一种用于天然气井的气体冲砂阀的制作方法

本发明涉及天然气井解堵作业领域，特别涉及一种用于天然气井的气体冲砂阀。

背景技术：

随着油气田开发的伸入，特别是天然气井开发中，出砂现象普遍且严重，需要经常性地对天然气井进行冲砂作业。

现有技术的天然气井冲砂作业一般选用液体作为冲砂介质来进行冲砂，需要配备一台作业机、一台地面泵车、两台拉运冲砂液罐车和若干井口操作人员。在冲砂过程中，需要在井口操作人员的操作下，确保作业机性能良好，地面泵车能够持续不断的向连续油管中泵入工作液并持续多个小时，以保证冲砂质量和效率。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有技术采用液体作为冲砂介质来进行冲砂，相对来说工作量大，劳动强度高，能源消耗量大，用时长，当液体注入到天然气井中时，易造成井内的污染，对进一步地开发作业造成影响。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种用于天然气井的气体冲砂阀，利用气体为冲砂介质进行冲砂，用以减轻劳动强度。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种用于天然气井的气体冲砂阀，设置在油管的末端，所述气体冲砂阀包括本体、喷嘴和冲砂头，其中，

所述本体的第一端与所述油管相连，所述本体的第二端与所述冲砂头相连；

所述本体的内部中空，所述喷嘴的第一端固定在所述本体的内部，所述喷嘴的第二端伸出所述本体的第二端；

所述冲砂头的内部中空，所述冲砂头通过所述喷嘴与所述本体的内部连通；

所述本体的第二端的侧壁上开设有通孔，所述通孔连通所述本体的内部与所述本体的外部。

进一步地，所述冲砂头的内部开设有连通的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔的内径从所述冲砂头的一端向内逐渐减小，所述第二空腔的内径从所述冲砂头的内部向所述冲砂头的另一端逐渐增大。

进一步地，所述喷嘴为空心锥体喷嘴，所述喷嘴的第二端的外径小于所述喷嘴的第一端的外径。

进一步地，所述喷嘴的第二端伸入到所述第一空腔中，且所述喷嘴的第二端的外径小于所述第一空腔与所述第二空腔的连接处的内径。

进一步地，所述冲砂头的第二端呈锯齿状。

进一步地，所述气体冲砂阀还包括接头，所述接头设置在所述本体的第一端，且位于所述本体的第一端与所述油管之间。

进一步地，所述接头的内部中空，且与所述本体的内部连通。

进一步地，所述通孔的数量为4～6个，且均匀布设在所述本体的侧壁上。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供了一种用于天然气井的气体冲砂阀，本体的两端分别于油管和冲砂头相连，本体的内部中空，喷嘴的第一端固定在本体的内部，喷嘴的第二端伸出本体的第二端，冲砂头的内部中控，冲砂头通过喷嘴与本体的内部连通，同时，在本体的第二端的侧壁上开设有通孔，通孔连通本体的内部与本体的外部，当气体冲砂阀连同油管一同下入到天然气井中的目的层段时，向油管中通入气体，利用文丘里原理实现冲砂作业，操作简单便捷，劳动强度小，不会造成井内的污染，进而保障后续开发作业的顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于天然气井的气体冲砂阀的透视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于天然气井的气体冲砂阀的剖面结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1、本体；

101、通孔；

2、喷嘴；

3、冲砂头；

301、第一空腔；

302、第二空腔；

4、接头。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种用于天然气井的气体冲砂阀，其结构示意图如图1所示，包括本体1、喷嘴2和冲砂头3。

本体1的第一端与油管相连，本体1的第二端与冲砂头3相连。

本体1的内部中空，喷嘴2的第一端固定在本体1的内部，喷嘴2的第二端伸出本体1的第二端。

冲砂头3的内部中空，冲砂头3通过喷嘴2与本体1的内部连通。

本体1的第二端的侧壁上开设有通孔101，通孔101连通本体1的内部与本体1的外部。

因此，本发明实施例通过本体1、喷嘴2和冲砂头3，当气体冲砂阀连同油管一同下入到天然气井中的目的层段时，向油管中通入气体，实现冲砂作业，操作简单便捷，劳动强度小，不会造成井内的污染，进而保障后续开发作业的顺利进行。

需要说明的是，本发明实施例的气体冲砂阀在利用气体介质进行冲砂时，利用的工作原理为文丘里原理，运用在本发明实施例中时，具体为：当高压气流从油管进入本体1、流过喷嘴2时，由于喷嘴2口径小于本体1的内径，气流流通通道由粗变细，气体流速加快，此时，在喷嘴2第二端的后侧形成一个近似“真空”的区域区，产生一定地吸附作用，由于此处的本体1开设有通孔101，使得从冲砂头3流出的气体再被吸附而回流入通孔101中，再与从喷嘴2流出的气体混合后通过冲砂头3，对目的层位进行冲砂作业。

为了更好地实现本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀的作用，如图2所示，冲砂头3的内部开设有连通的第一空腔301和第二空腔302，第一空腔301的内径从冲砂头3的一端向内逐渐减小，第二空腔302的内径从冲砂头3的内部向冲砂头3的另一端逐渐增大，使得冲砂头3的内径在第一空腔301和第二空腔302处最窄，形成喉口，喉口可以与喷嘴2的第二端配合，更好地利用文丘里原理实现高压气体的喷出，对目的层位实现冲砂作业。

同时，在本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀中，喷嘴2为空心锥体喷嘴，喷嘴2的第二端的外径小于喷嘴2的第一端的外径，如图1和图2所示，喷嘴2的第一端固定在本体1内，喷嘴2的第二端呈锥体状，使得喷嘴2的第二端的外径小于喷嘴2的第一端外径，使得气流在经过喷嘴2时实现流通通道由粗变细，气体流速加快。

进一步地，喷嘴2的第二端伸入到第一空腔301中，且喷嘴2的第二端的外径小于第一空腔301与第二空腔302的连接处的外径，使得从冲砂头3喷出的气体再冲刷过目的层位的砂体后，可以从通孔101回流进入本体1中，经过喷嘴2的第二端的外部与冲砂头3的第一空腔301的内部之间的间隙，实现与从喷嘴2流出的气体混合后再次通过冲砂头3，对目的层位不断地进行冲砂作业。

需要说明的是，从图2中可以看出的是，喷嘴2的锥体部分从本体1内部延伸到第一空腔301内，通孔101开设在本体1的第二端的侧壁上，且位于喷嘴2的锥体部分的上部，在本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀中，通孔101的数量为4～6个，优选为5个，且均匀布设在本体1的侧壁上，可以更好地实现气体的回流。

为了更好地实现对目的层位的冲砂作业，在本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀中，冲砂头3的第二端呈锯齿状，使得当气体冲砂阀在安装在油管的下端下入到天然气井中时，可以利用冲砂头3的第二端的锯齿状构造撞击目的层位的砂体，对其砂面进行试探。

为了更好地实现对气体冲砂阀的固定安装，在本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀中，气体冲砂阀还包括接头4，接头4设置在本体的第一端，如图1和图2所示，且位于本体1的地缘与油管之间，接头4内设置有连接用的ammt丝扣，可以通过ammt丝扣与油管实现稳定连接。

在本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀中，在连接关系上，优选地，接头4与本体1通过螺纹方式连接，喷嘴2的第一端通过螺纹方式连接在本体1的内部，冲砂头3与本体1的第二端之间通过螺纹方式连接，保证各部件之间的稳定固定，在其他实施例中，接头4与本体1、喷嘴2的第一端与本体1、冲砂头3与本体1的第二端之间还可以使用丝扣方式或者焊接方式等连接形式，在此不作具体限定。

在本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀中，本体1、喷嘴2、冲砂头3和接头4皆采用金属材料，保证气体冲砂阀的牢固且不易损坏。

在本发明实施例的用于天然气井的气体冲砂阀中，气体优选为氮气，一方面因为氮气易于获取，另一方面由于氮气不易与天然气井中的气体发生反应，不会对开采出来的气体产生污染，可以保障后续开发作业的顺利进行。

在实际对天然气井进行冲砂作业过程中，分为以下几步进行操作：

首先，在地面上连接气体冲砂阀的各组件，保证接头4、本体1、喷嘴2与冲砂头3之间连接紧固牢靠，喷嘴2的第二端与喉口的距离在有效间距内；

其次，将气体冲砂阀连接到油管的末端，随同油管一起下入到天然气井的冲砂层段，在到达目的层段时，连续下放油管，进行砂面试探；

最后，在核准后，地面的制氮车开始制氮气，使得氮气通过油管进入到气体冲砂阀中，进行冲砂作业。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。