CN106988709B - 一种井下实时可调节流工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井下实时可调节流工艺，包括安装预置工作筒；投放预置式井下可调节流器；调节预置式井下可调节流器和打捞预置式井下可调节流器这4个步骤，本发明采用无线信号传输和无线充电方法，能够确保井下节流工艺实现节流气嘴自动实时可调节、压力和产量实时可调控，始终使气井产量大于井筒临界携液流量，避免井筒积液，始终使气井井口压力保持在合理要求范围内，保证气井正常生产，无需更换拆卸，可不用打捞，节流气嘴孔径调节准确灵敏，工艺可靠稳定，极大地延长了传统气井井下节流工艺的全生产周期，提高了井下节流效率和有效性，实用性强，应用效果显著，显著延长了气井的全生命周期，降低了气井井下修井作业强度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及气田井下智能节流工艺技术领域，具体涉及一种井下实时可调节流工艺。
背景技术
传统井下节流工艺技术是在井下油管柱的适当位置安装节流器，充分利用井筒温度对节流后的天然气流进行加热，既起到节流降压作用，又可以防止天然气水合物生成。但是传统井下节流工艺采用的节流器为机械式节流气嘴无法调节的节流器，无法满足气井长时间生产后地层压力降低、产量下降、不能避免井筒积液的矛盾，从而使传统井下节流工艺出现明显的缺陷或不足。
发明内容
本发明的目的是解决传统气井井下节流工艺中节流气嘴孔径无法实时调节、压力和产量无法实时调控的问题，为此，本发明提供了一种气井井下油嘴可实时调节、压力可实时控制、产量可实时调控的新工艺。
本发明所采用的技术方案如下：
一种井下实时可调节流工艺，包括以下四个步骤：
1)安装预置工作筒；
2)投放预置式井下可调节流器；
3)调节预置式井下可调节流器；
4)打捞预置式井下可调节流器。
所述的步骤2)投放预置式井下可调节流器是利用投放工具进行预置式井下可调节流器的下入、坐封和锚定。
所述的步骤3)调节预置式井下可调节流器是利用信号传输充电器进行预置式井下可调节流器的节流气嘴孔径调节和无线充电。
所述的步骤4)打捞预置式井下可调节流器是利用打捞工具进行预置式井下可调节流器的修井打捞。
所述的预置工作筒由一体式设计的工作筒上接头、工作筒本体和工作筒下接头组成，工作筒上接头和工作筒下接头内表面设置有螺纹用于与入井油管连接，所述工作筒本体内设有两个凹槽。
所述的投放工具由一体化设计的投放工具本体和投放工具上接头组成，该投放工具本体上开设有与预置式井下可调节流器的信号接收器11相匹配的销钉孔，所述投放工具上接头通过螺纹与试井钢丝工具串连接。
所述的信号传输充电器包括外筒、信号传输充电线圈和内筒，所述的信号传输充电线圈缠绕在内筒上，内筒位于外筒内，外筒用于保护信号传输充电线圈，外筒通过连接接头与试井钢丝工具串连接。
所述的打捞工具，包括从上至下依次连接的上接头、壳体、抓卡座和卡爪，所述壳体内设有可轴向运动的芯轴，芯轴上从上至下依次套设有锥体帽和圆柱弹簧，所述圆柱弹簧一端与锥体帽相接，另一端与抓卡座上端相接，所述卡爪为多个且沿芯轴下部周向均匀分布，所述抓卡座上套设有矩形弹簧，所述矩形弹簧中设有固定在芯轴上的销钉，所述芯轴下部设有多个定位块，多个定位块与卡爪一一对应且沿抓卡座下方的圆周均匀设置。
所述的预置式井下可调节流器，包括从上至下依次连接的动控装置、上壳体、卡瓦、卡瓦座、下壳体、阀座、底部过滤器，所述阀座外套设有胶筒，阀座内设有阀杆，所述阀杆上端与动控装置连接，阀杆下端为锥头且阀杆在动控装置带动下可沿轴向上下运动，所述动控装置和上壳体密封连接，上壳体上设有锁环，该锁环与卡瓦上端相接；
所述动控装置接收地面上位机发送的指令，根据指令带动阀杆轴向向上或向下运动至指令指定的位置。
所述动控装置包括电机、控制电路板、壳体和信号接收器，所述电机的下端与阀杆连接，电机的上端与控制电路板电连接，控制电路板与信号接收器电连接，电机和控制电路板设于壳体内，壳体的上端设有打捞颈，该打捞颈上端与信号接收器连接，且打捞颈内设有控制电路板和信号接收器电连接的信号传输通道；
所述信号接收器接收地面上位机发送的指令并传输给控制电路板，通过控制电路板发送信号给电机以控制电机的转向。
本发明的技术效果
本发明采用无线信号传输和无线充电方法，能够确保井下节流工艺实现节流气嘴自动实时可调节、压力和产量实时可调控，始终使气井产量大于井筒临界携液流量，避免井筒积液，始终使气井井口压力保持在合理要求范围内，保证气井正常生产，无需更换拆卸，可不用打捞，节流气嘴孔径调节准确灵敏，工艺可靠稳定，极大地延长了传统气井井下节流工艺的全生产周期，提高了井下节流效率和有效性，实用性强，应用效果显著。
附图说明
图1为预置式井下可调节流器的结构示意图；
图2为打捞工具的结构示意图。
附图标记说明：
1-底部过滤器；2-胶筒；3-阀座；4-阀杆；5-卡瓦座；6-卡瓦；7-锁环； 8-电机；9-控制电路板；10-打捞颈；11-信号接收器；12-上壳体；13- 下壳体；14-上接头；15-锥体帽；16-芯轴；17-圆柱弹簧；18-抓卡座； 19-矩形弹簧；20-销钉；21-定位块；22-卡爪。
具体实施方式
实施例1
本发明公开了一种井下实时可调节流工艺，包括以下四个步骤：
1)安装预置工作筒；
2)投放预置式井下可调节流器；
3)调节预置式井下可调节流器；
4)打捞预置式井下可调节流器。
其中：
1)安装预置工作筒
根据地层压力、地层温度和测试产量情况，计算预置式井下可调节流器下入的深度，然后通过油管螺纹在井下油管柱某一深度处安装预置式井下可调节流器用预置工作筒，为投放预置式井下可调节流器提供坐封准备。
2)投放预置式井下可调节流器
完成预置工作安装后，投放时，利用试井钢丝带预置式井下可调节流器用投放工具通过井口防喷装置将预置式井下可调节流器下入到上述预定设计位置的预置工作筒中，上提试井钢丝，使预置式井下可调节流器卡瓦和胶筒在预置工作内锚定、坐封，隔绝地层与油套环空间隙，避免气流回窜和井口环空压力升高。
3)调节预置式井下可调节流器
调节时，利用试井钢丝将预置式井下可调节流器用信号传输充电器下入至并穿过预置式井下可调节流器上端的信号接收器，通过电磁感应作用原理实现孔径调节指令信号传输和无线冲电；调节后，上提钢丝将试井钢丝工具串(含信号传输充电器)起出井筒，即可完成预置式井下可调节流器的无线实时调节和无线实时冲电。
4)打捞预置式井下可调节流器
若预置式井下可调节流器的3)部分正常，则不需要进行其打捞作业；若预置式井下可调节流器长时间生产后出现故障而不可调节时，利用试井钢丝将预置式井下可调节流器用打捞工具下入至并穿过其信号接收器到达预置式井下可调节流器的打捞颈，向下快速放试井钢丝，打捞工具抓住其打捞颈的同时，预置式井下可调节流器卡瓦和胶筒解封，脱离其预置工作筒，然后上提试井钢丝将预置式井下可调节流器捞出井筒。
实施例2
在实施例1的基础上，所述的预置工作筒由一体式设计的工作筒上接头、工作筒本体和工作筒下接头组成，工作筒上接头和工作筒下接头内表面设置有螺纹用于与入井油管连接，所述工作筒本体内设有两个凹槽，两个凹槽4分别与预置式井下可调节流器的卡瓦6和胶筒 2相匹配。
本发明的应用如下：
1.气井投放预置式井下可调节流器前，应先将工作筒上接头、工作筒下接头与入井油管螺纹连接，便于通过油管将预制工作筒下入到预定井深位置，工作筒上接头和工作筒下接头的扣型为3-1/2″UP TBG，锥度1:16，每英寸8牙；
2.完成预置工作筒的下入后，根据下入预置工作筒的尺寸选择相应匹配尺寸的预置式井下可调节流器，通过试井钢丝带投放工具将预置式井下可调节流器投放至该预置工作筒内，预置式井下可调节流器的卡瓦和胶筒分别与预置工作筒本体2内的两个凹槽4挂接，使预置式井下可调节流器在井下能可靠坐封；
3.完成投放预置式井下可调节流器后，即可取出试井钢丝(带投放工具)。
实施例3
在上述实施例的基础上，所述的步骤2)投放预置式井下可调节流器是利用投放工具进行预置式井下可调节流器的下入、坐封和锚定。
该投放工具由一体化设计的投放工具本体和投放工具上接头组成，该投放工具本体上开设有与预置式井下可调节流器的信号接收器11相匹配的销钉孔，所述投放工具上接头通过螺纹与试井钢丝工具串连接。
该投放工具具体应用如下：
1.首先气井投放预置式井下可调节流器前，应将投放工具与试井钢丝工具串在地面连接完好。
2.投放工具连接好后，将投放工具与预置式井下可调节流器上端通过投放工具上接头连接。
3.完成所有入井工具连接后，通过试井钢丝将钢丝携带的预置式井下可调节流器送入到井下预先设置的油管某一深度处的预置工作筒内，实现锚定坐封。
4.预置式井下节流器坐封后，通过投放工具本体上设计的销钉孔(剪断销钉)可自动与预置式井下可调节流器脱开，将试井钢丝工具串(含投放工具)通过试井钢丝顺利起出。
5.完成投放和工具串起出后，检查投放工具、试井钢丝和试井钢丝工具串损伤情况，及时拆卸、更换相应工具，以便再次入井使用。
实施例4
在上述实施例的基础上，所述的步骤3)调节预置式井下可调节流器是利用信号传输充电器进行预置式井下可调节流器的节流气嘴孔径调节和无线充电。
所述的信号传输充电器包括外筒、信号传输充电线圈和内筒，所述的信号传输充电线圈缠绕在内筒上，内筒位于外筒内，外筒用于保护信号传输充电线圈，外筒通过连接接头与试井钢丝工具串连接。
气井进行预置式井下可调节流器节流嘴孔径调节前，应先将该信号传输充电器与试井钢丝工具串在地面连接完好；
信号传输充电器连接好后，将信号传输充电工具通过试井钢丝下入到预置式井下可调节流器的坐封位置(即预置工作筒位置)，向下穿过预置式井下可调节流器的信号接收器，，此时工作时信号传输充电器将发挥无线充电功能和无线指令信号传输功能两大作用；
完成充电和指令信号传输作业后，上提试井钢丝将信号传输充电器起出井筒，及时检查信号传输充电器损坏情况，拆卸、更换相应工具零部件，以便后续入井使用。
实施例5
在上述实施例的基础上，所述的步骤4)打捞预置式井下可调节流器是利用打捞工具进行预置式井下可调节流器的修井打捞。
如图2所示，所述的预置式井下可调节流器用打捞工具，包括从上至下依次连接的上接头14、壳体、抓卡座18和卡爪22，所述卡爪 22与预置式井下可调节流器上的打捞颈10配合；所述壳体内设有可轴向运动的芯轴16，芯轴16上从上至下依次套设有锥体帽15和圆柱弹簧17，所述锥体帽15上部为圆锥，下部为圆柱，该圆柱部分与芯轴16固定连接，所述圆柱弹簧17一端与锥体帽15相接，另一端与抓卡座18上端相接，所述卡爪22为多个且沿芯轴16下部周向均匀分布，所述抓卡座18上套设有矩形弹簧19，所述矩形弹簧19中设有固定在芯轴16上的销钉20，所述芯轴16下部设有多个定位块 21，多个定位块21与卡爪22一一对应且沿抓卡座18下方的圆周均匀设置，定位块21实现卡爪22定位，防止松动。
该预置式井下可调节流器用打捞工具的工作原理如下：
在轴向压缩力作用下向下压缩矩形弹簧19，销钉20在矩形弹簧 19的剪力作用下被剪断，迫使锥体帽15压缩圆柱弹簧17向下移动，从而推动芯轴16向下移动，在抓卡座18的阻碍下圆柱弹簧17压缩到一定位置时，卡爪22下移至抓住预置式可调节流器的打捞颈10，卡爪22向上拽打捞颈10，预置式井下可调节流器的胶筒2轴向受力解除，与预制工作筒分开，同时卡爪22在径向力的作用下回缩，使预置式井下可调节流器解卡，通过试井钢丝将打捞工具串(带可调节流器)全部顺利起出井筒。
该预置式井下可调节流器用打捞工具的使用方法如下：
首先，打捞前将该打捞工具与试井钢丝工具串在地面连接好；其次，将该打捞工具通过试井钢丝下入到预置式井下可调节流器的坐封位置(即预置工作筒位置)以上50m，向下快速冲击，利用打捞工具卡爪22抓住预置式井下可调节流器的打捞颈，然后上提试井钢丝工具串将预置式井下可调节流器从井筒内捞出地面；完成打捞作业后，仔细检查打捞出的预置式井下可调节流器、打捞工具各零部件损坏情况，及时拆卸、更换相应工具零部件，以便后续入井使用。
实施例6
在上述实施例的基础上，如图1所示，所述的预置式井下可调节流器，包括从上至下依次连接的动控装置、上壳体12、卡瓦6、卡瓦座5、下壳体13、阀座3，所述阀座3外套设有胶筒2，阀座3下方连接有用于过滤气流所携带的砂砾的底部过滤器1，底部过滤器1和阀座3通过螺纹密封连接，以便于拆卸、更换和保养；阀座3上方设有阀杆4，所述阀杆4上端与动控装置连接，阀杆4下端为锥头且阀杆4在动控装置带动下可沿轴向上下运动，所述动控装置和上壳体 12密封连接，上壳体12上设有锁环7，该锁环7与卡瓦6上端相接；
所述动控装置接收地面上位机发送的指令，根据指令带动阀杆4 轴向向上或向下运动至指令指定的位置。
所述动控装置包括电机8、控制电路板9、壳体和信号接收器11，所述电机8的下端与阀杆4连接，电机8的上端与控制电路板9电连接，控制电路板9与信号接收器11电连接，电机8和控制电路板9 设于壳体内，壳体的上端设有打捞颈10，该打捞颈10上端与信号接收器11通过螺纹密封连接，且打捞颈10内设有控制电路板9和信号接收器11电连接的信号传输通道；
该信号接收器11的上端与信号传输充电器连接，该信号传输充电器通过电磁感应作用对控制电路板9提供电能，通过控制电路板9 发送信号给电机8以控制电机8的转向。
该预置式井下可调节流器的工作原理为：动控装置带动阀杆4做轴向运动，当带动阀杆4向下运动时，阀座3与阀杆4锥头间孔径间隙逐渐减小，减小到指定孔径数值，当带动阀杆4向上运动时，阀座 3与阀杆4锥头间孔径间隙逐渐增大，增大到指定孔径数值，从而交替实现阀座3与阀杆4锥头间孔径间隙的调节变化，以实现节流孔径的调节。
使用过程：气井进行井下压力控制、流量调节前，根据井口压力、流量选择合适节流嘴孔径的预置式井下可调节流器，之后将预置式井下可调节流器通过试井钢丝将预置式井下可调节流器用投放工具投放到预先设置在油管某一深度处的预置工作筒内，加压作用下卡瓦6、胶筒2与预置工作筒接触锚定、密封，实现可靠座封，即可进行气井关井-开井交替生产作业。天然气从阀座3下端进入，由上壳体12的出气口进入环空。
若开采一段时间后，随着地层压力的降低，井口产量下降，井口压力降低，说明需要进行井下节流嘴孔径调节，此时可通过试井钢丝将信号传输充电器入井，通过电磁感应作用将信号传输充电器的电能通过电磁感应作用传输充电给控制电路板9，保证在调节孔径时控制电路板9有电，同时信号接收器11传达孔径调节指令，进行阀座3 与阀杆4锥头间孔径的调节，调节至信号指令设定的孔径数值，完成孔径调节；孔径调节完成后，通过试井钢丝将信号传输冲电器从井下取出，检查信号传输充电器是否完好，确保再次调节时，信号传输充电器正常使用。
该预置式井下可调节流器需要打捞时，通过试井钢丝将打捞工具入井，抓住打捞颈10，即可将该预置式井下可调节流器打捞出井筒。
实施例7
在上述实施例的基础上，本发明所述的一种井下实时可调节流工艺具体包括以下步骤：
1.首先气井进行井下实时可调节流工艺前，应根据气井地层压力、地层温度和测试产量情况，计算预置式井下可调节流器用预置工作筒在井下油管柱中的设计深度，然后在井下油管柱的设计深度处安装预置式井下可调节流器用预置工作筒；
2.完成预置工作安装后，利用试井钢丝带投放工具将预置式井下可调节流器下入至油管设定深度处的预置工作筒内，上提试井钢丝，使预置式井下可调节流器卡瓦和胶筒在预置工作内锚定、坐封；
3.气井生产一段时间后，若发现井口压力下降、产量下降，则需要进行节流调节，此时利用试井钢丝带预置式井下可调节流器用信号传输充电器下入至并穿过预置式井下可调节流器的信号接收器，通过信号传输充电器与信号接收器间的电磁感应原理进行信号指令传输和无线冲电，实现预置式井下可调节流器节流气嘴孔径实时可调节，孔径调节至信号设置的孔径数值；
4.调节完成后，上提试井钢丝将信号传输充电器工具串起出井筒，打开井口油管闸阀，进行气井再次生产；
5.若气井继续生产一段时间后，仍发现井口压力下降、产量下降，则重复3、4步骤进行节流嘴孔径调节，以满足气井的正常生产需要；
6、定期观察井口采气树的压力表，若井口压力下降过低，超过气井正常生产井口压力数值，则需进行实时可调节流，仍按照3、4、 5步骤重复进行，直至满足气井的正常生产需要；
7.重复上述步骤，即可进行井下实时可调节流，达到井下可调节流降压、产量可调控的目的；
8.若气井长期实时可调节流后，发现预置式井下可调节流器出现故障或不可调节时，应利用试井钢丝带预置式井下可调节流器用打捞工具将预置式井下可调节流器从井筒内捞出，及时检查预置式井下可调节流器损坏情况，查明故障或损坏原因，拆卸、更换相应零部件，以便后续再次入井使用；
9.重复步骤1、2、3、4、5、6、7、8，即可完成井下实时可调节流工艺的安装、投放、重复调节、打捞等工序，进而实现井下实时可调节流工艺。
本发明采用无线信号传输和无线充电方法，能够确保井下节流工艺实现节流气嘴自动实时可调节、压力和产量实时可调控，始终使气井产量大于井筒临界携液流量，避免井筒积液，始终使气井井口压力保持在合理要求范围内，保证气井正常生产，无需更换拆卸，可不用打捞，节流气嘴孔径调节准确灵敏，工艺可靠稳定，极大地延长了传统气井井下节流工艺的全生产周期，提高了井下节流效率和有效性，实用性强，应用效果显著，显著延长了气井的全生命周期，降低了气井井下修井作业强度和成本。
Claims (8)
1.一种井下实时可调节流工艺，其特征在于，包括以下四个步骤：
1）安装预置工作筒；
2）投放预置式井下可调节流器；
3）调节预置式井下可调节流器；
4）打捞预置式井下可调节流器；
所述的预置式井下可调节流器包括从上至下依次连接的动控装置、上壳体（12）、卡瓦（6）、卡瓦座（5）、下壳体（13）、阀座（3）、底部过滤器（1），所述阀座（3）外套设有胶筒（2），阀座（3）内设有阀杆（4），所述阀杆（4）上端与动控装置连接，阀杆（4）下端为锥头且阀杆（4）在动控装置带动下可沿轴向上下运动，所述动控装置和上壳体（12）密封连接，上壳体（12）上设有锁环（7），该锁环（7）与卡瓦（6）上端相接；
所述动控装置接收地面上位机发送的指令，根据指令带动阀杆（4）轴向向上或向下运动至指令指定的位置；
所述动控装置包括电机（8）、控制电路板（9）、壳体和信号接收器（11），所述电机（8）的下端与阀杆（4）连接，电机（8）的上端与控制电路板（9）电连接，控制电路板（9）与信号接收器（11）电连接，电机（8）和控制电路板（9）设于壳体内，壳体的上端设有打捞颈（10），该打捞颈（10）上端与信号接收器（11）连接，且打捞颈（10）内设有控制电路板（9）和信号接收器（11）电连接的信号传输通道；
所述信号接收器（11）接收地面上位机发送的指令并传输给控制电路板（9），通过控制电路板（9）发送信号给电机（8）以控制电机（8）的转向。
2.根据权利要求1所述的一种井下实时可调节流工艺，其特征在于：
所述的步骤2）投放预置式井下可调节流器是利用投放工具进行预置式井下可调节流器的下入、坐封和锚定。
3.根据权利要求1所述的一种井下实时可调节流工艺，其特征在于：
所述的步骤3）调节预置式井下可调节流器是利用信号传输充电器进行预置式井下可调节流器的节流气嘴孔径调节和无线充电。
4.根据权利要求1所述的一种井下实时可调节流工艺，其特征在于：
所述的步骤4）打捞预置式井下可调节流器是利用打捞工具进行预置式井下可调节流器的修井打捞。
5.根据权利要求1所述的一种井下实时可调节流工艺，其特征在于：
所述的预置工作筒由一体式设计的工作筒上接头、工作筒本体和工作筒下接头组成，工作筒上接头和工作筒下接头内表面设置有螺纹用于与入井油管连接，所述工作筒本体内设有两个凹槽。
6.根据权利要求2所述的一种井下实时可调节流工艺，其特征在于：
所述的投放工具由一体化设计的投放工具本体和投放工具上接头组成，该投放工具本体上开设有与预置式井下可调节流器的信号接收器（11）相匹配的销钉孔，所述投放工具上接头通过螺纹与试井钢丝工具串连接。
7.根据权利要求3所述的一种井下实时可调节流工艺，其特征在于：所述的信号传输充电器包括外筒、信号传输充电线圈和内筒，所述的信号传输充电线圈缠绕在内筒上，内筒位于外筒内，外筒用于保护信号传输充电线圈，外筒通过连接接头与试井钢丝工具串连接。
8.根据权利要求4所述的一种井下实时可调节流工艺，其特征在于：
所述的预置式井下可调节流器用打捞工具，包括从上至下依次连接的上接头（14）、壳体、抓卡座（18）和卡爪（22），所述壳体内设有可轴向运动的芯轴（16），芯轴（16）上从上至下依次套设有锥体帽（15）和圆柱弹簧（17），所述圆柱弹簧（17）一端与锥体帽（15）相接，另一端与抓卡座（18）上端相接，所述卡爪（22）为多个且沿芯轴（16）下部周向均匀分布，所述抓卡座（18）上套设有矩形弹簧（19），所述矩形弹簧（19）中设有固定在芯轴（16）上的销钉（20），所述芯轴（16）下部设有多个定位块（21），多个定位块（21）与卡爪（22）一一对应且沿抓卡座（18）下方的圆周均匀设置。
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