CN111927400B - 井下节流涡流排水采气一体化工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气井井下工具技术领域，是一种井下节流涡流排水采气一体化工具，其包括中心管、打捞颈、涡流轴、轴管套、卡瓦、卡瓦锥管、上胶筒连接管、下胶筒连接管、防砂罩、锁止组件、胶筒总成和节流组件，中心管中部外侧套装有轴管套，轴管套中部内侧设有安装环台，中心管下端设有开口向下的中心孔。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过将节流器和涡流工具集成为一体，通过节流组件节流降压，再经过涡流工具将不规则低效率紊流流体转化为规则的涡流流体，并在油管内分成明显的气、液两相旋流的能力，最终达到提高气井的携液能力，降低油管压力损失，提高采气量的效果，具有安全、省力、简便和高效的特点。

Description

井下节流涡流排水采气一体化工具

技术领域

本发明涉及油气井井下工具技术领域，是一种井下节流涡流排水采气一体化工具。

背景技术

油气井中，活动式井下节流器为一种常用工具之一，节流器中的节流嘴能够起到节流、降低节流嘴上部天然气压力的目的。在气田开发的前期，产水影响不大时，采用井下节流技术，控制气井产量，提高气井的携液能力；气田开发中后期，井下积液对气井生产产生了严重影响，多数气井出现节流器上方堆积大量液体，无法完全解决井下积液的问题。在气井生产中，涡流工具为一种排水采气工具，其在气井应用时，需要取出节流器后投放，且配合泡沫排水等其它采气工艺辅助，在试验期间产气量增加且排液量增加。

发明内容

本发明提供了一种井下节流涡流排水采气一体化工具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有使用涡流工具进行排水采气前需取出节流器存在的费时费力、施工效率较低、存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种井下节流涡流排水采气一体化工具，包括中心管、打捞颈、涡流轴、轴管套、卡瓦、卡瓦锥管、上胶筒连接管、下胶筒连接管、防砂罩、锁止组件、胶筒总成和节流组件，中心管中部外侧套装有轴管套，轴管套中部内侧设有安装环台，中心管下端设有开口向下的中心孔，中心孔上端位于安装环台上方；安装环台上端固定安装有套装在中心管上部外侧的涡流轴，涡流轴下部沿圆周分布有至少两个内外贯通的水汽孔，对应每个水汽孔上端位置的涡流轴上部外侧设有开口向外且呈螺旋上升状的螺旋槽，对应螺旋槽上端位置的涡流轴上端固定安装有套装在中心管上部外侧的打捞颈，对应水汽孔下端位置的中心管上设有能与中心孔连通的连通孔；对应安装环台下方位置的中心管中部外侧套装有卡瓦锥管，卡瓦锥管上端位于轴管套下部内侧，卡瓦锥管下部呈上小下大的圆台状，卡瓦锥管上部外侧固定安装有固定螺母，轴管套下端内侧固定安装有固定套，对应固定套下侧位置的卡瓦锥管中部外侧套装有卡瓦，卡瓦下部内侧受向上的挤压力能够径向向外扩张，卡瓦锥管下端内侧设有安装环槽，对应安装环槽中部位置的卡瓦锥管内侧与中心管下部外侧之间设有能够防止中心管相对卡瓦锥管下行的锁止组件；卡瓦锥管下端内侧固定安装有套装在中心管外侧的上胶筒连接管，中心管下端外侧与下胶筒连接管上端内侧固定安装在一起，对应上胶筒连接管与下胶筒连接管之间位置的中心管外侧套装有胶筒总成；下胶筒连接管下端内侧固定安装有下端位于其下方的节流组件，下胶筒连接管下端外侧固定安装有下端位于节流组件下方的防砂罩。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述胶筒总成可包括上胶筒、上胶筒锥管和下胶筒，上胶筒、上胶筒锥管和下胶筒由上至下依次套装在中心管下部外侧对应位置，上胶筒锥管上端呈上小下大的圆台状，上胶筒锥管上端位于上胶筒下端内侧，下胶筒连接管上端呈上小下大的圆台状，下胶筒连接管上端位于下胶筒下端内侧，下胶筒连接管下端内侧设有与中心孔连通的连通环槽，连通环槽内侧与节流组件上部外侧固定安装在一起。

上述节流组件可包括节流座和节流嘴，节流座中部设有上下贯通且与中心孔连通的空腔，节流座下端内侧设有支撑环台，支撑环台上座有节流嘴。

上述对应安装环槽下端位置的卡瓦锥管内侧与上胶筒连接管外侧可通过螺纹连接固定安装在一起；下胶筒连接管上端内侧与中心管下端外侧通过螺纹连接固定安装在一起；连通环槽内侧与节流座上部外侧通过螺纹连接固定安装在一起。

上述锁止机构可包括锁环、倒齿、止退齿和剪钉，卡瓦锥管下部内侧设有锁环，锁环内侧由上至下设有至少一组止退齿，止退齿横截面呈直角三角形的环台且环台上宽下窄，对应锁圈位置的中心管外侧设有与止退齿相匹配的倒齿，倒齿横截面呈直角三角形的环台且环台上窄下宽；对应锁圈中部外侧位置的卡瓦锥管内侧设有豁口，锁圈中部外侧固定安装有外端位于豁口内的剪钉。

上述还可包括密封圈，对应水汽孔上方位置的涡流轴内侧与中心管上部外侧之间设有密封圈。

上述涡流轴下部可沿圆周均布四个内外贯通的水汽孔。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过将节流器和涡流工具集成为一体，通过节流组件节流降压，再经过涡流工具将不规则低效率紊流流体转化为规则的涡流流体，并在油管内分成明显的气、液两相旋流的能力，最终达到提高气井的携液能力，降低油管压力损失，提高采气量的效果，具有安全、省力、简便和高效的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视半剖视结构示意图。

附图2为附图1中的锁止机构局部剖视放大结构示意图。

附图3为附图1中涡流轴的放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为中心管，2为打捞颈，3为涡流轴，4为销钉孔，5为中心孔，6为轴管套，7为安装环台，8为水汽孔，9为螺旋槽，10为连通孔，11为卡瓦锥管，12为固定套，13为卡瓦，14为安装环槽，15为节流座，16为空腔，17为支撑环台，18为节流嘴，19为防砂罩，20为上胶筒连接管，21为上胶筒，22为上胶筒锥管，23为下胶筒，24为下胶筒连接管，25为锁环，26为倒齿，27为止退齿，28为剪钉，29为密封圈，30为固定螺母。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该井下节流涡流排水采气一体化工具包括中心管1、打捞颈2、涡流轴3、轴管套6、卡瓦13、卡瓦锥管11、上胶筒连接管20、下胶筒连接管24、防砂罩19、锁止组件、胶筒总成和节流组件，中心管1中部外侧套装有轴管套6，轴管套6中部内侧设有安装环台7，中心管1下端设有开口向下的中心孔5，中心孔5上端位于安装环台7上方；安装环台7上端固定安装有套装在中心管1上部外侧的涡流轴3，涡流轴3下部沿圆周分布有至少两个内外贯通的水汽孔8，对应每个水汽孔8上端位置的涡流轴3上部外侧设有开口向外且呈螺旋上升状的螺旋槽9，对应螺旋槽9上端位置的涡流轴3上端固定安装有套装在中心管1上部外侧的打捞颈2，对应水汽孔8下端位置的中心管1上设有能与中心孔5连通的连通孔10；对应安装环台7下方位置的中心管1中部外侧套装有卡瓦锥管11，卡瓦锥管11上端位于轴管套6下部内侧，卡瓦锥管11下部呈上小下大的圆台状，卡瓦锥管11上部外侧固定安装有固定螺母30，轴管套6下端内侧固定安装有固定套12，对应固定套12下侧位置的卡瓦锥管11中部外侧套装有卡瓦13，卡瓦13下部内侧受向上的挤压力能够径向向外扩张,卡瓦锥管11下端内侧设有安装环槽14，对应安装环槽14中部位置的卡瓦锥管11内侧与中心管1下部外侧之间设有能够防止中心管1相对卡瓦锥管11下行的锁止组件；卡瓦锥管11下端内侧固定安装有套装在中心管1外侧的上胶筒连接管20，中心管1下端外侧与下胶筒连接管24上端内侧固定安装在一起，对应上胶筒连接管20与下胶筒连接管24之间位置的中心管1外侧套装有胶筒总成；下胶筒连接管24下端内侧固定安装有下端位于其下方的节流组件，下胶筒连接管24下端外侧固定安装有下端位于节流组件下方的防砂罩19。

根据实际需求，中心管1上部设有内外贯通的销钉孔4，将本发明上端通过丢手销钉与丢手装置安装在一起，便于本发明随丢手装置下放。通过设置防砂罩19可避免砂石进入节流组件和中心管1内；通过设置节流组件用以控制气压和产量；通过设置卡瓦13，当卡瓦13撑开时能够与油管壁咬合，从而将本发明定位在油管壁内侧；通过设置能够径向膨胀的胶筒总成使胶筒总成与油管之间形成可靠密封，避免油气由此上升；通过设置涡流轴3，螺旋槽9将水汽孔8内的不规则低效率紊流流体转化为规则的涡流流体，涡流流体从涡流槽出去后继续在油管内螺旋上升，并在油管内分成明显的气、液两相旋流，从而增强其携液能力，能有效增加产气量减少井下积液，有效减少气田开发中后期井下积液对生产的影响。

本发明具体使用过程为：

（1）座封

通过丢手装置的丢手销钉上提中心管1，中心管1将带动防砂罩19、胶筒总成和卡瓦锥管11向上运动，涡流轴3、轴管套6、固定套12和卡瓦13在重力的作用下相对中心管1下行，在卡瓦锥管11的锥面向上推的作用下将卡瓦13撑开，使其与油管壁咬合，从而将本发明固定在油管内壁上；继续上提中心管1，卡瓦13与油管壁咬紧后，卡瓦锥管11受到卡瓦13的阻碍无法继续上行，从而固定住上胶筒连接管20位置不动，则中心管1将带动下胶筒连接管24向上挤压胶筒总成，使胶筒总成径向向外膨胀从将其外侧与油管壁密封，从而实现座封。

（2）排水采气

水汽从防砂罩19的孔内进入节流组件，从节流组件进入中心孔5内，水汽在中心孔5内上升至连通孔10后流入螺旋槽9内，水汽在螺旋槽9的作用下离开螺旋槽9后能够在油管内形成明显的气、液两相旋流，从而增强其携液能力。

（3）打捞

1）将专用打捞工具和震击器放在中心管1上端，用震击器震击中心管1，使锁止机构失效，使中心管1能够相对卡瓦锥管11下行，中心管1和卡瓦锥管11将会在重力作用下下落，卡瓦13逐渐失去压力向内收回，胶筒总成将随中心管1下落，胶筒总成在失去压力后将缩回与油管壁分离，打捞工具也同时下行至抓住打捞颈2，当中心管1下落至初始状态时，卡瓦锥管11下落至原位；

2）通过打捞工具上提打捞颈2，打捞颈2带动涡流轴3，涡流轴3带动轴管套6，轴管套6带动固定套12向上，当固定套12上端与固定螺母30下端相抵时，固定套12将推动卡瓦锥管11、上胶筒连接管20上行，上胶筒连接管20上行至与锁止结构下侧接触时，将推动锁止结构、中心管1、胶筒总成和下胶筒连接管24上行，从而带动防砂罩19和节流组件上行，从而将整个管串提出井口，完成打捞作业。

可根据实际需要，对上述井下节流涡流排水采气一体化工具作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3所示，胶筒总成包括上胶筒21、上胶筒锥管22和下胶筒23，上胶筒21、上胶筒锥管22和下胶筒23由上至下依次套装在中心管1下部外侧对应位置，上胶筒锥管22上端呈上小下大的圆台状，上胶筒锥管22上端位于上胶筒21下端内侧，下胶筒连接管24上端呈上小下大的圆台状，下胶筒连接管24上端位于下胶筒23下端内侧，下胶筒连接管24下端内侧设有与中心孔5连通的连通环槽，连通环槽内侧与节流组件上部外侧固定安装在一起。在使用过程中，通过胶筒总成对油管进行密封，从而使水汽、油气均从节流组件内经过，从而达到节流降压的作用，密封的具体过程为：中心管1上提同时卡瓦13与油管壁锁紧后，上胶筒连接管20不动，下胶筒连接管24跟着上行，接着推动下胶筒23、上胶筒锥管22、上胶筒21向上移动并受到上胶筒连接管20的阻碍，使上胶筒锥管22相对上胶筒21上行，通过其上端的锥面使上胶筒21膨胀，下胶筒连接管24相对下胶筒23上行，通过其端的锥面使下胶筒23膨胀，从而使胶筒总成外侧与油管密封。

如附图1、2、3所示，节流组件包括节流座15和节流嘴18，节流座15中部设有上下贯通且与中心孔5连通的空腔16，节流座15下端内侧设有支撑环台17，支撑环台17上座有节流嘴18。在使用过程中，通过节流嘴18实现节流降压的作用。

如附图1、2、3所示，对应安装环槽14下端位置的卡瓦锥管11内侧与上胶筒连接管20外侧通过螺纹连接固定安装在一起；下胶筒连接管24上端内侧与中心管1下端外侧通过螺纹连接固定安装在一起；连通环槽内侧与节流座15上部外侧通过螺纹连接固定安装在一起。在使用时，螺纹连接的固定方式方便拆卸和安装。

如附图1、2、3所示，锁止机构包括锁环25、倒齿26、止退齿27和剪钉28，卡瓦锥管11下部内侧设有锁环25，锁环25内侧由上至下设有至少一组止退齿27，止退齿27横截面呈直角三角形的环台且环台上宽下窄，对应锁圈位置的中心管1外侧设有与止退齿27相匹配的倒齿26，倒齿26横截面呈直角三角形的环台且环台上窄下宽；对应锁圈中部外侧位置的卡瓦13锥管11内侧设有豁口，锁圈中部外侧固定安装有外端位于豁口内的剪钉28。在使用过程中，通过剪钉28固定锁环25，通过锁环25上的止退齿27，可使中心管1相对锁环25只能上行，不能下行，保证了卡瓦13和胶筒总成受到持续的向上的推力而张开，从而保证了本发明与油管之间环腔的密封，打捞时，通过震击器剪断剪钉28，使中心管1和锁环25成为一体并在重力作用下向下落回初始位置。

如附图1、2、3所示，还包括密封圈29，对应水汽孔8上方位置的涡流轴3内侧与中心管1上部外侧之间设有密封圈29。在使用过程中，通过设置密封圈29可避免水汽从涡流轴3与中心管1之间的间隙流出，无法形成涡流的问题。

如附图1、2、3所示，涡流轴3下部沿圆周均布四个内外贯通的水汽孔8。在使用过程中，通过设置四个水汽孔8，可避免水汽孔8与连通孔10不对齐阻碍水汽流出的情况。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于包括中心管、打捞颈、涡流轴、轴管套、卡瓦、卡瓦锥管、上胶筒连接管、下胶筒连接管、防砂罩、锁止组件、胶筒总成和节流组件，中心管中部外侧套装有轴管套，轴管套中部内侧设有安装环台，中心管下端设有开口向下的中心孔，中心孔上端位于安装环台上方；安装环台上端固定安装有套装在中心管上部外侧的涡流轴，涡流轴下部沿圆周分布有至少两个内外贯通的水汽孔，对应每个水汽孔上端位置的涡流轴上部外侧设有开口向外且呈螺旋上升状的螺旋槽，对应螺旋槽上端位置的涡流轴上端固定安装有套装在中心管上部外侧的打捞颈，对应水汽孔下端位置的中心管上设有能与中心孔连通的连通孔；对应安装环台下方位置的中心管中部外侧套装有卡瓦锥管，卡瓦锥管上端位于轴管套下部内侧，卡瓦锥管下部呈上小下大的圆台状，卡瓦锥管上部外侧固定安装有固定螺母，轴管套下端内侧固定安装有固定套，对应固定套下侧位置的卡瓦锥管中部外侧套装有卡瓦，卡瓦下部内侧受向上的挤压力能够径向向外扩张，卡瓦锥管下端内侧设有安装环槽，对应安装环槽中部位置的卡瓦锥管内侧与中心管下部外侧之间设有能够防止中心管相对卡瓦锥管下行的锁止组件；卡瓦锥管下端内侧固定安装有套装在中心管外侧的上胶筒连接管，中心管下端外侧与下胶筒连接管上端内侧固定安装在一起，对应上胶筒连接管与下胶筒连接管之间位置的中心管外侧套装有胶筒总成；下胶筒连接管下端内侧固定安装有下端位于其下方的节流组件，下胶筒连接管下端外侧固定安装有下端位于节流组件下方的防砂罩。

2.根据权利要求1所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于胶筒总成包括上胶筒、上胶筒锥管和下胶筒，上胶筒、上胶筒锥管和下胶筒由上至下依次套装在中心管下部外侧对应位置，上胶筒锥管上端呈上小下大的圆台状，上胶筒锥管上端位于上胶筒下端内侧，下胶筒连接管上端呈上小下大的圆台状，下胶筒连接管上端位于下胶筒下端内侧，下胶筒连接管下端内侧设有与中心孔连通的连通环槽，连通环槽内侧与节流组件上部外侧固定安装在一起。

3.根据权利要求1或2所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于节流组件包括节流座和节流嘴，节流座中部设有上下贯通且与中心孔连通的空腔，节流座下端内侧设有支撑环台，支撑环台上座有节流嘴。

4.根据权利要求3所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于对应安装环槽下端位置的卡瓦锥管内侧与上胶筒连接管外侧通过螺纹连接固定安装在一起；下胶筒连接管上端内侧与中心管下端外侧通过螺纹连接固定安装在一起；连通环槽内侧与节流座上部外侧通过螺纹连接固定安装在一起。

5.根据权利要求1或2或4所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于锁止机构包括锁环、倒齿、止退齿和剪钉，卡瓦锥管下部内侧设有锁环，锁环内侧由上至下设有至少一组止退齿，止退齿横截面呈直角三角形的环台且环台上宽下窄，对应锁圈位置的中心管外侧设有与止退齿相匹配的倒齿，倒齿横截面呈直角三角形的环台且环台上窄下宽；对应锁圈中部外侧位置的卡瓦锥管内侧设有豁口，锁圈中部外侧固定安装有外端位于豁口内的剪钉。

6.根据权利要求3所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于锁止机构包括锁环、倒齿、止退齿和剪钉，卡瓦锥管下部内侧设有锁环，锁环内侧由上至下设有至少一组止退齿，止退齿横截面呈直角三角形的环台且环台上宽下窄，对应锁圈位置的中心管外侧设有与止退齿相匹配的倒齿，倒齿横截面呈直角三角形的环台且环台上窄下宽；对应锁圈中部外侧位置的卡瓦锥管内侧设有豁口，锁圈中部外侧固定安装有外端位于豁口内的剪钉。

7.根据权利要求1或2或4或6所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于还包括密封圈，对应水汽孔上方位置的涡流轴内侧与中心管上部外侧之间设有密封圈。

8.根据权利要求3所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于还包括密封圈，对应水汽孔上方位置的涡流轴内侧与中心管上部外侧之间设有密封圈。

9.根据权利要求5所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于还包括密封圈，对应水汽孔上方位置的涡流轴内侧与中心管上部外侧之间设有密封圈。

10.根据权利要求1或2或4或6或8或9所述的井下节流涡流排水采气一体化工具，其特征在于涡流轴下部沿圆周均布四个内外贯通的水汽孔。

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