CN114776267B - 一种可多次座封的分离式井下节流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可多次座封的分离式井下节流器，包括节流器外壳和封塞器，节流器外壳包括内套管，内套管上端螺纹连接有定位套管，定位套管外由下至上依次套设有推管、胶筒安装套管和外套管，胶筒安装套管顶端与外套管底端螺纹连接，胶筒安装套管上滑动套设有胶筒，推管上端套设在胶筒安装套管上，定位套管顶部连接有中心套管，外套管通过螺纹与中心套管底部固定连接，外套管与中心套管之间设置有驱动电机，驱动电机转动连接有转动轴，转动轴穿过定位套管，转动轴下端通过螺纹与推管转动连接，转动轴带动推管上下移动，定位套管内设置有封塞器。可重复多次座封，且座封密封可靠，节流器下入深度可调，打捞方便。

Description

一种可多次座封的分离式井下节流器

技术领域

本发明涉及石油天然气油藏采气技术领域，尤其涉及一种可多次座封的分离式井下节流器。

背景技术

井下节流器是一种用于防止天然气在井下采集过程中因高压低温条件生产天然气水合物进而堵塞井口装置的一种井下节流降压装置。井下节流器的使用不仅提高了生产效率，同时还可减少地面设备运行压力、降低开采成本。

目前，井下节流器按座封方式的不同可分为卡瓦式井下节流器和预置式井下节流器。卡瓦式井下节流器是利用差速提拉的方式座封在生产管柱内任意位置，并通过提拉剪断一次性销钉来实现胶筒密封功能，而预置式井下节流器则是通过投放到预先连接在生产管柱上的预置工作筒内实现座封。

石油天然气学报上发表的《井下节流泡沫排水采气工艺适用性探讨》一文提出井下节流器虽然在提高生产安全系数，降低生产运作成本上起到积极作用，但由于节流器对泡沫具有明显的剪切消泡作用，会导致泡沫排水效果急剧降低，进而导致气田开发成本急剧上升。在文章的结论部分作者明确指出针对于产能低、产气量小的气井，积液高度以及积液面与节流器相对位置是影响井下节流条件下泡沫排液效果的主要因素，液面与节流器相距越近，则泡沫排液效果越好。针对于产气量在5000m³/d以上的气井，通过优化节流器下入深度也能改善泡沫排液效果。

由此可见节流器下入深度与泡沫排液效果存在一定联系，通过合理地优化节流器下入深度可以以低成本的方式提高泡沫排液效果。但前文所述的卡瓦式井下节流器和预置式井下节流器均存在不可重复座封的缺点，因此研制一种可在井下多次座封，调整井下节流器下入深度的新型井下节流器就显得十分重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种可多次座封的分离式井下节流器，可重复多次座封，且座封密封可靠，节流器下入深度可调，打捞方便。

本发明的技术方案是一种可多次座封的分离式井下节流器，包括节流器外壳和封塞器，所述节流器外壳包括内套管，所述内套管上端螺纹连接有定位套管，所述定位套管外由下至上依次套设有推管、胶筒安装套管和外套管，所述胶筒安装套管顶端与外套管底端螺纹连接，所述胶筒安装套管上滑动套设有胶筒，所述推管上端套设在胶筒安装套管上，所述定位套管顶部连接有中心套管，所述外套管通过螺纹与中心套管底部固定连接，所述外套管与中心套管之间设置有驱动电机，所述驱动电机转动连接有转动轴，所述转动轴穿过定位套管，所述转动轴下端与推管转动连接，所述转动轴带动推管上下移动，所述定位套管内设置有封塞器。

进一步的，所述转动轴下端通过齿轮连接有齿轮环，所述齿轮环外壁通过螺纹与推管内壁转动连接，通过转动轴的旋转带动齿轮环旋转，进而带动推管在定位套管上上下移动。

进一步的，所述转动轴下端为丝杆，所述推管内固定设置有滑块，所述滑块套设在丝杆上，所述滑块与丝杆螺纹转动连接。

进一步的，所述外套管上端连接有密封底盘，所述密封底盘上滑动设置有多个定位块，所述定位块底部固定连接有齿条，所述转动轴顶部穿过密封底盘，所述转动轴顶部设置有齿轮，所述齿轮与齿条啮合。

进一步的，所述定位块上设置有上挡环，所述上挡环套设在中心套管上，所述上挡环顶部螺纹连接有打捞头，所述打捞头通过螺纹套设在中心套管上。

进一步的，所述内套管底部通过螺纹连接有进气筒，所述进气筒内设置有过滤网，所述过滤网顶部与内套管通过螺纹连接。

进一步的，所述封塞器包括连接套管、打捞管，连接套管内部设置有节流嘴，所述节流嘴顶部设置有分隔环，所述分隔环与连接套管顶部螺纹连接，所述分隔环通过螺纹套设在打捞管底部，所述连接套管外部滑动套设有定位滑套，所述打捞管中部通过螺纹套设有推块，所述打捞管上部通过螺纹套设有上挡管，所述上挡管与定位滑套之间设置有定位卡块，所述定位卡块与上挡管之间设置有复位弹簧，所述定位滑套套设在推块上，所述定位滑套与推块之间竖直设置有控制弹簧，所述推块上设置有定位环，所述定位滑套内壁设置有与定位环配合的定位槽，所述定位环与定位槽之间设置有控制球。

进一步的，所述定位槽为波浪形定位槽，所述定位槽间隔设置有两种不同的限位高度，所述定位槽相邻位置的槽道倾斜角度不同。

进一步的，所述连接套管下部通过螺纹连接有进气管。

进一步的，所述定位套管内设置有与定位滑套适配的限位台阶，所述定位套管内还设置有与定位卡块适配的卡槽。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过转动轴的转动可以带动推管向上移动，从而使推管向上挤压胶筒，使胶筒向井壁变形延伸，贴近井壁，实现节流器外壁与井壁的密封，转动轴反转时，带动推管向下移动，解除对胶筒的挤压，胶筒回缩解除节流器与井壁的密封，通过转动轴的正反转使节流器可重复多次密封，且胶筒的密封可靠，同时使节流器可以在井下任意位置进行调节密封，下入深度可调，打捞方便；

2、通过胶筒的挤压实现了节流器的密封，且通过齿轮的转动带动齿条的移动，进而带动定位块的伸出与井壁接触固定，实现了节流器在井下的座封，提高了节流器在井下座封稳定性，同时齿轮反转，也可使定位块回缩，解除与井壁的固定，使节流器具有了重复多次座封的能力，且推管与定位块通过转动轴同步带动，座封步调一致，提高了节流器座封的可靠性；

3、节流器内的封塞器与定位套管之间的连接同样可以反复多次进行，使封塞器能够快速的在定位套管内进行固定，同时也可以快速的接触固定，使封塞器的安装打捞方便快捷。

附图说明

图1为本发明中井下节流器外壳的立体结构示意图；

图2为本发明中井下节流器外壳的剖面结构示意图(节流器未座封时)；

图3为本发明中井下节流器外壳的剖面结构示意图(节流器座封在井壁时)；

图4为本发明中井下节流器外壳中定位块处的结构示意图；

图5为本发明中封塞器的剖面结构示意图；

图6为本发明中定位滑套的剖面结构示意图；

图7为本发明的剖面结构示意图(放入封塞器)；

图8为本发明的剖面结构示意图(封塞器固定在定位套管内时)；

图中：1、内套管；2、定位套管；3、推管；4、胶筒安装套管；5、外套管；6、胶筒；7、中心套管；8、驱动电机；9、转动轴；10、密封底盘；11、定位块；12、齿条；13、齿轮；14、上挡环；15、打捞头；16、进气筒；17、过滤网；18、连接套管；19、打捞管；20、节流嘴；21、分隔环；22、定位滑套；23、推块；24、上挡管；25、定位卡块；26、复位弹簧；27、控制弹簧；28、定位环；29、定位槽；30、控制球；31、进气管；32、限位台阶；33、卡槽；34、齿轮环。

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。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-8所示，本发明提供了一种可多次座封的分离式井下节流器，包括节流器外壳和封塞器，所述节流器外壳包括内套管1，所述内套管1上端螺纹连接有定位套管2，所述定位套管2外由下至上依次套设有推管3、胶筒安装套管4和外套管5，所述胶筒安装套管4顶端与外套管5底端螺纹连接，所述胶筒安装套管4上滑动套设有胶筒6，所述推管3上端套设在胶筒安装套管4上，所述定位套管2顶部连接有中心套管7，所述外套管5通过螺纹与中心套管7底部固定连接，所述外套管5与中心套管7之间设置有驱动电机8，所述驱动电机8转动连接有转动轴9，所述转动轴9穿过定位套管2，所述转动轴9下端与推管3转动连接，所述转动轴9带动推管3上下移动，所述定位套管2内设置有封塞器。驱动电机8可连接电控系统总成，电控系统总成可以用于接收地面操作者的信号，控制驱动电机8的启停以及驱动电机8的正转和反转。

为了保证节流器的密封效果，外套管5与胶筒安装套管4、推管3与胶筒安装套管4、推管3与内套管1之间均设置有密封圈。驱动电机8、转动轴9有多个，均布在定位套管2上。

转动轴9与推管3之间的连接结构的第一种实施例，所述转动轴9下端通过齿轮13连接有齿轮环34，所述齿轮环外壁通过螺纹与推管3内壁转动连接，通过转动轴9的旋转带动齿轮环34旋转，进而带动推管3在定位套管2上上下移动。即转动轴9下端的齿轮13啮合齿轮环34的内圈，齿轮环34套设在推管3内壁，齿轮环外圈与推管3内壁螺纹连接，齿轮13的转动可以使齿轮环转动，齿轮环再通过螺纹带动推管3向上或者向下移动。

转动轴9与推管3之间的连接结构的第二种实施例，所述转动轴9下端为丝杆，所述推管3内固定设置有滑块，所述滑块套设在丝杆上，所述滑块与丝杆螺纹连接。即转动轴9与推管3之前的连接关系为丝杆与丝杆上的滑块的结构，丝杆转动，使滑块在丝杆上上下移动，从而带动推管3的上下移动。

所述外套管5上端连接有密封底盘10，所述密封底盘10上滑动设置有多个定位块11，所述定位块11底部固定连接有齿条12，所述转动轴9顶部穿过密封底盘10，所述转动轴9顶部设置有齿轮13，所述齿轮13与齿条12啮合。即定位块11与推管3在同一转动轴9的作用下同步运动。转动轴9带动推管3向上移动挤压推出胶筒6时，转动轴9上端带动齿轮13旋转，齿条12向井壁移动，进而带动定位块11向井壁移动，从而与井壁接触使节流器固定在井壁上。转动轴9反转时，推管3下降，定位块11回缩。定位块11有多个，沿节流器中轴线呈圆形均匀分布。

所述定位块11上设置有上挡环14，所述上挡环14套设在中心套管7上，所述上挡环14顶部螺纹连接有打捞头15，所述打捞头15通过螺纹套设在中心套管7上。所述内套管1底部通过螺纹连接有进气筒16，所述进气筒16内设置有过滤网17，所述过滤网17顶部与内套管1通过螺纹连接。

所述封塞器包括连接套管18、打捞管19，连接套管18内部设置有节流嘴20，所述节流嘴20顶部设置有分隔环21，所述分隔环21与连接套管18顶部螺纹连接，所述分隔环21通过螺纹套设在打捞管19底部，所述连接套管18外部滑动套设有定位滑套22，所述打捞管19中部通过螺纹套设有推块23，所述打捞管19上部通过螺纹套设有上挡管24，所述上挡管24与定位滑套22之间设置有定位卡块25，所述定位卡块25与上挡管24之间设置有复位弹簧26，所述定位滑套22套设在推块23上，所述定位滑套22与推块23之间竖直设置有控制弹簧27，所述推块23上设置有定位环28，所述定位滑套22内壁设置有与定位环28配合的定位槽29，所述定位环28与定位槽29之间设置有控制球30。

打捞管19、上挡管24、分隔环21、连接套管18、推块23之间固定连接位一个整体，同步运动，通过控制球30在定位槽29内的运动，使定位滑套22与推块23之间进行相对运动，从而使上挡管24挤压定位卡块25使其向外凸出，当上挡管24解除对定位卡块25的挤压时，定位卡块25在复位弹簧26的作用下回缩，解除封塞器与定位套管2之间的连接。

所述定位槽29为波浪形定位槽29，所述定位槽29间隔设置有两种不同的限位高度，所述定位槽29相邻位置的槽道倾斜角度不同。封塞器中推块23与定位滑套22之间的相对移动结构与按钮圆珠笔的结构原理相似。波浪形定位槽29具有两种不同的限位高度，相邻位置的槽道倾斜角度不同，使控制球30在定位槽29最低的位置时向相邻的槽道移动，即使推块23与定位滑套22之间有一个相对的转动，使控制球30从一个限位高度移动到另一个限位高度的定位槽29道内，改变推块23与定位滑套22的相对高度。上挡管24与定位卡块25之间斜面连接，方便上挡管24向外推出定位卡块25。

所述连接套管18下部通过螺纹连接有进气管31。所述定位套管2内设置有与定位滑套22适配的限位台阶32，所述定位套管2内还设置有与定位卡块25适配的卡槽33。

本发明的工作原理：

当节流器外壳下入到预定深度时，地面工作人员向井下电控系统总成发送信号，电控系统总成接受信号并带动驱动电机8转动，从而带动转动轴9旋转，转动轴9带动齿轮13旋转，进而带动齿条12的运动，由于定位块11与齿条12通过固定杆固定连接，所以定位块11可随齿条12运动，从而实现定位块11的伸出或缩回运动，定位块11采用耐磨材料制成，可实现多次座封；与此同时，转动轴9的旋转也会带动下方的推管3往上或向下移动，推管3在往上移动的过程中对胶筒6产生推力，使胶筒6变形并贴近井壁，从而实现密封。当需要根据实际情况调整节流器下放高度时，只需给电控系统总成发送信号，电控系统总成在接受到信号后开始控制驱动电机8反转，进而带动转动轴9反转，定位块11和推管3均做相反运动，此时封塞器外壳脱离井壁，可按需要利用打捞工具调整节流器位置。

当节流器外壳座封密封完成后，可利用下放工具将封塞器下入到节流器外壳内。当封塞器到达预定位置，即定位滑套22与定位套管2上的限位台阶32重合时，下放工具往下推压打捞管19，此时上挡管24挤压定位卡块25往外移动，使定位卡块25固定在定位套管2内的卡槽33中；同时打捞管19带动封塞器推块23往下移动，并压缩控制弹簧27，此时控制球30到达推块23与定位滑套22共同组成的槽道的最低端，当下放工具停止施加外力后，在控制弹簧27的作用下推块23往上移动，控制球30达到第二高的限位高度，此时上挡管24同样挤压着定位卡块25，使封塞器固定在定位套管2上。当需要取出封塞器时，只需要再次使用下放工具往下推动打捞管19，重复以上步骤并使控制球30移动到最高的限位高度，此时在控制弹簧27的作用下推块23上升，上挡管24上升，解除对定位卡块25的挤压，定位卡块25在复位弹簧26的作用下脱离定位套管2的卡槽33，封塞器与定位套管2解除固定。

本发明通过转动轴9的转动可以带动推管3向上移动，从而使推管3向上挤压胶筒6，使胶筒6向井壁变形延伸，贴近井壁，实现节流器外壁与井壁的密封，转动轴9反转时，带动推管3向下移动，解除对胶筒6的挤压，胶筒6回缩解除节流器与井壁的密封，通过转动轴9的正反转使节流器可重复多次密封，且胶筒6的密封可靠，同时使节流器可以在井下任意位置进行调节密封，下入深度可调，打捞方便；通过胶筒6的挤压实现了节流器的密封，且通过齿轮13的转动带动齿条12的移动，进而带动定位块11的伸出与井壁接触固定，实现了节流器在井下的座封，提高了节流器在井下座封稳定性，同时齿轮13反转，也可使定位块11回缩，解除与井壁的固定，使节流器具有了重复多次座封的能力，且推管3与定位块11通过转动轴9同步带动，座封步调一致，提高了节流器座封的可靠性；节流器内的封塞器与定位套管2之间的连接同样可以反复多次进行，使封塞器能够快速的在定位套管2内进行固定，同时也可以快速的接触固定，使封塞器的安装打捞方便快捷。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种可多次座封的分离式井下节流器，其特征在于：包括节流器外壳和封塞器，所述节流器外壳包括内套管(1)，所述内套管(1)上端螺纹连接有定位套管(2)，所述定位套管(2)外由下至上依次套设有推管(3)、胶筒安装套管(4)和外套管(5)，所述胶筒安装套管(4)顶端与外套管(5)底端螺纹连接，所述胶筒安装套管(4)上滑动套设有胶筒(6)，所述推管(3)上端套设在胶筒安装套管(4)上，所述定位套管(2)顶部连接有中心套管(7)，所述外套管(5)通过螺纹与中心套管(7)底部固定连接，所述外套管(5)与中心套管(7)之间设置有驱动电机(8)，所述驱动电机(8)转动连接有转动轴(9)，所述转动轴(9)穿过定位套管(2)，所述转动轴(9)下端与推管(3)转动连接，所述转动轴(9)带动推管(3)上下移动，所述定位套管(2)内设置有封塞器；

所述外套管(5)上端连接有密封底盘(10)，所述密封底盘(10)上滑动设置有多个定位块(11)，所述定位块(11)底部固定连接有齿条(12)，所述转动轴(9)顶部穿过密封底盘(10)，所述转动轴(9)顶部设置有齿轮(13)，所述齿轮(13)与齿条(12)啮合；

所述定位块(11)上设置有上挡环(14)，所述上挡环(14)套设在中心套管(7)上，所述上挡环(14)顶部螺纹连接有打捞头(15)，所述打捞头(15)通过螺纹套设在中心套管(7)上；

所述封塞器包括连接套管(18)、打捞管(19)，所述连接套管(18)内部设置有节流嘴(20)，所述节流嘴(20)顶部设置有分隔环(21)，所述分隔环(21)与连接套管(18)顶部螺纹连接，所述分隔环(21)通过螺纹套设在打捞管(19)底部，所述连接套管(18)外部滑动套设有定位滑套(22)，所述打捞管(19)中部通过螺纹套设有推块(23)，所述打捞管(19)上部通过螺纹套设有上挡管(24)，所述上挡管(24)与定位滑套(22)之间设置有定位卡块(25)，所述定位卡块(25)与上挡管(24)之间设置有复位弹簧(26)，所述定位滑套(22)套设在推块(23)上，所述定位滑套(22)与推块(23)之间竖直设置有控制弹簧(27)，所述推块(23)上设置有定位环(28)，所述定位滑套(22)内壁设置有与定位环(28)配合的定位槽(29)，所述定位环(28)与定位槽(29)之间设置有控制球(30)。

2.根据权利要求1所述的可多次座封的分离式井下节流器，其特征在于：所述转动轴(9)下端通过齿轮(13)连接有齿轮环，所述齿轮环外壁通过螺纹与推管(3)内壁转动连接，通过转动轴(9)的旋转带动齿轮环旋转，进而带动推管(3)在定位套管(2)上上下移动。

3.根据权利要求1所述的可多次座封的分离式井下节流器，其特征在于：所述转动轴(9)下端为丝杆，所述推管(3)内固定设置有滑块，所述滑块套设在丝杆上，所述滑块与丝杆螺纹转动连接。

4.根据权利要求1所述的可多次座封的分离式井下节流器，其特征在于：所述内套管(1)底部通过螺纹连接有进气筒(16)，所述进气筒(16)内设置有过滤网(17)，所述过滤网(17)顶部与内套管(1)通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的可多次座封的分离式井下节流器，其特征在于：所述定位槽(29)为波浪形定位槽(29)，所述定位槽(29)间隔设置有两种不同的限位高度，所述定位槽(29)相邻位置的槽道倾斜角度不同。

6.根据权利要求1所述的可多次座封的分离式井下节流器，其特征在于：所述连接套管(18)下部通过螺纹连接有进气管(31)。

7.根据权利要求1所述的可多次座封的分离式井下节流器，其特征在于：所述定位套管(2)内设置有与定位滑套(22)适配的限位台阶(32)，所述定位套管(2)内还设置有与定位卡块(25)适配的卡槽(33)。

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