专利名称：一种压差式井下节流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田采气技术领域，特别涉及一种开采天然气的井下工具，是一种井 下采气节流器。
背景技术：
在天然气开采生产过程中，要在气井的井口装置中安装一个气嘴，以控制气井的 产气量，达到平稳生产的目的。一般气井的井下压力很高，在生产的过程中，由于天然气通 过气嘴后，压力突 然降低，体积迅速膨胀，会产生吸热的效果，温度会降低，天然气中所含有 的水化物会在气嘴中结冰，时间长了，就会将气嘴堵塞，影响天然气正常生产。目前有一种在井下安装的节流器，但这种节流器有时会发生胶筒密封不严的现 象，造成节流失败，就需要起出来进行更换。但在起出时有些节流器会出现捞不动的情况， 不能顺利地将其从井下提出来，甚至可能将打捞钢丝绳拉断的情况，这样就造成了事故，必 须采取更复杂的施工措施来处理，消耗更多的人力物力，不但延长了作业时间，影响气井生 产，也会增加施工费用。这种节流器当需要将从井内起出时，需要先将重物下到井内，撞击 节流器使其下移松动后起出重物，再下入打捞器，将其从井内捞出，工艺过程复杂，费工费 时。长期以来，没有一种更好的节流器，能够解决以上采气工作中所遇到的问题，成了采气 工作中的一个难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种压差式井下节流器，方便地将它投放在井下或从井下 捞出来，并适用于在深井和斜井内使用。本发明采用的技术方案是压差式井下节流器，由外筒、上内管、下内管、卡瓦座、 卡瓦、胶筒、气嘴、罩体、筛网、外罩组成，连杆的上端螺纹连接有打捞头。其特征是圆柱体 形连杆有中心孔，连杆下端外壁有一个向外凸出的环形台阶，固定管有阶梯形内孔。固定管 的上端套在连杆的外壁上，固定管下端内壁与连杆的环形台阶外壁接触，连杆的环形台阶 与固定管内台阶有一定的滑动距离。在固定管的上端有销钉孔，通过销钉将连杆固定在固 定管的内壁上。连杆的下端插入在锁定筒上端的中心孔内，在锁定筒的上部有凸起的爪。在固定 管内壁的中部有环形凹槽，将锁定筒的爪锁定在固定管内中部的凹槽内。锁定筒套在上内 管的上部，锁定筒下端通过内螺纹固定在上内管的外壁上，上内管的上部端面与连杆下端 面接触。锁定筒在上内管与固定管之间的环形空间内。上内管的下端有向外凸出的环柱体， 环柱体外表面有外螺纹，上内管的下端通过外螺纹连接在上活塞的上端。上活塞为环形圆 柱体，上活塞有阶梯形中心孔，在上活塞上部中心孔内镶有锁套，锁套为圆环形柱体，在锁 套的内表面有螺旋。在上内管下端内有一个限位筒，限位筒的下部有向外凸起的爪；限位筒 下部向外凸起的爪嵌入上内管下端内壁的凹槽内。在固定管的上部外壁上通过螺纹固定有压帽，在压帽的下部并在固定管的外壁上套有压缩弹簧，在压缩弹簧的下部并在固定管的外壁上套有一个环状限位环。在限位环上 部均勻分布有四个横向方孔，在横向方孔内分别插入一个方块形的限位锁块，限位锁块为 柱体，纵截面为长方体形，横截面为扇形，内外部有圆弧面，内圆弧面与固定管的外壁环形 凹槽内圆弧面的半径相同，外圆弧面与限位环上部外圆半径相同，限位锁块内圆弧面的上 下端部为斜角，与固定管的外壁环形凹槽上下端斜角相同，当限位环向下滑动时，限位锁块 能径向外移。在固定管的外壁中部有环形凹槽，当限位环带动限位锁块向上滑动时，限位锁 块能嵌入固定管外壁环形凹槽内。在限位环的外壁上并在限位锁块的下部通过螺纹固定有 锁帽和卡瓦座，锁帽起到调节卡瓦座高度并锁紧卡瓦座的作用。卡瓦座为圆筒状，在卡瓦座 的下端均勻分布有四个方形孔，在挂卡瓦的方形孔内分别挂有一个卡瓦。卡瓦为扇形体状， 上端外壁有悬挂凹槽。卡瓦下端外壁上有卡瓦牙，卡瓦下端内壁有斜面。卡瓦套为圆筒状， 卡瓦套上端有向外凸出的斜面，为方便下井，将限位环带动限位锁块向上滑动，限位锁块能 嵌入固定管外壁环形凹槽内时，卡瓦上端内斜面与卡瓦套上端斜面接触合缝，卡瓦下部向 刚体旋转，并内缩在刚体内。卡瓦套的下端有外螺纹。卡瓦套套在上内管的外壁上。在卡 瓦套下端螺纹固定有锥体，锥体为圆筒状，锥体外壁的上端有圆锥面，圆锥面的斜度与卡瓦 下端内斜面的斜度相同，其斜度在12 17度之间。锥体内壁有台阶，锥体内壁台阶压在上 内管下端向外凸出的环柱体上端面上，并且锥体内壁套在上活塞上端外壁上。锥体下端外 螺纹连接有外筒。上活塞下端在外筒内，在上活塞内壁的台阶上固定有一个环形锁环，锁环的外表 面上有螺旋形倒刺和纵向开口，锁环的上端与锁环座环形外台阶下端面接触。锁环座为圆 筒状有中心孔，锁环座的上端外壁套在锁定筒下端的内壁上；锁环座下端外壁有螺纹，锁环 座下端螺纹连接下活塞。上活塞的下端在下活塞与外筒之间的环形空间内。外筒下端通过内螺纹与连接环相连接，连接环通过内壁下端螺纹与内套相连接， 内套为圆筒形，在内套外壁上并在连接环的下端套装有胶筒和压环，内套外壁下端有外台 阶，在内套外壁下端外台阶上挂有压环。下内管的上端通过螺纹连接在下活塞的下端。内 套套在下内管的外壁上。在压环与下内管之间有环形空间，在压环的外壁上有横向孔。横 向孔是胶筒被压缩后流体流出孔。在下内管的下端有外螺纹，下内管下端通过螺纹连接气嘴座上端，并且压环下端 通过内螺纹连接气嘴座的上端。气嘴座下部中心孔内固定有一个圆柱体形气嘴。气嘴有中 心孔，气嘴中心孔能控制井下天然气流量。在气嘴座的下端外螺纹连接有圆筒状罩体，罩体 内有凸出的环形体，罩体内凸出的环形体上平面压在气嘴的下端面上。为了过滤天然气，预防气嘴堵塞，在罩体的下端壁上均勻分布有横向孔，并且在罩 体下端壁上套有筛网，在罩体的外壁上有螺纹，罩体外壁的螺纹上固定有圆筒状外罩。所述的胶筒、内套、压环和下内管有两组，两组胶筒、内套、压环和下内管分别连续 套装在下内管的外壁上。本发明的有益效果(1)压差式井下节流器安装容易，操作方便。通过在地面上控 制下放速度，即可实现在井下安装本装置，利用压缩弹簧、锁块、锁定筒等部件，可以很容易 地实现打开装置的过程，可以将它安装在产气井的井下任意设计位置上。(2)封隔方便，密 封可靠。上活塞、下活塞和外筒之间形成一个密闭的空间，其内部压力是一个大气压，下到 井内后与井筒中的压力形成较大的压差，利用该压差即可将胶筒压缩，使鼓起的胶筒将井筒紧密地封隔住。根据实际情况，可设计合适的活塞面积。(3)在下井的过程中，卡瓦处于 收缩的状态，可确保卡瓦牙和油管内壁始终存在一个较大的间距，不会发生卡住的问题，避 免发生卡在井筒中的事故。(4)起出方便。当需要从井内起出节流器时，只需用投捞器将打 捞头抓住用力上提，将销钉切断，即可解除卡瓦悬挂作用和胶筒的封隔，将节流器从井下提 出来。(5)适用范围广。本装置中的各部件可以承受高压，适用于在深井或高压气井内工 作，也可以用于斜井中采气。
图1是本发明压差式井下节流器的上半部分半剖结构示意图。图2是本发明压差式井下节流器的下半部分半剖结构示意图。图中1.打捞头，2.连杆，3.销钉，4.压帽，5.压缩弹簧，6.固定管，7.限位环， 8.限位锁块，9.锁帽，10.锁定筒，11.卡瓦座，12.卡瓦套，13.上内管，14.卡瓦，15.限位 筒，16.锥体，17.锁套，18.锁环座，19.锁环，20.上活塞，21.外筒，22.下活塞，23.连接环， 24.胶筒，25.内套，26.压环，27.下内管，28.气嘴座，29.气嘴，30.罩体，31.筛网，32.外 罩。
具体实施例方式实施例1 以一个压差式井下节流器为例，对本发明作进一步详细说明。压差式井下节流器，由外筒21、上内管13、下内管27、卡瓦座11、卡瓦14、胶筒24、 气嘴29、罩体30、筛网31、外罩32组成，连杆2的上端螺纹连接有打捞头1。参阅图1。圆柱体形连杆2有中心孔，连杆2下端外壁有一个向外凸出的环形台 阶，固定管6有阶梯形内孔。固定管6的上端套在连杆2的外壁上，固定管6下端内壁与连 杆2的环形台阶外壁接触，连杆2的环形台阶能限制固定管6向下滑动距离。在固定管6 的上端有销钉孔，通过销钉3将连杆2固定在固定管6的内壁上。连杆2的下端插入在锁定筒10上端的中心孔内，锁定筒10的上部均勻分布有8 个纵向缝隙，将锁定筒10的上部分割成8个分瓣，每个分瓣的上部具有凸起的爪。在固定 管6内壁的中部有环形凹槽，将锁定筒10的爪锁定在固定管6中部的内凹槽内。锁定筒10 套在上内管13的上部，锁定筒10的下端通过内螺纹固定在上内管13的外壁上，上内管13 的上部端面与连杆2下端面接触。锁定筒10在上内管13与固定管6之间的环形空间内。 上内管13的下端有向外凸出的环柱体，环柱体外表面有外螺纹，上内管13的下端通过外螺 纹连接在上活塞20的上端。上活塞20为环形圆柱体，上活塞20有阶梯形中心孔，在上活 塞20上部中心孔内镶有锁套17，锁套17为圆环形柱体，在锁套17的内表面有螺旋。在上 内管13下端内有一个限位筒15，限位筒15的下部均勻分布有8个纵向缝隙，将限位筒15 的下部分割成8个分瓣，每个分瓣的下部具有向外凸起的爪。限位筒15下部向外凸起的爪 嵌入上内管13下端内壁的凹槽内。在固定管6的上部外壁上通过螺纹固定有压帽4，在压帽4的下部并在固定管6的 外壁上套有一个压缩弹簧5，在压缩弹簧5的下部并在固定管6的外壁上套有一个环状限位 环7。在限位环7上部均勻分布有四个横向方孔，在横向方孔内分别插入一个方块形的限位 锁块8。在固定管6的外壁中部有环形凹槽，当限位环7带动限位锁块8向上滑动时，限位锁块8能嵌入固定管6外壁环形凹槽内。在限位环7的外壁上并在限位锁块8的下部通过 螺纹固定有锁帽9和卡瓦座11，并由锁帽9锁紧。卡瓦座11为圆筒状，在卡瓦座11的下 端均勻分布有四个方形孔，在挂卡瓦14的方形孔内分别挂有一个卡瓦14。卡瓦14为扇形 体状，上端外壁有悬挂凹槽。卡瓦14下端外壁上有卡瓦牙，卡瓦14下端内壁有斜面。卡瓦 套12为圆筒状，卡瓦套12上端有向外凸出的斜面，当卡瓦14向下滑动时，卡瓦套12上端 斜面将卡瓦14下端撑出刚体外，咬合油管内壁，防止刚体向上移动。卡瓦套12的下端有外 螺纹。卡瓦套12套在上内管13的外壁上。在卡瓦套12下端螺纹固定有锥体16，锥体16 为圆筒状，锥体16外壁的上端有圆锥面，圆锥面的斜度与卡瓦14下端内斜面的斜度相同， 其斜度是15度。锥体16内壁有台阶，锥体16内壁台阶压在上内管13下端向外凸出的环 柱体上端面上，并且锥体16内壁套在上活塞20上端外壁上。锥体16下端外螺纹连接有外 筒21。上活塞20下端在外筒21内，在上活塞20的内外密封槽内分别装有两道密封圈。 在上活塞20内壁的台阶上固定有一个环形锁环19，锁环19的外表面上有螺旋形倒刺和纵 向开口，锁环19的上端与锁环座18环形外台阶下端面接触。锁环座18为圆筒状有中心孔， 锁环座18的上端外壁套在锁定筒10下端的内壁上；锁环座18下端外壁有螺纹，锁环座18 下端螺纹连接下活塞22。上活塞20的下端在下活塞22与外筒21之间的环形空间内。在 下活塞22的密封槽内安装有密封圈。由上活塞20、外筒21和下活塞22形成一个密闭空 间。参阅图2。外筒21下端通过内螺纹与连接环23相连接，连接环23的最大外径为 57毫米，适用于2时7的油管，在连接环23的密封槽内装有密封圈。连接环23通过内壁下 端螺纹与内套25相连接，内套25为圆筒形，在内套25外壁上并在连接环23的下端套装有 胶筒24和压环26，内套25外壁下端有一个环形外台阶，在内套25外壁下端外台阶上挂有 压环26。下内管27的上端通过螺纹连接在下活塞22的下端。内套25套在下内管27的外 壁上。在压环26与下内管27之间有环形空间，在压环26的外壁上有横向孔(通气孔)。 横向孔是胶筒24被压缩后流体流出孔。压环26的上端面和胶筒的上下两端面均为平面， 在本实施例中安装有两套胶筒、内套和压环，第二个连接环通过螺纹和压环26相连接，第 二个压环、胶筒套装在第二个内套上，第二个压环通过螺纹和气嘴座28上端相连接。下内 管27的上端通过螺纹和下活塞22的下端相连接，下活塞22的下端坐在连接环23上。在下内管27的下端有外螺纹，下内管27下端通过螺纹连接气嘴座28上端，并且 压环26下端通过内螺纹连接气嘴座28的上端。气嘴座28下部中心孔内固定有一个圆柱 体形气嘴29。气嘴29有中心孔，气嘴29中心孔能控制井下天然气流量。气嘴29由陶瓷材 料制作，根据气井产气量的不同可更换不同直径的气嘴，气嘴29和气嘴座28之间装有密封 圈。在气嘴座28的下端外螺纹连接有圆筒状罩体30，罩体30内有凸出的环形体，罩体30 内凸出的环形体上平面压在气嘴29的下端面上。在罩体30的下端壁上均勻分布有五排横向小孔，并且在罩体30下端壁上套有筛 网31，在罩体30的外壁上有螺纹，罩体30外壁的螺纹上固定有圆筒状外罩32。压差式井下节流器的工作原理和使用方法参阅图1和图2。—、向井下安装节流器时，将钢丝绳通过投送器与本装置的固定管6连接在一起， 使投送器的插杆伸入到限位筒15下端，将限位筒15的下端撑开，使它的爪头卡在上内管13下端的环形内凹槽里，此时限位筒15将锁环座18顶住，使上活塞20，下活塞22不能相 对运动。上推限位环7并压缩压簧5，使限位锁块8卡在固定管6的环形外凹槽里，用投送 器的卡套将限位锁块8套住，卡瓦14随限位环7上移时，其上端内斜面和卡瓦套12上端的 锥面相互作用，迫使卡瓦14的下端向内收缩，并贴附在卡瓦套12外圆面上，此时卡瓦14的 牙面外径小于外筒21的外径，将锁帽9锁紧。然后平稳地下放到井内，当将要达到预定位 置时加快下放速度，使其达到脱开速度时急刹车，此时钢丝绳就将固定管6拉住，限位锁块 8从凹槽里滑出，在压缩弹簧和重力的作用下，限位环7、卡瓦座11、卡瓦14向下滑动，卡瓦 14沿锥体16上的锥面向外运动，即可咬合悬挂在油管内壁上。然后上提钢丝，将投送器的 中心杆拔出，使限位筒15失锁，释放被锁定的活塞，随即上下活塞在井内压力作用下，做相 对运动，密室内的空气被压缩，与下活塞22相连接的下内管27带动压环26上移，使胶筒24 被压缩后鼓起，将油管封隔住，同时锁环19与锁套17锁在一起。 二、需要从井下起出节流器时，将钢丝连接好投捞器下入井内与打捞头1相对接， 然后向上提拉钢丝，将销钉3切断，此时打捞头1、连杆2上移，连杆2的下端从锁定筒10的 上端拔出，使锁定筒10的爪头失锁，然后带动固定管6上移，使锁定筒10的爪头离开固定 管6内凹槽，固定管6随打捞头1、连杆2带动限位环7及卡瓦14上移，这时卡瓦14上端内 斜面和卡瓦套12上端的锥面相互作用，迫使卡瓦14下部向中心收缩，并贴附在卡瓦套12 外圆面上，解除卡瓦14与油管壁的咬合。继续上提钢丝，卡瓦14带动瓦套12和锥体16、外 筒21、连接环23上移，此时密封在油管上的胶筒24在摩擦力作用下，推动压环26、气嘴座 28、下内管27、下活塞22以及上活塞20、上内管13和锁定筒10 —起下移，胶筒24解封，从 被压缩的状态恢复到直筒形的状态，即可将节流器从井下起出来。
权利要求
一种压差式井下节流器，由外筒(21)、上内管(13)、下内管(27)、卡瓦座(11)、卡瓦(14)、胶筒(24)、气嘴(29)、罩体(30)、筛网(31)、外罩(32)组成，连杆(2)的上端螺纹连接有打捞头(1)；其特征是圆柱体形连杆(2)有中心孔，连杆(2)下端外壁有一个向外凸出的环形台阶，固定管(6)有阶梯形内孔，固定管(6)的上端套在连杆(2)的外壁上，固定管(6)下端内壁与连杆(2)的环形台阶外壁接触，连杆(2)的环形台阶限制固定管(6)向下滑动距离，在固定管(6)的上端有销钉孔，通过销钉(3)将连杆(2)固定在固定管(6)的内壁上；连杆(2)的下端插入在锁定筒(10) 端的中心孔内，在锁定筒(10)的上部有凸起的爪，在固定管(6)内壁的中部有环形凹槽，将锁定筒(10)的爪锁定在固定管(6)中部的内凹槽内，锁定筒(10)套在上内管(13)的上部，锁定筒(10)的下端通过内螺纹固定在上内管(13)的外壁上，上内管(13)的上部端面与连杆(2)下端面接触，锁定筒(10)在上内管(13)与固定管(6)之间的环形空间内，上内管(13)的下端有向外凸出的环柱体，环柱体外表面有外螺纹，上内管(13)的下端通过外螺纹连接在上活塞(20)的上端，上活塞(20)为环形圆柱体，上活塞(20)有阶梯形中心孔，在上活塞(20)上部中心孔内镶有锁套(17)，锁套(17)为圆环形柱体，在锁套(17)的内表面有螺纹，在上内管(13)下端内有一个限位筒(15)，限位筒(15)的下部有向外凸起的爪；限位筒(15)下部向外凸起的爪嵌入上内管(13)下端内壁的凹槽内；在固定管(6)的上部外壁上通过螺纹固定有压帽(4)，在压帽(4)的下部并在固定管(6)的外壁上套有压缩弹簧(5)，在压缩弹簧(5)的下部并在固定管(6)的外壁上套有一个环状限位环(7)，在限位环(7)上部均匀分布有四个横向方孔，在横向方孔内分别插入一个方块形的限位锁块(8)，在固定管(6)的外壁中部有环形凹槽，当限位环(7)带动限位锁块(8)向上滑动时，限位锁块(8)能嵌入固定管(6)外壁环形凹槽内，在限位环(7)的外壁上并在限位锁块(8)的下部通过螺纹固定有锁帽(9)和卡瓦座(11)，锁帽(9)起到调节卡瓦座(11)高度并锁紧卡瓦座(11)的作用，卡瓦座(11)为圆筒状，在卡瓦座(11)的下端均匀分布有四个方形孔，在挂卡瓦(14)的方形孔内分别挂有一个卡瓦(14)，卡瓦(14)为扇形体状，上端外壁有悬挂凹槽，卡瓦(14)下端外壁上有卡瓦牙，卡瓦(14)下端内壁有斜面，卡瓦套(12)为圆筒状，卡瓦套(12)上端有向外凸出的斜面；卡瓦套(12)的下端有外螺纹，卡瓦套(12)套在上内管(13)的外壁上，在卡瓦套(12)下端螺纹固定有锥体(16)，锥体(16)为圆筒状，锥体(16)外壁的上端有圆锥面，圆锥面的斜度与卡瓦(14)下端内斜面的斜度相同，其斜度在12～17度之间，锥体(16)内壁有台阶，锥体(16)内壁台阶压在上内管(13)下端向外凸出的环柱体上端面上，并且锥体(16)内壁套在上活塞(20)上端外壁上，锥体(16)下端外螺纹连接有外筒(21)；上活塞(20)下端在外筒(21)内，在上活塞(20)内壁的台阶上固定有一个环形锁环(19)，锁环(19)的外表面上有螺旋形倒刺和纵向开口，锁环(19)的上端与锁环座(18)环形外台阶下端面接触，锁环座(18)为圆筒状有中心孔，锁环座(18)的上端外壁套在锁定筒(10)下端的内壁上；锁环座(18)下端外壁有螺纹，锁环座(18)下端螺纹连接下活塞(22)，上活塞(20)的下端在下活塞(22)与外筒(21)之间的环形空间内；外筒(21)下端通过内螺纹与连接环(23)相连接，连接环(23)通过内壁下端螺纹与内套(25)相连接，内套(25)为圆筒形，在内套(25)外壁上并在连接环(23)的下端套装有胶筒(24)和压环(26)，内套(25)外壁下端有外台阶，在内套(25)外壁下端外台阶上挂有压环(26)，下内管(27)的上端通过螺纹连接在下活塞(22)的下端，内套(25)套在下内管(27)的外壁上，在压环(26)与下内管(27)之间有环形空间，在压环(26)的外壁上有横向孔；在下内管(27)的下端有外螺纹，下内管(27)下端通过螺纹连接气嘴座(28)上端，并且压环(26)下端通过内螺纹连接气嘴座(28)的上端，气嘴座(28)下部中心孔内固定有一个圆柱体形气嘴(29)，气嘴(29)有中心孔，气嘴(29)中心孔能控制井下天然气流量，在气嘴座(28)的下端外螺纹连接有圆筒状罩体(30)，罩体(30)内有凸出的环形体，罩体(30)内凸出的环形体上平面压在气嘴(29)的下端面上。
2.如权利要求1所述的压差式井下节流器，其特征是在罩体(30)的下端壁上均勻分 布有横向孔，并且在罩体(30)下端壁上套有筛网(31)，在罩体(30)的外壁上有螺纹，罩体 (30)外壁的螺纹上固定有圆筒状外罩(32)。
3.如权利要求1或2所述的压差式井下节流器，其特征是所述的胶筒(24)、内套 (25)、压环(26)和下内管(27)有两组，两组胶筒(24)、内套(25)、压环(26)和下内管(27) 分别连续套装在下内管(27)的外壁上。
4.如权利要求1或2所述的压差式井下节流器，其特征是限位锁块(8)为柱体，纵截 面为长方体形，横截面为扇形，内外部有圆弧面，内圆弧面与固定管(6)的外壁环形凹槽内 圆弧面的半径相同，外圆弧面与限位环(7)上部外圆半径相同，限位锁块(8)内圆弧面的上 下端部为斜角，与固定管(6)的外壁环形凹槽上下端斜角相同。
全文摘要
一种压差式井下节流器，应用于天然气井下采气节流。其主要特征是，连杆的下端插入在锁定筒的上端，锁定筒安装在上内管上，上内管连接上活塞，上内管安装有限位筒；卡瓦座连接在限位环上，卡瓦挂在卡瓦座上，锥体与卡瓦套、外筒相连接；下活塞与锁环座、下内管相连接，外筒、连接环和内套相连接，在内套上套装有胶筒和压环，下内管与气嘴座相连接。效果是，投放、起出容易，操作方便，通过控制下放速度，即可实现在井下安装，封隔方便，密封可靠，不会发生卡住的问题，避免发生卡在井筒中的事故，适用于在深井或高压气井及斜井中采气。
文档编号E21B43/12GK101798913SQ20101013334
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者冯朋鑫, 徐文龙, 李国达, 赵勇, 郭自新, 韩兴刚 申请人:中国石油天然气股份有限公司;华北石油华艺技术开发有限公司