CN110836107A - 防砂堵节流油嘴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防砂堵节流油嘴，涉及油气开采技术。本发明通过在笼套上设置直径从上至下逐渐减小的通孔，通过阀芯的上下滑动来控制通孔打开的数量，以实现对流通面积的调节，也即实现对流量的调节；同时，笼套上的通孔能够对流体中的砂粒进行逐层拦截、分散，同时被分散的砂粒在气流扰动作用下能够通过笼套上直径较大的通孔进入笼套的内部空间并流至下游流程，从而实现了对堵塞通孔的砂粒的自动清除，降低甚至避免对笼套通孔堵塞的风险，进而能够保障防砂堵节流油嘴对流量的调节效果，降低维护成本。

Description

防砂堵节流油嘴

技术领域

本发明涉及油气开采技术，尤其涉及一种防砂堵节流油嘴。

背景技术

在油气开采作业中，为了对单井生产进行产量动态调节达到合理配产的要求，在井口装置中设置有油嘴，且根据井口的不同工艺参数可设置有多级油嘴，油嘴通常采用角式节流阀。

为了让采气压力达到集输工艺要求一般通过调节油嘴开度来完成，具体是通过调节油嘴阀芯在笼套中的位置以调节通道面积从而达到控制流量的目的。在作业过程中，阀芯在笼套中移动并不断切割进入笼套内的高压油气流体，由于高压油气流体在笼套内被阀芯切割的状态长期持续，当井底出砂后，高压流体将携带砂粒等杂质一起进入笼套并将笼套上节流孔堵塞，影响单井产量的调节，甚至截断流量，导致单井停产。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种，能够实现对堵塞通孔的砂粒进行自动清除，降低甚至避免对笼套通孔堵塞的风险，进而能够保障防砂堵节流油嘴对流量的调节效果，降低维护成本。

本发明的第一个方面是提供一种防砂堵节流油嘴，包括：笼套，所述笼套具有内部空间，所述笼套的侧壁上设置有通孔，且所述通孔的直径沿所述笼套的轴向从上至下逐渐减小；阀芯，所述阀芯与所述笼套的内部空间相适配，所述阀芯可滑动地设置在所述笼套的内部空间中；阀杆，所述阀杆与所述阀芯连接，以带动所述阀芯滑动。

可选地，所述通孔的直径从外至内逐渐增大。

可选地，所述通孔孔壁沿其轴向的切面为斜面或者曲面。

可选地，所述通孔包括直孔段及变径段，所述变径段连接在所述直孔段的内侧，且所述变径段的直径从外至内逐渐增大。

可选地，所述变径段的孔壁沿所述通孔轴向的切面为斜面或者曲面。

可选地，所述笼套沿其轴向方向设置有多列所述通孔。

可选地，所述通孔沿所述笼套轴向的排列长度等于所述阀芯滑动行程。

可选地，所述笼套呈圆柱状，所述笼套上且同一圆周上的通孔的直径相同；并且，从上往下，各圆周上的通孔数量逐渐增多。

可选地，所述阀芯与阀杆均为圆柱体，且所述阀芯的外径与所述阀杆的外径相等；和/或,所述阀芯与阀杆焊接固定或者一体设置。

本发明的另一个方面是提供一种生产管柱，包括：包括：油气通道，所述油气通道的上端设置有如前述任一项所述的防砂堵节流油嘴。

本发明提供的防砂堵节流油嘴及生产管柱，通过在笼套上设置直径从上至下逐渐减小的通孔，通过阀芯的上下滑动来控制通孔打开的数量，以实现对流通面积的调节，也即实现对流量的调节；同时，笼套上的通孔能够对流体中的砂粒进行逐层拦截、分散，同时被分散的砂粒在气流扰动作用下能够通过笼套上直径较大的通孔进入笼套的内部空间并流至下游流程，从而实现了对堵塞通孔的砂粒的自动清除，降低甚至避免对笼套通孔堵塞的风险，进而能够保障防砂堵节流油嘴对流量的调节效果，降低维护成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为实施例一提供的防砂堵节流油嘴的结构示意图一；

图2为图1的剖面示意图；

图3为实施例一提供的防砂堵节流油嘴的结构示意图二；

图4为图3的剖面示意图；

图5为实施例一提供的防砂堵节流油嘴中阀芯与阀杆的结构示意图；

图6为实施例二提供的防砂堵节流油嘴中通孔的结构示意图。

附图标记说明：

1-防砂堵节流油嘴；

11-笼套；

111-内部空间；

112-通孔；

1121-直孔段；

1122-变径段；

12-阀芯；

13-阀杆。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为实施例一提供的防砂堵节流油嘴的结构示意图一；图2为图1的剖面示意图；图3为实施例一提供的防砂堵节流油嘴的结构示意图二；图4为图3的剖面示意图；图5为实施例一提供的防砂堵节流油嘴中阀芯与阀杆的结构示意图。

其中，图1-2为防砂堵节流油嘴处于高开度状态时的结构示意图，具体是处于最大开度时的结构示意图；图3-4为防砂堵节流油嘴处于低开度状态时的结构示意图。

请参照图1-5，本实施例提供一种防砂堵节流油嘴1，包括：笼套11，笼套11具有内部空间111，笼套11的侧壁上设置有通孔112，且通孔112的直径沿笼套11的轴向从上至下逐渐减小；阀芯12，阀芯12可滑动地设置在笼套11的内部空间111中；阀杆13，阀杆13与阀芯12连接，以带动阀芯12滑动。

现有技术中，在油嘴出现堵塞现象后，通常是控制油气井停产，并对油嘴进行拆检，并根据损坏情况对笼套、阀芯等进行更换或修复，具体是将油嘴解体拆除以取出其中密封组件、阀芯及笼套进行修复，修复完成后再回装。

由于所需维修时间较长，导致单井停产时间较长，不利于油气井生产效率，并且，在拆除油嘴的过程中，经常出现笼套等部件被卡死而难以取出的问题，极易损坏油嘴组件及拆除工具。

为此，本实施例提供一种防砂堵节流油嘴1，能够有效降低甚至避免笼套11上通孔112堵塞的现象，从而能够保障对流量的调节效果，降低维护成本。

笼套11具体可以为中空的圆柱体，笼套11的中空部分形成其内部空间111，笼套11的内部空间111可为阀芯12提供滑动空间。

笼套11上开设有多个通孔112，且通孔112的直径从上至下逐渐减小。当阀芯12在笼套11上下滑动时，可调节打开的通孔112的数量，从而实现对流通面积的调节，也即实现对流量的调节。

在其中一可选实施方式中，直径相同的通孔112可沿笼套11的周向间隔分布，且直径相同的通孔112可位于同一圆周上，以使同一圆周上的通孔112的直径相同。

在另一可选实施方式中，直径相同的通孔112可沿笼套11的周向间隔分布，且直径相同的相邻的通孔112可分别位于相邻的圆周上，以使同一圆周上的通孔112的直径相同。

此时，可以理解的是：对于沿笼套11的轴向排列的每列通孔112而言，其直径从上至下呈逐渐减小的趋势。当然，每列通孔112中，也可有相邻的通孔112的直径相同，只要其具有逐渐减小的趋势即可。

并且，笼套11上的通孔112的数量满足其对流通面积的要求。

阀芯12为与笼套11内部空间111相适配的柱塞体，其外径与笼套11的内径相适配。

阀芯12的上端连接有阀杆13，阀杆13可与操作手柄、电机等驱动件连接，以带动阀芯12上下滑动并固定在目标位置。

阀芯12可与阀杆13焊接固定或者一体设置，以保证阀芯12与阀杆13之间的连接可靠性。

其中，阀芯12是与笼套11内部空间111相适配的柱塞体如圆柱状的柱塞体，阀杆13可以为外径小于阀芯12外径的杆体，或者，阀杆13也可以为外径与阀芯12外径相等的柱塞体，如图5所示。

当然，阀杆13的形状并不限于此，本实施例此处只是举例说明。

本实施例中，在防砂堵节流油嘴1的工作过程中，驱动件通过阀杆13驱动阀芯12在笼套11的内部空间111中滑动至一目标位置后并保持在该目标位置处。

井口的高压流体从笼套11的外围经其通孔112进入其内部空间111，并与以同进入内部空间111的流体碰撞降压以减少其动能，随之由笼套11的内部空间111进入下游流程。

在防砂堵节流油嘴1处于低开度状态时，也即阀芯12打开的通孔112数量较少，也即阀芯12处于相对靠下的位置时，含砂流体经通孔112进入内部空间111时，由于笼套11靠下的通孔112的直径较小，易导致砂粒受阻。

此时，为保证有效的流通面积，阀杆13将带动阀芯12上移至高开度状态以打开较多的通孔112，随着防砂堵节流油嘴1开度的增大，外部流体中的砂粒顺着流体的抬升而通过直径较大的通孔112进入笼套11内部空间111。

随着流体在笼套11外部的爬升，流体与笼套11下端外部形成的较低压力对笼套11下端堵塞在直径较小的通孔112中的砂粒具有吸附作用，被吸附的砂粒则随着笼套11外部爬升的流体而抬升并通过笼套11上直径较大的通孔112进入笼套11内部空间111。

如此，笼套11下端堵塞的砂粒被反复吸附、清除，也即通过笼套11下端的涡流实现对直径较小的通孔112中砂粒的刨除，笼套11下端直径较小的通孔112可被导通；此时，驱动件可通过阀杆13驱动阀芯12下移至低开度状态，如此循环往复，以保障流量控制的平稳。

本实施例中，砂粒通过直径较大的通孔112的概率大大增加，保证了笼套11外部不断抬升的流体对笼套11下端外部低压的持续形成，以实现对笼套11外部堵塞砂粒的持续清除，保证笼套11的流通面积，降低油嘴维护频次。

本实施例提供的防砂堵节流油嘴1，通过在笼套11上设置直径从上至下逐渐减小的通孔112，通过阀芯12的上下滑动来控制通孔112打开的数量，以实现对流通面积的调节，也即实现对流量的调节。

同时，笼套11上的通孔112能够对流体中的砂粒进行逐层拦截、分散，同时被分散的砂粒在气流扰动作用下能够通过笼套11上直径较大的通孔112进入笼套11的内部空间111并流至下游流程，从而实现了对堵塞通孔112的砂粒的自动清除，降低甚至避免对笼套11通孔112堵塞的风险，进而能够保障防砂堵节流油嘴1对流量的调节效果，降低维护成本。

可选地，通孔112的直径从外至内逐渐增大，以提高防砂堵节流油嘴1的节流效果。

在具体实现时，通孔112孔壁沿其轴向的切面为斜面或者曲面，也即通孔112可呈喇叭状。

可以理解的是：此时，通孔112的直径从上往下逐渐减小，是对相应位置的各通孔112而言。例如：相对于一圆周沿笼套11的轴向延伸形成的参照柱体，与笼套11同轴设置且沿笼套11的轴向对笼套11侧壁进行切割形成一切割面，各通孔112在该切割面上的直径从上往下逐渐减小；其中，参照柱体的外径小于笼套11的外径且大于笼套11的内径。

当然，通孔112的形状并不限于此，本实施例此处只是举例说明，例如通孔112还可以为常规的圆孔。

可选地，笼套11沿其轴向方向设置有多列通孔112，以使笼套11上的通孔112的数量满足其对流通面积的要求。

可选地，通孔112沿笼套11轴向的排列长度等于阀芯12滑动行程。

也即，当防砂堵节流油嘴1的开度最大时，阀芯12可运动至笼套11上位于最上方的通孔112处且将该通孔112露出也即打开，此时，防砂堵节流油嘴1的流通面积最大，也即防砂堵节流油嘴1允许通过的流量最大。

当防砂堵节流油嘴1的开度最小时，阀芯12可运动至笼套11上位于最下方的通孔112处且将该通孔112封堵也即关闭，此时，防砂堵节流油嘴1的流通面积最小，也即防砂堵节流油嘴1允许通过的流量最小。

另外，以位于同一圆周上的通孔112为一排为例，各排通孔112的数量可以相同或者不同，例如：由于相对位于上方的通孔112的直径较大，因此，各排中通孔112的数量从上往下逐渐增多，也即并且，从上往下，各圆周上的通孔112的数量逐渐增多。

实施例二

图6为实施例二提供的防砂堵节流油嘴中通孔的结构示意图。

请参照图6，本实施例提供一种防砂堵节流油嘴1，本实施例与实施例一的不同之处在于笼套11上通孔112的结构不同。

其中，关于防砂堵节流油嘴1，本实施例未说明的部分可与前述实施例一相同。

本实施例中，通孔112包括直孔段1121及变径段1122，变径段1122连接在内径段的内侧，且变径段1122的直径从外至内逐渐增大，以提高防砂堵节流油嘴1的节流效果。

在具体实现时，变径段1122的孔壁沿通孔112轴向的切面为斜面或者曲面。

可以理解的是：此时，通孔112的直径从上往下逐渐减小，是对相应位置的各通孔112而言。例如：相对于一圆周沿笼套11的轴向延伸形成的参照柱体，与笼套11同轴设置且沿笼套11的轴向对笼套11侧壁进行切割形成一切割面，各通孔112在该切割面上的直径从上往下逐渐减小；其中，参照柱体的外径小于笼套11的外径且大于笼套11的内径。

采用本实施例的防砂堵节流油嘴1，在防砂堵节流油嘴1处于低开度状态时，也即阀芯12打开的通孔112数量较少，也即阀芯12处于相对靠下的位置时，含砂流体经通孔112进入内部空间111时，由于笼套11靠下的通孔112的直径较小，导致砂粒受阻。

此时，为保证有效的流通面积，阀杆13将带动阀芯12上移至高开度状态以打开较多的通孔112，随着防砂堵节流油嘴1开度的增大，外部流体中的砂粒顺着流体的抬升而通过直径较大的通孔112进入笼套11内部空间111。

随着流体在笼套11外部的爬升，流体与笼套11下端外部形成的较低压力对笼套11下端堵塞在直径较小的通孔112中的砂粒具有吸附作用，被吸附的砂粒则随着笼套11外部爬升的流体而抬升并通过笼套11上直径较大的通孔112进入笼套11内部空间111。

如此，笼套11下端堵塞的砂粒被反复吸附、清除，也即通过笼套11下端的涡流实现对直径较小的通孔112中砂粒的刨除，笼套11下端直径较小的通孔112可被导通；此时，驱动件可通过阀杆13驱动阀芯12下移至低开度状态，如此循环往复，以保障流量控制的平稳。

本实施例中，砂粒通过直径较大的通孔112的概率大大增加，保证了笼套11外部不断抬升的流体对笼套11下端外部低压的持续形成，以实现对笼套11外部堵塞砂粒的持续清除，保证笼套11的流通面积，降低油嘴维护频次。

本实施例提供的防砂堵节流油嘴1，通过在笼套11上设置直径从上至下逐渐减小的通孔112，通过阀芯12的上下滑动来控制通孔112打开的数量，以实现对流通面积的调节，也即实现对流量的调节。

同时，笼套11上的通孔112能够对流体中的砂粒进行逐层拦截、分散，同时被分散的砂粒在气流扰动作用下能够通过笼套11上直径较大的通孔112进入笼套11的内部空间111并流至下游流程，从而实现了对堵塞通孔112的砂粒的自动清除，降低甚至避免对笼套11通孔112堵塞的风险，进而能够保障防砂堵节流油嘴1对流量的调节效果，降低维护成本。

实施例三

请继续参照图1-5，本实施例提供一种生产管柱，包括：油气通道，油气通道的上端设置有防砂堵节流油嘴1。

其中，防砂堵节流油嘴1的结构、功能及实现过程可与前述实施例相同或者相似。

采用本实施例的生产管柱，在防砂堵节流油嘴1处于低开度状态时，也即阀芯12打开的通孔112数量较少，也即阀芯12处于相对靠下的位置时，含砂流体经通孔112进入内部空间111时，由于笼套11靠下的通孔112的直径较小，易导致砂粒受阻。

此时，为保证有效的流通面积，阀杆13将带动阀芯12上移至高开度状态以打开较多的通孔112，随着防砂堵节流油嘴1开度的增大，外部流体中的砂粒顺着流体的抬升而通过直径较大的通孔112进入笼套11内部空间111。

随着流体在笼套11外部的爬升，流体与笼套11下端外部形成的较低压力对笼套11下端堵塞在直径较小的通孔112中的砂粒具有吸附作用，被吸附的砂粒则随着笼套11外部爬升的流体而抬升并通过笼套11上直径较大的通孔112进入笼套11内部空间111。

如此，笼套11下端堵塞的砂粒被反复吸附、清除，也即通过笼套11下端的涡流实现对直径较小的通孔112中砂粒的刨除，笼套11下端直径较小的通孔112可被导通；此时，驱动件可通过阀杆13驱动阀芯12下移至低开度状态，如此循环往复，以保障流量控制的平稳。

本实施例中，砂粒通过直径较大的通孔112的概率大大增加，保证了笼套11外部不断抬升的流体对笼套11下端外部低压的持续形成，以实现对笼套11外部堵塞砂粒的持续清除，保证笼套11的流通面积，降低油嘴维护频次。

本实施例提供的生产管柱，通过在防砂堵节流油嘴1的笼套11上设置直径从上至下逐渐减小的通孔112，通过阀芯12的上下滑动来控制通孔112打开的数量，以实现对流通面积的调节，也即实现对流量的调节。

同时，笼套11上的通孔112能够对流体中的砂粒进行逐层拦截、分散，同时被分散的砂粒在气流扰动作用下能够通过笼套11上直径较大的通孔112进入笼套11的内部空间111并流至下游流程，从而实现了对堵塞通孔112的砂粒的自动清除，降低甚至避免对笼套11通孔112堵塞的风险，进而能够保障防砂堵节流油嘴1对流量的调节效果，降低维护成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种防砂堵节流油嘴，其特征在于，包括：

笼套，所述笼套具有内部空间，所述笼套的侧壁上设置有通孔，且所述通孔的直径沿所述笼套的轴向从上至下逐渐减小；

阀芯，所述阀芯与所述笼套的内部空间相适配，所述阀芯可滑动地设置在所述笼套的内部空间中；

阀杆，所述阀杆与所述阀芯连接，以带动所述阀芯滑动。

2.根据权利要求1所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述通孔的直径从外至内逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述通孔孔壁沿其轴向的切面为斜面或者曲面。

4.根据权利要求1所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述通孔包括直孔段及变径段，所述变径段连接在所述直孔段的内侧，且所述变径段的直径从外至内逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述变径段的孔壁沿所述通孔轴向的切面为斜面或者曲面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述笼套沿其轴向方向设置有多列所述通孔。

7.根据权利要求1-5任一项所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述通孔沿所述笼套轴向的排列长度等于所述阀芯滑动行程。

8.根据权利要求1-5任一项所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述笼套呈圆柱状，所述笼套上且同一圆周上的通孔的直径相同；并且，从上往下，各圆周上的通孔数量逐渐增多。

9.根据权利要求1-5任一项所述的防砂堵节流油嘴，其特征在于，所述阀芯与阀杆均为圆柱体，且所述阀芯的外径与所述阀杆的外径相等；和/或,所述阀芯与阀杆焊接固定或者一体设置。

10.一种生产管柱，其特征在于，包括：油气通道，所述油气通道的上端设置有如权利要求1-9任一项所述的防砂堵节流油嘴。

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