井下节流器及采气管柱的制作方法

本实用新型涉及天然气开采技术领域，尤其涉及一种井下节流器及采气管柱。

背景技术：

油气田采气过程中，高压天然气流至井口时，井口的温度较低，可能会出现高压天然气生成水合物而堵塞天然气管道的问题。为了解决该问题，一般会将井下节流器下入到油管内，使高压天然气通过井下节流器的节流通道，使高压天然气的降压、降温，再利用地层热能加热低温天然气，使天然气上升至井口时温度能恢复到节流前温度，压力也降低，防止形成水合物堵塞。

现有的井下节流器包括中心管以及套设在中心管外的卡瓦和卡瓦锥体，卡瓦锥体套在卡瓦的外侧，且卡瓦和卡瓦锥体之间为斜面接触。一般地，利用下入工具将井下节流器下入油管，下入工具在液压作用下向下推动卡瓦，卡瓦与卡瓦锥体斜面接触，卡瓦向外扩张锚定在油管内壁上。

然而，一般井下天然气的压强较大，现有卡瓦和卡瓦锥体之间的斜面接触面积较小，高压天然气通过卡瓦锥体作用在卡瓦上的压力很大，使得卡瓦作用在油管内壁上的力很大，容易造成油管内壁损坏，严重时导致油管漏失，进而导致气井失控。

技术实现要素：

本实用新型提供一种井下节流器及采气管柱，以解决现有卡瓦和卡瓦锥体之间的斜面接触面积较小，高压天然气通过卡瓦锥体作用在卡瓦上的压力很大，使得卡瓦作用在油管内壁上的力很大，容易造成油管内壁损坏，严重时导致油管漏失，进而导致气井失控的技术问题。

本实用新型提供一种井下节流器，其包括：中心管以及套设在所述中心管外侧的卡瓦和卡瓦锥体，且所述卡瓦与所述中心管固定连接，所述卡瓦锥体可相对所述中心管滑动；沿所述卡瓦锥体的长度方向，所述卡瓦锥体的外侧面设有多个环形凸起；所述卡瓦的内侧面设有与所述环形凸起相配合的环形凹槽。

如上所述的井下节流器，其中，所述环形凸起的侧面为第一锥面，所述环形凸起的下端面为第二锥面；所述第一锥面的直径从上向下逐渐增大。

如上所述的井下节流器，其中，所述第一锥面的母线长度大于所述第二锥面的母线长度。

如上所述的井下节流器，其中，其中一个环形凸起的第二锥面与该环形凸起下端相邻的环形凸起的第一锥面连接。

如上所述的井下节流器，其中，所述环形凹槽的侧面为第三锥面，且所述第三锥面与所述第一锥面配合；所述环形凹槽的下端面为第四锥面，且所述第四锥面与所述第二锥面配合。

如上所述的井下节流器，还包括设有节流通道的节流嘴，所述节流嘴安装在所述中心管内的下部。

如上所述的井下节流器，其中，所述节流嘴与所述中心管过盈连接。

如上所述的井下节流器，还包括与所述中心管上部固定连接的丢手接头，且所述丢手接头位于所述卡瓦的上部；所述丢手接头设有与所述中心管连通的连接通道。

如上所述的井下节流器，其中，所述丢手接头与所述中心管上部通过销钉固定连接。

本实用新型还提供一种采气管柱，其包括油管以及上述的井下节流器，所述井下节流器安装在所述油管内预设位置。

本实用新型井下节流器及采气管柱，通过在卡瓦锥体和卡瓦相接触的表面设置相互配合的环形凸起和环形凹槽，增大卡瓦锥体和卡瓦之间的接触面积，从而使高压天然气通过卡瓦锥体作用在卡瓦上的压力减小，进而减小卡瓦作用在油管内壁上的压力，避免造成油管内壁损坏。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：

图1为本实用新型实施例井下节流器的结构示意图；

图2为图1中A段的放大示意图；

图3为图2中M-M剖视图；

图4为图1中B段的放大示意图；

图5为图1中C段的放大示意图；

图6为本实用新型实施例井下节流器的卡瓦的结构示意图；

图7为本实用新型实施例井下接力器的卡瓦锥体的结构示意图。

附图标记说明：

1：丢手接头； 2：销钉；

3：中心管； 31：抵接面；

4：锁簧套； 5：锁块；

6：锁簧座； 7：锁簧；

8：卡瓦； 81：环形凹槽；

82：第三锥面； 83：第四锥面；

9：卡瓦锥体； 91：环形凸起；

92：第一锥面； 93：第二锥面；

10：胶筒； 11：衬管；

12：皮碗； 13：节流嘴；

14：保护罩； 15：密封圈。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1为本实用新型实施例井下节流器的结构示意图；图2为图1中A段的放大示意图；图3为图2中M-M剖视图；图4为图1中B段的放大示意图；图5为图1中C段的放大示意图；图6为本实用新型实施例井下节流器的卡瓦的结构示意图；图7为本实用新型实施例井下接力器的卡瓦锥体的结构示意图。

参照图1至图7，本实用新型实施例提供一种井下节流器，其包括：中心管3以及套设在中心管3外侧的卡瓦8和卡瓦锥体9，且卡瓦8与中心管3 固定连接，卡瓦锥体9可相对中心管3滑动；沿卡瓦锥体9长度方向，卡瓦锥体9外侧面设有多个环形凸起91；卡瓦8内侧面设有与环形凸起91相配合的环形凹槽81。

具体地，中心管3的上部可以固定连接有丢手接头1，用于与打捞工具连接。丢手接头1设有与中心管3连通的连接通道，丢手接头1套设在中心管3的上部，可选地，丢手接头1与中心管3的侧壁通过销钉2固定连接，其中，销钉2可以为多个，沿中心管3的周向间隔设置。

中心管3内安装有节流件，例如，节流嘴13直接安装在中心管2内下部；或者，中心管3内下部安装有节流座，节流嘴安装在节流座内。

中心管3的下部固定设置有保护罩14，可选地，保护罩14与中心管3 的下部螺纹连接，具体地，中心管3的下部设置有外螺纹，保护罩14设有与外螺纹螺纹连接的内螺纹。并且，保护罩14设有与中心管3连通的过流通道，井下的高压天然气经过下部油管、过流通道进入中心管3内，再经过中心管 3内安装的节流件的节流通道降压、降温，起到节流作用，然后经过丢手接头1的连接通道进入上部油管。

在丢手接头1和保护罩14之间的中心管3的外侧设有卡瓦8和卡瓦锥体 9，其中，卡瓦8可以为整体弹性卡瓦。卡瓦锥体9外侧面设有多个环形凸起 91，多个环形凸起91沿卡瓦锥体9的母线长度方向设置。在一些实施例中，卡瓦锥体9包括上锥部和下圆筒部，其中，上锥部与卡瓦8接触，其直径从上向下逐渐增大，下圆筒部用于与胶筒等部件抵接。多个环形凸起91沿上锥部的母线长度方向设置，且相邻两个环形凸起91之间具有预设距离。可选地，多个环形凸起91沿上锥部的母线长度方向间隔设置，即，相邻两个环形凸起 91之间具有一定的距离；或者，相邻两个环形凸起91之间的预设距离为零，即，相邻两个环形凸起91之间依次相连。在另外一些实施例中，卡瓦锥体9 为圆柱形，多个环形凸起91沿卡瓦锥体9的轴向间隔设置。

需要说明的是，环形凸起91的横截面形状可以是三角形，例如：锐角三角形、钝角三角形、直角三角形；环形凸起91的横截面形状还可以是半圆形、椭圆形或者不规则形状等。环形凸起91可以设置两个、三个等，本实用新型实施例对环形凸起的数量不做限定。

卡瓦8内侧面设有与环形凹槽81，环形凹槽81与环形凸起91相配合。优选地，卡瓦8上设置的环形凹槽81与环形凸起91的数量一致，环形凹槽 81与环形凸起91一一配合，保证卡瓦8与卡瓦锥体9配合的牢固性。卡瓦8 可以包括上连接部和下连接部，上连接部可以通过锁止组件与中心管3固定连接，下连接部的内侧面为锥形，环形凹槽81设置在下连接部的锥形面上，且多个环形凹槽81沿锥形面的母线方向设置，且相邻两个环形凹槽81具有预设距离。此外，环形凹槽81的横截面形状与环形凸起91的横截面形状一致，在此不做限定。

本实用新型实施例提供的井下节流器，卡瓦锥体的外侧面沿卡瓦锥体的长度方向设置多个环形凸起，卡瓦内侧面设有与环形凸起相配合的环形凹槽，通过在卡瓦锥体和卡瓦相接触的表面设置相互配合的环形凸起和环形凹槽，增大卡瓦锥体和卡瓦之间的接触面积，从而使高压天然气通过卡瓦锥体作用在卡瓦上的压力减小，进而减小卡瓦作用在油管内壁上的压力，避免造成油管内壁损坏。

进一步地，环形凸起91的侧面为第一锥面92，环形凸起91的下端面为第二锥面93；第一锥面92的直径从上向下逐渐增大。

具体地，环形凸起91可以为三角形凸起，结合图7，环形凸起91包括第一锥面92和第二锥面93，第二锥面93的第一端与第一锥面92的下端相交，形成三角形凸起。可选地，第一锥面92的直径从上向下逐渐增大。可选地，第二锥面93与第一锥面92相交的夹角可以是锐角，也可以是直角或钝角。优选地，第二锥面93与第一锥面92相交的夹角为锐角，即，第二锥面 93的第二端朝向第一锥面92的上端倾斜，此时，第二锥面93的直径从上向下逐渐增大。

可选地，在第一锥面92和第二锥面93之间还可以设置一段圆柱面，增大环形凸起91与环形凹槽81的接触面积。

作为一个优选地实施例，第一锥面92的母线长度大于第二锥面93的母线长度，卡瓦锥体9给卡瓦8向上的推力，以使卡瓦8张开锚定在油管内壁上。

可选地，第一锥面92的锥度角可以是30度、40度等，本实用新型实施例对第一锥面92的锥度角不做限定。

可选地，相邻两个环形凸起91依次连接，即，其中一个环形凸起的第二锥面与该环形如期的下端相邻的环形凸起的第一锥面连接。

具体地，中间某个环形凸起91的第一锥面92的上端与其上端相邻的环形凸起91的第二锥面92的第二端相交，中间某个环形凸起91的第二锥面 93的第二端与其下端相邻的环形凸起91的第一锥面92的上端相交，在卡瓦锥体9一定长度的外侧面上可以尽可能多的设置环形凸起91，从而增加卡瓦锥体9与卡瓦8接触面积。

继续参照图6，在上述实施例的基础上，环形凹槽8的侧面为第三锥面82，第三锥面82与第一锥面92配合；环形凹槽8的下端面为第四锥面83，第四锥面83与第二锥面93配合。

在环形凸起9为三角形凸起的实施例中，相应地，环形凹槽8为三角形凹槽。具体地，环形凹槽8包括第三锥面82以及与第三锥面82下端相交的第四锥面83。其中，第三锥面82与环形凸起91的第一锥面92配合，第四锥面83与环形凸起91的第二锥面93配合。

优选地，第三锥面82的直径从上向下逐渐增大，第四锥面83的第一端与第三锥面82的下端相交，第四锥面83的第二端朝向第三锥面82的上端倾斜。

可选地，在第三锥面82和第四锥面83之间还可以设置一段圆柱面，增大环形凸起91与环形凹槽81的接触面积。

优选地，第三锥面82的母线长度大于第四锥面83的母线长度。

可选地，多个环形凹槽81之间可以沿卡瓦8的母线长度方向间隔设置，即，相邻的两个环形凹槽81之间具有一定间隔；或者，相邻两个环形凹槽 81之间的间隔为零，即，中间某个环形凹槽81的第三锥面82的上端与其上端相邻的环形凹槽81的第二锥面92的第二端相交，中间某个环形凹槽81的第四锥面83的第二端与其下端相邻的环形凹槽81的第三锥面82的上端相交，在卡瓦89一定长度的内侧面上可以尽可能多的设置环形凹槽81，从而增大卡瓦锥体9与卡瓦8接触面积。

继续参照图1至图5，本实施例井下节流器还包括设有节流通道的节流嘴13，节流嘴13安装在中心管3内的下部。

具体地，中心管3内的下端设有与安装通道，安装通道与中心管3同轴且连通，安装通道的直径大于中心管3的内径。节流嘴13安装在安装通道内。其中，节流嘴13可以是现有的节流嘴结构，本实用新型实施例在此不做限定。

优选地，节流嘴13与中心管3过盈连接。具体地，安装时，将中心管3 下部的安装通道部分加热，使其受热增大，将节流嘴13安装在安装通道内，然后再冷却至工作温度，使节流嘴13与中心管3的安装通道过盈连接在一起。

参照图1至图3，本实施例井下节流器还包括锁止组件，锁止组件包括锁簧套4、锁块5、锁簧座6以及锁簧7。锁簧套4套设在中心管3外侧，锁簧套4的上端位于丢手接头1和中心管3之间，锁簧套4的下端位于卡瓦8 的上端与中心管3之间。锁簧套4设有安装锁块5的安装槽，锁块5为多个，沿锁簧套4的周向间隔设置。锁块5的内侧面与中心管3的外侧面接触，锁块5的外侧面与丢手接头1的内侧面接触。锁簧座6的上端端面与丢手接头 1的下端端面抵接，锁簧座6的下端设置有外螺纹，卡瓦8的上端设置有与该外螺纹螺纹连接的内螺纹。锁簧座6的内侧面与锁簧7接触。

参照图1和图5，本实施例井下节流器还包括胶筒10、衬管11以及皮碗 12。其中，衬管11套设在中心管3的下部，且位于卡瓦锥体9的下端。衬管 11和中心管3之间设置有密封圈15。衬管11的外侧面设有环形槽，胶筒10 安装在所述环形槽内。并且，卡瓦锥体9的下端环形槽的上侧壁卡接。皮碗 12安装在衬管11的下端。在保护罩14和皮碗12之间的中心管3外侧面设有锥形的抵接面31，抵接面31用于与皮碗12接触，使皮碗12被压缩密封井下节流器与油管之间的环空。

可选地，胶筒10为皮碗式自封结构，密封更加可靠。

参照图1至图7，下面具体描述本实用新型实施例井下节流器的工作原理：

下入及坐封过程：将井下节流器通过连续油管作业下入，与专用下入工具连接后，下到油管内预定位置，然后通过液压形式坐封，即：下入工具在液压的作用下，向上拉动中心管3，同时向下推动卡瓦8，在卡瓦锥体9的作用下，卡瓦8锚定在油管内壁上；同时，向上拉动中心管3，皮碗12和胶筒10被压缩，将井下节流器和油管内壁之间的环形空间密封，实现坐封。在锁簧7的作用下，维持胶筒10与皮碗12的密封状态。

工作过程：井下高压气体经过下部油管、保护罩14的过流通道进入中心管3内部，经过节流嘴13的节流通道，产生节流作用。节流嘴13下部的压力高于上部的压力，形成生产压力差，在这个压力差的作用下，卡瓦锥体9 承受向上的推力更大，使得卡瓦8的锚定更加可靠。

检修过程：需要更换节流嘴13或者测试作业需要取出井下节流器时，关闭生产阀门，此时，井下节流器上下压力平衡。下入专用的打捞工具，打捞住打捞头上提，剪断销钉2打捞头上行，锁块5失去径向定位，锁簧套4失去在中心管3的定位后，与打捞头一起上行，卡瓦8随锁簧套4上行，卡瓦锥体9被卡瓦8带动上行，中心管3下行，皮碗12和胶筒10解封，井下节流器被打捞出井筒。

本实施例提供的井下节流器，通过在卡瓦锥体和卡瓦相接触的表面设置相互配合的环形凸起和环形凹槽，增大卡瓦锥体和卡瓦之间的接触面积，从而使高压天然气通过卡瓦锥体作用在卡瓦上的压力减小，进而减小卡瓦作用在油管内壁上的压力，避免造成油管内壁损坏。同时，锥度角增大，油管在承受高压气体时，其径向分力变形，保护油管内壁在井下节流器工作时不受损伤。并且，本实施例提供的井下节流器解封后，在胶筒上下留有流体通道，防止取出井下节流器过程中高压气体上顶，随时留有压井通道，增加施工作业的安全性。

本实用新型实施例还提供一种采气管柱，其包括油管以及井下节流器，井下节流器安装在油管内预设位置。油管可以是现有的油管结构，本实用新型实施例对此不做限定。本实施例提供的井下节流器的结构、功能和效果与上述实施例相同，具体可以参照上述实施例，在此不再进行赘述。

本实用新型采气管柱，其井下节流器的卡瓦锥体的外侧面沿卡瓦锥体的母线方向设置多个环形凸起，卡瓦内侧面设有与环形凸起相配合的环形凹槽，通过在卡瓦锥体和卡瓦相接触的表面设置相互配合的环形凸起和环形凹槽，增大卡瓦锥体和卡瓦之间的接触面积，从而使高压天然气通过卡瓦锥体作用在卡瓦上的压力减小，进而减小卡瓦作用在油管内壁上的压力，避免造成油管内壁损坏。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。