坑中的井流体进入所述流动通道。

11.根据权利要求10所述的设备，其中：

所述内管具有封闭下端(49)、内管孔洞(51)和内管出口端口(53)，所述内管出口端口位于所述内管的所述封闭下端上方并且从所述内管孔洞引出；

外管弹簧(57)在所述外管接合所述歧管之前将所述外管相对于所述内管向下偏置到阻挡所述内管出口端口的位置；以及

所述内管的所述封闭下端被构造成在所述外管在所述歧管上着陆之后接合所述阀元件并向下推动所述阀元件，从而致使所述外管回缩并打开所述内管出口端口。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述内管刚性地安装到所述壳体。

13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述歧管包括：

歧管孔洞(65)；

管状内衬(69)，所述管状内衬安装在所述歧管孔洞中，所述内衬具有的外径比所述歧管孔洞小，从而限定围绕所述内衬的环面；

内衬端口(70)，所述内衬端口位于所述内衬的侧壁中并且从所述内衬的内部通向所述环面；其中，

所述歧管孔洞和所述内衬端口限定所述流动通道(39)；

所述阀元件位于所述内衬中；以及

阀元件弹簧(71)，所述阀元件弹簧将所述阀元件向上推压到所述闭合上部位置，从而阻挡穿过所述内衬端口的流动。

14.根据权利要求6所述的设备，还包括：

外管弹簧(57)，所述外管弹簧朝向所述闭合位置推压所述外管。

15.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述过滤器组件具有封闭上端，当所述过滤器组件在所述凹坑中着陆时，所述封闭上端密封所述凹坑的开口上端。

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