CN108894760A - 一种气井生产用阀管结合型井下节流器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气井生产用阀管结合型井下节流器及其使用方法，该井下节流器的节流器外壳顶端外部设有弹力调节螺帽，底端连接于井下采气油管，节流器外壳内部的中空腔体上端设有节流阀座，节流阀座中心安装有阀芯扶正器，中空腔体下端设有阀芯导向器；且节流阀座上端与弹力调节螺帽连接，下端与节流阀芯上端抵接，节流阀芯下端固定于阀芯导向器上，阀芯导向器的中间穿孔形成节流管，所述节流管下端固定于节流阀芯上，上端与阀芯扶正器相连，阀芯扶正器上套设有阀芯平衡弹簧，阀芯平衡弹簧的上端固定于弹力调节螺帽上，下端固定于节流阀芯上。本发明可根据井底地层压力自动调节节流压力，延长排水采气周期；并在气井排采后期实现无节流效应。
Description
技术领域
本发明属于气井生产采气技术领域，具体涉及一种气井生产用阀管结合型井下节流器及其使用方法。
背景技术
井下节流器是安装于采气管柱内适当位置，依靠节流嘴实现井筒内节流降压的一种排采方式。该方式将地面节流工程转移至井筒之中，可利用地层热能对节流后的低温天然气加热，防止发生水合物堵塞现象；同时通过节流配产，提高采气集输系统安全性。
当前井下节流器为单一尺寸节流嘴，不能自动调节。当地层压力降低时，由于井内节流器的作用，使气井过早地降低了产气量；当产气量低于临界携液产量时，若不及时取出节流器，则易造成井内积液无法携带产出地面，造成气井的水淹。同时，目前节流器打捞工艺复杂，成功率不高，施工作业成本大。
专利申请号为201120429624.7公开了一种具有涡流效应的井下节流器气嘴，在井下节流器的气嘴内设置涡旋导流版，当气流经过时，由于涡旋导流板的作用，紊乱的多相流被转换为一种有序的涡流，气体在油管中心附近以连续气柱的形式向上，这种运动形式能使气体向上的运动的压力损失减小，使气体流速增加，最终增强气井的携液能力，延长气井无液生产周期。该专利解决了节流器积液的问题，但节流器气嘴需要多次更换的问题，仍然存在。
中国专利文献公开了“一种天然气井井下节流器”(专利CN203347761U公告日：2013-12-18)，该专利文献公开了一种天然气井井下节流器，包括中心管，中心管上设有打捞颈、节流嘴，中心管上还设有锚定系统、密封系统以及动力系统，锚定系统包括卡瓦、固定锥及活动销，所述固定锥通过活动销固定在中心管上，且固定锥插入到卡瓦内。采用上述结构，能够减小节流器的尺寸，以适应直径较小的油管，提高节流器的通用性。其中，该专利文献中上胶筒与套筒之间装有弹簧一；动力系统包括推动头和固定销，所述推动头装配在套筒上，并通过固定销与中心管连接，所述套筒与中心管之间装配有弹簧二。从结构而言，在打捞更换上述天然气井井下节流器时，卡瓦在外力的撞击下，顺利退出固定锥解封，而胶筒在下方弹簧力的作用下，无法退出推动头，不能解封，上提天然气井井下节流器过程始终处于座封状态，再加天然气井井下节流器上端的砂粒及污物随着座封时间的增长越积越多，造成打捞作业困难，甚至失败。
中国专利文献公开了“一种27/8英寸天然气井井下节流器”(授权公告号为CN201326408Y)，包括气嘴和外壳，气嘴即出气口，外壳包括下芯杆、衬套、连接帽、锁套等，气嘴设置于下芯杆的下端孔内，这种装置实现了节流器座封牢靠，耐压差高，解封可靠易解封，节流器下井遇阻平稳上提不座封，节流器下井作业时锚定机构、解封机构、密封机构与锁定机构在摩擦扶正机构的作用下处于相对张力状态，节流器的锚定机构不会产生误座现象，很好地解决了现有压差式节流器频繁失效的问题。但是，这种机械平衡式井下节流装置每套只配备一个节流气嘴，气井安装井下节流装置后，随着气井开采时间延长，气体压力、产量会逐渐降低，导致前期设计匹配好的节流工艺参数难以满足气井不同生产时期的正常生产需求，比如气井难以完成配产，或气井积液水淹停产，严重影响开发效果。因此，为了保证气井连续稳定生产，气井需要定期更换不同尺寸的节流气嘴，这时就必须打捞井下节流装置，地面完成节流气嘴的更换以后再重新投放，由于井下工况复杂，井下节流装置的投放和打捞作业存在一定的安全风险，且频繁投放和打捞作业会额外增加投资费用。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种气井生产用阀管结合型井下节流器及其使用方法，其目的一是可根据井内压力自动调节节流压力，实现更好的排水采气，延长气井生产周期；目的二是本发明省去了节流器打捞施工作业，节约气井大修作业费用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种气井生产用阀管结合型井下节流器，由节流器外壳、阀芯导向器、节流阀芯、节流阀座、阀芯平衡弹簧、弹力调节螺帽、阀芯扶正器组成，所述节流器外壳的顶端外部设置有弹力调节螺帽，节流器外壳的底端连接于井下采气油管，节流器外壳的内部为中空腔体，所述中空腔体上端设置有节流阀座，节流阀座的中心安装有阀芯扶正器，中空腔体下端设置有阀芯导向器；所述节流阀座上端与弹力调节螺帽连接，节流阀座下端与节流阀芯上端抵接，节流阀芯下端固定于阀芯导向器上，阀芯导向器的中间穿孔形成节流管，所述节流管的下端固定于节流阀芯上，节流管的上端与阀芯扶正器相连，阀芯扶正器上套设有阀芯平衡弹簧，所述阀芯平衡弹簧的上端固定于弹力调节螺帽上，阀芯平衡弹簧的下端固定于节流阀芯上。
所述节流阀芯顶端具有外斜锥面，节流阀座底端具有与节流阀芯顶端外斜锥面相匹配的内斜锥面，所述外斜锥面与内斜锥面的锥度相同。
所述节流管为十字支架形设计的中心圆孔节流通道。
所述阀芯平衡弹簧的弹力大小可通过弹力调节螺帽调节。
所述节流阀座与节流器外壳一体设计。
所述节流阀芯与阀芯导向器一体设计。
所述弹力调节螺帽与节流阀座之间通过丝扣连接。
所述阀芯平衡弹簧的上端与弹力调节螺帽焊接连接，阀芯平衡弹簧的下端与节流阀芯焊接连接。
一种气井生产用阀管结合型井下节流器的使用方法，将节流器外壳通过丝扣连接于井下采气油管，在气井投产初期，井底压力作用在节流阀芯上，上顶节流阀芯，且该压力大于阀芯平衡弹簧的弹力，则节流阀芯与节流阀座结合，地层气体只可通过节流阀芯上的节流管节流降压后采出地面；
当地层压力下降，产气量降低时，节流阀芯所受地层压力产生的上顶力减小，当其小于阀芯平衡弹簧的弹力时，在阀芯平衡弹簧的弹力作用下，节流阀芯与节流阀座脱离，储层气体则通过节流阀芯与节流阀座之间的脱离间隙采出地面；地层压力越低，节流阀芯与节流阀座的间隙越大，则节流作用越小，直至无节流。
本发明的有益效果是：
1.根据井底地层压力自动调节节流压力，始终保持较高产气量，延长排水采气周期；
2.在气井排采后期实现无节流效应，可省去节流器打捞施工作业，节约气井大修作业费用。
附图说明
图1为发明的结构示意图；
图2为图1中A-A的局部放大图。
附图标记说明：
1－节流器外壳，2－阀芯导向器，3－节流阀芯，4－节流阀座，5－阀芯平衡弹簧，6－弹力调节螺帽，7－节流管，8-阀芯扶正器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种气井生产用阀管结合型井下节流器，由节流器外壳1、阀芯导向器2、节流阀芯3、节流阀座4、阀芯平衡弹簧5、弹力调节螺帽6、阀芯扶正器8组成，所述节流器外壳1的顶端外部设置有弹力调节螺帽6，节流器外壳1的底端连接于井下采气油管，节流器外壳1的内部为中空腔体，所述中空腔体上端设置有节流阀座4，节流阀座4的中心安装有阀芯扶正器8，中空腔体下端设置有阀芯导向器2；所述节流阀座4上端与弹力调节螺帽6连接，节流阀座4下端与节流阀芯3上端抵接，节流阀芯3下端固定于阀芯导向器2上，阀芯导向器2的中间穿孔形成节流管7，所述节流管7的下端固定于节流阀芯3上，节流管7的上端与阀芯扶正器8相连，阀芯扶正器8上套设有阀芯平衡弹簧5，所述阀芯平衡弹簧5的上端固定于弹力调节螺帽6上，阀芯平衡弹簧5的下端固定于节流阀芯3上。
在气井投产初期，井底压力较高、产气量较大时，采出气仅通过该节流管7采出，实现节流配产。当地层压力下降，产气量降低时，所述的节流阀芯3在阀芯平衡弹簧作用下与节流阀座4脱离，使采出气通过节流管7与节流器外壳1间的通道采出，更好的实现携液采气，延长气井排水采气周期。
实施例2
在实施例1的基础上，所述所述的节流阀芯与节流阀座接触面采用锥面设计，节流阀芯3顶端具有外斜锥面，节流阀座4底端具有与节流阀芯3顶端外斜锥面相匹配的内斜锥面，所述外斜锥面与内斜锥面的锥度相同，可实现相抵接时的紧密结合。
所述节流阀座4与节流器外壳1一体设计；节流阀芯3与阀芯导向器2一体设计；所述弹力调节螺帽6与节流阀座4之间通过丝扣连接。
所述阀芯平衡弹簧5的上端与弹力调节螺帽6焊接连接，阀芯平衡弹簧5的下端与节流阀芯3焊接连接；所述阀芯平衡弹簧5的弹力大小可通过弹力调节螺帽6调节，旋进时调大，旋出时调小。
实施例3
在上述实施例的基础上，如图2所示，所述节流管7为十字支架形设计的中心圆孔节流通道，中心圆孔的直径为3-5mm；在井底压力较高、产气量较大时，采出气仅通过该节流管采出，实现节流配产；当地层压力下降，产气量降低时，所述的节流阀芯3在阀芯平衡弹簧5作用下与节流阀座4脱离，使采出气通过十字支架形设计的节流管与节流器外壳间的通道采出，更好的实现携液采气，延长气井排水采气周期。所述的节流阀芯与节流阀座间的脱离间隙，在阀芯平衡弹簧与地层压力间的力作用下，可实现不同节流压力的自动连续调节。
实施例4
一种气井生产用阀管结合型井下节流器的使用方法为：
在气井投产初期，井底压力较高、产气量较大，此时井底压力作用在节流阀芯3上，上顶节流阀芯3，且该压力大于阀芯平衡弹簧5的弹力，则节流阀芯3与节流阀座4结合，地层气体只可通过节流阀芯3上的节流管7节流降压后采出地面；
当地层压力下降，产气量降低时，节流阀芯3所受地层压力产生的上顶力减小，当其小于阀芯平衡弹簧5的弹力时，在阀芯平衡弹簧5的弹力作用下，节流阀芯3与节流阀座4脱离，储层气体则通过节流阀芯3与节流阀座4之间的脱离间隙采出地面。地层压力越低，节流阀芯3与节流阀座4间隙越大(阀芯平衡弹簧5的弹力恒定)，则节流作用越小，直至无节流。
阀芯平衡弹簧5的弹力可在入井前，根据目标气井试气产量，通过弹力调节螺帽6的旋进调大，或旋出调小。工具入井时，在阀芯平衡弹簧5的弹力作用下，节流阀芯3与节流阀座4完全脱离，工具无节流效应。
Claims (9)
1.一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：由节流器外壳(1)、阀芯导向器(2)、节流阀芯(3)、节流阀座(4)、阀芯平衡弹簧(5)、弹力调节螺帽(6)、阀芯扶正器(8)组成，所述节流器外壳(1)的顶端外部设置有弹力调节螺帽(6)，节流器外壳(1)的底端连接于井下采气油管，节流器外壳(1)的内部为中空腔体，所述中空腔体上端设置有节流阀座(4)，节流阀座(4)的中心安装有阀芯扶正器(8)，中空腔体下端设置有阀芯导向器(2)；所述节流阀座(4)上端与弹力调节螺帽(6)连接，节流阀座(4)下端与节流阀芯(3)上端抵接，节流阀芯(3)下端固定于阀芯导向器(2)上，阀芯导向器(2)的中间穿孔形成节流管(7)，所述节流管(7)的下端固定于节流阀芯(3)上，节流管(7)的上端与阀芯扶正器(8)相连，阀芯扶正器(8)上套设有阀芯平衡弹簧(5)，所述阀芯平衡弹簧(5)的上端固定于弹力调节螺帽(6)上，阀芯平衡弹簧(5)的下端固定于节流阀芯(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：所述节流阀芯(3)顶端具有外斜锥面，节流阀座(4)底端具有与节流阀芯(3)顶端外斜锥面相匹配的内斜锥面，所述外斜锥面与内斜锥面的锥度相同。
3.根据权利要求1所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：所述节流管(7)为十字支架形设计的中心圆孔节流通道。
4.根据权利要求1所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：所述阀芯平衡弹簧(5)的弹力大小可通过弹力调节螺帽(6)调节。
5.根据权利要求1所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：所述节流阀座(4)与节流器外壳(1)一体设计。
6.根据权利要求1所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：所述节流阀芯(3)与阀芯导向器(2)一体设计。
7.根据权利要求1所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：所述弹力调节螺帽(6)与节流阀座(4)之间通过丝扣连接。
8.根据权利要求1所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器，其特征在于：所述阀芯平衡弹簧(5)的上端与弹力调节螺帽(6)焊接连接，阀芯平衡弹簧(5)的下端与节流阀芯(3)焊接连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种气井生产用阀管结合型井下节流器的使用方法，其特征在于：将节流器外壳(1)通过丝扣连接于井下采气油管上，在气井投产初期，井底压力作用在节流阀芯(3)上，上顶节流阀芯(3)，且该压力大于阀芯平衡弹簧(5)的弹力，则节流阀芯(3)与节流阀座(4)结合，地层气体只可通过节流阀芯(3)上的节流管(7)节流降压后采出地面；
当地层压力下降，产气量降低时，节流阀芯(3)所受地层压力产生的上顶力减小，当其小于阀芯平衡弹簧弹力(5)的时，在阀芯平衡弹簧(5)的弹力作用下，节流阀芯(3)与节流阀座(4)脱离，储层气体则通过节流阀芯(3)与节流阀座(4)之间的脱离间隙采出地面；地层压力越低，节流阀芯(3)与节流阀座(4)的间隙越大，则节流作用越小，直至无节流。
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