一种用于天然气井井下螺旋节流装置的制作方法

本发明涉及到天然气开采技术领域，具体涉及到一种天然气井井下螺旋节流装置。

背景技术：

天然气从地层进入地面主要包括地层、井筒和地面三个流动过程，天然气在高压、低温和含水情况下极易生成水合物堵塞井筒生产管柱和地面管线，影响气井正常生产。目前，为防止气井采气过程中水合物的生产，现场越来越多地采用井下节流器技术，实现井筒内的节流降压并利用地层热能加热节流后的低温天然气。

本发明利用螺旋导流槽改变流体流动方向，将紊流流体转为有序的螺旋流体，并且在螺旋节流帽底面和螺旋节流帽顶面分别设有2~5个流体入口和出口，从而达到高效提高气井排液能力和防止水合物生成的目的。本发明单独使用时，具有操作简便，安全环保，节能高效的特点。本发明还可同起泡剂等化学药剂同时使用，以协助排出气井井筒中积液。需要安装或拆卸该装置时，采用钢丝投捞。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足，利用螺旋导流槽改变流体流动方向，将紊流流体转为有序的螺旋流体，实现节流降压，防止井筒天然气水合物生成，特提供一种用于天然气井井下螺旋节流装置。

为达到上述目的，本发明公开了一种天然气井井下螺旋节流装置，是由打捞头、上密封圈、上卡瓦、螺旋节流帽、螺旋节流槽、流量控制阀、螺旋节流座、下卡瓦、下密封圈和壳体组成。

所述壳体安装在整个螺旋节流装置的外部，壳体将整个螺旋节流装置包裹，在壳体的顶端安装有打捞头，用于装置的安装与卸载；

所述上密封圈安装在壳体上部与油管内壁间的空隙处，下密封圈安装在壳体下部与油管内壁间的空隙处；

所述上卡瓦安装在油管内侧与螺旋节流装置壳体上部之间，下卡瓦安装在油管内侧与螺旋节流装置壳体下部之间；

所述螺旋节流座下部内设有中心导流通道，螺旋节流座上部设置有螺旋节流帽，螺旋节流帽的流体入口处安装有流量控制阀，用于调节节流降压程度；

所述螺旋节流帽外表面设置有螺旋导流槽，用于改变流体流动方向，将紊流流体转为有序的螺旋流体，顶部为流体入口；

所述螺旋节流帽顶面边缘设置有2~5个流体出口且均匀分布在顶部平面上；

所述螺旋节流帽底面边缘设置有2~5个流体入口且均匀分布在底部平面上；

所述螺旋节流装置的螺旋节流帽与螺旋节流座间用螺纹连接，壳体与螺旋节流座间用螺纹连接；

所述螺旋节流帽和螺旋节流座均采用高强度永磁铁作为材质。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）选用高强度永磁铁作为螺旋节流装置主要材质，其产生的磁场可抑制水合物生成；（2）螺旋导流槽加剧高速流体与螺旋导流槽之间的摩擦，产生热量抑制水合物生成；（3）液体密度较高，液体在离心力作用下被甩到油管壁面，离地层热源更近，也可抑制水合物生成；（4）离开螺旋节流装置后的流体在离心力作用下使干冷气体聚集在油管中心位置，较热的气体则分布在油管边缘位置，有限的热量被用于防止水合物生成；（5）高速旋转的气体不断冲刷井筒壁面，在将液体带走的同时，水合物也不易在井壁附着；（6）被甩到井壁的液体与井壁之间摩擦产生热量。本发明在保障节流降压的同时，又能更为有效地抑制水合物生成。

附图说明

图1是本发明天然气井井下螺旋节流装置的结构示意图；

图2是本发明装置中螺旋节流帽6的结构示意图；

图3是本发明装置中螺旋节流座10的结构示意图；

图4是本发明装置中螺旋节流座10顶面的结构示意图；

图5是本发明装置中螺旋节流座10底面的结构示意图；

图6是本发明装置中螺旋节流帽6顶面的结构示意图；

图7是本发明装置中螺旋节流帽6底面的结构示意图。

图中：1.油管，2.打捞头，3.上密封圈，4.上卡瓦，5.流体出口，6.螺旋节流帽，7.螺旋导流槽，8.流体入口，9.流量控制阀，10.螺旋节流座，11.中心导流通道，12.下卡瓦，13.下密封圈，14.壳体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更为清楚，以下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

如图1-7所示，一种天然气井井下螺旋节流装置，包括从上到下依次为上密封圈3、上卡瓦4、螺旋节流帽6、螺旋节流座10、下卡瓦12、下密封圈13和壳体14。

壳体14安装在螺旋节流装置的外部，壳体14将螺旋节流装置包裹，在壳体顶端安装有打捞头2，用于装置的安装与卸载；上密封圈3和下密封圈13设置在壳体与油管内壁面之间空隙处，用于封隔壳体与油管间隙；上卡瓦4和下卡瓦12安装在油管与螺旋节流装置之间，用于在井筒油管内部固定装置；螺旋节流座10内部设有中心导流通道11；螺旋节流帽6设有流量控制阀9、流体入口8、螺旋导流槽7和流体出口5，分别位于其底部、外表面和顶部，流量控制阀9用于调节节流降压程度，螺旋导流槽7则改变流体流动方向，将紊流流体转为有序的螺旋流体的作用。

螺旋节流帽6与螺旋节流座10用螺纹连接；壳体14与螺旋节流座10用螺纹连接；依据气井实际需求调节螺旋节流装置节流降低程度以及改变装置下入深度。

螺旋节流帽6底面边缘设置有2~5个流体入口且均匀分布，螺旋节流帽6顶面边缘设置有2~5个流体出口且均匀分布。

高压流体从油管中进入螺旋节流装置，首先进入中心导流通道11，再利用螺旋节流帽6和螺旋节流座10之间的间隙进入流体入口8，经螺旋导流槽7后从流体出口5流出，此时流体压力较之前已有大幅度降低，能起到保护油管及地面管线的作用。

流体在进入螺旋节流装置后，由于装置主要材质为永磁铁，能有效抑制水合物的形成。

流体在流经螺旋导流槽时，由于气液密度差异，流体中的气体和液体分离，同时流体流动方向改变，原先的紊流流体转变为有序的螺旋流体。

在离开螺旋节流器后，液体被甩向油管壁面，这使得液体离地层热源更近，同时井壁上的液体与井壁之间摩擦生热，这都能加热液体，有效抑制水合物产成。

在离开螺旋节流装置后，干冷气体聚集在油管中心位置，较热的气体分布在油管边缘位置，气体中有限的热量被用于防止水合物生成。

最后沿井筒中心向上的旋转气流还能不断冲刷井筒壁面，带走井筒壁面上的液体，降低井口压力，同时防止井筒天然气水合物生成。