CN107664022A - 涡流导流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡流导流装置，属于气井开采技术领域，包括：螺旋导流器、制动块本体、锚定机构，锚定机构包括芯轴、外筒、锥形滑套、若干锚块、弹性件、电机，芯轴安装在制动块本体下端，外筒套设在芯轴上，锥形滑套与芯轴螺纹配合，外筒上对应锥形滑套的位置设有若干通孔，锚块安装在通孔内与锥形滑套相连，芯轴的下端与电机的转动轴传动连接。锥形滑套和锚块为斜面滑动配合，将锥形滑套竖直方向的位移转化成锚块水平方向的位移，将锚块向外筒外顶出，将涡流导流装置锚定在油管中，可以将涡流导流装置锚定在油管中的任意位置，操作简便，提高了工作效率。

Description

涡流导流装置

技术领域

本发明涉及气井开采技术领域，特别涉及一种涡流导流装置。

背景技术

涡流导流装置是一种应用于井下涡流排水采气工艺技术的重要工具，其基本设计原理是将油管中的多相介质流体流态由原来的垂直向上紊流流态改变为沿着井管的内壁方向涡流向上环膜分层流态运动。当气液两相流进入涡流导流装置时，流体沿着涡流面旋转，同时分离不同密度的多相介质，密度较大的水甩向管壁最外侧，水、原油、气体由外向内分布，形成分层流态，这种流态气体不需要拖着液滴向上流动，使得多相流流动所耗费的能量减少了，降低了井筒回压。

为保证涡流导流装置在油管中固定稳定，通常会在涡流导流装置上设置锚定结构，常用的锚定结构包括设置在涡流导流装置的一端的相配合的卡簧和弹簧板，需要将涡流导流装置在油管中进行锚定时，将涡流导流装置通过投放工具串下放至油管中预定位置后，上提涡流导流装置，使卡簧弹开，从而使与卡簧相配合的弹簧板展开，再下放涡流导流装置，通过展开的弹簧板将涡流导流装置锚定在油管的接箍处。

现有的涡流导流装置在油管中进行锚定时，只能依靠上提下放涡流导流装置来使涡流导流装置上锚定在油管的接箍处，操作过程中需要找准接箍进行锚定，操作起来十分不方便。

发明内容

为了解决现有涡流导流装置只能锚定在油管的接箍处，操作不方便的问题，本发明实施例提供了一种涡流导流装置。技术方案如下：

本发明实施例提供了一种涡流导流装置，所述涡流导流装置包括：螺旋导流器、锚定机构和连接在所述螺旋导流器与所述锚定机构之间的制动块本体，所述螺旋导流器包括柱状的螺旋体本体和安装在所述螺旋体本体上的螺旋导流带。

所述锚定机构包括芯轴、外筒、锥形滑套、若干锚块、弹性件、电机，所述芯轴与所述螺旋导流器同轴布置且所述芯轴的一端可旋转地安装在所述制动块本体上，所述芯轴的侧壁上设有螺纹段，所述锥形滑套同轴套设在所述芯轴上，且所述锥形滑套与所述螺纹段螺纹配合，所述芯轴的另一端与所述电机的转动轴同轴连接；

所述外筒的一端连接在所述制动块本体上，且所述外筒套设在所述芯轴上，所述外筒上沿所述外筒的周向均匀设有若干通孔，每个所述通孔内安装有一个所述锚块，所述锚块的一端设有与所述锥形滑套滑动配合的斜面，所述锚块的另一端设有锚牙，每个所述通孔的孔壁上还设有凹槽，与每个所述通孔对应的所述锚块上设有与所述凹槽相配合的可在所述凹槽内沿所述外筒径向滑动的滑块，所述凹槽内设有在所述外筒的径向上呈压缩状态的弹性件，所述弹性件将所述锚块向所述外筒的中心轴方向压紧在所述锥形滑套上；

所述制动块本体上沿周向均匀设有若干制动块。

进一步地，所述外筒通过剪钉可拆卸地安装在所述制动块本体上。

进一步地，每个所述锚块上均设有两种方向锚牙，且所述锚块上半部分的锚牙方向向上，所述锚块下半部分的锚牙方向向下。

进一步地，所述外筒包括筒体和安装在所述筒体的一端的压帽，所述筒体的另一端连接在所述制动块本体上，所述压帽套装在所述芯轴上。

进一步地，所述压帽的端面上设有若干轴向孔，所述外筒的侧壁上设有若干径向孔。

进一步地，所述芯轴和所述制动块本体之间通过连接轴、上轴承和下轴承连接，所述芯轴与所述制动块本体相连的一端的侧壁上设有一个安装孔，所述芯轴与所述制动块本体相连的一端的端面上设有一个连接孔，且所述连接孔与所述安装孔相通，所述连接轴的一端与所述制动块本体连接，所述连接轴的另一端通过所述连接孔插装在所述芯轴上，所述上轴承和所述下轴承套设在所述连接轴上，且所述上轴承安装于所述芯轴与所述制动块本体相连的端面上，所述下轴承安装于所述安装孔内。

进一步地，所述涡流导流装置包括：电源和用于所述控制电源按照预设的启动时间工作的控制模块，所述电源分别与所述电机和所述控制模块电连接。

进一步地，所述螺旋导流器上还设有打捞头，所述打捞头设置于所述螺旋导流器的未设置所述锚定机构的一端。

进一步地，所述锚块上的所述滑块上设有安装所述弹性件的圆形槽。

进一步地，所述弹性件为弹簧。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：将涡流导流装置下入到油管中预定位置后，启动电机，电机带动芯轴转动，使与芯轴螺纹配合的锥形滑套在芯轴上向下运动，由于锥形滑套和锚块通过斜面滑动配合，所以将锥形滑套竖直方向的位移转化成锚块水平方向的位移，将锚块沿外筒径向向外顶出，通过锚块将涡流导流装置锚定在油管中，这种方式可以将涡流导流装置锚定在油管中的任意位置，不需要和油管接箍处配合，操作简便，提高了工作效率。

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个实施例，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涡流导流装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的涡流导流装置锚定状态时的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的涡流导流装置外筒和制动块本体分离后的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的锚块的径向剖面结构示意图；

图5是本发明实施例提供锚块的锚牙面的结构示意图。

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。

图1是本发明实施例提供的涡流导流装置的整体结构示意图，参见图1，涡流导流装置包括：螺旋导流器1、制动块本体2、锚定机构3。

螺旋导流器1包括螺旋体本体101和安装在螺旋体本体101上的螺旋导流带102，螺旋体本体101为圆柱形，螺旋导流带102缠绕在螺旋体本体101的侧壁上。当油管内的气液两相流经过螺旋导流器1时，螺旋导流带102使得流体沿着涡流面旋转，同时分离不同密度的多相介质，密度较大的水甩向管壁最外侧，水、原油、气体由外向内分布，形成涡旋分层流态，这种流态气体不需要拖着液滴向上流动，使得多相流流动所耗费的能量减少了，降低了井筒回压。

如图1所示，在本实施例中，锚定机构3包括芯轴301、外筒302、锥形滑套303、若干锚块304、弹性件305、电机306，芯轴301的一端可旋转地竖直安装在制动块本体2上，且芯轴301是以芯轴301的中心线为轴线旋转，芯轴301的侧壁上设有螺纹段，锥形滑套303同轴套设在芯轴301上，且锥形滑套303与芯轴301的螺纹段螺纹配合，芯轴301的另一端与电机306的转动轴同轴连接。

外筒302的一端连接在制动块本体2上，且外筒302套设在芯轴301上，外筒302上沿外筒302的周向均匀设有若干通孔302a，每个通孔302a内安装有一个锚块304，锚块304的一端设有与锥形滑套303滑动配合的斜面，锚块304的另一端设有锚牙，每个通孔302a的孔壁上还设有若干凹槽302b，与每个通孔302a对应的锚块304上还设有与凹槽302b相配合的可在凹槽302b内沿外筒302径向滑动的滑块304a，凹槽302b内沿外筒302径向设有弹性件305，弹性件305将滑块304a向外筒302的中心轴方向压紧在凹槽302b内。

制动块本体2连接在螺旋导流器1和锚定机构3之间，在本实施例中，制动块本体2可以通过螺纹结构与螺旋导流器1连接，也可以通过其他方式与螺旋导流器1连接，如焊接的方式。制动块本体2上沿周向均匀设有若干制动块5，若干制动块5为弹簧钢材料制成的制动块。通过制动块5配合锚块304的锚定，可以使涡流导流装置在使用的过程中尽可能保持竖直的状态，在液体经过涡流导流装置时，装置更加稳定。

图2是本发明实施例提供的涡流导流装置锚定状态时的结构示意图。

本发明将涡流导流装置下入到油管中预定位置后，启动电机306，电机306带动芯轴301转动，使与芯轴301螺纹配合的锥形滑套303在芯轴301上向下运动，由于锥形滑套303和锚块304通过斜面滑动配合，所以将锥形滑套303竖直方向的位移转化成锚块304水平方向的位移，将锚块304沿外筒302径向向外顶出，通过锚块304将涡流导流装置锚定在油管中，这种方式可以将涡流导流装置锚定在油管中的任意位置，不需要和油管接箍处配合，操作简便，提高了工作效率。

需要说明的是，在本实施例中锚块304的数量2～4个。锚块304数量过多会导致装置安装复杂，数量过少会影响涡流导流装置的固定。

在本实施例中，外筒302通过剪钉310可拆卸地安装在制动块本体2上的，在涡流导流装置处于锚定状态时，剪断剪钉310，实现外筒302和制动块本体2的分离。图3是本发明实施例提供的涡流导流装置外筒302和制动块本体2分离后的结构示意图，参见图3，当外筒302和制动块本体2分离后，由于重力的作用，外筒302向下运动，安装在外筒302上的锚块304随外筒302一起向下运动，锚块304与锥形滑套303分离，在弹性件305的作用下，锚块304沿外筒302径向向内运动，使锚块304与油管壁解锚定，从而实现涡流导流装置的解锚定。

图4是本发明实施例提供的锚块的径向剖面结构示意图，参见图4，在本实施中，每个锚块304上设有两种方向锚牙，且锚块304上半部分的锚牙方向向上，锚块304下半部分的锚牙方向向下，且所有锚牙的高度相同，这样可以保证涡流导流装置在锚定状态时在上下两个方向均有较好的稳定性。

如图5所示，在锚块304两端的滑块304a上还设有安装弹性件305的圆形槽304b。将弹性件305安装在圆形槽304b中使弹性件不容易滑出。

在本实施例中，外筒302包括筒体3021和安装在筒体3021一端的压帽3022，筒体3021的另一端连接在制动块本体2上，压帽3022的端面上设有通孔，通过该通孔将压帽3022套设在芯轴301上。凹槽302b分别设置在每个通孔302a的上孔壁和下孔壁上，设于通孔302a下孔壁上的凹槽302b的外壁由压帽3022的侧壁构成，这样可以便于锚块304的安装，将锚块304上的滑块304a放置于通孔302a上孔壁内的凹槽302b内和下孔壁上侧面开口的凹槽302b内，再通过压帽3022将锚块304的滑块304a限制在下孔壁上的凹槽302b内。

在本实施例中，筒体3021的侧壁上还设有若干径向孔302c，在压帽3022的端面上还设有若干轴向孔302d，通过轴向孔302d在外筒302下端将外筒302的内外连通，通过径向孔302c在外筒302的筒壁上端将外筒302内外连通，从而使涡流导流装置下方的液体更容易的从锚定机构3上通过，使油管内的液体举升更容易。

再次参见图1，在本实施例中，制动块本体2和芯轴301之间通过连接轴307、上轴承308和下轴承309连接，芯轴301与制动块本体2相连的一端的侧壁上设有一个安装孔，芯轴301与制动块本体2相连一端的端面上设有一个竖直的连接孔，且连接孔和安装孔相连通，连接轴307的一端与制动块本体2固定连接(例如采用螺纹连接)，连接轴307的另一端通过连接孔插装在芯轴301上，上轴承308和下轴承309分别套设在连接轴307上，且上轴承308安装于芯轴301和制动块本体2相连的端面上，下轴承309安装于安装孔内。通过将芯轴301套装在连接轴307上且安装于上轴承308和下轴承309之间，使芯轴301可沿芯轴301的中心线为轴线旋转。

在本实施例中，芯轴301的下端通过联轴器311与电机306同轴连接，且芯轴301和联轴器311通过相应的法兰连接，保证了连接的稳定，通过联轴器311使电机306的带动芯轴301时工作效率更高。

在本实施例中，涡流导流装置上还设有电源312和控制模块，电源312分别与控制模块和电机306电连接，控制模块用于控制电源312按照预设的启动时间工作，从而将涡流导流装置下放到预定位置后，可以在预定时间启动电机306，将涡流导流装置锚定在预定位置。

可选地，控制模块还可以包括通信模块，用于与远程控制装置交互，以远程控制电机的启动和停止。

在本实施例中，螺旋导流器1未连接制动块本体2的一端还设有打捞头4。通过钢丝连接投送工具，投送工具与涡流导流装置上端的打捞头4连接，将涡流导流装置投入至油管内的预定位置，在涡流导流装置锚定后，上提钢丝使投送工具与涡流导流装置脱开，将涡流导流装置留置在油管中工作，需要将涡流导流装置取出时，用钢丝连接打捞工具，钢丝将打捞工具下入到油管中，使打捞工具与打捞头4相连，上提钢丝，剪断剪钉310，使外筒302和制动块本体2分离，实现锚块304的解锚定，将涡流导流装置从油管中吊出。

在本实施例中，弹性件305可以使用弹簧，结构简单且容易安装。

以上所述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 (10)

1.一种涡流导流装置，所述涡流导流装置包括：螺旋导流器、锚定机构和连接在所述螺旋导流器本体与所述锚定机构之间的制动块本体，所述螺旋导流器包括柱状的螺旋体本体和安装在所述螺旋体本体上的螺旋导流带，其特征在于，

所述锚定机构包括芯轴、外筒、锥形滑套、若干锚块、弹性件、电机，所述芯轴与所述螺旋导流器同轴布置且所述芯轴的一端可旋转地安装在所述制动块本体上，所述芯轴的侧壁上设有螺纹段，所述锥形滑套同轴套设在所述芯轴上，且所述锥形滑套与所述螺纹段螺纹配合，所述芯轴的另一端与所述电机的转动轴同轴连接；

所述外筒的一端连接在所述制动块本体上，且所述外筒套设在所述芯轴上，所述外筒上沿所述外筒的周向均匀设有若干通孔，每个所述通孔内安装有一个所述锚块，所述锚块的一端设有与所述锥形滑套滑动配合的斜面，所述锚块的另一端设有锚牙，每个所述通孔的孔壁上还设有凹槽，与每个所述通孔对应的所述锚块上设有与所述凹槽相配合的可在所述凹槽内沿所述外筒径向滑动的滑块，所述凹槽内设有在所述外筒的径向上呈压缩状态的弹性件，所述弹性件将所述锚块向所述外筒的中心轴方向压紧在所述锥形滑套上；

所述制动块本体上沿周向均匀设有若干制动块。

2.根据权利要求1所述的涡流导流装置，其特征在于，所述外筒通过剪钉可拆卸地安装在所述制动块本体上。

3.根据权利要求1所述的涡流导流装置，其特征在于，每个所述锚块上均设有两种方向锚牙，且所述锚块上半部分的锚牙方向向上，所述锚块下半部分的锚牙方向向下。

4.根据权利要求1-3任一项所述的涡流导流装置，其特征在于，所述外筒包括筒体和安装在所述筒体的一端的压帽，所述筒体的另一端连接在所述制动块本体上，所述压帽套装在所述芯轴上。

5.根据权利要求4所述的涡流导流装置，其特征在于，所述压帽的端面上设有若干轴向孔，所述外筒的侧壁上设有若干径向孔。

6.根据权利要求1-3任一项所述的涡流导流装置，其特征在于，所述芯轴和所述制动块本体之间通过连接轴、上轴承和下轴承连接，所述芯轴与所述制动块本体相连的一端的侧壁上设有一个安装孔，所述芯轴与所述制动块本体相连的一端的端面上设有一个连接孔，且所述连接孔与所述安装孔相通，所述连接轴的一端与所述制动块本体连接，所述连接轴的另一端通过所述连接孔插装在所述芯轴上，所述上轴承和所述下轴承套设在所述连接轴上，且所述上轴承安装于所述芯轴与所述制动块本体相连的端面上，所述下轴承安装于所述安装孔内。

7.根据权利要求1-3任一项所述的涡流导流装置，其特征在于，所述涡流导流装置包括：电源和用于所述控制电源按照预设的启动时间工作的控制模块，所述电源分别与所述电机和所述控制模块电连接。

8.根据权利要求1-3任一项所述的涡流导流装置，其特征在于，所述螺旋导流器上还设有打捞头，所述打捞头设置于所述螺旋导流器的未设置所述锚定机构的一端。

9.根据权利要求1-3任一项所述的涡流导流装置，其特征在于，所述锚块上的所述滑块上设有安装所述弹性件的圆形槽。

10.根据权利要求1-3任一项所述的涡流导流装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧。