一种双节流嘴井下节流器.pdf

本发明涉及一种油田气井天然气开采过程中使用的双节流嘴井下节流器。它解决气井生产过程中井下更换节流嘴的问题。其技术方案是：上节流嘴置入芯轴下部台阶孔内，压帽和芯轴台阶孔口螺纹丝扣连接，弹簧a安装在芯轴外圆中部台阶上；芯轴、上节流嘴、压帽和弹簧a整体置入上中心管内腔；端盖和上中心管上部丝扣连接，端盖下端压紧弹簧a；下节流嘴置入下中心管内孔上部的台阶孔内，下中心管上端和上中心管下端丝扣连接，弹簧d安装在下中心管外圆台阶上；下筒体上端和外筒下端丝扣连接；上锥筒上部和下筒体中部丝扣连接，密封胶圈安装在上锥筒下部台阶上。本发明可以在气井产量发生变化时，利用井口注压实现井下改变节流孔尺寸。

1.  一种双节流嘴井下节流器，是由投放头(1)、端盖(2)、投放剪销(3)、上中心管(4)、弹簧a(5)、外筒(6)、限位销(7)、钢球(8)、套环(9)、弹簧b(10)、芯轴(11)、上节流嘴(12)、压帽(13)、打捞头(14)、弹簧c(15)、卡瓦(16)、下筒体(17)、下节流嘴(18)、弹簧d(19)、上锥筒(20)、密封胶圈(21)、下中心管(22)、下锥筒(23)、固紧螺帽(24)和防砂罩(25)构成；其特征在于：投放头(1)和上部投放管线丝扣连接，投放头(1)下部和外筒(6)上部用投放剪销(3)连接；芯轴(11)上部设置为丝扣，芯轴(11)外圆中部设置一台阶，台阶下方设置一圈凹槽，芯轴(11)内孔下部设置一台阶孔，台阶孔孔口设置为螺纹；上节流嘴(12)置入芯轴(11)下部台阶孔内，压帽(13)和芯轴(11)台阶孔的孔口螺纹丝扣连接，弹簧a(5)安装在芯轴(11)外圆中部台阶上；上中心管(4)内孔下部设置一台阶，上中心管(4)中部周向均匀设置三个通孔，通孔下方设置有排气孔a(42)，上中心管(4)上部设置一个进压孔(41)；弹簧c(15)安装在上中心管(4)内孔下部的台阶上，芯轴(11)、上节流嘴(12)、压帽(13)和弹簧a(5)整体置入上中心管(4)内腔；端盖(2)和上中心管(4)上部丝扣连接，端盖(2)下端压紧弹簧a(5)；下中心管(22)内孔上部设置为台阶孔，台阶孔孔口设置为螺纹，下中心管(22)外圆上部设置一台阶；下节流嘴(18)置入下中心管(22)内孔上部的台阶孔内，下中心管(22)上端和上中心管(4)下端丝扣连接，弹簧d(19)安装在下中心管(22)外圆台阶上；套环(9)内孔上部设置一圈凹槽，三个钢球(8)安装在上中心管(4)中部三个通孔内，钢球(8)直径大于上中心管(4)壁厚，套环(9)套在上中心管(4)外部，钢球(8)一部分陷入套环(9)内孔的凹槽内；外筒(6)内孔中部设置一台阶，台阶上方周向均匀设置两个销孔，台阶下方设置有排气孔b(61)；弹簧b(10)安装在外筒(6)内孔中部的台阶上；上中心管(4)、芯轴(11)、钢球(8)和套环(9)整体置入外筒(6)内腔，两个限位销(7)安装在上中心管(4)两个销孔内；打捞头(14)内腔下部设置为台阶孔，打捞头(14)外圆上部设置一圈凹槽，打捞头(14)下部周向均匀设置三个矩形通孔；卡瓦(16)上端外弧面设置为矩形凸起挂钩，卡瓦(16)下端外弧面设置为锯齿状；三个卡瓦(16)上端的矩形凸起挂钩分别安装在打捞头(14)下部三个矩形通孔内，打捞头(14)和三个卡瓦(16)整体套在外筒(6)外部；下筒体(17)内腔下端设置一圈凸起内缘，下筒体(17)外圆中部设置为螺纹；下筒体(17)上端和外筒(6)下端丝扣连接，下筒体(17)内腔下端的凸起内缘压紧弹簧d(19)；上锥筒(20)内腔上部设置为螺纹，上锥筒(20)外圆上部设置为圆锥面，外圆下部设置为台阶；上锥筒(20)上部和下筒体(17)中部丝扣连接，密封胶圈(21)安装在上锥筒(20)下部台阶上；下锥筒(20)内腔中部设置一凸起台阶，下筒体(17)外圆上部设置为圆锥面， 下部设置为螺纹；下锥筒(23)套入下中心管(22)，下锥筒(23)内腔上部和下筒体(23)外圆下部间隙配合，下锥筒(23)上部圆锥面和密封胶圈(21)压紧；固紧螺帽(24)和下中心管(22)下端丝扣连接；防砂罩(25)上端和下锥筒(23)下端丝扣连接；防砂罩(25)设置有若干通孔连通内外腔。

2.  根据权利要求1所述的双节流嘴井下节流器，其特征是：所述上节流嘴(12)的内孔直径小于下节流嘴(18)的内孔直径。

一种双节流嘴井下节流器
技术领域
本发明涉及一种油田气井天然气开采过程中使用的双节流嘴井下节流器。
背景技术
在天然气开发过程中，气井井内压力较高，必须安装节流降压装置控制气井的产气量，才能达到稳定生产的目的。在节流降压的过程中，天然气通过节流嘴以后压力迅速降低，体积迅速膨胀，导致天然气温度降低。而天然气中通常都含有一定比例的水分，天然气温度降低达到水合物形成条件时，就会凝结水合物，发生水合物堵塞生产管柱和地面管线的情况，严重影响了气井的正常生产。
井下节流工艺是将井下节流器安装在油管内适当的位置，在井下实现节流降压的作用。井下节流工艺利用地层热能对节流后的低温天然气进行加热，避免水合物的生成，防止水合物堵塞生产管道，提高气井产量。而目前的井下节流器都只有一个节流嘴，随着气井生成时间增长，气井产量降低，就需要更换小尺寸的节流嘴，这是就必须将井下节流器整体打捞到地面，更换节流嘴。井下节流器的打捞和投放都非常麻烦，成本昂贵。
基于上述技术背景，本发明特提供一种双节流嘴井下节流器，以适应气井产量发生变化时的配产需求。
发明内容
本发明的目的是：为了解决气井生产过程中，实现井下更换节流嘴的问题，特提供一种双节流嘴井下节流器。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种双节流嘴井下节流器，是由投放头、端盖、投放剪销、上中心管、弹簧a、外筒、限位销、钢球、套环、弹簧b、芯轴、上节流嘴、压帽、打捞头、弹簧c、卡瓦、下筒体、下节流嘴、弹簧d、上锥筒、密封胶圈、下中心管、下锥筒、固紧螺帽和防砂罩构成；其结构特征是：投放头和上部投放管线丝扣连接，投放头下部和外筒上部用投放剪销连接；芯轴上部设置为丝扣，芯轴外圆中部设置一台阶，台阶下方设置一圈凹槽，芯轴内孔下部设置一台阶孔，台阶孔孔口设置为螺纹；上节流嘴置入芯轴下部台阶孔内，压帽和芯轴台阶孔口螺纹丝扣连接，弹簧a安装在芯轴外圆中部台阶上；上中心管内孔下部设置一台阶，上中心管中部周向均匀设置三个通孔，通孔下方设置有排气孔 a，上中心管上部设置一个进压孔；弹簧c安装在上中心管内孔下部的台阶上，芯轴、上节流嘴、压帽和弹簧a整体置入上中心管内腔；端盖和上中心管上部丝扣连接，端盖下端压紧弹簧a；下中心管内孔上部设置为台阶孔，台阶孔孔口设置为螺纹，下中心管外圆上部设置一台阶；下节流嘴置入下中心管内孔上部的台阶孔内，下中心管上端和上中心管下端丝扣连接，弹簧d安装在下中心管外圆台阶上；套环内孔上部设置一圈凹槽，三个钢球安装在上中心管中部三个通孔内，钢球直径大于上中心管壁厚，套环套在上中心管外部，钢球一部分陷入套环内孔的凹槽内；外筒内孔中部设置一台阶，台阶上方周向均匀设置两个销孔，台阶下方设置有排气孔b；弹簧b安装在外筒内孔中部的台阶上；上中心管、芯轴、钢球和套环整体置入外筒内腔，两个限位销安装在上中心管两个销孔内；打捞头内腔下部设置为台阶孔，打捞头外圆上部设置一圈凹槽，打捞头下部周向均匀设置三个矩形通孔；卡瓦上端外弧面设置为矩形凸起挂钩，卡瓦下端外弧面设置为锯齿状；三个卡瓦上端的矩形凸起挂钩分别安装在打捞头下部三个矩形通孔内，打捞头和三个卡瓦整体套在外筒外部；下筒体内腔下端设置一圈凸起内缘，下筒体外圆中部设置为螺纹；下筒体上端和外筒下端丝扣连接，下筒体内腔下端的凸起内缘压紧弹簧d；上锥筒内腔上部设置为螺纹，上锥筒外圆上部设置为圆锥面，外圆下部设置为台阶；上锥筒上部和下筒体中部丝扣连接，密封胶圈安装在上锥筒下部台阶上；下锥筒内腔中部设置一凸起台阶，下筒体外圆上部设置为圆锥面，下部设置为螺纹；下锥筒套入下中心管，下锥筒内腔上部和下筒体外圆下部间隙配合，下锥筒上部圆锥面和密封胶圈压紧；固紧螺帽和下中心管下端丝扣连接；防砂罩上端和下锥筒下端丝扣连接；防砂罩设置有若干通孔连通内外腔；上节流嘴的内孔直径小于下节流嘴的内孔直径。
本发明的有益效果是：(1)本发明可以实现天然气井下节流降压的作用；(2)本发明可以在气井产量发生变化的时候，无需打捞节流器更换节流嘴，即可实现井下改变节流孔尺寸；(3)本发明利用井口注压进行节流嘴井下更换，操作简单。
附图说明
图1是本发明一种双节流嘴井下节流器初始卡定状态的结构示意图；
图2是本发明一种双节流嘴井下节流器投放完成状态的结构示意图；
图3是本发明一种双节流嘴井下节流器下节流嘴工作时的结构示意图；
图4是本发明一种双节流嘴井下节流器上节流嘴工作时的结构示意图；
图中：1.投放头、2.端盖、3.投放剪销、4.上中心管、5.弹簧a、6.外筒、7.限位销、8.钢球、 9.套环、10.弹簧b、11.芯轴、12上节流嘴、13.压帽、14.打捞头、15.弹簧c、16.卡瓦、17.下筒体、18.下节流嘴、19.弹簧d、20.上锥筒、21.密封胶圈、22.下中心管、23.下锥筒、24.固紧螺帽、25.防砂罩、41.进压孔、42.排气孔a、61.排气孔b。
具体实施方式
如图1、图2、图3和图4所示，本发明一种双节流嘴井下节流器，是由投放头1、端盖2、投放剪销3、上中心管4、弹簧a5、外筒6、限位销7、钢球8、套环9、弹簧b10、芯轴11、上节流嘴12、压帽13、打捞头14、弹簧c15、卡瓦16、下筒体17、下节流嘴18、弹簧d19、上锥筒20、密封胶圈21、下中心管22、下锥筒23、固紧螺帽24和防砂罩25构成；其结构特征是：投放头1和上部投放管线丝扣连接，投放头1下部和外筒6上部用投放剪销3连接；芯轴11上部设置为丝扣，芯轴11外圆中部设置一台阶，台阶下方设置一圈凹槽，芯轴11内孔下部设置一台阶孔，台阶孔孔口设置为螺纹；上节流嘴12置入芯轴11下部台阶孔内，压帽13和芯轴11台阶孔的孔口螺纹丝扣连接，弹簧a5安装在芯轴11外圆中部台阶上；上中心管4内孔下部设置一台阶，上中心管4中部周向均匀设置三个通孔，通孔下方设置有排气孔a42，上中心管4上部设置一个进压孔41；弹簧c15安装在上中心管4内孔下部的台阶上，芯轴11、上节流嘴12、压帽13和弹簧a5整体置入上中心管4内腔；端盖2和上中心管4上部丝扣连接，端盖2下端压紧弹簧a5；下中心管22内孔上部设置为台阶孔，台阶孔孔口设置为螺纹，下中心管22外圆上部设置一台阶；下节流嘴18置入下中心管22内孔上部的台阶孔内，下中心管22上端和上中心管4下端丝扣连接，弹簧d19安装在下中心管22外圆台阶上；套环9内孔上部设置一圈凹槽，三个钢球8安装在上中心管4中部三个通孔内，钢球8直径大于上中心管4壁厚，套环9套在上中心管4外部，钢球8一部分陷入套环9内孔的凹槽内；外筒6内孔中部设置一台阶，台阶上方周向均匀设置两个销孔，台阶下方设置有排气孔b61；弹簧b10安装在外筒6内孔中部的台阶上；上中心管4、芯轴11、钢球8和套环9整体置入外筒6内腔，两个限位销7安装在上中心管4两个销孔内；打捞头14内腔下部设置为台阶孔，打捞头14外圆上部设置一圈凹槽，打捞头14下部周向均匀设置三个矩形通孔；卡瓦16上端外弧面设置为矩形凸起挂钩，卡瓦16下端外弧面设置为锯齿状；三个卡瓦16上端的矩形凸起挂钩分别安装在打捞头14下部三个矩形通孔内，打捞头14和三个卡瓦16整体套在外筒6外部；下筒体17内腔下端设置一圈凸起内缘，下筒体17外圆中部设置为螺纹；下筒体17上端和外筒6下端丝扣连接，下筒体17内腔下端的凸起内缘压紧弹簧d19；上锥筒20内腔上部设置为螺纹，上锥筒20外圆上部设置为圆锥面，外圆下部设置为台阶；上锥筒20上部和下筒体17中部丝扣连接，密封胶圈21安装在上锥筒20下部台阶上；下锥 筒20内腔中部设置一凸起台阶，下筒体17外圆上部设置为圆锥面，下部设置为螺纹；下锥筒23套入下中心管22，下锥筒23内腔上部和下筒体23外圆下部间隙配合，下锥筒23上部圆锥面和密封胶圈21压紧；固紧螺帽24和下中心管22下端丝扣连接；防砂罩25上端和下锥筒23下端丝扣连接；防砂罩25设置有若干通孔连通内外腔；上节流嘴12的内孔直径小于下节流嘴18的内孔直径。
本发明一种双节流嘴井下节流器的工作原理是：下入本发明至油管内设计位置，上提投放管线，卡瓦16在上锥筒20的作用下径向张开，卡瓦16和油管内壁卡紧，初始卡定完成，如图1所示；增加上提拉力，投放剪销3被剪断，在弹簧d19的作用下，上中心管4、下中心管22和下锥筒23整体上移，密封胶筒21在下锥筒23的作用下径向张开，密封胶筒21和油管内壁贴紧，实现油管内的密封，此时本发明投放成功，如图2所示；在井口关闭的情况下，井内压力稳定，气体不发生流动，芯轴11在弹簧a5、弹簧c15和自身重力的合力作用下处于平衡位状态，这时出气孔a42和出气孔b61被芯轴11外壁封闭，如图2所示，打开井口，气体发生流动，芯轴11在气体流动阻力的推动下轴向上移，出气孔a42和出气孔b61被打开，天然气通过下节流嘴18的节流降压作用从出气孔a42和出气孔b61释放，如图3所示；关闭井口，芯轴11下移，本发明的状态如图2所示，从井口向油管内注入压力液，压力液通过芯轴11产生节流压降，上部高压流体从进压孔41进入芯轴11和上中心管4之间的环形腔室，推动芯轴11轴向下移，钢球8部分滚入芯轴11外圆中部的凹槽内，套环9在弹簧b10的作用下轴向上移，芯轴11位置被锁定，停止注入压力液，本发明的状态如图4所示，打开井口，气体经过下节流嘴18，再从上节流嘴12通过，实现上节流嘴12的节流降压作用。