CN101949281B - 一种井下节流器 - Google Patents

Abstract

井下节流器，应用于油气田采气技术领域。滑套的外壁上套有打捞头，打捞头下端悬挂有卡瓦，在滑套下端外壁螺纹连接有卡瓦锥体；销钉将上气嘴管固定在滑套内。卡瓦锥体有中心孔，在卡瓦锥体的中心孔内有下气嘴管，下气嘴管下端有弹簧，弹簧的下端有圆环形弹簧座，在下气嘴管阶梯形中心孔下部嵌有一个气嘴。在卡瓦锥体下端固定一个密封胶筒；在密封胶筒的下部有一个胶筒锥体，胶筒锥体的下端联接保护罩；在下气嘴管的下端螺纹连接有过滤罩。效果是：采用一个密封胶筒和一个胶筒锥体使座封更可靠；调整密封圈的位置并采用花键结构和卸扭环，减少对密封圈的损害，延长密封圈的使用寿命；减少出砂对节流器的破坏。

Description

一种井下节流器

技术领域

本发明涉及油气田采气技术领域，特别涉及天然气井中控制采气生产的一种井下节流器，是一种适用于具有自喷能力的油气井使用的井下节流器。

背景技术

目前，井下节流器在进行天然气生产控制的天然气井中已得到应用。中国专利公开号CN2471929Y，提供了一种“井下节流气嘴及其节流气嘴打捞工具”。包括胶筒、座封工具、中心管、气嘴套、打捞头、卡瓦、挡环、陶瓷气嘴、活塞杆、弹簧、弹簧座、上骨架胶筒、胶筒滑套、下骨架胶筒、下活塞、锥体、防砂内罩和防砂外罩。需要专用打捞工具进行打捞。能实现天然气井降压节流采气，达到控制输出油气的压力、产量；井下节流气嘴打捞工具能在钢丝工作范围内完成打捞、解封和释放的任务。其中采用了由三块卡瓦，三块卡瓦的“外部为倒齿形、内径为锥面、中部为内锥面”，“卡瓦分别扣在中心管上部的三个键槽内，挡环与中心管上部螺纹连接，卡瓦可沿中心管键槽上下滑动”。中国专利公开号CN201437717U，提供了一种“井下防砂节流器”。主要由上接头、上工作筒和下工作筒组成。下工作筒中部外壁螺纹连接有滤砂总成；下工作筒下端螺纹连接沉砂总成，沉砂总成主要由沉砂管和底堵组成。滤砂总成安装座中心孔与下工作筒隔板通孔联通，在安装座上固定有堵塞节流总成。解决了气井节流气嘴捞头上部沉砂的问题，提高投捞成功率。《钻采工艺》杂，第31卷，第4期，刊登有“新型井下节流器研制与应用”。新型井下节流器包括丢手头(投放接头)、本体、打捞头、卡瓦、中心杆、荆棘齿、密封胶筒和推动头。文章主要内容包括节流器的技术指标和结构，对本领域技术人员常用的卡瓦结构进行说明和卡瓦受力进行了分析。

目前，控制天然气生产的节流器有很多种，结构不同。现有的卡瓦式井下节流器采用双胶筒，容易坏；密封圈多并且使用位置不当，密封圈破损后，形成砂卡，造成机械故障无法起出问题，容易造成节流器失效或打捞难度大的不足；另外，传统卡瓦式井下节流器没有防砂机构，不能有效防治气井出砂的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种井下节流器，简化结构；调整密封圈的位置，延长密封圈的使用寿命；采用分级控砂，使组装节流器更方便，节流可靠，满足气井正常生产要求。

本发明采用的技术方案是：井下节流器，主要由打捞头、销钉、滑套、上气嘴管、卡瓦、卡瓦挡环、下气嘴管、卡瓦锥体、弹簧、气嘴、密封胶筒、弹簧座、胶筒锥体、过滤罩和保护罩组成，滑套为圆筒形，滑套的外壁上套有打捞头，打捞头下端的外壁上有凸出的环形台阶，环形台阶上对称分布有两个凹槽，两个卡瓦的上端在凹槽内，并且卡瓦悬挂在环形台阶上；在两个卡瓦套有一个环形卡瓦挡环；滑套下端外壁有螺纹，在滑套下端外壁螺纹连接有一个卡瓦锥体；在打捞头的带动下，两个卡瓦的下端能在卡瓦锥体的圆锥面上滑动。在滑套内有圆柱形上气嘴管，上气嘴管4有中心孔，上气嘴管的上端销钉孔内有销钉，销钉的两端固定在滑套3的销钉孔内，通过销钉将上气嘴管固定在滑套内。其特征在于：

卡瓦锥体有中心孔，卡瓦锥体中心孔的直径大于滑套中心孔2～20mm；在卡瓦锥体的中心孔内有下气嘴管，下气嘴管为阶梯形圆柱体，下气嘴管有中心孔；下气嘴管上端圆柱体直径与卡瓦锥体中心孔的直径相同，下气嘴管上端圆柱体能在卡瓦锥体中心孔内滑动。下气嘴管下端圆柱体外壁与卡瓦锥体中心孔内壁之间形成环形空间，在环形空间内有弹簧，弹簧的下端有圆环形弹簧座，弹簧座套在下气嘴管下端圆柱体外壁上，弹簧座侧壁有外螺纹，弹簧座通过外螺纹连接在卡瓦锥体下端中心孔内。下气嘴管上端有阶梯形中心孔，在下气嘴管阶梯形中心孔下部嵌有一个气嘴，在下气嘴管阶梯形中心孔上端有内螺纹，上气嘴管下端螺纹连接在下气嘴管的上端，并且上气嘴管下端面与气嘴上端面之间有O型密封圈。

在卡瓦锥体下端压铸或硫化固定一个密封胶筒，密封胶筒下端内壁有圆锥面，密封胶筒的内圆锥面大直径端在下部；

在密封胶筒的下部并在卡瓦锥体的外壁上套有一个胶筒锥体，胶筒锥体的下端螺纹联接有保护罩；下气嘴管穿过胶筒锥体中心孔，在下气嘴管的下端螺纹连接有过滤罩，过滤罩的壁上均匀分布有过滤孔，保护罩壁上有孔。过滤罩在保护罩内。

所述的胶筒锥体是由上部的圆锥体和下部的圆柱体组成，在圆柱体上有中心孔，下气嘴管下端外径与圆柱体的中心孔相同，下气嘴管的下端能穿过圆柱体的中心孔；在圆锥体上有中心孔，卡瓦锥体下端外径与圆锥体的中心孔内径相同，卡瓦锥体下端能在圆锥体的中心孔内滑动。

为了方便拧卸下气嘴管，在下气嘴管的下端面加工有一个横向槽。

在下气嘴管上端圆柱体外壁上有两道密封圈，防止井下砂从卡瓦锥体与下气嘴管之间的间隙通过。

在弹簧的上端与下气嘴管上端圆柱体下端面之间有卸扭环，卸扭环采用平面轴承。

为了防止上气嘴管在滑套内滑动时发生扭转，上气嘴管下端与滑套之间采用花键连接。

简述井下节流器的工作原理和使用过程。参阅图1。

工作原理：井下节流器有上气嘴管4和下气嘴管7，上气嘴管4和下气嘴管7通过螺纹连接在一起；上气嘴管4外边有一个滑套3，打捞头1带动两个卡瓦5，能沿滑套3外壁上下滑动。卡瓦5的下端外壁有倒刺，卡瓦5在卡瓦锥体8外表面上向下滑动，使卡瓦5张开挂在油管内壁上；卡瓦锥体8下端固定一个密封胶筒11。当销钉2被钢丝绳拉断后，弹簧9推动上气嘴管4、下气嘴管7和胶筒锥体13向上移动，胶筒锥体13楔入密封胶筒11下端内孔，将密封胶筒11膨胀开，密封胶筒11与油管内壁紧密结合，达到密封的目的。卡瓦挡环6防止卡瓦5脱落，弹簧座12能调节弹簧9的弹力。

使用过程：当需要往井下投放节流器时，首先将钢丝和销钉2系在一起，利用测试车、井口防喷管和钢丝绳将活动式井下节流器下到预定深度后，缓慢上提钢丝绳，打捞头1和卡瓦5在重力作用下向滑动，卡瓦5张开，撑着油管内壁，将整个节流器悬挂在油管内。然后再用力上提钢丝绳，当上提力达到2500～3000N时将销钉2剪断；销钉2被剪断后，弹簧9释放压缩弹力；弹簧9将上气嘴管4、下气嘴管7和胶筒锥体13上推；胶筒锥体13撑开密封胶筒11，井下节流器投放、座封工作完成。开井采气生产时，井内天然气经过滤罩14进入下气嘴管7中心孔，再通过气嘴10时进行节流降压，实现井下节流。当需要调整节流降压效果更换不同内径的气嘴10时，利用测试车下入打捞工具，上提打捞头1解除卡瓦5对油管内壁的卡紧；上提打捞工具将井下节流器捞出。

本发明的有益效果：本发明井下节流器，通过钢丝绳将井下节流器下到油管内丢手座封，能有效密封和锚定在油管内壁上，实现采气降压、节流。采用一个密封胶筒和一个胶筒锥体使得座封更可靠；调整密封圈的位置并采用花键结构和卸扭环，减少对密封圈的损害，延长密封圈使用寿命；有防砂机构，能防治出砂对节流器的破坏和砂卡造成的节流器打捞困难；满足气田的采气工艺要求。适用于具有自喷能力的油气井。

附图说明

图1是本发明井下节流器结构剖面示意图。

图中，1.打捞头，2.销钉，3.滑套，4.上气嘴管，5.卡瓦，6.卡瓦挡环，7.下气嘴管，8.卡瓦锥体，9.弹簧，10.气嘴，11.密封胶筒，12.弹簧座，13.胶筒锥体，14.过滤罩，15.保护罩，16.卸扭环，17.密封圈，18.O型密封圈，19.花键。

具体实施方式

实施例1：以一个适用于31/2″油管的井下节流器为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1。井下节流器，主要由打捞头1、销钉2、滑套3、上气嘴管4、卡瓦5、卡瓦挡环6、下气嘴管7、卡瓦锥体8、弹簧9、气嘴10、密封胶筒11、弹簧座12、胶筒锥体13、过滤罩14和保护罩15组成，滑套3为圆筒形，滑套3的外壁上套有打捞头1，打捞头1下端的外壁上有凸出的环形台阶，环形台阶上对称分布有两个凹槽，两个卡瓦5的上端在凹槽内，并且卡瓦5悬挂在环形台阶上；卡瓦5的外弧面直径为76mm，与油管内壁的直径相同。在两个卡瓦5套有一个环形卡瓦挡环6；滑套3下端外壁有螺纹，在滑套3下端外壁螺纹连接有一个卡瓦锥体8；卡瓦5内圆弧面是圆锥弧面，圆锥弧面的锥度与卡瓦锥体8的锥度相同。在滑套3内有圆柱形上气嘴管4，上气嘴管4下端与滑套3之间采用花键19连接。上气嘴管4有中心孔，上气嘴管4的上端销钉孔内有销钉2，销钉2的两端固定在滑套3的销钉孔内，通过销钉2将上气嘴管4固定在滑套3内。

卡瓦锥体8有中心孔，卡瓦锥体8中心孔的直径大于滑套3中心孔6mm；在卡瓦锥体8的中心孔内有下气嘴管7，下气嘴管7为阶梯形圆柱体，下气嘴管7有中心孔；下气嘴管7上端圆柱体直径与卡瓦锥体8中心孔的直径相同；在下气嘴管7上端圆柱体外壁上有两道密封圈17。下气嘴管7下端圆柱体外壁与卡瓦锥体8中心孔内壁之间形成环形空间，在环形空间内有弹簧9，在弹簧9的上端与下气嘴管7上端圆柱体下端面之间有一个卸扭环16，卸扭环采用平面轴承。弹簧9的下端有圆环形弹簧座12，弹簧座12套在下气嘴管7下端圆柱体外壁上，弹簧座12侧壁有外螺纹，弹簧座12通过外螺纹连接在卡瓦锥体8下端中心孔内。下气嘴管7上端有阶梯形中心孔，在下气嘴管7阶梯形中心孔下部嵌有一个气嘴10，在下气嘴管7阶梯形中心孔上端有内螺纹，上气嘴管4下端螺纹连接在下气嘴管7的上端，并且上气嘴管4下端面与气嘴10上端面之间有一个O型密封圈18。

在卡瓦锥体8下端压铸或硫化固定一个密封胶筒11，密封胶筒11下端内壁有圆锥面，密封胶筒11的内圆锥面大直径端在下部；

在密封胶筒11的下部并在卡瓦锥体8的外壁上套有一个胶筒锥体13，胶筒锥体13的下端螺纹联接有保护罩15；下气嘴管7穿过胶筒锥体13中心孔，在下气嘴管7的下端螺纹连接有过滤罩14，在下气嘴管7的下端面加工有一个横向槽。过滤罩14的壁上均匀分布有过滤孔，保护罩15壁上有孔。过滤罩14在保护罩15内。

所述的胶筒锥体13是由上部的圆锥体和下部的圆柱体组成，在圆柱体上有中心孔，下气嘴管7下端外径与圆柱体的中心孔相同；在圆锥体上有中心孔，卡瓦锥体8下端外径与圆锥体的中心孔内径相同。

Claims (6)

1.一种井下节流器，主要由打捞头(1)、销钉(2)、滑套(3)、上气嘴管(4)、卡瓦(5)、卡瓦挡环(6)、下气嘴管(7)、卡瓦锥体(8)、弹簧(9)、气嘴(10)、密封胶筒(11)、弹簧座(12)、胶筒锥体(13)、过滤罩(14)和保护罩(15)组成，滑套(3)为圆筒形，滑套(3)的外壁上套有打捞头(1)，打捞头(1)下端的外壁上有凸出的环形台阶，环形台阶上对称分布有两个凹槽，两个卡瓦(5)的上端在凹槽内，并且卡瓦(5)悬挂在环形台阶上；在两个卡瓦(5)上套有一个环形卡瓦挡环(6)；滑套(3)下端外壁有螺纹，在滑套(3)下端外壁螺纹连接有一个卡瓦锥体(8)；在滑套(3)内有圆柱形上气嘴管(4)，上气嘴管(4)有中心孔，上气嘴管(4)的上端销钉孔内有销钉(2)，销钉(2)的两端固定在滑套(3)的销钉孔内，通过销钉(2)将上气嘴管(4)固定在滑套(3)内；其特征在于：

卡瓦锥体(8)有中心孔，卡瓦锥体(8)中心孔的直径大于滑套(3)中心孔2～20mm；在卡瓦锥体(8)的中心孔内有下气嘴管(7)，下气嘴管(7)为阶梯形圆柱体，下气嘴管(7)有中心孔；下气嘴管(7)上端圆柱体直径与卡瓦锥体(8)中心孔的直径相同；下气嘴管(7)下端圆柱体外壁与卡瓦锥体(8)中心孔内壁之间形成环形空间，在环形空间内有弹簧(9)，弹簧(9)的下端有圆环形弹簧座(12)，弹簧座(12)套在下气嘴管(7)下端圆柱体外壁上，弹簧座(12)侧壁有外螺纹，弹簧座(12)通过外螺纹连接在卡瓦锥体(8)下端中心孔内；下气嘴管(7)上端有阶梯形中心孔，在下气嘴管(7)阶梯形中心孔下部嵌有一个气嘴(10)，在下气嘴管(7)阶梯形中心孔上端有内螺纹，上气嘴管(4)下端螺纹连接在下气嘴管(7)的上端，并且上气嘴管(4)下端面与气嘴(10)上端面之间有O型密封圈(18)；

在卡瓦锥体(8)下端压铸或硫化固定一个密封胶筒(11)，密封胶筒(11)下端内壁有圆锥面，密封胶筒(11)的内圆锥面大直径端在下部；

在密封胶筒(11)的下部并在卡瓦锥体(8)的外壁上套有一个胶筒锥体(13)，胶筒锥体(13)的下端螺纹联接有保护罩(15)；下气嘴管(7)穿过胶筒锥体(13)中心孔，在下气嘴管(7)的下端螺纹连接有过滤罩(14)，过滤罩(14)的壁上均匀分布有过滤孔，保护罩(15)壁上有孔，过滤罩(14)在保护罩(15)内。

2.根据权利要求1所述的井下节流器，其特征是：所述的胶筒锥体(13)是由上部的圆锥体和下部的圆柱体组成，在圆柱体上有中心孔，下气嘴管(7)下端外径与圆柱体的中心孔相同；在圆锥体上有中心孔，卡瓦锥体(8)下端外径与圆锥体的中心孔内径相同。

3.根据权利要求1所述的井下节流器，其特征是：在下气嘴管(7)的下端面加工有一个横向槽。

4.根据权利要求1所述的井下节流器，其特征是：在下气嘴管(7)上端圆柱体外壁上有两道密封圈(17)。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的井下节流器，其特征是：在弹簧(9)的上端与下气嘴管(7)上端圆柱体下端面之间有卸扭环(16)，卸扭环采用平面轴承。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的井下节流器，其特征是：上气嘴管(4)下端与滑套(3)之间采用花键(19)连接。