一种用于天然气井井下螺旋节流装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201610830070.9

申请日:

2016.09.19

公开号:

CN106351619A

公开日:

2017.01.25

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

著录事项变更IPC(主分类):E21B 43/12变更事项:发明人变更前:谭晓华 黄永智 刘建仪 李牧 唐伯鹰 王杰 梁帮治 屈计任变更后:谭晓华 黄永智 刘建仪 张烈辉 李牧 唐伯鹰 王杰 梁帮治 屈计任|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 43/12申请日:20160919|||公开

IPC分类号:

E21B43/12; E21B36/00

主分类号:

E21B43/12

申请人:

西南石油大学

发明人:

谭晓华; 黄永智; 刘建仪; 李牧; 唐伯鹰; 王杰; 梁帮治; 屈计任

地址:

610500 四川省成都市新都区新都大道8号

优先权:

专利代理机构:

成都金英专利代理事务所(普通合伙) 51218

代理人:

袁英

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内容摘要

本发明涉及一种用于天然气开采技术的天然气井井下螺旋节流装置。它利用螺旋导流槽改变流体流动方向,将紊流流体转为有序的螺旋流体,实现节流降压,防止天然气水合物生成。其技术方案是:壳体安装在整个螺旋节流装置外部,壳体顶部安装有打捞头;上、下密封圈安装在油管内壁与壳体上、下部间的空隙处;上、下卡瓦安装在油管内侧与壳体上、下部之间;在装置内部的螺旋节流座下部内设有中心导流通道,螺旋节流座上部设置有螺旋节流帽,螺旋节流帽底部的流体入口处安有流量控制阀,上部设置有螺旋节流槽,顶部为流体出口。本装置是采用高强度永磁铁作材质,采用螺旋导流槽加剧流体摩擦,抑制水合物生成,用于天然气井生产,能有效提高气藏采收率。

权利要求书

1.一种用于天然气井井下螺旋节流装置,是由打捞头、上密封圈、上卡瓦、螺旋节流帽、
螺旋节流槽、流量控制阀、螺旋节流座、下卡瓦、下密封圈和壳体组成,其特征在于:所述壳
体(14)安装在整个螺旋节流装置的外部,壳体(14)将整个螺旋节流装置包裹,在壳体(14)
的顶部安装有打捞头(2);所述上密封圈(3)安装在壳体(14)上部与油管(1)内壁间的空隙
处,下密封圈(13)安装在壳体(14)下部与油管(1)内壁间的空隙处;所述上卡瓦(4)安装在
油管(1)内侧与螺旋节流装置壳体(14)上部之间,下卡瓦(12)安装在油管(1)内侧与螺旋节
流装置壳体(14)下部之间;在螺旋节流装置内部的螺旋节流座(10)下部内设有中心导流通
道(11),螺旋节流座(10)上部设置有螺旋节流帽(6),螺旋节流帽(6)底部的流体入口(8)处
安装有流量控制阀(9),螺旋节流帽(6)外表面设置有螺旋导流槽(7),顶部为流体出口(5)。
2.根据权利要求1所述的用于天然气井井下螺旋节流装置,其特征是:所述螺旋节流帽
(6)底面边缘设置有2至5个流体入口(8),且均匀分布在底部平面上;螺旋节流帽(6)顶面边
缘设置有2至5个流体出口(5),且均匀分布在顶部平面上。
3.根据权利要求1所述的用于天然气井井下节流装置,其特征是:在螺旋节流装置中,
螺旋节流帽(6)与螺旋节流座(10)间用螺纹连接;壳体(14)与螺旋节流座(10)间用螺纹连
接。
4.根据权利要求1所述的用于天然气井井下螺旋节流装置,其特征是:在螺旋节流装置
内所述的螺旋节流帽(6)和螺旋节流座(10)采用高强度永磁铁作为材质。

说明书

一种用于天然气井井下螺旋节流装置

技术领域

本发明涉及到天然气开采技术领域,具体涉及到一种天然气井井下螺旋节流装
置。

背景技术

天然气从地层进入地面主要包括地层、井筒和地面三个流动过程,天然气在高压、
低温和含水情况下极易生成水合物堵塞井筒生产管柱和地面管线,影响气井正常生产。目
前,为防止气井采气过程中水合物的生产,现场越来越多地采用井下节流器技术,实现井筒
内的节流降压并利用地层热能加热节流后的低温天然气。

本发明利用螺旋导流槽改变流体流动方向,将紊流流体转为有序的螺旋流体,并
且在螺旋节流帽底面和螺旋节流帽顶面分别设有2~5个流体入口和出口,从而达到高效提
高气井排液能力和防止水合物生成的目的。本发明单独使用时,具有操作简便,安全环保,
节能高效的特点。本发明还可同起泡剂等化学药剂同时使用,以协助排出气井井筒中积液。
需要安装或拆卸该装置时,采用钢丝投捞。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足,利用螺旋导流槽改变流体流动方向,将
紊流流体转为有序的螺旋流体,实现节流降压,防止井筒天然气水合物生成,特提供一种用
于天然气井井下螺旋节流装置。

为达到上述目的,本发明公开了一种天然气井井下螺旋节流装置,是由打捞头、上
密封圈、上卡瓦、螺旋节流帽、螺旋节流槽、流量控制阀、螺旋节流座、下卡瓦、下密封圈和壳
体组成。

所述壳体安装在整个螺旋节流装置的外部,壳体将整个螺旋节流装置包裹,在壳
体的顶端安装有打捞头,用于装置的安装与卸载;

所述上密封圈安装在壳体上部与油管内壁间的空隙处,下密封圈安装在壳体下部与油
管内壁间的空隙处;

所述上卡瓦安装在油管内侧与螺旋节流装置壳体上部之间,下卡瓦安装在油管内侧与
螺旋节流装置壳体下部之间;

所述螺旋节流座下部内设有中心导流通道,螺旋节流座上部设置有螺旋节流帽,螺旋
节流帽的流体入口处安装有流量控制阀,用于调节节流降压程度;

所述螺旋节流帽外表面设置有螺旋导流槽,用于改变流体流动方向,将紊流流体转为
有序的螺旋流体,顶部为流体入口;

所述螺旋节流帽顶面边缘设置有2~5个流体出口且均匀分布在顶部平面上;

所述螺旋节流帽底面边缘设置有2~5个流体入口且均匀分布在底部平面上;

所述螺旋节流装置的螺旋节流帽与螺旋节流座间用螺纹连接,壳体与螺旋节流座间用
螺纹连接;

所述螺旋节流帽和螺旋节流座均采用高强度永磁铁作为材质。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:(1)选用高强度永磁铁作为螺旋节流
装置主要材质,其产生的磁场可抑制水合物生成;(2)螺旋导流槽加剧高速流体与螺旋导流
槽之间的摩擦,产生热量抑制水合物生成;(3)液体密度较高,液体在离心力作用下被甩到
油管壁面,离地层热源更近,也可抑制水合物生成;(4)离开螺旋节流装置后的流体在离心
力作用下使干冷气体聚集在油管中心位置,较热的气体则分布在油管边缘位置,有限的热
量被用于防止水合物生成;(5)高速旋转的气体不断冲刷井筒壁面,在将液体带走的同时,
水合物也不易在井壁附着;(6)被甩到井壁的液体与井壁之间摩擦产生热量。本发明在保障
节流降压的同时,又能更为有效地抑制水合物生成。

附图说明

图1是本发明天然气井井下螺旋节流装置的结构示意图;

图2是本发明装置中螺旋节流帽6的结构示意图;

图3是本发明装置中螺旋节流座10的结构示意图;

图4是本发明装置中螺旋节流座10顶面的结构示意图;

图5是本发明装置中螺旋节流座10底面的结构示意图;

图6是本发明装置中螺旋节流帽6顶面的结构示意图;

图7是本发明装置中螺旋节流帽6底面的结构示意图。

图中:1.油管,2.打捞头,3.上密封圈,4.上卡瓦,5.流体出口,6.螺旋节流帽,7.螺
旋导流槽,8.流体入口,9.流量控制阀,10.螺旋节流座,11.中心导流通道,12.下卡瓦,13.
下密封圈,14.壳体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更为清楚,以下结合附图和具体实施方式对
本发明进行进一步详细说明。

如图1-7所示,一种天然气井井下螺旋节流装置,包括从上到下依次为上密封圈3、
上卡瓦4、螺旋节流帽6、螺旋节流座10、下卡瓦12、下密封圈13和壳体14。

壳体14安装在螺旋节流装置的外部,壳体14将螺旋节流装置包裹,在壳体顶端安
装有打捞头2,用于装置的安装与卸载;上密封圈3和下密封圈13设置在壳体与油管内壁面
之间空隙处,用于封隔壳体与油管间隙;上卡瓦4和下卡瓦12安装在油管与螺旋节流装置之
间,用于在井筒油管内部固定装置;螺旋节流座10内部设有中心导流通道11;螺旋节流帽6
设有流量控制阀9、流体入口8、螺旋导流槽7和流体出口5,分别位于其底部、外表面和顶部,
流量控制阀9用于调节节流降压程度,螺旋导流槽7则改变流体流动方向,将紊流流体转为
有序的螺旋流体的作用。

螺旋节流帽6与螺旋节流座10用螺纹连接;壳体14与螺旋节流座10用螺纹连接;依
据气井实际需求调节螺旋节流装置节流降低程度以及改变装置下入深度。

螺旋节流帽6底面边缘设置有2~5个流体入口且均匀分布,螺旋节流帽6顶面边缘
设置有2~5个流体出口且均匀分布。

高压流体从油管中进入螺旋节流装置,首先进入中心导流通道11,再利用螺旋节
流帽6和螺旋节流座10之间的间隙进入流体入口8,经螺旋导流槽7后从流体出口5流出,此
时流体压力较之前已有大幅度降低,能起到保护油管及地面管线的作用。

流体在进入螺旋节流装置后,由于装置主要材质为永磁铁,能有效抑制水合物的
形成。

流体在流经螺旋导流槽时,由于气液密度差异,流体中的气体和液体分离,同时流
体流动方向改变,原先的紊流流体转变为有序的螺旋流体。

在离开螺旋节流器后,液体被甩向油管壁面,这使得液体离地层热源更近,同时井
壁上的液体与井壁之间摩擦生热,这都能加热液体,有效抑制水合物产成。

在离开螺旋节流装置后,干冷气体聚集在油管中心位置,较热的气体分布在油管
边缘位置,气体中有限的热量被用于防止水合物生成。

最后沿井筒中心向上的旋转气流还能不断冲刷井筒壁面,带走井筒壁面上的液
体,降低井口压力,同时防止井筒天然气水合物生成。

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本发明涉及一种用于天然气开采技术的天然气井井下螺旋节流装置。它利用螺旋导流槽改变流体流动方向,将紊流流体转为有序的螺旋流体,实现节流降压,防止天然气水合物生成。其技术方案是:壳体安装在整个螺旋节流装置外部,壳体顶部安装有打捞头;上、下密封圈安装在油管内壁与壳体上、下部间的空隙处;上、下卡瓦安装在油管内侧与壳体上、下部之间;在装置内部的螺旋节流座下部内设有中心导流通道,螺旋节流座上部设置有螺旋节流帽。

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