一种活动型井下节流器及使用方法
【专利摘要】一种活动型井下节流器及使用方法，属于油田采油采气【技术领域】。丢手接头上端部能与试井工具串；丢手接头下端通过剪销与中心管联接；打捞头下端的孔槽与卡瓦上端的托部相链接；弹性卡箍形状为弹簧钢材料制成的开口弹性圆环，置于本体的卡瓦槽内，限制卡瓦周向移出；上胶筒装在本体上，通过上卡簧固定；上卡簧及下卡簧均为弹簧钢钢丝做成开口圆环；下卡簧固定的是下胶筒与上锥体；上锥体与活塞以丝扣连接；下锥体下端与导向头丝扣连接；弹性卡爪与本体下端的丝扣连接；锁定管上与中心管丝扣连接，下与导向头丝扣连接；盘根装在本体上。打捞过程胶筒不再承受附加压力，处于自然回缩状态，减少了与油管壁间的摩阻和挂卡遇阻现象，便于安全打捞作业。
【专利说明】一种活动型井下节流器及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种活动型井下节流器及使用方法，属于油田采油采气【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，井下节流工艺将传统的地面节流降压转变为井下节流降压，充分利用地热加温，使井下节流后的气流温度高于节流后压力条件下水合物形成的临界温度，从而达到在气井生产过程中抑制水合物生成和降低地面管线压力。常规的地面节流工艺必须在节流前，对天然气进行加热，以免形成水合物堵塞。井下节流工艺则通过配置在井下管柱上的节流器，实现井筒节流降压。
[0003]现有技术存在问题:被弹簧压缩的胶筒，在打捞过程摩阻较大；节流器胶筒在打捞过程中容易被挂卡、容易脱落，引起打捞困难。现有活动型节流器不能很好地适应含凝析油井的压力差异大井况。
[0004]为了解决打捞上起过程弹簧继续压缩胶筒、产生摩擦阻抗力、胶筒易脱落、影响安全起出的负效应，近年行业内出现了一种反锁机构解决方式:就是在原来(弹簧压缩胶筒机构)的基础上，在胶筒和卡瓦锥体之间，再增加一级机构一倒齿反锁机构，以便打捞解封时，反向锁住下击释放出来的原胶筒压缩行程，使被压缩弹簧不再度回弹一也就是保证胶筒，在上起过程不再被压缩。这种解决方式，使节流器机构重叠、结构复杂，长度、重量增大，且卡瓦锚定自锁可靠性有所下降。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提供一种活动型井下节流器及使用方法，改变胶筒的压缩、锁紧、释放方式，改善井下节流器在气藏压力差异大、凝析油含量高、打捞过程摩阻较大的问题。
[0006]本发明采用的技术方案是:活动型井下节流器，丢手接头为圆柱体形，丢手接头上端部位有外螺纹，丢手接头上端部能与试井工具串，振击器+加重杆+试井钢丝的下端连接;
[0007]丢手接头下端通过剪销与中心管联接；
[0008]打捞头下端的孔槽与卡瓦上端的托部相链接；弹性卡箍形状为弹簧钢材料制成的开口弹性圆环，置于本体的卡瓦槽内，限制卡瓦周向移出；上胶筒装在本体上，通过上卡簧固定；上卡簧及下卡簧均为弹簧钢钢丝做成开口圆环；下卡簧固定的是下胶筒与上锥体；上锥体与活塞以丝扣连接；下锥体下端与导向头丝扣连接；弹性卡爪与本体下端的丝扣连接；锁定管上与中心管丝扣连接，下与导向头丝扣连接；油嘴置放于中心管与锁定管之间的环形空间；盘根装在本体上。
[0009]用弹性锁定爪与锁定管构成锁定一释放机构；弹性锁定爪下部开槽，下端内面有一段内齿；锁定管上端外圆有相同齿形的外齿；二者相互啮合，可锁定或者释放轴向位移的行程。
[0010]上卡簧及下卡簧均为弹簧钢钢丝做成的开口圆环；上卡簧固定上胶筒；下卡簧固定下胶筒；卡簧截面的内半圆，挂住在胶筒外环形槽里，卡簧截面的外半圆，挂住其上端的金属部件的内环形槽里面。
[0011 ] 用截面为矩形的开口环形的弹性卡箍，来限制卡瓦周向移出。
[0012]活动型井下节流器使用方法，含有以下步骤:
[0013]井下节流器下入预定位置，操作钢丝连接的加重杆、振击器，缓慢上提与之连接的丢手接头，从而带动整个节流器对于卡瓦，以及与卡瓦相连接的打捞头做相对上行运动，施加一定上拉的张力锚定卡瓦；然后下放释放部份附加张力，保留张力略大于原来的自重张力；然后，较快速上拉钢丝，以便产生向上的振击力:丢手接头，带动中心管、锁定管、导向头、下锥体，压缩下胶筒，同时驱动上锥体、活塞上行压缩上胶筒，实现密封；锁定管上行同时，其外齿与弹性锁定爪的内齿实现爬升“咬合”，锁定压缩行程；最后，振击力拉断销钉，实现丢手，中心管上端露出本体外；
[0014]需要维护打捞时，下入打捞工具串；加重杆+振击器+打捞器，到位后，下压捞住节流器打捞头，上拉少许力确认对接成功；向下振击中心管上端面，使中心管下端连接的锁定管与弹性锁定爪脱开而解除锁定，释放了胶筒压缩力，使胶筒在打捞过程始终处于自然状态；继续下击，解除卡瓦对于本体的锚定；上起工具串带动卡瓦回收，可顺利起出节流器及打捞工具串。
[0015]活动型井下节流器坐封稳定。打捞过程中减少胶筒发生撕裂伤害的情况。打捞过程胶筒不再承受附加压力，处于自然回缩状态，减少了与油管壁间的摩阻和挂卡遇阻现象，便于安全打捞作业。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明活动型井下节流器结构剖面示意图。
[0017]图中，1-丢手接头，2-剪销，3-打捞头，4-弹性卡箍，5-卡瓦，6_本体，7_上胶筒，8-上锥体，9-下胶筒，10-活塞，11-中心管，12-下锥体，13-弹性锁定爪，14-锁定管，15-导向头，16-油嘴，17-盘根，18-下卡簧，19-盘根，20-上卡簧。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:
[0019]活动型井下节流器，由以下组件构成:丢手接头1、剪销2、打捞头3、弹性卡箍4、卡瓦5、本体6、上胶筒7、上锥体8、下胶筒9、活塞10、中心管11、下锥体12、弹性锁定爪13、锁定管14、导向头15、油嘴16、盘根17、下卡簧18、盘根19、上卡簧20。
[0020]丢手接头1:上部为丝扣，可与下井工具串相连接；下部有径向对称的螺纹孔，上入剪销2与中心管11联接。
[0021]剪销2:如上所说，联接丢手接头I与中心管11。
[0022]打捞头3:上部有打捞颈，用于打捞；下部有3个均布的槽孔与卡瓦5上部的“托”链接。
[0023]弹性卡箍4:截面为矩形，由弹簧钢做成开口圆环，卡在本体6的卡瓦限位凹槽里。
[0024]卡瓦5:下部外面为等分齿，用于锚定；下部内面为锥面；上端有外凸的托，与打捞头3链接；三块卡瓦周向均布。
[0025]本体6:下端以丝扣与弹性锁定爪13连接；通过上卡簧20定位上胶筒7 ;其盘根槽安装盘根19
[0026]上胶筒7:上端外圆有环形槽,截面为半圆形,通过上卡簧20与本体6定位。
[0027]上锥体8:上部为锥形体；上部内面丝扣与活塞10连接；下部内面内槽，可嵌入下卡簧18,定位下胶筒9。
[0028]下胶筒9:上端外圆有环形槽,截面为半圆形,通过下卡簧18与上锥体8定位。
[0029]活塞10:以丝扣与上锥体8连接。
[0030]中心管11:上部对称侧孔可装入剪销2 ;下部以丝扣与锁定管14连接。
[0031]下锥体12:上部为锥形体；下部丝扣与导向头15 ;中部开槽便于组装和观察。
[0032]弹性锁定爪13:上部丝扣与本体6连接；下部为开槽弹性爪，爪内有齿，可与锁定管14运动啮合。
[0033]锁定管14:上部内面丝扣与中心管11连接；上部外齿可与弹性锁定爪13运动啮合；下部丝扣与导向头连接。
[0034]导向头15:内扣与锁定管14连接；外扣与下锥体12连接。
[0035]油嘴16:为空心圆柱体，装在中心管11与锁定管14之间。
[0036]盘根17:为O型密封盘根，装在本体上。
[0037]下卡簧18:弹簧钢丝做成开口圆环，定位下胶筒9和上锥体8。
[0038]盘根19:为O型密封盘根，装在本体上。
[0039]上卡簧20:弹簧钢丝做成开口圆环，定位上胶筒7和本体6。
[0040]活动型井下节流器使用方法，参阅图1，含有以下步骤:
[0041]井下节流器下入预定位置，操作钢丝连接的加重杆、振击器，缓慢上提与之连接的丢手接头1，从而带动整个节流器对于卡瓦5以及与卡瓦相连接的打捞头3做相对上行运动，施加一定上拉的张力锚定卡瓦5 ;然后下放释放部份附加张力，保留张力略大于原来的自重张力；然后，较快速上拉钢丝，以便产生向上的振击力:丢手接头1，带动中心管11、锁定管14、导向头15、下锥体12，压缩下胶筒10，同时驱动上锥体8、活塞10上行压缩上胶筒7，实现密封；锁定管14上行同时，其外齿与弹性锁定爪13的内齿实现爬升“咬合”，锁定压缩行程；最后，振击力拉断销钉2，实现丢手，中心管11上端露出本体外。
[0042]需要维护打捞时，下入打捞工具串加重杆+振击器+打捞器，到位后，下压捞住节流器打捞头3，上拉少许力确认对接成功；向下振击中心管11上端面，使中心管11下端连接的锁定管14与弹性锁定爪13脱开而解除锁定，释放了胶筒压缩力，使胶筒在打捞过程始终处于自然状态；继续下击，解除卡瓦对于本体的锚定；上起工具串带动卡瓦回收，可顺利起出节流器及打捞工具串。
[0043]本发明的有益效果:本发明活动型井下节流器，具有锁紧——释放胶筒的压缩行程的双重功能，机构简捷可靠，彻底扬弃了活动式井下节流器传统的弹簧机构；并且它以一个简单机构具有(弹簧机构+反锁机构)两个复杂机构的功能。
[0044]通过“弹爪锁紧一释放机构”(简称:“弹爪锁放机构”或者“弹爪机构”)来实现坐封和释放胶筒。“弹爪锁放机构”是由弹性锁定爪13下端的开口弹性爪的内齿与锁定管14上端的外齿，在上拉击坐封力的作用下，相互“咬合”完成，锁定上拉击产生的压缩胶筒的行程；打捞时，通过下击，又使两者的分离，完全释放原来压缩胶筒的行程，使始终胶筒在打捞过程始终处于自然状态。
[0045]为进一步改善硫化对胶筒不利影响，改进后的节流器胶筒均采用活动装配形式，这种形式能有效防止胶筒受力过程的撕裂伤害。同时，在上胶筒7、下胶筒9与刚体套之间增加了上卡簧20、下卡簧18设置，这种卡簧设置，是利用开口的钢丝圆环的弹性，使上卡簧20、下卡簧18在上胶筒7、下胶筒9与胶筒相配合的刚体之间互相制约，在胶筒上设计有放置钢丝的环形外槽，与胶筒相配合的刚体上也设计有钢丝环形内槽。相当于在运动过程中给胶筒上了 “锁”，使胶筒不能脱离与之限位的刚体，也不会因为运动发生撕裂伤害。
[0046]实施例2:
[0047]以井下油管为27/8油管为例，其内径为62mm;活动型节流器刚体最大外径为58mm，卡瓦张开度不小于64.5mm。
[0048](I)平衡油套管压力:可通过关井复压平衡，或者用高压软管联通油套来平衡压力，以保证节流器上下处于平衡状态。
[0049](注:所有的工具串井口下入和起出时，都要合理操作井口防喷管与井口总闸，以隔离井下流体。)
[0050](2)用直径59.5mm的通径规通井。
[0051](3)下入测试工具串，测液面、井底测压，获取相关参数。
[0052](4)下入节流器:下入过程中，卡瓦始终处于单向向下运动状态一只能下不能上。
[0053](5)坐封丢手:下入预定位置，操作钢丝连接的加重杆、振击器，缓慢上提，拉动与之连接的丢手接头I，从而带动整个节流器相对于卡瓦5以及与卡瓦相连接的打捞头3做上行运动，施加上拉的张力约1800N，锚定卡瓦5 ;然后下放释放部份张力，保留张力略大于原自重张力；较快速上拉钢丝，以便产生上击力:丢手接头1，带动中心管11、锁定管14、导向头15、下锥体12，压缩下胶筒10，同时驱动下锥体8、活塞10上行压缩上胶筒7，实现密封；锁定管14上行同时，其外齿与弹性锁定爪13的内齿实现爬升“咬合”，锁定压缩行程；最后，振击力拉断销钉2，实现丢手，中心管11上端露出本体外。
[0054](6)节流器工作状态:起出井内的工具串，恢复流程后，节流器就处于节流工作状态。
[0055](7)打捞:需要维护打捞时，下入打捞工具串(加重杆+振击器+打捞器)，到位后，下压捞住节流器打捞头3，上拉少许力确证对接成功；向下振击中心管11上端面，使中心管11下端连接的锁定管14与弹性锁定爪13脱开而解除锁定，胶筒压缩力被释放，使胶筒在打捞过程中始终处于自然状态；继续下击，解除卡瓦对于本体的锚定；上起工具串带动卡瓦回收，起出节流器。而后，可下入重新配产的节流器。
【权利要求】
1.一种活动型井下节流器，其特征在于:丢手接头为圆柱体形，丢手接头上端部位有外螺纹，丢手接头上端部能与试井工具串，振击器+加重杆+试井钢丝的下端连接； 丢手接头下端通过剪销与中心管联接； 打捞头下端的孔槽与卡瓦上端的托部相链接；弹性卡箍形状为弹簧钢材料制成的开口弹性圆环，置于本体的卡瓦槽内，限制卡瓦周向移出；上胶筒装在本体上，通过上卡簧固定；上卡簧及下卡簧均为弹簧钢钢丝做成开口圆环；下卡簧固定的是下胶筒与上锥体；上锥体与活塞以丝扣连接；下锥体下端与导向头丝扣连接；弹性卡爪与本体下端的丝扣连接；锁定管上与中心管丝扣连接，下与导向头丝扣连接；油嘴置放于中心管与锁定管之间的环形空间；盘根装在本体上。
2.根据权利要求1所述一种活动型井下节流器，其特征是:用弹性锁定爪与锁定管构成锁定一释放机构；弹性锁定爪下部开槽，下端内面有一段内齿；锁定管上端外圆有相同齿形的外齿；二者相互啮合，可锁定或者释放轴向位移的行程。
3.根据权利要求1所述一种活动型井下节流器，其特征是:上卡簧及下卡簧均为弹簧钢钢丝做成的开口圆环；上卡簧固定上胶筒；下卡簧固定下胶筒；卡簧截面的内半圆，挂住在胶筒外环形槽里，卡簧截面的外半圆，挂住其上端的金属部件的内环形槽里面。
4.根据权利要求1所述一种活动型井下节流器，其特征是:用截面为矩形的开口环形的弹性卡箍，来限制卡瓦周向移出。
5.活动型井下节流器使用方法，含有以下步骤: 井下节流器下入预定位置，操作钢丝连接的加重杆、振击器，缓慢上提与之连接的丢手接头，从而带动整个节流器对于卡瓦，以及与卡瓦相连接的打捞头做相对上行运动，施加一定上拉的张力锚定卡瓦；然后下放释放部份附加张力，保留张力略大于原来的自重张力；然后，较快速上拉钢丝，以便产生向上的振击力:丢手接头，带动中心管、锁定管、导向头、下锥体，压缩下胶筒，同时驱动上锥体、活塞上行压缩上胶筒，实现密封；锁定管上行同时，其外齿与弹性锁定爪的内齿实现爬升“咬合”，锁定压缩行程；最后，振击力拉断销钉，实现丢手，中心管上端露出本体外； 需要维护打捞时，下入打捞工具串；加重杆+振击器+打捞器，到位后，下压捞住节流器打捞头，上拉少许力确认对接成功；向下振击中心管上端面，使中心管下端连接的锁定管与弹性锁定爪脱开而解除锁定，释放了胶筒压缩力，使胶筒在打捞过程始终处于自然状态；继续下击，解除卡瓦对于本体的锚定；上起工具串带动卡瓦回收，可顺利起出节流器及打捞工具串。
【文档编号】E21B31/107GK104047580SQ201310078669
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2013年3月13日
【发明者】陈迅, 代娟, 潘云兵, 何亚彬 申请人:中国石油天然气股份有限公司