CN112922564B - 一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置，上座和下座间隙配合，在上下座之间的腔室装有弹簧、球锥塞和小密封圈；上下座的配合完成之后一同装配到固定罩中，并且上下装有大密封圈进行密封，之后将防砂端盖通过螺纹连接拧紧到固定罩上，将上下座固定；在防砂端盖上依次装有防砂网、a挡圈和b挡圈，然后用螺钉对其进行固定，本发明根据节流原理，克服了常规井下节流器更换气嘴时要重复打捞节流器的缺陷，可根据井下压力的变化，具有能够实现实时调节节流面积的特点；同时球锥塞采用Mg‑Al合金制成，在气井生产后期，可将其完全降解，增大节流面积，实现增产，提高了天然气开采的效率，节省了人力、物力和财力。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气工业技术领域，特别涉及一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置。
背景技术
天然气是优质高效、绿色清洁的低碳能源。加快天然气开发利用，是我国推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要途径。然而在天然气的开采过程中极易形成天然的水合物，由此带来了一系列问题，比如堵塞井筒、管线、阀门等，极大地影响了天然气开采效率。除此之外，由于井下的天然气压力极高，在生产过程中会造成井口和输送管道压力过高，伴随巨大的安全隐患，所以必须将压力控制在合理范围内。根据节流原理，从而引入了气井的井下节流技术工艺，就是将节流器放置到井下油管的合适位置，使得天然气在井内发生节流降压降温过程，同时利用地层热能来加热节流后的低温天然气，从而就会降低水合物生成温度以及降低节流嘴的压力，最终实现水合物的有效防治。节流器的节流气嘴就是对天然气进行这一工作的非常重要的组成部分。但是常规的井下节流器的节流气嘴口径固定，不能根据井下压力的变化调整气嘴的节流面积，必须要把节流器从井底整体打捞出来更换气嘴，再次投放节流器，此工艺过程复杂而且耗时费力，极其不方便。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置，可根据井下压力的变化，具有能够实现实时调节节流面积的特点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术解决方案是：
一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置，包括间隙配合的上座2和下座5，在上座2、下座5之间的腔室内装有弹簧3、球锥塞4和小密封圈8，弹簧3安装在上座2的凹槽内，球锥塞4上端深入弹簧3内部，球锥塞4下端与下座5的锥孔配合，在上座2、下座5的配合处安装有小密封圈8；上座2、下座5一同装配在固定罩1中，并且通过上、下大密封圈7进行密封，固定罩1下部通过螺纹连接防砂端盖6。
所述的防砂端盖6与固定罩1连接处依次装有防砂网9、a挡圈10和b挡圈12，然后通过螺钉11对其进行固定。
所述上座2和下座5的中心处开有大小相等的大通孔A，圆周处开有均匀分布的大小相等的四个小通孔B；且上座2下端圆周45度方向有凸块2-1，与下座5上端圆周45度方向的短槽5-1相配合，使上座2、下座5的通孔对齐。
所述的球锥塞4由可降解的Mg-Al合金材料一体化加工制成，包括柱体4-1，柱体4-1顶端为半球状结构深入弹簧3内部，柱体4-1下端设置在圆台4-2上，圆台4-2下端为圆锥状结构，圆锥状结构与下座5的锥孔配合。
所述的b挡圈12圆周开有八个均匀分布的通孔，螺钉11从其中穿过，从而将防砂网9固定到防砂端盖6上。
本发明具有以下优点：
1、球锥塞4通过井压与弹簧3弹力的相互作用，实时调节球锥塞4的位置，改变天然气的节流面积，实现调节压力的目的。防止天然气水合物的生成，降低地面管线的运行压力，最终达到天然气的稳定生产。
2、球锥塞4选用可降解的Mg-Al合金材料，在井底压力不足以推动球锥塞时，通过添加特定浓度的NaCl溶液使其完全溶解，使天然气可从节流装置所有通孔通过，在气井生产的后期实现一定的增产。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2A是上座2的结构示意图，图2B是下座5的结构示意图。
图3是球锥塞4的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参照图1，一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置，与节流器中心轴通过螺纹连接，包括间隙配合的上座2和下座5，在上座2、下座5之间的腔室内装有弹簧3、球锥塞4和小密封圈8，弹簧3安装在上座2的凹槽内，球锥塞4上端深入弹簧3内部，球锥塞4下端与下座5的锥孔配合，在上座2、下座5的配合处安装有小密封圈8；上座2、下座5一同装配在固定罩1中，并且通过上、下大密封圈7进行密封，固定罩1下部通过螺纹连接防砂端盖6将上座2、下座5固定。
所述的防砂端盖6与固定罩1连接处依次装有防砂网9、a挡圈10和b挡圈12，然后用八个圆周均匀分布的大小相等的螺钉11对其进行固定。所述的b挡圈12圆周开有八个均匀分布的通孔，螺钉11从其中穿过，从而将防砂网9固定到防砂端盖6上。
参照图2，所述上座2和下座5的中心处开有大小相等的大通孔A，圆周处开有均匀分布的大小相等的四个小通孔B；且上座2下端圆周45度方向有凸块2-1，与下座5上端圆周45度方向的短槽5-1相配合，防止上座2、下座5之间的相对转动，使上座2与下座5的通孔对齐。
参照图3，所述的球锥塞4由可降解的Mg-Al合金材料一体化加工制成，包括柱体4-1，柱体4-1顶端为半球状结构深入弹簧3内部，柱体4-1下端设置在圆台4-2上，圆台4-2下端为圆锥状结构与下座5的锥孔配合。
本发明的工作原理为：
(1)气井生产前期，井下压力足够大。高压高温天然气通过防砂网9进入下座5的下腔室。由于井下压力足够大，天然气推动球锥塞4上行，进而压缩弹簧3，直至球锥塞4完全封堵中间大通道A，此时天然气从节流装置圆周的小通道B通过，实现对高压、高温流体的节流、降压、降温作用。
(2)气井生产中期，井下压力逐渐由高到低的动态变化。由于井底压力的逐渐减小，依靠弹簧3的恢复力，推动球锥塞4慢慢下移，中间大通道A被逐渐打开，天然气通过的面积逐渐增大，节流作用降低，实现一定的增产。
(3)气井生产后期，井下压力过低。不足以抵抗弹簧3的弹力，球锥塞4下行，中间大通道A被完全堵塞，要增大天然气产量，此时下入或从井口通过油管向节流器中投入特定浓度的NaCl溶液，在一段时间之内将球锥塞4完全溶解，实现节流装置的全通道打开，天然气通过的节流面积达到最大，实现气井井底压力低时的进一步增产。
Claims (3)
1.一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置，其特征在于，包括间隙配合的上座(2)和下座(5)，在上座(2)、下座(5)之间的腔室内装有弹簧(3)、球锥塞(4)和小密封圈(8)，弹簧(3)安装在上座(2)的凹槽内，球锥塞(4)上端深入弹簧(3)内部，球锥塞(4)下端与下座(5)的锥孔配合，在上座(2)、下座(5)配合处安装有小密封圈(8)；上座(2)、下座(5)一同装配在固定罩(1)中，并且通过上、下大密封圈(7)进行密封，固定罩(1)下部通过螺纹连接防砂端盖(6)；
所述上座(2)和下座(5)的中心处开有大小相等的大通孔(A)，圆周处开有均匀分布的大小相等的四个小通孔(B)；且上座(2)下端圆周45度方向有凸块(2-1)，与下座(5)上端圆周45度方向的短槽(5-1)相配合，使上座(2)、下座(5)的通孔对齐；
所述的球锥塞(4)由可降解的Mg-Al合金材料一体化加工制成，包括柱体(4-1)，柱体(4-1)顶端为半球状结构深入弹簧(3)内部，柱体(4-1)下端设置在圆台(4-2)上，圆台(4-2)下端为圆锥状结构与下座(5)的锥孔配合。
2.根据权利要求1所述的一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置，其特征在于，所述的防砂端盖(6)与固定罩(1)连接处依次装有防砂网(9)、a挡圈(10)和b挡圈(12)，然后通过螺钉(11)对其进行固定。
3.根据权利要求2所述的一种基于特种可降解合金球锥塞调节的井下节流装置，其特征在于，所述的b挡圈(12)圆周开有八个均匀分布的通孔，螺钉(11)从其中穿过，从而将防砂网(9)固定到防砂端盖(6)上。
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