一种可重复远程压力开启的地层隔离阀及操作方法与流程

本发明属于油气井开发生产，具体涉及一种可重复远程压力开启的地层隔离阀及操作方法。

背景技术：

1、对于油田疏松或者胶结胶弱，需要防砂完井的地层，井筒液体的漏失现象非常普遍，在后期修井作业过程中大量工作液漏失进入地层，造成储层伤害，延长返排时间，增加作业成本，影响油气井的产能和开发效果。深水气田需要在防砂完井后关闭地层隔离阀以封隔地层压力，以利于隔离阀以上低密度完井液的顶替及后续生产，使作业更加安全、灵活、高效。

2、目前，隔离阀主要采用球阀结构，球阀的启闭主要有机械工具启闭和远程启闭两种形式，在深水、超深水应用环境中，远程控制规避了钻杆携带开关工具下入深井的过程，具有更高的效率。

3、目前，常规远程压力控制地层隔离阀中，装配有气体弹簧或者节流阀系作为对管柱内压力波响应的促动机构，实现了作业完成后非人工干预的远程开阀。但是，目前气体弹簧或者节流阀系控制的促动机构只能实现一次远程开启，开启后远程促动结构失效，后续作业只能采用机械工具启闭，存在操作便利性差的缺点，有待改进。

技术实现思路

1、为了解决上述全部或部分问题，本发明的目的在于提供一种可重复远程压力开启的地层隔离阀及操作方法，可以远程重复实现控制隔离阀启闭控制，有效提高操作便利性和作业时效。

2、第一方面，本发明提供了一种可重复远程压力开启的地层隔离阀，包括隔离阀总成和开关机构总成；

3、所述隔离阀总成包括：

4、控制总成；

5、球阀组件，设置于所述控制总成上；

6、限位锁套，活动连接于所述控制总成内、且底部与所述球阀组件的阀芯轴连接，所述限位锁套能够在所述球阀组件开启和关闭时与所述控制总成形成弹性卡接限位配合；

7、所述开关机构总成包括：

8、启闭芯轴，活动连接于所述控制总成内、且底部与所述限位锁套连接；

9、开启弹簧，设置于所述控制总成内，所述开启弹簧对所述启闭芯轴的顶推作用力大于所述限位锁套与所述控制总成的限位作用力，以使所述开启弹簧能够推动所述启闭芯轴向下运动，从而使所述球阀组件开启；

10、锁定组件，设置于所述控制总成内，所述锁定组件用于在所述球阀组件关闭时限制所述启闭芯轴向下运动，且所述锁定组件能够在打压作用下解锁；

11、自脱手启闭短节，用于控制所述启闭芯轴竖直运动，且能够在所述球阀组件开启和关闭后脱手。

12、可选地，所述控制总成包括由上到下依次设置的上接头、活塞外筒、锁套外筒和下接头，所述上接头、活塞外筒和锁套外筒螺纹连接，所述球阀组件的顶部与所述锁套外筒螺纹连接、底部与所述下接头螺纹连接，且所述限位锁套能够与所述锁套外筒形成弹性卡接限位配合。

13、可选地，所述限位锁套包括：

14、锁套芯轴，活动连接于所述锁套外筒内、且顶部与所述启闭芯轴螺纹连接；

15、第一条形孔，数量为多个、且分别设置于所述锁套芯轴上，多个所述第一条形孔沿所述锁套芯轴的周向等间距排布，所述锁套芯轴位于相邻两个所述第一条形孔之间的部分分别形成第一限位弹片，且每个所述第一限位弹片上分别设置有第一限位卡块；

16、第二条形孔，数量为多个、且分别设置于所述锁套芯轴上，多个所述第二条形孔沿所述锁套芯轴的周向等间距排布，所述锁套芯轴位于相邻两个所述第二条形孔之间的部分分别形成第二限位弹片，且每个所述第二限位弹片上分别设置有第二限位卡块；

17、其中，所述锁套外筒的内壁设置有第一限位卡槽和第二限位卡槽，当所述球阀组件开启时，多个所述第一限位卡块分别卡入所述第一限位卡槽内，当所述球阀组件关闭时，多个所述第二限位卡块分别卡入所述第二限位卡槽内。

18、可选地，所述启闭芯轴的内壁设置有启闭环，所述启闭环上设置有启闭槽，所述启闭槽的顶侧内壁设置有第一关闭斜面、底侧内壁设置有第一开启斜面；

19、所述自脱手启闭短节包括：

20、控制芯轴，用于连接在钻具底部；

21、启闭卡爪，设置于所述控制芯轴上；

22、脱手组件，设置于所述控制芯轴上；

23、其中，所述启闭卡爪能够与所述第一开启斜面或第一关闭斜面抵接配合，且所述脱手组件用于控制所述启闭卡爪发生弹性形变，以使所述启闭卡爪与所述第一开启斜面或第一关闭斜面分离，从而使所述启闭卡爪脱手。

24、可选地，所述启闭卡爪包括：

25、第一支撑环，套设于所述控制芯轴上；

26、第二支撑环，套设于所述控制芯轴上；

27、启闭弹片，数量为多个、且沿所述控制芯轴的周向等间距排布，多个所述启闭弹片的上端分别与所述第一支撑环固定连接、下端分别与所述第二支撑环固定连接，每个所述启闭弹片的中部位置分别向外拱起，且所述启闭弹片中部的上端位置形成第一脱手斜面、中部的下端位置形成第二脱手斜面；

28、控制槽，数量为多个、且分别设置于相应的所述启闭弹片的中部位置，每个所述控制槽的顶侧内壁分别设置有第二开启斜面、底侧内壁分别设置有第二关闭斜面，所述第二开启斜面能够与所述第一开启斜面抵接配合，所述第二关闭斜面能够与所述第一关闭斜面抵接配合。

29、可选地，所述脱手组件组件包括：

30、开启脱手模块，设置于所述控制芯轴上，并用于使所述启闭弹片发生弹性形变，以使所述第二开启斜面与所述第一开启斜面分离；

31、关闭脱手模块，设置于所述控制芯轴上，并用于使所述启闭弹片发生弹性形变，以使所述第二关闭斜面与所述第一关闭斜面分离。

32、可选地，所述开启脱手模块包括：

33、开启脱手滑套，通过第一锁定环固定于所述控制芯轴上；

34、第一压力弹簧，一端与所述开启脱手滑套连接、另一端与所述第一支撑环连接；

35、开启脱手斜面，设置于所述开启脱手滑套的下端，并用于挤压所述第一脱手斜面，以使所述启闭弹片发生弹性形变，从而使所述第二开启斜面与所述第一开启斜面分离。

36、所述关闭脱手模块包括：

37、关闭脱手滑套，通过第二锁定环固定于所述控制芯轴上；

38、第二压力弹簧，一端与所述关闭脱手滑套连接、另一端与所述第二支撑环连接；

39、关闭脱手斜面，设置于所述关闭脱手滑套的上端，并用于挤压所述第二脱手斜面，以使所述启闭弹片发生弹性形变，从而使所述第二关闭斜面与所述第一关闭斜面分离。

40、可选地，所述锁定组件包括：

41、锁定弹片，数量为多个、且分别设置于所述启闭芯轴的顶部；

42、锁定卡块，数量为多个、且分别设置于相应的所述锁定弹片的上端；

43、锁定卡槽，设置于所述活塞外筒的内壁，且多个所述锁定卡块分别能够卡入所述锁定卡槽内；

44、活塞内筒，设置于所述活塞外筒内、且顶部与所述上接头螺纹连接，所述活塞内筒与所述活塞外筒之间设置有活塞腔；

45、打压孔，设置于所述活塞内筒上，并与所述活塞腔连通；

46、密封活塞，滑动连接于所述活塞腔内，且所述密封活塞能够在打压作用下向下运动；

47、锁止弹片，数量为多个、且分别设置于所述密封活塞的下端，多个所述锁止弹片与多个所述锁定卡块一一对应设置，且所述锁止弹片用于抵住相应的所述锁定卡块，以阻止所述锁定卡块从所述锁定卡槽中脱出；

48、解锁槽，数量为多个、且分别设置于相应的所述锁止弹片上；

49、其中，所述密封活塞在打压作用下向下运动时，所述锁定卡块能够进入相应的所述解锁槽内，以使所述锁定卡块从所述锁定卡槽中脱出。

50、可选地，所述锁定组件还包括：

51、复位弹簧，设置于所述活塞腔内、且用于推动所述密封活塞向上运动；

52、锁止卡块，数量为多个、且分别设置于相应的所述锁止弹片的下端；

53、锁止卡槽，设置于所述活塞内筒上；

54、其中，所述锁止卡块能够卡入所述锁止卡槽内，且所述锁定卡块用于压住相应所述锁止弹片，以阻止所述锁止卡块从所述锁止卡槽中脱出。

55、第二方面，本发明提供了一种可重复远程压力开启的地层隔离阀的操作方法，包括如下步骤：

56、s1，将地层隔离阀下入套管内，且保证球阀组件处于开启状态；

57、s2，通过钻具携自脱手启闭短节下入控制总成(11)内，或自脱手启闭短节连接钻杆，预置在控制总成中一同下入，并使自脱手启闭短节与启闭芯轴配合，随后上提钻具，自脱手启闭短节同步控制启闭芯轴向上运动，球阀组件在启闭芯轴的作用下关闭，且锁定组件阻止启闭芯轴向下运动，随后继续上提钻具至自脱手启闭短节脱手，再从井口回收自脱手启闭短节；

58、s3，通过外部打压设备进行打压，以使锁定组件解锁，启闭芯轴在开启弹簧的作用下向下运动，球阀组件在启闭芯轴的作用下开启；

59、s4，若无法通过打压解锁，通过钻具携自脱手启闭短节下入控制总成内，并使自脱手启闭短节与启闭芯轴配合，继续下放钻具，自脱手启闭短节同步控制启闭芯轴向下运动，球阀组件在启闭芯轴的作用下关闭，继续下放钻具至自脱手启闭短节脱手；

60、s5，重复s2的上提钻具操作，通过自脱手启闭短节(24)控制球阀组件(12)关闭，以实现远程重复开启。

61、由上述技术方案可知，本发明提供的可重复远程压力开启的地层隔离阀及操作方法，具有以下优点：

62、该地层隔离阀可以远程重复实现启闭控制，增加作业安全性，还能提高操作便利性和作业时效。

63、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。