CN107035347A - 一种井下节流器的气嘴调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油天然气领域的井下节流器，具体涉及一种井下节流器的气嘴调节系统。用以克服现有技术中无法实时获取节流器相关数据和实时改变气嘴开度的缺陷。包括设置在井下节流器内的电池组、电路板、电机、调节组件、压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二，所述电池组为电路板和电机供电，所述电路板上集成有井下控制芯片，所述井下控制芯片与电机连接，所述电机与调节组件连接，所述调节组件控制所述气嘴开合大小，所述压力传感器一和温度传感器一设置在所述气嘴的出口处，所述压力传感器二和温度传感器二设置在所述气嘴的入口处，所述压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二分别与井下控制芯片连接。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气领域的井下节流器，具体涉及一种井下节流器的气嘴调节系统。
背景技术
在天然气井开采生产过程中，由于井下的压力及温度的改变，使采出的天然气转变为天然气水合物，这样易堵塞井筒、管线、阀门和设备，从而影响天然气开采的正常运作，对气井生产危害极大，为了避免水合物的生成，更多的气井采用井下节流技术。然而目前投入实用的气井井下节流器大多数为固定式气嘴节流器，这种节流器无法实时获取井下压力、温度等相关资料，很难及时获知节流器的携液效果。在改变气井工作制度时，需要取出节流器更换气嘴，再将节流器放入井下。这种固定式气嘴节流器往往会大大增加作业费用，影响正常生产，并且存在作业事故隐患。
发明内容
本发明的目的是：提供一种适用于石油天然气领域井下节流器的气嘴调节系统，用以克服现有技术中无法实时获取节流器相关数据和实时改变气嘴开度的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种井下节流器的气嘴调节系统，其特殊之处在于：包括设置在井下节流器内的电池组、电路板、电机、调节组件、压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二，所述电池组为电路板和电机供电，所述电路板上集成有井下控制芯片，所述井下控制芯片与电机连接，所述电机与调节组件连接，所述调节组件控制所述气嘴开合大小，所述压力传感器一和温度传感器一设置在所述气嘴的出口处，所述压力传感器二和温度传感器二设置在所述气嘴的入口处，所述压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二分别与井下控制芯片连接。
进一步地，还包括井下通信短节和地面控制系统，所述井下通信短节包括通信短节无线通信模块和通信短节控制芯片，所述地面控制系统包括信号处理电路、地面控制芯片和PC机，所述电路板上还集成有井下节流器无线通信模块，所述井下节流器无线通信模块与通信短节无线通信模块之间进行无线通信，所述信号处理电路与通信短节控制芯片之间通过电缆连接，所述PC机与地面控制芯片连接。
进一步地，所述井下控制芯片连接有井下节流器唤醒装置，所述井下通信短节还包括通信短节唤醒装置，所述井下节流器唤醒装置与通信短节唤醒装置之间进行无线通信。
进一步地，所述调节组件包括滚珠丝杠、丝杠螺母、联轴器和调节杆，所述电机与滚珠丝杠之间通过联轴器连接，所述滚珠丝杠与调节杆连接，所述调节杆伸入节流器的气嘴内部，形成节流口。
进一步地，所述滚珠丝杠上设置有两个推力球轴承。
进一步地，所述丝杠螺母两侧分别设置有限位开关。
进一步地，所述电路板还集成有存储芯片。
本发明的优点是：
(1)在井下由压力、温度传感器测得嘴前、嘴后的压力、温度数据，由井下控制芯片输出相应的的控制数据，由电机对气嘴的开度进行实时调节；定期进行压力、温度数据的自动采集，并储存到存储芯片中，方便后期提取，获知节流器的携液效果；
(2)在工作人员需要直读、监测井下节流器工作数据时，可由工作人员在地面使用电缆连接井下通信短节与地面控制系统，通过非接触通信方式对井下节流器气嘴的前、后压力温度数据直读和监测，通过分析数据即可得到井下节流器的工作状况；当需要改变井下节流器工作状态时，则可以根据地面控制系统显示的数据，通过PC机将调控命令发给节流器，实现对气嘴开度的调整；
(3)当节流器不工作时，井下控制芯片、无线通信模块等处于休眠状态，可以有效的减少电量的损耗；只需要一次施工，就可以完成对井下节流器气嘴的调节，无需后期人工干预和测量，节约大量人力物力，不需要在井下长时间使用电缆，减少了因电缆故障造成的井下节流器的问题。
附图说明
图1为实施例的原理框图；
图2为井下节流器的投放头端的局部结构示意图；
图3为井下节流器的节流锚定体端的局部结构示意图；
1-投放头、2-打捞头、3-无线通信天线组件、4-电路板外护管、5-电路板、6-温度传感器一、7-压力传感器一、8-管接头、9-传感器座、10-电池组、11-电机、12-电机外护管、13-提拉解封管、14-丝杠螺母、15-限位开关、16-推力球轴承、17-滚珠丝杠、18-联轴器、19-滚珠丝杠、20-调节杆、21-气嘴、22-过气环、23-管线接头、24-温度传感器二、25-压力传感器二、26-气嘴座、27-节流锚定体。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图说明，对本发明加以详细说明。
如图1所示，实施例提供一种井下节流器的气嘴调节系统，包括井下节流器气嘴调节系统、地面控制系统和井下通信短节，井下节流器气嘴调节系统包括设置在井下节流器内的电池组、电路板、电机、调节组件、压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二，电池组为电路板和电机供电，电路板上集成有井下控制芯片，井下控制芯片与电机连接，电机与调节组件连接，调节组件控制气嘴开合大小，压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二分别与井下控制芯片连接。井下通信短节包括通信短节无线通信模块和通信短节控制芯片，地面控制系统包括信号处理电路、地面控制芯片和PC机，电路板上还集成有井下节流器无线通信模块，井下节流器无线通信模块与通信短节无线通信模块之间进行无线通信，信号处理电路与通信短节控制芯片之间通过电缆连接，PC机与地面控制芯片连接。井下控制芯片连接有井下节流器唤醒装置，井下通信短节还包括通信短节唤醒装置，井下节流器唤醒装置与通信短节唤醒装置之间进行无线通信。
如图2-图3所示的井下节流器气嘴调节系统的结构示意图，其具体结构如下：投放头1与电路板外护管4连接，投放头1用于钢丝作业投放节流器时连接使用。打捞头2与提拉解封管13相连，提拉解封管13与节流锚定体27相连，均用于解封打捞节流器。无线通信天线组件3安装在电路板外护管4最上端，用于实现气嘴的无线控制调节。电路板5固定在传感器座9的电路板骨架上，其上集成井下控制芯片、存储芯片及井下节流器无线通信模块，用于控制气嘴口大小及实现无线通信以及温度压力等信息存储。传感器座9上安装有温度传感器一6及压力传感器一7，用于监测节流后压力与温度。电池组10与电源外护管12相连，为电路板5和电机11提供动力源。电机11与滚珠丝杠17连接并用联轴器18与滚珠丝杠19相连，用于控制调节杆20位置，其中滚珠丝杠19上安装有两个推力球轴承16用于承受轴向力防止电机11承受轴向压力而损坏。丝杠螺母14两侧安装有两个限位开关15用于控制调节杆20移动位置，防止调节杆20造成卡死或脱落现象产生。气嘴座26用于连接节流锚定体27及过气环22，过气环22上存在轴向孔口用于形成过气通道。气嘴21安装在气嘴座26内，调节杆20伸入气嘴21内，与其形成的锥形，横截面为环形的节流口，通过改变调节杆20伸入的不同所产生不同大小的环形截面积来进行流量调节。气嘴座26上安装有温度传感器二24及压力传感器二25用于监测节流前压力温度，同时安装有管线接头23，管接头8与管线接头23采用空心过线管进行连接，压力传感器一6、温度传感器一7、压力传感器二24、温度传感器二25分别与电路板5连接。
本发明的工作过程是：井下节流器下井前，向井下控制芯片设定标准值，再将井下节流装置坐封在油管合适的位置。由安装在气嘴前、后压力和温度传感器监测压力、温度值，经过井下控制芯片计算出实际的流量值。据气嘴前后压差计算流量Q1和设定流量Q2进行对比，当Q1＞Q2时，由电机带动调节杆向上部运转即节流口开度增大；当Q1＜Q2时，由电机带动调节杆向下部运转即节流口开度减少，完成气嘴的自动调节功能，并将实际值储存到指定的存储芯片中。
当需要直读、监测井下节流器工作数据时，在地面使用电缆连接井下通信短节，通过非接触通信方式对井下节流器气嘴的前、后压力温度数据直读和监测；当需要改变井下节流器工作状态时，则可以根据显示的数据，由电缆携带井下通信短节，与井下节流器实现非接触式通信，将调控命令发给节流器，实现对井下气嘴的调整，完成无线通信手动调节技术；当节流器不工作时，井下控制芯片、无线通信模块等处于休眠状态。
Claims (7)
1.一种井下节流器的气嘴调节系统，其特征在于：包括设置在井下节流器内的电池组、电路板、电机、调节组件、压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二，所述电池组为电路板和电机供电，所述电路板上集成有井下控制芯片，所述井下控制芯片与电机连接，所述电机与调节组件连接，所述调节组件控制所述气嘴开合大小，所述压力传感器一和温度传感器一设置在所述气嘴的出口处，所述压力传感器二和温度传感器二设置在所述气嘴的入口处，所述压力传感器一、温度传感器一、压力传感器二、温度传感器二分别与井下控制芯片连接。
2.根据权利要求1所述的一种井下节流器的气嘴调节系统，其特征在于：还包括井下通信短节和地面控制系统，所述井下通信短节包括通信短节无线通信模块和通信短节控制芯片，所述地面控制系统包括信号处理电路、地面控制芯片和PC机，所述电路板上还集成有井下节流器无线通信模块，所述井下节流器无线通信模块与通信短节无线通信模块之间进行无线通信，所述信号处理电路与通信短节控制芯片之间通过电缆连接，所述PC机与地面控制芯片连接。
3.根据权利要求2所述的一种井下节流器的气嘴调节系统，其特征在于：所述井下控制芯片连接有井下节流器唤醒装置，所述井下通信短节还包括通信短节唤醒装置，所述井下节流器唤醒装置与通信短节唤醒装置之间进行无线通信。
4.根据权利要求3所述的一种井下节流器的气嘴调节系统，其特征在于：所述调节组件包括滚珠丝杠、丝杠螺母、联轴器和调节杆，所述电机与滚珠丝杠之间通过联轴器连接，所述滚珠丝杠与调节杆连接，所述调节杆伸入节流器的气嘴内部，形成节流口。
5.根据权利要求4所述的一种井下节流器的气嘴调节系统，其特征在于：所述滚珠丝杠上设置有两个推力球轴承。
6.根据权利要求5所述的一种井下节流器的气嘴调节系统，其特征在于：所述丝杠螺母两侧分别设置有限位开关。
7.根据权利要求6所述的一种井下节流器的气嘴调节系统，其特征在于：所述电路板还集成有存储芯片。
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