CN105443087B - 一种井下节流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下节流器，所述井下节流器包括：丢手接头、中心管、第一剪销、锁定管、油嘴、油嘴帽、本体、弹性卡爪、卡瓦座、卡瓦、上胶筒、上锥体、下胶筒、下锥体、弹性卡箍、第二剪销和平衡机构。本发明通过在中心管、本体、下锥体侧壁上开有相互连通的通孔以及设置在中心管与本体之间的第一盘根、设置在本体与上锥体之间的第二盘根、设置在锁定管与本体之间的第三盘根组成了平衡机构，当第一盘根覆盖在本体的通孔上时，可密封本体上的通孔，可实现对管道内的天然气节流降压，当第一盘根与本体上的通孔脱离时，可为本发明下方的天然气提供较大流通通道，缩短打捞节流器的作业周期，提高采气效率，降低生产成本。

Description

一种井下节流器

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种井下节流器。

背景技术

天然气是一种多组分的混合气态化石燃料，在高压低温条件下容易生成天然气水合物，天然气水合物容易堵塞管道，故在天然气输送过程中需要防止形成天然气水合物，即在天然气输送过程中升温或者降压，现常通过在管道内配置节流器来对管道内的天然气节流降压。

现有的节流器包括丢手接头、中心管、本体、卡瓦座、卡瓦、胶筒、油嘴、油嘴帽。丢手接头与中心管连接，本体套装在中心管上，卡瓦座、卡瓦、胶筒、油嘴、油嘴帽从上至下顺次套装在本体上，卡瓦上端的托部置于卡瓦座下端的孔槽内，卡瓦的内壁与本体的外壁接触配合，胶筒固定在本体上，油嘴固定在中心管的下端，油嘴帽套装在油嘴上。节流时，使天然气只通过节流器下方的油嘴依次进入中心管、管道，因油嘴的直径远远小于管道的直径，从而控制进入管道的天然气流量，实现管道内的节流降压；打捞时，提前关闭节流器上方的管道，待天然气从油嘴通至节流器上方，使得节流器上下两侧的压力达到平衡，此时才能将节流器安全取下并进行打捞。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

当需要对节流器进行打捞时，需先关闭管道，待节流器下方的气体通过油嘴进入节流器上方管道，使得节流器上下压力平衡后方可进行打捞，由于节流器上下的压差较大，此过程的作业周期往往需要几十个小时甚至更长，大大降低了采气效率，加大了采气成本。

发明内容

为了解决现有节流器在打捞时作业周期长的问题，本发明实施例提供了一种井下节流器。所述技术方案如下：

本发明提供了一种井下节流器，设置在井下管道内部，所述井下节流器包括：丢手接头、中心管、第一剪销、锁定管、油嘴、油嘴帽、本体、弹性卡爪、卡瓦座、卡瓦、上胶筒、上锥体、下胶筒、下锥体、弹性卡箍、第二剪销和平衡机构；

所述丢手接头与中心管的上端通过第一剪销连接，所述中心管下端与所述锁定管沿轴向活动连接，所述油嘴设置在所述锁定管内部，所述油嘴帽套在所述油嘴的下端；

所述本体套装在所述中心管上，所述本体下端与所述弹性卡爪连接，所述弹性卡爪与所述锁定管配合；

所述卡瓦座、所述卡瓦、所述上胶筒、所述上锥体、所述下胶筒、所述下锥体由上至下顺次套装在所述本体外侧，且所述下锥体位于所述弹性卡爪外侧，所述卡瓦与所述本体外壁配合，所述弹性卡箍套装在所述卡瓦外侧，所述上锥体与所述下锥体上端挂接，所述下锥体下端与所述锁定管螺纹连接，所述下锥体、所述弹性卡爪、所述本体与所述中心管通过第二剪销连接；

所述平衡机构包括通孔、第一盘根、第二盘根和第三盘根，所述中心管、所述本体、所述下锥体的侧壁上均设置有互相连通的所述通孔，所述第一盘根设置在所述中心管上通孔的下方，所述第二盘根设置在所述本体与所述上锥体之间，所述第三盘根设置在所述本体与所述锁定管之间；

工作时，所述中心管带动所述第一盘根上移，所述本体外壁挤压所述卡瓦，使所述卡瓦锚定在所述管道内部，所述第一盘根覆盖并封堵所述本体上的通孔，所述管道内的介质穿过所述油嘴帽、所述油嘴进入所述中心管；当所述中心管带动第一盘根下移时，所述第一盘根脱离所述本体上的通孔，所述中心管、所述本体、所述下锥体上的通孔互相连通，所述介质分别从所述通孔、所述油嘴进入所述中心管。

具体地，所述平衡机构设置有多组，多组所述平衡机构由上至下顺次设置，且多组所述平衡机构互不干涉。

具体地，所述井下节流器还包括卡接结构，所述本体与所述上胶筒之间、所述上锥体与所述下胶筒之间均设置有所述卡接结构，所述本体与所述上胶筒之间、所述上锥体与所述下胶筒之间均通过所述卡接结构卡紧贴合。

进一步地，所述卡接结构包括台阶凸起和卡槽，所述本体上和所述上锥体上均设置有所述台阶凸起，所述上胶筒上和所述下胶筒上均设置有所述卡槽，所述本体上的台阶凸起与所述上胶筒上的卡槽卡接配合，所述上锥体上的台阶凸起与所述下胶筒上的卡槽卡接配合。

进一步地，所述弹性卡爪上设置有内齿，所述锁定管上设置有外齿，所述内齿与所述外齿啮合。

具体地，所述丢手接头为圆柱形，所述丢手接头上端设置有外螺纹，所述丢手接头通过所述外螺纹与试井工具串下端连接。

具体地，所述弹性卡箍为弹簧钢制成的开口弹性圆环。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例通过在中心管、本体、下锥体侧壁上开有相互连通的通孔，并在中心管上通孔的下方设置第一盘根，当中心管带动第一盘根上移时，卡瓦锚定在管道内，并通过上胶筒、上锥体、下胶筒、下锥体对管道进行密封，第一盘根覆盖并封堵本体上的通孔，且通过第二盘根和第三盘根分别对本体与上锥体、锁定管之间形成密封，使天然气只能通过油嘴进入中心管，使管道内天然气得以节流降压；当中心管带动第一盘根下移时，第一盘根脱离本体上的通孔，使中心管、本体、下锥体上的通孔互相连通，此时，天然气分别从通孔、油嘴进入中心管，如此使得天然气快速从本发明下方进入上方，从而使得本发明上下压力快速平衡，打捞过程操作简单，大大缩短了作业周期，提高了采气效率，降低了采气成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的井下节流器结构示意图；

图2是本发明又一实施例提供的弹性卡爪结构示意图；

其中：1丢手接头，2第一剪销，3中心管，4本体，5卡瓦座，6弹性卡箍，7卡瓦，8上胶筒，9上锥体，10下胶筒，11下锥体，12弹性卡爪，13第二剪销，14锁定管，15油嘴，16油嘴帽，17第一盘根，18第二盘根，19第三盘根。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种井下节流器，设置在井下管道内部，所述井下节流器包括：丢手接头1、中心管3、第一剪销2、锁定管14、油嘴15、油嘴帽16、本体4、弹性卡爪12、卡瓦座5、卡瓦7、上胶筒8、上锥体9、下胶筒10、下锥体11、弹性卡箍6、第二剪销13和平衡机构。

其中，丢手接头1的下部开有圆柱形槽，且在该槽的侧壁上沿周向对称地设置有两个螺纹孔，中心管3的上端伸入圆柱形槽内部，中心管3的上端侧壁上也对应的设置有两个螺纹孔，两枚第一剪销2分别通过对应的螺纹孔连接丢手接头1和中心管3。中心管3的下端设置有台阶面，锁定管14的上端设置有与之对应的台阶，锁定管14挂接在中心管3的台阶面上，且锁定管14的上端的外壁与中心管3的内壁贴合，当中心管3上移时，可拉动锁定管14向上移动。油嘴15固定在锁定管14下端的内部，油嘴帽16套在油嘴15的下端，节流时，本发明下方的气体通过油嘴15进入本发明的锁定管14和中心管3内。

本体4套装在中心管3上，且本体4的上端紧贴第一剪销2，下端与弹性卡爪12的上端螺纹连接，锁定管14穿过弹性卡爪12并与弹性卡爪12下端配合。

卡瓦座5、卡瓦7、上胶筒8、上锥体9、下胶筒10、下锥体11由上至下顺次套装在本体4外侧，卡瓦7上端的托部与卡瓦座5下端的孔槽活动连接，保证卡瓦7可绕该连接点在一定角度内张开，当卡瓦7被撑开时，可以锚定在管道内壁，承受本发明受到的轴向作用力；弹性卡箍6套装在卡瓦7外侧，用于限制卡瓦7周向移出，确保能顺利起出或下入本发明；

上胶筒8的上端通过螺纹连接与本体4固定，且上胶筒8的内壁与本体4的外壁贴合，上锥体9与本体4之间活动连接，下胶筒10的上端通过螺纹连接固定在上锥体9上，且下胶筒10的内壁与上锥体9的外壁贴合，上锥体9的下端设计有一个L型台阶，且下锥体11的上端设置有钩型台阶，下锥体11上端的钩型台阶挂在上锥体9下端的L型台阶上，且下锥体11上端的内壁与上锥体9下端的外壁贴合，且下锥体11下端与锁定管14螺纹连接，当中心管3上移时，锁定管14随中心管3上移，可带动下锥体11和本体4上行，由于下端弹性卡爪12的弹性作用，下锥体11可相对本体4上行，下锥体11的上端压缩下胶筒10，下胶筒10被压缩扩张的同时上行，带动上锥体9上行，上锥体9的上端挤压上胶筒8，上胶筒8被压缩扩张。两个胶筒同时密封管道，使得本发明下方的气体不能从本发明外侧进入到本发明上方。可选择地，在本发明实施例中，上胶筒8、上锥体9、下胶筒10、下锥体11还可根据井下的压力条件设计为一个锥体和一个胶筒或者多个胶筒和多个锥体。如所需要进行节流的管道内部压力较小时，可设计为一个锥体和一个胶筒，而所需要进行节流的管道内部压力较大时，可设计为三个或三个以上的锥体和胶筒。

下锥体11、弹性卡爪12、本体4与中心管3通过第二剪销13连接，保证将本发明下入管道的过程中上胶筒8和下胶筒10均不被压缩，本发明能顺利下入井下的管道中。

本发明的平衡机构包括通孔、第一盘根17、第二盘根18和第三盘根19。中心管3、本体4、下锥体11的侧壁上均设置有互相连通的通孔，第一盘根17设置在中心管3上通孔的下方，当本发明进行节流时，第一盘根17覆盖在本体4上的通孔上，对本体4进行密封，第二盘根18设置在本体4与上锥体9之间，用于密封上锥体9和本体4，第三盘根19设置在本体4与锁定管14之间，用于密封本体4和锁定管14，第一盘根17、第二盘根18、第三盘根19均起到在本发明进行节流时密封本体4的作用，确保在节流的过程中本发明下方的气体不会从本体4外进入中心管3。

当需要进行节流时，将本发明实施例提供的节流器下入预定位置，缓慢上提丢手接头1，丢手接头1带动中心管3上行，中心管3带动与之活动连接的锁定管14上行，锁定管14带动下锥体11上行，锁定管14带动与之配合的弹性卡爪12上行的同时与弹性卡爪12之间发生相对移动，第二剪销13受到锁定管14及上锥体9向上作用的力被剪断，弹性卡爪12带动本体4上行，本体4中部的锥形结构将卡瓦7撑开锚定于管道内部，继续上提丢手接头1，中心管3带动锁定管14、下锥体11上行，下锥体11向上压缩下胶筒10，同时驱动上锥体9上行压缩上胶筒8，上胶筒8与下胶筒10被压缩扩张，对管道进行密封。此时，胶筒被压缩反弹的力通过下锥体11和弹性卡爪12传递给锁定管14和本体4，下锥体11与本体4之间不发生相对移动，此时，胶筒压缩行程被弹性卡爪12锁定。且本体4和中心管3之间被第一盘根17密封，本体4和上锥体9之间被第二盘根18密封，本体4和锁定管14之间被第三盘根19密封，本发明下方的气体只能通过油嘴15进入中心管3，实现了装置的节流降压。继续上提上接头，当拉力达到一定值时，第一剪销2被剪断，实现丢手接头1的丢手，本发明实施例提供的节流器继续留在管道内进行节流。

当需要维护打捞时，本发明上下两端的压差对锁定管14产生的轴向上顶力通过下锥体11与弹性卡爪12的接触面传递给本体4及卡瓦7承受，中心管3不受任何轴向上顶力，下入打捞工具，到位后，下压中心管3，中心管3下移，其他各部件均不发生移动，固定在中心管3上的第一盘根17随着中心管3下移，使得中心管3上的通孔与本体4上的通孔连通，节流器下方的气体可通过下锥体11、本体4、中心管3上的通孔进入中心管3，待节流器上下的压力平衡后，向下振击中心管3上端面，使中心管3下端连接的锁定管14与弹性卡爪12脱开，锥体随锁定管14向下移动，释放胶筒压缩力，本体4向下移动，解除卡瓦7对于管道的锚定，上起打捞工具，可顺利起出节流器及打捞工具。

本发明通过平衡机构的设置，为需要维护打捞时节流器下方的气体提供了较大的流通通道，大大缩短了打捞节流器的作业周期，提高了采气效率，降低了采气成本，且由于作业周期缩短，避免了长时间关闭管道井下天然气的性能发生大的变化，确保打捞前后采气的质量一致。且本发明通过自带的平衡机构进行压力平衡，操作简单。

实施例二

如图1所示，本发明提供了一种井下节流器，设置在井下管道内部，所述井下节流器包括：丢手接头1、中心管3、第一剪销2、锁定管14、油嘴15、油嘴帽16、本体4、弹性卡爪12、卡瓦座5、卡瓦7、上胶筒8、上锥体9、下胶筒10、下锥体11、弹性卡箍6、第二剪销13和平衡机构；丢手接头1与中心管3的上端通过第一剪销2连接，中心管3下端与锁定管14沿轴向活动连接，油嘴15设置在锁定管14内部，油嘴帽16套在油嘴15的下端；本体4套装在中心管3上，本体4下端与弹性卡爪12连接，弹性卡爪12与锁定管14配合；卡瓦座5、卡瓦7、上胶筒8、上锥体9、下胶筒10、下锥体11由上至下顺次套装在本体4外侧，且下锥体11位于弹性卡爪12外侧，卡瓦7与本体4外壁配合，弹性卡箍6套装在卡瓦7外侧，上锥体9与下锥体11上端挂接，下锥体11下端与锁定管14螺纹连接，下锥体11、弹性卡爪12、本体4与中心管3通过第二剪销13连接；平衡机构包括通孔、第一盘根17、第二盘根18和第三盘根19，中心管3、本体4、下锥体11的侧壁上均设置有互相连通的通孔，第一盘根17设置在中心管3上通孔的下方，第二盘根18设置在本体4与上锥体9之间，第三盘根19设置在本体4与锁定管14之间；工作时，中心管3带动第一盘根17上移，本体4外壁挤压卡瓦7，使卡瓦7锚定在管道内部，第一盘根17覆盖并封堵本体4上的通孔，管道内的介质穿过油嘴帽16、油嘴15进入中心管3；当中心管3带动第一盘根17下移时，第一盘根17脱离本体4上的通孔，中心管3、本体4、下锥体11上的通孔互相连通，介质分别从通孔、油嘴15进入中心管3。

如图1所示，根据井下实际压力的大小和打捞时间的要求，本发明的平衡机构可设计为多组，多组平衡结构由上至下顺次设置，且多组平衡机构的设计只需保证各组平衡机构的第一盘根17与其他组平衡机构的通孔之间互不干涉，即确保节流过程中第一盘根17能够密封对应的通孔，而在打捞过程中第一盘根17不堵塞本体4上的其他通孔即可。本发明实施例中，为了便于加工，下锥体11上可只设置一个较长的大通孔，第二盘根18、第三盘根19设置为一组即可，且根据实际的需要，也可通过下压中心管3的力来调节中心管3行走的距离，调节第一盘根17与本体4上的通孔之间的覆盖面积，可调节天然气从下锥体11、本体4和中心管3上的通孔进入中心管3的流量，以达到调节本发明上下两侧的压力平衡的速度。可选择地，在本发明实施例中，用于密封的第一盘根17可以设计为环状固定在中心管3外侧，也可设计为条状贴合在中心管3的外壁上，且第一盘根17、第二盘根18、第三盘根19还可用其他密封件代替，如橡胶环等。

如图1所示，井下节流器还包括卡接结构，本体4与上胶筒8之间、上锥体9与下胶筒10之间均设置有卡接结构，本体4与上胶筒8之间、上锥体9与下胶筒10之间均通过卡接结构卡紧贴合。可选择地，在本发明实施例中，卡接结构包括台阶凸起和卡槽，本体4上和上锥体9上均设置有台阶凸起，且在该台阶凸起上端的外侧均设计有帽檐，上胶筒8上和下胶筒10上均设置有卡槽，本体4上的台阶凸起与上胶筒8上的卡槽卡接配合，上锥体9上的台阶凸起与下胶筒10上的卡槽卡接配合，本体4和上锥体9的台阶凸起的帽檐分别覆盖在上胶筒8和下胶筒10上端的外侧，确保在起出或下入节流器的过程中，胶筒不会因受到管道内壁较大的摩擦阻力而脱落。可选择地，在本发明实施例中，卡接结构还可设计为两个用弹簧钢丝做成的开口圆环，两个圆环分别套装在本体4上，用于固定上胶筒8和下胶筒10。

如图2所示，在本发明实施例中，弹性卡爪12的下部开孔，侧壁上开槽，下端内面有一段内齿，锁定管14上端外圆有相同齿形的外齿，二者相互啮合，工作过程中，弹性卡爪12下端受到沿轴向作用的力时可以张开，锁定管14可相对弹性卡爪12运动，通过弹性卡爪12与锁定管14的啮合或解除啮合，可以锁定或者释放胶筒的轴向位移行程，保证胶筒压缩扩张之后不会发生反弹，失去对管道的密封性，而通过解除锁定管14与弹性卡爪12的啮合，可释放胶筒的压缩力。

如图1所示，在本发明实施例中，丢手接头1为圆柱形，丢手接头1上端设置有外螺纹，丢手接头1通过外螺纹与试井工具串下端连接，当需要进行节流时，将本发明实施例提供的节流器与试井工具串连接，下到预定位置进行节流，而当本发明的第一剪销2被剪断后，试井工具串可起出本发明的丢手接头1。

如图1所示，弹性卡箍6为弹簧钢制成的开口弹性圆环，置于本体4上的卡瓦槽内，用于限制卡瓦7沿周向移出，当需要打捞节流器时，弹性卡箍6随着本体4下移，将卡瓦7收回。可选择地，在本发明实施例中，弹性卡箍6还可设计为环状弹簧。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种井下节流器，设置在井下管道内部，其特征在于，所述井下节流器包括：丢手接头、中心管、第一剪销、锁定管、油嘴、油嘴帽、本体、弹性卡爪、卡瓦座、卡瓦、上胶筒、上锥体、下胶筒、下锥体、弹性卡箍、第二剪销和平衡机构；

所述丢手接头与中心管的上端通过第一剪销连接，所述中心管下端与所述锁定管沿轴向活动连接，所述油嘴设置在所述锁定管内部，所述油嘴帽套在所述油嘴的下端；

所述本体套装在所述中心管上，所述本体下端与所述弹性卡爪连接，所述弹性卡爪与所述锁定管配合；

所述卡瓦座、所述卡瓦、所述上胶筒、所述上锥体、所述下胶筒、所述下锥体由上至下顺次套装在所述本体外侧，且所述下锥体位于所述弹性卡爪外侧，所述卡瓦与所述本体外壁配合，所述弹性卡箍套装在所述卡瓦外侧，所述上锥体与所述下锥体上端挂接，所述下锥体下端与所述锁定管螺纹连接，所述下锥体、所述弹性卡爪、所述本体与所述中心管通过第二剪销连接；

所述平衡机构包括通孔、第一盘根、第二盘根和第三盘根，所述中心管、所述本体、所述下锥体的侧壁上均设置有互相连通的所述通孔，所述第一盘根设置在所述中心管上通孔的下方，所述第二盘根设置在所述本体与所述上锥体之间，所述第三盘根设置在所述本体与所述锁定管之间；

所述平衡机构设置有多组，多组所述平衡机构由上至下顺次设置，且多组所述平衡机构互不干涉；

工作时，所述中心管带动所述第一盘根上移，所述本体外壁挤压所述卡瓦，使所述卡瓦锚定在所述管道内部，所述第一盘根覆盖并封堵所述本体上的通孔，所述管道内的介质穿过所述油嘴帽、所述油嘴进入所述中心管；当所述中心管带动第一盘根下移时，所述第一盘根脱离所述本体上的通孔，所述中心管、所述本体、所述下锥体上的通孔互相连通，所述介质分别从所述通孔、所述油嘴进入所述中心管；

所述弹性卡箍为弹簧钢制成的开口弹性圆环。

2.根据权利要求1所述的井下节流器，其特征在于，所述井下节流器还包括卡接结构，所述本体与所述上胶筒之间、所述上锥体与所述下胶筒之间均设置有所述卡接结构，所述本体与所述上胶筒之间、所述上锥体与所述下胶筒之间均通过所述卡接结构卡紧贴合。

3.根据权利要求2所述的井下节流器，其特征在于，所述卡接结构包括台阶凸起和卡槽，所述本体上和所述上锥体上均设置有所述台阶凸起，所述上胶筒上和所述下胶筒上均设置有所述卡槽，所述本体上的台阶凸起与所述上胶筒上的卡槽卡接配合，所述上锥体上的台阶凸起与所述下胶筒上的卡槽卡接配合。

4.根据权利要求1所述的井下节流器，其特征在于，所述弹性卡爪上设置有内齿，所述锁定管上设置有外齿，所述内齿与所述外齿啮合。

5.根据权利要求1所述的井下节流器，其特征在于，所述丢手接头为圆柱形，所述丢手接头上端设置有外螺纹，所述丢手接头通过所述外螺纹与试井工具串下端连接。