CN111502611B - 一种机械式气井可调节流嘴及调节方法 - Google Patents

一种机械式气井可调节流嘴及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油田采油气工程技术领域，属于气井井下节流用的一种机械式气井可调节流嘴及调节方法。它解决了在气井生产过程中，压力、产气量等参数变化后导致原节流器嘴径不适用，需要将节流器打捞出井口更换节流嘴的问题。本发明的机械式气井可调节流嘴由上接头(1)、连接体(2)、上节流嘴体(3)、上锁环(4)、下节流嘴体(5)、下锁环(6)、锁环座(7)、下接头(8)组成；本发明主要应用在气井井下节流工艺中，尤其适用于生产参数变化快的节流施工井，具有耐温承压性能优良，嘴径调节简单，工作可靠，提高施工效率的优点。

Description

一种机械式气井可调节流嘴及调节方法
技术领域：本发明涉及油田采油气工程技术领域，属于气井井下节流用的一种机械式气井可调节流嘴及调节方法。
背景技术：大庆油田中基性火山岩和致密砂砾岩储量丰富，但存在井下气井投产中存在的压力高、产量低、稳产能力差的问题，节流技术的应用可为高压低产气井的经济有效动用提供技术支撑，但随着开发深入，产量、压力快速递减，不及时调节重新配产，会导致以下问题:井口温度降低，当低至水合物生成温度时，井口会生成水合物，易造成冻堵；井底温度、压力与设计值出现偏差使节流失效，导致无法实现井下临界压力控制，井口压力将会高于集输管线安全压力界限，无法正常生产。
气井井下节流施工均采用带压作业方式，不进行压井作业，对于徐深气田，井口防喷管需承压20MPa以上，电动调节方式需要电缆，井口需要注脂设备，施工复杂、成本高、安全性差，本发明由于设计了完全机械式可调井下节流嘴，通过钢丝作业带压方式完成，操作简单，成本低。
发明内容：本发明的目的是设计利用钢丝作业方式，采用长期高温、高压、腐蚀条件下工作性能可靠的机械结构方式能够满足不更换节流器，直接在井下进行嘴径调节的一种机械式气井可调节流嘴及调节方法。
本发明是通过以下技术措施来实现的：一种机械式气井可调节流嘴由上接头、连接体、上节流嘴体、上锁环、下节流嘴体、下锁环、锁环座、下接头组成；其中连接体与上接头、锁环座螺纹连接，锁环座与下接头螺纹连接，上节流嘴体与上锁环螺纹连接，上锁环与锁环座螺纹连接，下节流嘴体与下锁环螺纹连接，下锁环与锁环座螺纹连接。上节流嘴体和下节流嘴体采用高强度硬质合金材质，其余部件采用高强度不锈钢材质。通过上节流嘴体和下节流嘴体的相互作用，使上下节流嘴体间距H发生改变，节流嘴节流面积S相应改变，调节嘴径R，来实现节流嘴径10级调节。
利用一种机械式气井可调节流嘴的调节方法，该方法还包括以下装置：它还包括锁块、悬挂工具、预置工作筒、上调节杆、下调节杆，其中悬挂工具与预置工作筒通过锁块固定连接，下放时下调节杆与下节流嘴体接触连接，上提时上调节杆与上节流嘴体接触连接，利用一种机械式气井可调节流嘴及以上装置的调节方法，具体步骤如下：
a、理论计算，根据节流基本原理采用数值模拟的方法，确定产量Q和节流后压力P参数组合下的嘴径R。
b、室内试验，开展室内试验，调节上下节流嘴体间距H，使得产量和节流后压力与步骤a中一致，根据以下公式一计算可调节流嘴节流面积S；
公式一：
Figure GDA0003530537050000021
其中：S-可调节流嘴节流面积，mm2；
r-下节流嘴体上端面半径，mm；
α-下节流嘴体圆锥角°；
H-上下节流嘴体间距，mm；
c、确定理论计算与室内试验数据校正系数，根据公式二确定与步骤a中产量Q和节流后压力P组合对应的校正系数C；
公式二：
Figure GDA0003530537050000031
其中：R-嘴径,mm；
d、重复a、b、c，确定不同产量Q和节流后压力P参数组合下的校正系数C，制作校正系数图版
e、根据公式一、公式二，确定上下节流嘴体间距H计算公式；
公式三：
Figure GDA0003530537050000032
e、根据节流基本原理采用数值模拟的方法确定与初期产量Q0和压力P0对应的嘴径R0大小，通过校正系数图版查询与之对应的校正系数C0，根据公式三，计算与之对应的上下节流嘴体间距H0；
f、预置工作筒随油管下入至设计深度，然后采用标准规格的通井规，通井至预置工作筒(处；
g、将上接头和悬挂工具螺纹连接在一起，通过钢丝作业方式，下入预置工作筒内；
h、随着生产的运行，当产量和压力需调整至Q1和P1时，采用数值模拟方法确定与新的产量Q1和压力P1参数组合对应的嘴径R1大小，根据公式三，计算与之对应的上下节流嘴体间距H1，确定调节距为H＝|H0-H1|；
i、若H0<H1，需调大嘴径，通过钢丝携带设定好规格的下调节杆至下节流嘴体处，向下震击，下节流嘴体轴向移动,下锁环实现止退,下调节杆的限位台肩确保轴向定位，起出钢丝；若H0＞H1，需调小嘴径，通过钢丝携带上调节杆至上节流嘴体处，向下震击，上节流嘴体轴向移动,上锁环实现止退，上调节杆的限位台肩确保轴向定位，不超行程工作，最后将调节杆起出，正常开井生产。
本发明具有如下优点：
(1)设计了多级机械式嘴径调节机构和调节杆，代替传统的固定嘴径式节流嘴，尤其适用于生产参数变化快的节流施工井，具有耐温承压性能优良，嘴径调节简单，工作可靠，提高了施工效率；
(2)可靠性更高，成本低，更具有经济优势，并且无电子元件，可满足在高温环境下长期使用的要求；
(3)操作简单、安全性高，钢丝作业即可完成，可实现带压作业。
附图说明：图1是一种机械式气井可调节流嘴结构示意图；图2是一种机械式气井可调节流嘴配套悬挂工具示意图；图3是上调节杆12示意图；图4是上调节杆13示意图。
图中1-上接头、2-连接体、3-上节流嘴体、4-上锁环、5-下节流嘴体、6-下锁环、7-锁环座、8-下接头、9-锁块、10-悬挂工具、11-预置工作筒、12-上调节杆、13-下调节杆。
具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明：一种机械式气井可调节流嘴由上接头1、连接体2、上节流嘴体3、上锁环4、下节流嘴体5、下锁环6、锁环座7、下接头8组成；其中连接体2与上接头1、锁环座7螺纹连接，锁环座7与下接头8螺纹连接，上节流嘴体3与上锁环4螺纹连接，上锁环4与锁环座7螺纹连接，下节流嘴体5与下锁环6螺纹连接，下锁环6与锁环座7螺纹连接。
上节流嘴体3和下节流嘴体5采用高强度硬质合金材质，其余部件采用高强度不锈钢材质。
利用一种机械式气井可调节流嘴的调节方法，该方法还包括以下装置：它还包括锁块9、悬挂工具10、预置工作筒11、上调节杆12、下调节杆13，其中悬挂工具10与预置工作筒11通过锁块9固定连接，下放时下调节杆13与下节流嘴体5接触连接，上提时上调节杆12与上节流嘴体3接触连接，利用一种机械式气井可调节流嘴及以上装置的调节方法，现场使用时，具体步骤如下：
a、理论计算，根据节流基本原理采用数值模拟的方法，确定产量Q和节流后压力P参数组合下的嘴径R；
b、室内试验，开展室内试验，调节上下节流嘴体间距H，使得产量和节流后压力与步骤a中一致，根据以下公式一计算可调节流嘴节流面积S；
公式一：
Figure GDA0003530537050000051
其中：S-可调节流嘴节流面积，mm2；
r-下节流嘴体上端面半径，mm；
α-下节流嘴体圆锥角°；
H-上下节流嘴体间距，mm；
c、确定理论计算与室内试验数据校正系数，根据公式二确定与步骤a中产量Q和节流后压力P组合对应的校正系数C；
公式二：
Figure GDA0003530537050000052
其中：R-嘴径,mm；
d、重复a、b、c，确定不同产量Q和节流后压力P参数组合下的校正系数C，制作校正系数图版
e、根据公式一、公式二，确定上下节流嘴体间距H计算公式；
公式三：
Figure GDA0003530537050000061
e、根据节流基本原理采用数值模拟的方法确定与初期产量Q0和压力P0对应的嘴径R0大小，通过校正系数图版查询与之对应的校正系数C0，根据公式三，计算与之对应的上下节流嘴体间距H0；
f、预置工作筒11随油管下入至设计深度，然后采用标准规格的通井规，通井至预置工作筒11处；
g、将上接头1和悬挂工具10螺纹连接在一起，通过钢丝作业方式，下入预置工作筒11内；
h、随着生产的运行，当产量和压力需调整至Q1和P1时，采用数值模拟方法确定与新的产量Q1和压力P1参数组合对应的嘴径R1大小，根据公式三，计算与之对应的上下节流嘴体间距H1，确定调节距为H＝|H0-H1|；
i、若H0<H1，需调大嘴径，通过钢丝携带设定好规格的下调节杆13至下节流嘴体5处，向下震击，下节流嘴体5轴向移动,下锁环6实现止退,下调节杆13的限位台肩确保轴向定位，起出钢丝；若H0＞H1，需调小嘴径，通过钢丝携带上调节杆12至上节流嘴体3处，向下震击，上节流嘴体3轴向移动,上锁环4实现止退，上调节杆12的限位台肩确保轴向定位，不超行程工作，最后将调节杆起出，正常开井生产。
一种机械式气井可调节流嘴的调节方法，该方法对节流嘴径实现10级调整，当量嘴径级差为0.2mm。

Claims (2)

1.一种机械式气井可调节流嘴，其特征在于：它由上接头(1)、连接体(2)、上节流嘴体(3)、上锁环(4)、下节流嘴体(5)、下锁环(6)、锁环座(7)、下接头(8)组成；其中连接体(2)与上接头(1)、锁环座(7)螺纹连接，锁环座(7)与下接头(8)螺纹连接，上节流嘴体(3)与上锁环(4)螺纹连接，上锁环(4)与锁环座(7)螺纹连接，下节流嘴体(5)与下锁环(6)螺纹连接，下锁环(6)与锁环座(7)螺纹连接；上节流嘴体(3)和下节流嘴体(5)采用高强度硬质合金材质，其余部件采用高强度不锈钢材质；通过上节流嘴体(3)和下节流嘴体(5)的相互作用，使上下节流嘴体间距H发生变化，节流嘴节流面积S相应改变，调节嘴径R，来实现节流嘴径10级调节。
2.利用一种机械式气井可调节流嘴的调节方法，其特征在于：一种机械式气井可调节流嘴由上接头(1)、连接体(2)、上节流嘴体(3)、上锁环(4)、下节流嘴体(5)、下锁环(6)、锁环座(7)、下接头(8)组成；其中连接体(2)与上接头(1)、锁环座(7)螺纹连接，锁环座(7)与下接头(8)螺纹连接，上节流嘴体(3)与上锁环(4)螺纹连接，上锁环(4)与锁环座(7)螺纹连接，下节流嘴体(5)与下锁环(6)螺纹连接，下锁环(6)与锁环座(7)螺纹连接；该方法还包括以下装置：它还包括锁块(9)、悬挂工具(10)、预置工作筒(11)、上调节杆(12)、下调节杆(13)，其中悬挂工具(10)与预置工作筒(11)通过锁块(9)固定连接，下放时下调节杆(13)与下节流嘴体(5)接触连接，上提时上调节杆(12)与上节流嘴体(3)接触连接，利用一种机械式气井可调节流嘴的调节方法，具体步骤如下：
a、理论计算，根据节流基本原理采用数值模拟的方法，确定产量Q和节流后压力P参数组合下的嘴径R；
b、室内试验，开展室内试验，调节上下节流嘴体间距H，使得产量和节流后压力与步骤a中一致，根据以下公式一计算可调节流嘴节流面积S；
公式一：
Figure FDA0003530537040000021
其中：S-可调节流嘴节流面积，mm2；
r-下节流嘴体上端面半径，mm；
α-下节流嘴体圆锥角°；
H-上下节流嘴体间距，mm；
c、确定理论计算与室内试验数据校正系数，根据公式二确定与步骤a中产量Q和节流后压力P组合对应的校正系数C；
公式二：
Figure FDA0003530537040000022
其中：R-嘴径,mm；
d、重复a、b、c，确定不同产量Q和节流后压力P参数组合下的校正系数C，制作校正系数图版
e、根据公式一、公式二，确定上下节流嘴体间距H计算公式；
公式三：
Figure FDA0003530537040000023
根据节流基本原理采用数值模拟的方法确定与初期产量Q0和压力P0对应的嘴径R0大小，通过校正系数图版查询与之对应的校正系数C0，根据公式三，计算与之对应的上下节流嘴体间距H0；
f、预置工作筒(11)随油管下入至设计深度，然后采用标准规格的通井规，通井至预置工作筒(11)处；
g、将上接头(1)和悬挂工具(10)螺纹连接在一起，通过钢丝作业方式，下入预置工作筒(11)内；
h、随着生产的运行，当产量和压力需调整至Q1和P1时，采用数值模拟方法确定与新的产量Q1和压力P1参数组合对应的嘴径R1大小，根据公式三，计算与之对应的上下节流嘴体间距H1，确定调节距为H＝|H0-H1|；
i、若H0<H1，需调大嘴径，通过钢丝携带设定好规格的下调节杆(13)至下节流嘴体(5)处，向下震击，下节流嘴体(5)轴向移动,下锁环(6)实现止退,下调节杆(13)的限位台肩确保轴向定位，起出钢丝；若H0＞H1，需调小嘴径，通过钢丝携带上调节杆(12)至上节流嘴体(3)处，向下震击，上节流嘴体(3)轴向移动,上锁环(4)实现止退，上调节杆(12)的限位台肩确保轴向定位，不超行程工作，最后将调节杆起出，正常开井生产。
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