CN114439416A - 一种预置式井下节流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预置式井下节流器，包括节流器内芯和预置筒，节流器内芯包括凸轮卡定机构以及节流密封机构，凸轮卡定机构处于节流密封机构的上侧，且凸轮卡定机构的外筒与节流密封机构的外筒固定连接或一体成型；预置筒的内壁上设有用于与凸轮卡定机构的外筒或节流密封机构的外筒在向下的方向上相挡止的挡止结构，挡止结构具有供节流器内芯向下穿过的中心通道，预置筒的内壁与节流密封机构的外筒密封配合；凸轮卡定机构的挡止内芯的上端连接或一体成型有打捞头，用于对节流器内芯进行打捞。本发明的预置式井下节流器结构简单，投放时直接在井口投入节流器内芯即可，打捞时上拉打捞头使凸轮卡定器解锁即可打捞出井，方便快捷，不易卡死。

Description

一种预置式井下节流器

技术领域

本发明涉及一种预置式井下节流器。

背景技术

井下节流技术是在井下适当位置实现节流降压的过程，其工艺原理是让气流经过井下节流器的气嘴，使气体压力降低继而有效防止水合物的形成，大大降低了井筒和集输管线的压力，可达到使气井持续稳定生产的目的。

授权公告号为CN2732993Y的中国实用新型专利文件公开了一种新型气井井下节流器，该井下节流器是配合相应的预置筒使用的，使用时需要下入预置筒内并卡定在预置筒内的相应位置。井下节流器包括位于上部的节流密封机构和位于下部的凸轮卡定机构，节流密封机构和凸轮卡定机构均具有外筒，节流密封机构的外筒主要由滑动心轴和连接体构成，凸轮卡定机构用于与预置筒内的卡定槽（又称接箍）配合将井下节流器卡定在相应位置，节流密封机构用于实现对气流的节流降压作用：节流密封机构外筒的内孔中设有用于节流的气嘴，节流密封机构外筒中具有用于供天然气通过节流密封机构并对其进行节流降压的的节流通道，外筒外部与预置筒密封配合以使天然气均能通过节流通道。节流密封机构外筒上端通过销钉连接有投送头，用于与钢丝连接向下投送井下节流器。节流密封机构的外筒下端通过销钉与凸轮卡定机构的外筒固定连接，凸轮卡定机构的外筒内可转动装配有凸轮卡定器，凸轮卡定器的凸出部分可以沿外筒上的卡定孔伸出外筒外部与卡定槽配合，凸轮卡定机构还包括从外筒上端伸入外筒内部的打捞头，打捞头的上端与位于节流密封机构外筒内部的打捞帽相互配合设置，且打捞帽位于打捞头的上方；打捞头下端与凸轮卡定器挡止配合，形成阻碍凸轮卡定器逆时针转动的挡止内芯，打捞头上设有环形凸起，打捞头上于环形凸起和凸轮卡定机构的外筒之间套设有阻碍打捞头与凸轮卡定器脱离配合的弹簧，因此上提打捞头时凸轮卡定机构能够一起向上移动，并且凸轮卡定器位于卡定槽内时，其在挡止内芯的挡止作用下无法向上脱离卡定槽；只有在打捞头与打捞帽连接配合后，打捞头才能在上提作用下克服弹簧弹力向上运动，凸轮卡定器与挡止内芯解除配合后逆时针转动并脱离卡定槽。

上述气井井下节流器在使用时，首先需要先将用于限制井下节流器向下运动的井下卡定器下入预置筒中，再用钢丝连接振击器和投送头将井下节流器一同下入预置筒内，接下来投送和打捞作业时都需要配合振击器震断销钉后才能进行：投送时需要震断连接投送头和节流密封机构外筒的销钉，打捞时则需要震断连接节流密封机构外筒和凸轮卡定机构外筒之间的销钉，以使井下节流器能与预置筒解除卡定配合。综上，上述井下节流器在投送和打捞时需要震断销钉，且在节流工艺的前后还需要下放和打捞井下卡定器，操作较为繁琐，投捞并不方便，投捞效率也较低，且上述井下节流器的整体结构较为复杂，制造成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预置式井下节流器，能够解决现有技术中的井下节流器结构复杂、成本较高，投捞步骤繁多、投捞不方便的技术问题。

本发明的预置式井下节流器采用如下技术方案：

预置式井下节流器，包括：

预置筒及节流器内芯；

节流器内芯包括：

凸轮卡定机构以及节流密封机构；

凸轮卡定机构处于节流密封机构的上侧，且凸轮卡定机构的外筒与节流密封机构的外筒固定连接或一体成型；

预置筒的内壁上设有用于与凸轮卡定机构的外筒或节流密封机构的外筒在向下的方向上相挡止的挡止结构，挡止结构具有供节流器内芯向下穿过的中心通道，预置筒的内壁与节流密封机构的外筒密封配合；

凸轮卡定机构内预留有与节流密封机构的节流通道相连通的过气通道，或者，凸轮卡定机构与预置筒之间预留有与节流密封机构的节流通道相连通的过气通道，以供气体从下向上流经节流器内芯；

凸轮卡定机构的挡止内芯的上端连接或一体设置有打捞头，用于直接与打捞工具配合对节流器内芯进行打捞。

有益效果：本发明的预置式井下节流器，挡止结构位于预置筒内壁上并可供节流器内芯穿过，由于挡止结构不影响气井其他作业，不必像现有技术中的井下卡定器一样预先下入或者后期捞出，可节省一定作业步骤；凸轮卡定机构和节流密封机构上下位置分布合理，打捞头位于凸轮卡定机构的上端且与挡止内芯连接节流器内芯下放时可直接投入井内，打捞时可直接使用打捞工具对打捞头进行作业，通过凸轮卡定机构和打捞头就可以自动实现卡定或者解锁，操作步骤较少，投捞非常方便；并且节流器内芯结构上不用额外设置投送头或者打捞帽，就能够实现节流器内芯的投捞，整体结构较为简单，综上，本发明的预置式井下节流器结构简单、投捞方便，能够解决现有技术中的井下节流器投捞步骤多、投捞不方便，整体结构复、成本较高的技术问题。

进一步的，预置筒的内孔为变径孔，包括上端的大内径段和下端的小内径段，挡止结构由大内径段和小内径段之间的内径过渡面构成，凸轮卡定机构的外筒或者节流密封机构的外筒外径变径，包括上端的大外径段和下端的小外径段，大外径段和小外径段之间的外径过渡面用于与内径过渡面在向下方向上相挡止，小外径段与小内径段相贴且密封配合。

有益效果：预置筒和节流器内芯采用上述配合结构，便于对节流密封机构和预置筒之间的密封配合结构进行设置，两者之间的密封配合效果较好。

进一步的，所述内径过渡面和外径过渡面均为朝下倾斜延伸的锥面。

有益效果：该结构能够防止内径过渡面固体杂质堆积，避免由于挡止结构处固体杂质堆积导致节流器内芯无法进入卡定位置完成卡定。

进一步的，凸轮卡定机构的凸轮卡定器位于小内径段内。

有益效果：一方面，凸轮卡定器整体体积小，凸轮卡定机构与预置筒配合更紧密；另一方面，与凸轮卡定器配合的卡定槽位于壁厚较厚的小内径段上，有利于保证卡定槽处的预置筒壁厚，预置筒的结构强度较好。

进一步的，所述挡止内芯上或者挡止内芯与凸轮卡定机构的外筒之间设有导气结构，大外径段的外周面上设有供通过导气结构进入大外径段内的气体排出大外径段的泄气孔，所述过气通道包括导气结构和泄气孔。

有益效果：有利于气体快速通过，不会增加气流阻力。

进一步的，所述挡止内芯具有与凸轮卡定机构的外筒导向配合的外周面，导气结构为于挡止内芯外周面表面开设的沿挡止内芯轴向延伸的导气槽。

有益效果：导气结构加工简单，便于制造。

进一步的，所述导气槽沿圆周方向均布。

有益效果：有利于气体沿凸轮卡定机构外筒的内部均匀流通。

进一步的，节流密封机构的气嘴安装于其外筒的下端。

有益效果：方便根据气井生产需要拆装、更换气嘴。

进一步的，节流密封机构的下端安装有滤网。

有益效果：能够有效防止气嘴和节流密封机构内的节流通道堵塞，保证节流密封机构能够正常工作、起到节流降压作用。

进一步的，预置筒内用于与凸轮卡定器配合的卡定槽为弧形槽。

有益效果，弧形槽不易形成固体杂质堆积，有利于卡定槽与凸轮卡定器配合使节流器内芯完成卡定。

附图说明

图1是本发明的预置式井下节流器的具体实施例1的结构示意图；

图2是图1中A-A处挡止内芯的剖视图；

图中：1-预置筒；2-压帽；3-下筒体；4-打捞头；5-泄气孔；6-弹簧；7-导气槽；8-固定销钉；9-止转内芯；10-转动轴；11-凸轮卡定器；12-密封圈；13-气嘴；14-垫片；15-滤网。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例1：

本发明的预置式井下节流器，如图1所示，包括预置筒1和通过投捞作业置于预置筒1内的节流器内芯，节流器内芯主要包括位于上部的凸轮卡定机构和位于下部的节流密封机构。凸轮卡定机构和节流密封机构都具有外筒，凸轮卡定机构的外筒和节流密封机构的外筒一体成型，构成中心筒体。中心筒体包括通过螺纹旋装在一起的压帽2和下筒体3，压帽2通过螺纹安装在下筒体3上端。

凸轮卡定机构位于中心筒体的上端，预置筒内设置有与凸轮卡定机构配合设置的卡定槽，凸轮卡定机构包括中心筒体、凸轮卡定器11、止转内芯9和弹簧6。凸轮卡定器11通过转动轴10可转动装配在中心筒体内，且转动轴10的轴线与中心筒体轴线垂直。中心筒体上对应凸轮卡定器11的位置处开设有在凸轮卡定器11转动时供凸轮卡定器11上的凸出部分伸出中心筒体与卡定槽配合的卡定孔。

如图2所示，挡止内芯9为筒状结构，为方便对节流器内芯进行打捞，中心筒体上端设有打捞头4。打捞头4通过压帽2上的孔穿出中心筒体，打捞时可直接对打捞头4进行操作。打捞头4位于中心筒体内的部分通过固定销钉8与挡止内芯9固定连接，打捞头4与压帽2导向滑动配合，挡止内芯 9的外周面与中心筒体内孔导向滑动配合。在其他实施例中，打捞头也可与挡止内芯一体设置，此时打捞头上端外径不得大于压帽上孔的孔径以能将打捞头和压帽安装在下筒体上。

于图1的方向为基准，凸轮卡定器11上侧设有朝左设置的止转配合台阶面，挡止内芯9的下端可与凸轮卡定器11上的止转配合台阶面于水平方向上相挡止，阻碍凸轮卡定器11向左转动或者说阻碍凸轮卡定器11逆时针转动。弹簧6套装在打捞头4上并位于压帽2下端和挡止内芯9之间，可向挡止内芯9提供方向向下的弹性力以阻碍挡止内芯9与凸轮卡定器11脱离挡止配合，且打捞头4上提后能够带动中心筒体一同上移。非打捞状态时，打捞头4不受打捞工具上提的力，挡止内芯9于重力和弹簧9弹性力作用下与凸轮卡定器11挡止配合，此时如果凸轮卡定器11位于卡定槽内，则凸轮卡定器11在挡止内芯9的作用下无法逆时针转动而其凸出部分与卡定槽于向上方向上挡止配合、无法向上脱离卡定槽，凸轮卡定器11此时为锁定状态。打捞状态时，挡止内芯 9在打捞头4上提的作用下克服弹簧6弹性力上移，凸轮卡定器11逆时针旋转不再受到挡止内芯9阻碍，此时凸轮卡定器11为解锁状态。

节流密封机构位于凸轮卡定机构下方，用于对气体进行节流降压。节流密封机构主要由中心筒体、气嘴13、滤网15、垫片14和密封圈12构成。滤网15套装在中心筒体下端，气嘴13通过其上方位于中心筒体内孔中的环形台阶面和垫片14固定在中心筒体的下端，用于对通过其进入中心筒体内孔中的气流进行节流降压，气嘴13安装于中心筒体内孔的下端，方便对其进行拆装、更换。

预置筒1的内孔为变径孔，包括位于上端的大内径段和位于下端的小内径段，大内径段和小内径段之间设置有内径过渡面，相匹配的，中心筒体的外径变径，包括上端的大外径段和下端的小外径段，大外径段和小外径段之间设有外径过渡面。为减少预置筒1内于内径过渡面处堆积固体杂质以影响节流器内芯进入卡定位置，内径过渡面和外径过渡面都为向下倾斜延伸的锥面，内径过渡面和外径过渡面于向下方向上挡止配合，内径过渡面构成预置筒1内用于限制中心筒体向下运动的挡止结构，内径过渡面为环面，其中心孔构成供节流器内芯通过的中心通道。挡止结构和中心筒体挡止配合后能刚好使凸轮卡定器11位于卡定槽内、而不能向下脱离卡定槽。

当中心筒体下入预置筒1内，且凸轮卡定器11完成卡定后，大内径段和大外径段相互间隔设置，小内径段与中心筒体的小外径段相互贴合设置，小外径段的外周面设有用于与小内径段保持密封配合的密封圈12，密封圈12设有多个，通过多级密封保证密封的可靠性。由于节流密封机构位于小外径段上，经密封圈12的密封作用，气体只能通过气嘴13的节流降压作用后向上移动。节流密封机构的外筒内孔和气嘴13内孔一同形成对气体流经节流密封机构并进行节流降压的节流通道。

卡定孔和凸轮卡定器11位于小外径段，一方面，凸轮卡定机构与小外径段配合更为紧密，另一方面，卡定槽设置在壁厚相对较厚的小内径段上，有利于保证中心筒体的结构强度。为方便将通过节流通道流动至凸轮卡定机构处的气体排出节流器内芯，如图2所示，与中心筒体内孔导向配合的止转内芯9上设有用于使小外径段中的气体流通至大外径段中的导气结构，导气结构为均布在挡止内芯9外周面上的、沿挡止内芯轴向延伸的导气槽7。中心筒体的大外径段上于弹簧6处的外周面上则设置有泄气孔5，可供通过导气槽7进入大外径段的气体排出中心筒体。气体通过节流通道后，经中心筒体上凸轮卡定器处9的内孔、导气槽7、中心筒体上弹簧6处的内孔和泄气孔5自上而下流经节流器内芯，因此凸轮卡定机构内的上述结构形成与节流通道连通、供气体穿过节流器内芯的过气通道，本实施例中，过气通道设置在凸轮卡定机构内。

本发明的预置式井下节流器使用时，直接将节流器内芯下放至预置筒1中，在下放过程，凸轮卡定器11在内径过渡面作用下顺时针旋转进入小内径段，挡止内芯9上移，继而弹簧6受到压缩；凸轮卡定器11随后进入卡定槽内，于弹簧6的弹性力作用下挡止内芯9下移并推动凸轮卡定器逆时针旋转回位，当挡止内芯9与凸轮卡定器11挡止配合后凸轮卡定器11无法继续逆时针转动，凸轮卡定器11为锁定状态，不能向上脱离卡定槽，预置筒1内径过渡面和中心筒体的外径过渡面于向下方向上挡止配合，阻碍中心筒体继续向下运动，节流器内芯完成卡定。此时在密封圈作用下，中心筒体的下端与预置筒1保持密封，气体通过气嘴13进行节流降压，经节流通道和过气通道后排出节流器内芯。打捞时，需要使用打捞工具向上提打捞头，挡止内芯 9在打捞头作用下向上运动并压缩弹簧6，挡止内芯 9脱离凸轮卡定器11，凸轮卡定器11为解锁状态，中心筒体上移时凸轮逆时针转动脱离卡定槽，节流器内芯可以从预置筒1中打捞出来。

本发明的预置式井下节流器，包括配合巧妙的预置筒和节流器内芯，预置筒的内壁设有供节流器内芯穿过的挡止结构，挡止结构一体设置在预置筒内，不用在节流操作前提前下入或者捞出，简化节流操作步骤，另外，本发明的预置式井下节流器，各部分设置合理，打捞头位于中心筒体的上端，打捞时可直接对打捞头进行操作，相比现有技术中的井下节流器使用时需要震断销钉，本发明的预置式井下节流器结构简单，投捞步骤较少，操作十分方便。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例2：

与实施例1不同的是，凸轮卡定机构的外筒和节流密封机构的外筒通过螺纹连接后构成中心筒体，凸轮卡定机构的外筒包括上端的大外径段和下端的小外径段，小外径段的外径与节流密封机构的外筒外径相等。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例3：

与实施例1不同的是，内径过渡面为水平台阶面，相应的，中心筒体的外径过渡面也为水平台阶面。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例4：

与实施例1不同的是，凸轮卡定机构与预置筒之间预留有与节流通道相连通、供气体流通过节流器内芯的过气通道，例如：节流密封机构的外筒和凸轮卡定机构的外筒固定连接，节流密封机构的外筒包括上端的大外径段和下端的小外径段，大外径段的外径与凸轮卡定机构的外筒外径相等。节流密封机构外筒的内孔为上端封堵的盲孔，以使节流密封机构的节流通道与凸轮卡定机构外筒的内孔不连通，凸轮卡定器位于大外径段，外径过渡面位于凸轮卡定器的下方，大外径段上端设有用于将节流通道和预置筒与凸轮卡定机构外筒之间的环形空间相通的气孔，预置筒与凸轮卡定机构外筒之间的环形空间构成凸轮卡定机构和预置筒之间的过气通道，气体从节流通道进入过气通道、自下而上流经节流器内芯。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例5：

与实施例1不同的是，气嘴外部设有外螺纹，中心筒体内孔的下端设有内螺纹，气嘴通过螺纹旋装安装在中心筒体下端，且位于中心筒体的下方。

在其他实施例中，气嘴安装在节流密封机构外筒的内孔的上侧。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例6：

与实施例1不同的是，预置筒的内孔上下等径，挡止结构为安装固定在预置筒内孔内的挡止环，中心筒体下入预置筒后，大外径段和小外径段均与预置筒内壁间隔配合，小外径段外侧设置有密封胶筒，密封胶筒外部设有护套，通过护套和销钉将密封胶筒压缩安装在小外径段外侧以使护套的外径小于预置筒的内径，在节流器内芯下放且完成凸轮卡定后，使用振击器将销钉震断，护套下移，密封胶筒张开后与预置筒内壁保持密封。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例7：

与实施例1不同的是，导气结构为沿挡止内芯轴向延伸的导气孔，且导气孔为通孔，或者，导气结构为设置在挡止内芯的外周面与中心筒体内孔之间的环形间隔，气体可以通过两者之间的环形间隔向上流动。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例8：

与实施例1不同的是，导气槽于挡止内芯上沿圆周方向不均匀分布。

本发明的预置式井下节流器的具体实施例9：

与实施例1不同的是，压帽上沿轴向设有贯通的压帽孔，从导气槽进入大外径段内部的气体通过压帽孔排出大外径段，过气通道包括压帽孔和导气槽。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种预置式井下节流器，其特征是，包括：

预置筒及节流器内芯；

节流器内芯包括：

凸轮卡定机构以及节流密封机构；

凸轮卡定机构处于节流密封机构的上侧，且凸轮卡定机构的外筒与节流密封机构的外筒固定连接或一体成型；

预置筒的内壁上设有用于与凸轮卡定机构的外筒或节流密封机构的外筒在向下的方向上相挡止的挡止结构，挡止结构具有供节流器内芯向下穿过的中心通道，预置筒的内壁与节流密封机构的外筒密封配合；

凸轮卡定机构内预留有与节流密封机构的节流通道相连通的过气通道，或者，凸轮卡定机构与预置筒之间预留有与节流密封机构的节流通道相连通的过气通道，以供气体从下向上流经节流器内芯；

凸轮卡定机构的挡止内芯的上端连接或一体设置有打捞头，用于直接与打捞工具配合对节流器内芯进行打捞。

2.如权利要求1所述的预置式井下节流器，其特征是，预置筒的内孔为变径孔，包括上端的大内径段和下端的小内径段，挡止结构由大内径段和小内径段之间的内径过渡面构成，凸轮卡定机构的外筒或者节流密封机构的外筒外径变径，包括上端的大外径段和下端的小外径段，大外径段和小外径段之间的外径过渡面用于与内径过渡面在向下方向上相挡止，小外径段与小内径段相贴且密封配合。

3.如权利要求2所述的预置式井下节流器，其特征是，所述内径过渡面和外径过渡面均为朝下倾斜延伸的锥面。

4.如权利要求2或3所述的预置式井下节流器，其特征是，凸轮卡定机构的凸轮卡定器位于小内径段内。

5.如权利要求4所述的预置式井下节流器，其特征是，所述挡止内芯上或者挡止内芯与凸轮卡定机构的外筒之间设有导气结构，大外径段的外周面上设有供通过导气结构进入大外径段内的气体排出大外径段的泄气孔，所述过气通道包括导气结构和泄气孔。

6.如权利要求5所述的预置式井下节流器，其特征是，所述挡止内芯具有与凸轮卡定机构的外筒导向配合的外周面，导气结构为于挡止内芯外周面表面开设的沿挡止内芯轴向延伸的导气槽。

7.如权利要求6所述的预置式井下节流器，其特征是，所述导气槽沿圆周方向均布。

8.如权利要求1-3任意一项所述的预置式井下节流器，其特征是，节流密封机构的气嘴安装于其外筒的下端。

9.如权利要求8所述的预置式井下节流器，其特征是，节流密封机构的下端安装有滤网。

10.如权利要求1-3任意一项所述的预置式井下节流器，其特征是，预置筒内用于与凸轮卡定器配合的卡定槽为弧形槽。

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