节流装置及节流芯的更换方法与流程

本公开涉及气体输送技术领域，特别涉及一种节流装置及节流芯的更换方法。

背景技术：

天然气开采过程中，地层天然气压力较高，而地面建设的天然气输送管道和设施设备又不能承受太高的压力，所以需要对处于高压状态的天然气进行降压处理。目前可以通过在天然气井内部一定深度位置安装节流装置，利用节流达到降压和调节流量的目的。

现有的井下节流装置主要有活动式井下节流器和固定式井下节流器两种，二者的区别在于坐放的方式不同，固定式节流器有工作筒，节流器通过绳索作业坐放在工作筒内，而活动式节流器是直接卡定在油管上。

现有的井下节流装置当需要调节或更换节流嘴时，需要在带压的条件下实施节流器的投捞作业，将节流器打捞至地面后，在地面对节流嘴进行调整或更换，不仅安全性不能保障，而且劳动强度也很大。

技术实现要素：

本公开实施例提供了一种节流装置及节流芯的更换方法，能够解决现有的井下节流装置在调节或更换节流嘴时，不仅安全性不能保障，而且劳动强度也很大的问题。该技术方案如下：

一方面，提供了一种节流装置，该装置包括：油管、设置在该油管的底端的固定筒、套设在该油管的内部的工作管以及设置在该工作管下部的工作筒；

该工作筒的内部设有通孔，该通孔内部设有可拆卸的节流芯；

该油管的顶部设有生产阀门，用于控制该工作管与该油管内气体的流出；

该工作管的顶部设有控制阀门，用于控制该工作管的内部的密封。

在一种可能设计中，该节流芯的顶部凸出于该工作筒，该节流芯的出气口连通该工作筒与该固定筒之间的环形空间。

在一种可能设计中，该节流芯的顶部设有起降翼；

该起降翼的横截面积大于该节流芯的横截面积。

在一种可能设计中，该节流芯的顶部具有球形头。

在一种可能设计中，该节流芯与该球形头之间设有环形卡槽；

该工作管的顶部设有与该球形头适配的卡止件。

在一种可能设计中，该节流芯上套装有弹性件；

该弹性件用于与该工作筒的顶部相抵。

在一种可能设计中，该节流芯内设有偏心气流通道。

在一种可能设计中，该工作筒的侧壁上沿周向均匀设有多个气体流通口。

在一种可能设计中，该固定筒的内壁上设有封隔器；

该工作筒用于插入该封隔器中。

一方面，提供了一种节流芯的更换方法，该方法包括：

闭合该生产阀门；

打开该控制阀门；

当该工作筒内的原节流芯上升至该工作管的顶部后，从该工作管内取出该原节流芯；

将新节流芯置于该工作管内，闭合该控制阀门，使该新节流芯下行至该工作筒内。

通过控制生产阀门的闭合，使工作管与油管内气体压力升高，通过将控制阀门泄压，使节流芯上方的气体压力小于下方的气体压力，从而使该节流芯从工作筒的内部脱离，通过工作管的内部空间上行至井口。上述结构利用气井的自身压力，通过井口压力的调节，实现节流嘴在井筒内的自动起、下，无需带压投捞作业，不仅保证了安全性，而且劳动强度不大。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种井下节流装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种节流芯41的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种节流芯41的更换方法的流程图。

附图中的各个标号说明如下：

1-油管；

11-生产阀门；

12-油管联通阀门；

2-固定筒；

21-封隔器；

3-工作管；

31-控制阀门；

32-工作管联通阀门；

4-工作筒；

41-节流芯；

411-起降翼；

412-球形头；

413-环形卡槽；

414-弹性件；

42-防砂罩；

5-测试闸门。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种井下节流装置的结构示意图，图2是本公开实施例提供的一种节流芯41的结构示意图，请参见图1和图2，该装置包括：油管1、设置在该油管1的底端的固定筒2、套设在该油管1的内部的工作管3以及设置在该工作管3下部的工作筒4；该工作筒4的内部设有通孔，该通孔内部设有可拆卸的节流芯41；该油管1的顶部设有生产阀门11，用于控制该工作管3与该油管1内气体的流出；该工作管3的顶部设有控制阀门31，用于控制该工作管3的内部的密封。

下面对本公开实施例提供的井下节流装置的工作原理进行详述：

在油气井中，固定筒2，也即是节流筒，通过油管接头与上部的油管1连接，固定筒2位于井下一定的深度。

油管1的内部设有工作管3，工作管3的底部连接有工作筒4，工作筒4位于固定筒2的内部，由固定筒2底部的压盖承托该工作筒4。在油管1和工作管3的顶部设有采油树，生产阀门11和控制阀门31等结构集成在采油树上。

固定筒2的压盖上设有通气孔，工作筒4的底部也设有通气孔。固定筒2、工作筒4、节流芯41、工作筒4与固定筒2之间的环形空间，形成了气体开采通道。

基于上述结构，通过采油树上测试闸门5将节流芯41投入工作管3中，其中该测试闸门位于工作管3的正上方。此后，通过调节采油树的工作管3的控制阀门31和油管1的生产阀门11，平衡工作管3和油管1内的压力，实现节流芯41能够在工作管3内基于自身重力下降，并最终坐放在工作筒4内。

该节流芯41用于调节流量，通过调节油管1和工作管3内部的压强，在需要调节或更换该节流芯41时，该节流芯41可以脱离该工作筒4。

通过在油管1内部设置工作管3，在工作管3内设置工作筒4，从地层内流出的气体可以通过工作筒4，流经工作筒4与固定筒2之间的环形空间而被开采出井；在工作筒4内可拆卸的设置节流芯41，在需要调整或更换节流芯41时，通过控制节流芯41上方的工作管3内部的压强，可以使节流芯41上下的压力不等，上方压力较小，从而节流芯41可以从工作筒4的内部向上脱出，通过工作管3的内部空间上行至井口。

上述结构利用气井的自身压力，通过井口压力的调节，实现节流芯41在井筒内的自动起、下，无需带压投捞作业，不仅保证了安全性，而且劳动强度不大。

在节流芯41上行的过程中，工作管3内的积液也可随之排出，有利于后期的采水排气。

下面对该装置各部分结构及工作原理进行详述：

在一种可能设计中，该工作管3的顶部还设有工作管联通阀门32，该工作管联通阀门32用于与该控制阀门31配合使用，实现工作管3的密封。具体地，该工作管联通阀门32与该控制阀门31并联。

在一种可能设计中，该油管1的顶部还设有油管联通阀门12，用于与生产阀门11配合，实现天然气的生产和天然气生产速度的控制。具体地，该油管联通阀门12与该生产阀门11并联。

在一种可能设计中，该节流芯41的顶部凸出于该工作筒4，该节流芯41的出气口连通该工作筒4与该固定筒2之间的环形空间。

其中，该节流芯41的出气口处于该节流芯41的侧壁上，便于节流芯41内气体的流出。

在一种可能设计中，该节流芯41的顶部设有起降翼411；该起降翼411的横截面积大于该节流芯41的横截面积。

其中，节流芯41的顶部为柱状，该起降翼411套装在该节流芯41的顶部。该起降翼411可以是包括上下设置的多个翼片，每个翼片可以包括多个扇叶或者整体为圆环形。该起降翼411的设置，增大了与周围气体之间的接触面积。具体地，该起降翼411可以是包括2～4个翼片，每个翼片包括2～4个扇叶，本实施例对此不作限定。

在节流芯41在自身重力、节流芯41上下压力差的综合作用下，在工作管3内上下移动时，该起降翼411起到平衡作用，使该节流芯41的移动路径始终沿该工作管3的轴向，避免发生偏斜。

在一种可能设计中，该起降翼411具有向下的折弯，有利于在下部气体压力大于上部气体压力时，使该节流芯41在上行过程中更为顺畅；同时，在该起降翼411在上行过程中与工作管3接触时，该向下的折弯有利于缓冲该起降翼411与工作管3之间可能发生的碰撞。

在一种可能设计中，该起降翼411通过圆滑过渡连接该折弯。该折弯可以是与该起降翼411一体成型的结构，也可以是通过焊接、粘接等方式固定在该起降翼411上。

在一种可能设计中，该节流芯41的顶部具有球形头412。

其中，该球形头412用于在节流芯41上行过程中减少节流芯41的上端部所受的阻力，并在节流芯41上行至井口处时，该球形头412还可以缓冲节流芯41对工作管3顶部密封结构的撞击。

具体地，该球形头412的直径，以及节流芯41的下端部分的直径均小于该节流芯41的主体部分的直径，其中，该节流芯41的下端部分用于插入该工作筒4中。

在一种可能设计中，该球形头412与该节流芯41同轴设置，进一步确保该节流芯41的移动路径始终沿该工作管3的轴向，避免发生偏斜。

在一种可能设计中，该节流芯41与该球形头412之间设有环形卡槽413；该工作管3的顶部设有与该球形头412适配的卡止件。

具体地，该球形头412可以是整球形或半球形，本实施例对此不作限定。半球形的外形便于与环形卡槽413进行连接。

上述设计使得：在压力差使该节流芯41上行至井口处时，井口处的卡止件可以将该节流芯41卡装在此，便于后续将节流芯41取出。

具体地，该卡止件可以是具有一定的弹性和可变形性，例如，由橡胶制成，底部的中间位置设有圆孔，该圆孔的内径小于该球形头412。

该球形头412可以在压力差作用下挤压该圆孔，使该圆孔产生弹性形变，从而实现挂装在该卡止件上，以便通过打开该控制阀门31取出该节流芯41。

在一种可能设计中，该节流芯41上套装有弹性件414；该弹性件414用于与该工作筒4的顶部相抵。

该弹性件414用于在该节流芯41下行至工作筒4中时，该弹性件414用于缓冲该节流芯41与该工作筒4的顶部之间的撞击，避免造成损害，该节流芯41可以基于自身重力插入该工作筒4中。

具体地，该弹性件414可以是弹簧。

在一种可能设计中，该节流芯41内设有偏心气流通道。

具体地，该节流芯41的内部的侧壁上设有柱体，该柱体的顶部设有盲孔，该盲孔的侧壁与该节流芯41的侧壁连通的位置还设有通气孔，该盲孔与该通气孔形成该偏心气流通道。

进一步地，该盲孔中设有可拆卸的管体，该节流芯41内最小的气流通道为该管体的内腔，该节流芯41的节流能力取决于该管体内径的大小。可以通过更换内径不同的管体来改变该节流芯41的节流能力，从而调节气井的工作参数，便于生产工作的灵活进行。

该偏心气流通道用于对该节流芯41内的管体进行保护，避免高压气流直接冲击该管体，延长该管体的使用寿命。

在一种可能设计中，该工作筒4的侧壁上沿周向均匀设有多个气体流通口。

该多个气体流通口可以是在上下方向上设有一排或多排，本实施例对此不作限定。

从节流芯41内流出的气体通过该多个气体流通口流入工作筒4与固定筒2之间的环形空间，保证节流芯41内的管体的内腔为整个气体流通通道中直径最小的位置，从而保证节流芯41的节流作用有效，也保证了气体开采过程的顺利进行。

由于工作管3与工作筒4连通，油管1与固定管连通，该气体后续由工作筒4与固定筒2之间的环形空间流入工作管3与油管1之间的环形空间，进而被开采出井。

在一种可能设计中，该工作筒4的底部设有防砂罩42；该防砂罩42上设有多个防砂孔。

该防砂罩42为桶状，底壁与侧壁之间圆滑过渡，用于在气体上行过程中对气体进行过滤，减少砂石等杂质随气体上行，堵塞气流通道。

在一种可能设计中，该固定筒2的内壁上设有封隔器21；该工作筒4用于插入该封隔器21中。

具体地，该封隔器21用于在工作筒4和固定筒2之间形成密封，保证由节流芯41流入工作筒4和固定筒2之间的环形空间之内的气体不会向下泄漏。

该工作筒4的安装过程包括：该工作筒4由上至下运动至封隔器21上，基于工作筒4自身重力，打开该封隔器21，实现密封。

具体地，该封隔器21包括气囊，该气囊在受到压力之后产生变形，横向扩展，外壁与固定筒2贴紧，内壁与工作筒4贴紧。

在一种可能设计中，该工作管3具有光滑内壁。

其中，该光滑内壁用于减小节流芯41在工作管3中移动过程中受到的阻力。

通过打开该控制阀门31，卸掉工作管3上部的压力，使该节流芯41上行；通过关闭该控制阀门31，保证采气工作的正常进行。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

本公开实施例提供的装置，通过在油管1内部设置工作管3，在工作管3内设置工作筒4，从地层内流出的气体可以通过工作筒4，流经工作筒4与固定筒2之间的环形空间而被开采出井；在工作筒4内可拆卸的设置节流芯41，在需要调整或更换节流芯41时，通过控制节流芯41上方的工作管3内部的压强，可以使节流芯41上下的压力不等，上方压力较小，从而节流芯41可以从工作筒4的内部向上脱出，通过工作管3的内部空间上行至井口。

上述结构利用气井的自身压力，通过井口压力的调节，实现节流芯41在井筒内的自动起、下，无需带压投捞作业，不仅保证了安全性，而且劳动强度不大。

进一步地，该节流芯41的顶部设有起降翼411，增大了与周围气体之间的接触面积。在节流芯41在自身重力、节流芯41上下压力差的综合作用下，在工作管3内上下移动时，该起降翼411起到平衡作用，使该节流芯41的移动路径始终沿该工作管3的轴向，避免发生偏斜。

基于上述装置，油气井可以进行正常的生产作业，在生产过程中，从底层中开采的天然气经过固定筒2底部的通气孔、工作筒4底部的通气孔、节流芯41、工作筒4与固定筒2之间的环形空间而被开采出井，在需要更换该节流芯41时，可以采用下述方法进行操作。

图3是本公开实施例提供的一种节流芯41的更换方法的流程图，该方法包括：

301、闭合该生产阀门11。

在该步骤中，该生产阀门11闭合后，采气孔道被闭合，地层中产生的气体不断流向工作管3和油管1之间的环形空间，使得该环形空间内的压强上升，与之相通的节流芯41的底部与工作筒4之间的空间的压强也上升，为后续的节流芯41的拆卸过程积蓄压力。

302、打开该控制阀门31。

在该步骤中，该控制阀门31闭合后，该节流芯41上方的气体的压强变小，基于上述步骤301中该节流芯41下方的气体的压强变大，该节流芯41在上、下压力差以及自身重力作用下向上移动。

具体地，可以在步骤301后预设时长后进行步骤302，以保证环形空间内的气体压强升高足够多。该预设时长可以根据实际情况设定，例如，1～10分钟，本实施例对此不作限定。也可以是在关闭该生产阀门11的同时关闭该控制阀门31。

303、当该工作筒4内的原节流芯上升至该工作管3的顶部后，从该工作管3内取出该原节流芯。

在该步骤中，可以基于取出的节流芯41，对该原节流芯内部的可拆卸的管体进行更换，以改变该节流芯41的节流能力，也可以对该节流芯41进行更换，从而形成原节流芯。

304、将原节流芯置于该工作管3内，闭合该控制阀门31，使该原节流芯下行至该工作筒4内。

在该步骤中，可以通过闭合该控制阀门31控制该工作管3内的气体压强。

具体地，可以是在经过一段时间的闭合后，工作管3内、节流芯41上方、节流芯41下方、工作管3和油管1之间，上述连通区域内的气体压强区域处于均衡状态的过程中，该节流芯41基于自身重力下落，也可以使在打开该生产阀门11重新开始生产后，该节流芯41基于自身重力下落，本实施例对此不作限定。

具体地，该节流芯41可以是下落至该工作筒4中，该节流芯41上的弹性件414与该工作筒4顶部相抵，并在碰撞过程中起到缓冲作用。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

本公开实施例提供的方法，通过在油管1内部设置工作管3，在工作管3内设置工作筒4，从地层内流出的气体可以通过工作筒4，流经工作筒4与固定筒2之间的环形空间而被开采出井；在工作筒4内可拆卸的设置节流芯41，在需要调整或更换节流芯41时，通过控制节流芯41上方的工作管3内部的压强，可以使节流芯41上下的压力不等，上方压力较小，从而节流芯41可以从工作筒4的内部向上脱出，通过工作管3的内部空间上行至井口。

上述结构利用气井的自身压力，通过井口压力的调节，实现节流芯41在井筒内的自动起、下，无需带压投捞作业，不仅保证了安全性，而且劳动强度不大。

上述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。