一种油田采油用具备多级节流变换功能的采油树的制作方法

文档序号:29988231发布日期:2022-05-11 13:29阅读:106来源:国知局

1.本发明涉及石油领域,尤其涉及一种油田采油用具备多级节流变换功能的采油树。


背景技术:

2.油田采油步骤的中,需要采油树控制流经油井的流体流量,在通过采油树调节流体流量过程中,通常是通过缩小油管的有效横截面积来降低流体流过的量,但在调节油管的横截面积时,根据伯努利原理,若油管的横截面积在短时间内缩小过快,导致流体流速增加,油管该位置的压强也将降低,在寒冷低温的环境下,油管内的流体易出现低压结冻的现象,导致油管内出现冰冻层,影响油管对流体的正常输送。
3.现有的解决方式是通过改变油管的内部结构,使油管的内径呈缓慢收缩的状态,实现油管在快速作出节流降压的工作时,油管内的流体压强下降拥有足够的缓冲时间,避免油管内的流体出现压强下降过快而结冻的现象,但由于油管的内径是固定不便的,因此油管的内径呈缓慢收缩程度也是不能改变的,即油管内径的收缩结构不可变换,从而不能在对油管内的流体作出不同流量的变换时,改变油管内径调节工作所需的压强缓冲时间,导致在对油管内的流体作出极限的限流工作时,油管不能提供足够的压强缓冲时间,流体依然存在低压结冻的现象发生。


技术实现要素:

4.为了克服采油树中油管内径的收缩结构不可变换,不能在对油管内的流体作出不同流量的变换时,改变油管内径调节工作所需的压强缓冲时间的缺点,本发明提供一种油田采油用具备多级节流变换功能的采油树。
5.本发明的技术实施方案为:一种油田采油用具备多级节流变换功能的采油树,包括有节流调控单元、绳索收张单元、节流降压单元、采油树主体、油管四通、生产翼阀外管和生产翼阀支管,采油树主体的上侧安装有油管四通,油管四通的右侧支路接通有生产翼阀外管,生产翼阀外管的右侧接通有生产翼阀支管,生产翼阀外管上连接有多级节流调控的节流调控单元,节流调控单元的内侧连接有调控节流程度的绳索收张单元,节流调控单元的内侧连接有降低流体压强的节流降压单元,节流降压单元的内侧连接绳索收张单元;节流调控单元包括有管套、生产翼阀内管、第一固定架、第一驱动电机、固定管、第一转轴、蜗杆、丝杆和蜗轮,生产翼阀外管内侧的右部固接有管套,环绕管套的内侧固接有四个生产翼阀内管,四个生产翼阀内管的左右两端,分别接通生产翼阀外管和生产翼阀支管,生产翼阀外管左部法兰的前侧固接有第一固定架,第一固定架的右侧固接有第一驱动电机,管套的左部嵌有固定管,固定管的左侧与生产翼阀外管之间转动连接有第一转轴,第一驱动电机的输出轴固接第一转轴,第一转轴的后端固接蜗杆,固定管的内侧转动连接有丝杆,丝杆的左端固接有蜗轮,蜗杆与蜗轮相啮合,丝杆和四个生产翼阀内管均连接绳索收张单元,四个生产翼阀内管均连接节流降压单元。
6.更为优选的是,四个生产翼阀内管的内侧,从左向右均依次划分为左部直筒通道、中部节流通道和右部节流通道,中部节流通道的长度比右部节流通道的长度短。
7.更为优选的是,中部节流通道的左端横截面积大于右端的横截面积。
8.更为优选的是,右部节流通道的左端横截面积大于右端的横截面积。
9.更为优选的是,绳索收张单元包括有衬套、第一直齿轮、转环、调节滑行块、第二转轴、第二直齿轮和滚筒,丝杆的左侧连接有衬套,衬套外侧面的左部固接有第一直齿轮,衬套外侧面的右部转动连接有转环,四个生产翼阀内管靠近丝杆的一侧,各滑动连接有一个调节滑行块,四个调节滑行块分别通过连接块固接转环,四个调节滑行块靠近丝杆的一侧,各转动连接有一个第二转轴,四个第二转轴的左端各固接有一个第二直齿轮,四个第二直齿轮均与第一直齿轮相啮合,四个第二转轴的右端个固接有一个滚筒,四个调节滑行块和滚筒均连接节流降压单元。
10.更为优选的是,节流降压单元包括有滑行杆、第一固定头、第二固定头、第一弹性件、活动塞和弹性绳索,四个调节滑行块的左侧各固接有一个滑行杆,四个滑行杆远离丝杆的一端,分别滑动连接相邻的一个生产翼阀内管,四个滑行杆右侧的上部各固接有一个第一固定头,滑行杆右侧的中部各固接有一个第二固定头,四个第二固定头的右侧各固接有一个第一弹性件,四个第一弹性件的右端各固接有一个活动塞,四个滚筒与相邻的一个活动塞之间,各固接有一个弹性绳索,四个弹性绳索分别贯穿相邻的一个调节滑行块、第一固定头和第二固定头。
11.更为优选的是,四个活动塞均设置为球体结构。
12.更为优选的是,还包括有辅助开阀单元,生产翼阀支管上设有辅助开阀单元,辅助开阀单元包括有第二固定架、第二驱动电机、第三转轴、锥齿轮、环形滑块、锥齿环、第二弹性件、固定块、推头和推块,生产翼阀外管的法兰和生产翼阀支管的法兰下侧之间,固接有第二固定架,第二固定架的中侧固接有第二驱动电机,生产翼阀支管左端的下部转动连接有第三转轴,第二驱动电机的输出轴固接第三转轴,第三转轴的上端固接有锥齿轮,生产翼阀支管的左端滑动连接有环形滑块,环形滑块的左侧固接有锥齿环,锥齿轮与锥齿环相啮合,环绕生产翼阀支管的左侧固接有四个第二弹性件,四个第二弹性件的左端各固接有一个固定块,四个固定块的左侧各固接有一个推头,环形滑块的内侧固接有一个推块。
13.更为优选的是,四个固定块均设置为圆台结构。
14.有益效果:本技术方案中,通过在油管的内部设置了双层内径呈收缩的结构,其中油管内部第一层收缩的结构为剧急收缩结构,为常规的节流调节提供较短的压强缓冲时间,使常规的节流工作快速完成,油管内部第二层收缩的结构为缓慢收缩结构,为极限的节流调节提供较长的压强缓冲时间,使极限节流工作顺利完成,并避免油管内发生降压结冻现象,另外在油管内部设有活动塞部件,能够跟随流体压强的变换时刻对节流程度进行调节,使节流工作能够平顺的进行,实现在采油树的生产翼阀中管中设有双层内径呈收缩结构的油管,以及能够自主调节的活动塞部件,使采油树具备多级节流变换功能,从而解决了采油树中油管内径的收缩结构不可变换,不能在对油管内的流体作出不同流量的变换时,改变油管内径调节工作所需的压强缓冲时间的技术问题。
附图说明
15.图1为本采油树的立体结构示意图;图2为本采油树的局部立体结构示意图;图3为本采油树的节流调控单元立体结构示意图;图4为本采油树的节流调控单元局部剖面图;图5为本采油树的节流调控单元局部立体结构示意图;图6为本采油树的绳索收张单元第一种局部立体结构示意图;图7为本采油树的绳索收张单元第二种局部立体结构示意图;图8为本采油树的节流降压单元立体结构示意图;图9为本采油树的辅助开阀单元立体结构示意图;图10为本采油树的辅助开阀单元局部立体结构示意图;图11为本采油树的辅助开阀单元c区放大图。
16.其中,上述附图包括以下附图标记:1-采油树主体,2-油管四通,31-生产翼阀外管,32-生产翼阀支管,101-管套,102-生产翼阀内管,102a-左部直筒通道,102b-中部节流通道,102c-右部节流通道,103-第一固定架,104-第一驱动电机,105-固定管,106-第一转轴,107-蜗杆,108-丝杆,109-蜗轮,201-衬套,202-第一直齿轮,203-转环,204-调节滑行块,205-第二转轴,206-第二直齿轮,207-滚筒,301-滑行杆,302-第一固定头,303-第二固定头,304-第一弹性件,305-活动塞,306-弹性绳索,401-第二固定架,402-第二驱动电机,403-第三转轴,404-锥齿轮,405-环形滑块,406-锥齿环,407-第二弹性件,408-固定块,409-推头,410-推块。
具体实施方式
17.首先要指出,在不同描述的实施方式中,相同部件设有相同的附图标记或者说相同的构件名称,其中,在整个说明书中包含的公开内容能够按意义转用到具有相同的附图标记或者说相同的构件名称的相同部件上。在说明书中所选择的位置说明、例如上、下、侧向等等也参考直接描述的以及示出的附图并且在位置改变时按意义转用到新的位置上。
18.实施例1一种油田采油用具备多级节流变换功能的采油树,如图1-8所示,包括有节流调控单元、绳索收张单元、节流降压单元、采油树主体1、油管四通2、生产翼阀外管31和生产翼阀支管32;采油树主体1的上侧安装有油管四通2;油管四通2的右侧支路接通有生产翼阀外管31;生产翼阀外管31的右侧接通有生产翼阀支管32;生产翼阀外管31上连接有节流调控单元;节流调控单元的内侧连接有绳索收张单元;节流调控单元的内侧连接有节流降压单元;节流降压单元的内侧连接绳索收张单元。
19.如图3和图4所示,节流调控单元包括有管套101、生产翼阀内管102、第一固定架103、第一驱动电机104、固定管105、第一转轴106、蜗杆107、丝杆108和蜗轮109;生产翼阀外管31内侧的右部固接有管套101;环绕管套101的内侧焊接有四个生产翼阀内管102,四个生产翼阀内管102的内侧,从左向右均依次划分为左部直筒通道102a、中部节流通道102b和右部节流通道102c;中部节流通道102b的长度比右部节流通道102c的长度短;中部节流通道102b的左端横截面积大于右端的横截面积;右部节流通道102c的左端横截面积大于右端的
横截面积;四个生产翼阀内管102的左右两端,分别接通生产翼阀外管31和生产翼阀支管32;生产翼阀外管31左部法兰的前侧焊接有第一固定架103;第一固定架103的右侧螺栓连接有第一驱动电机104;管套101的左部嵌有固定管105;固定管105的左侧与生产翼阀外管31之间转动连接有第一转轴106;第一驱动电机104的输出轴固接第一转轴106;第一转轴106的后端固接蜗杆107;固定管105的内侧转动连接有丝杆108;丝杆108的左端固接有蜗轮109;蜗杆107与蜗轮109相啮合;丝杆108和四个生产翼阀内管102均连接绳索收张单元;四个生产翼阀内管102均连接节流降压单元。
20.如图5-8所示,绳索收张单元包括有衬套201、第一直齿轮202、转环203、调节滑行块204、第二转轴205、第二直齿轮206和滚筒207;丝杆108的左侧连接有衬套201;衬套201外侧面的左部固接有第一直齿轮202;衬套201外侧面的右部转动连接有转环203;四个生产翼阀内管102靠近丝杆108的一侧,各滑动连接有一个调节滑行块204;四个调节滑行块204分别通过连接块固接转环203;四个调节滑行块204靠近丝杆108的一侧,各转动连接有一个第二转轴205;四个第二转轴205的左端各固接有一个第二直齿轮206;四个第二直齿轮206均与第一直齿轮202相啮合;四个第二转轴205的右端个焊接有一个滚筒207;四个调节滑行块204和滚筒207均连接节流降压单元。
21.如图5-8所示,节流降压单元包括有滑行杆301、第一固定头302、第二固定头303、第一弹性件304、活动塞305和弹性绳索306;四个调节滑行块204的左侧各焊接有一个滑行杆301;四个滑行杆301远离丝杆108的一端,分别滑动连接相邻的一个生产翼阀内管102;四个滑行杆301右侧的上部各焊接有一个第一固定头302;滑行杆301右侧的中部各焊接有一个第二固定头303;四个第二固定头303的右侧各固接有一个第一弹性件304;四个第一弹性件304的右端各固接有一个活动塞305;四个活动塞305均设置为球体结构;四个滚筒207与相邻的一个活动塞305之间,各固接有一个弹性绳索306;四个弹性绳索306分别贯穿相邻的一个调节滑行块204、第一固定头302和第二固定头303。
22.在本发明的实施例中,使用的第一弹性件304为拉伸弹簧。
23.首先采出的流体流经采油树主体1、油管四通2、生产翼阀外管31、生产翼阀内管102和生产翼阀支管32,并从生产翼阀支管32外接的喷油嘴输出至输油管道,正常进行石油的开采工作,此时活动塞305随向右流动的流体,并在流体向右的推力下,带动第一弹性件304和弹性绳索306向右拉伸,活动塞305保持在生产翼阀内管102的左部直筒通道102a中。
24.当需要对流体进行常规的节流工作时,第一驱动电机104的输出轴带动第一转轴106转动,第一转轴106带动蜗杆107转动,蜗杆107啮合蜗轮109带动丝杆108转动,转动的丝杆108带动衬套201、第一直齿轮202和转环203,推动调节滑行块204和滑行杆301沿生产翼阀内管102向右移动,同时旋转的第一直齿轮202啮合第二直齿轮206,并通过第二转轴205带动滚筒207转动,转动的滚筒207缓慢收卷弹性绳索306,使弹性绳索306带动活动塞305和第一弹性件304向滑行杆301方向缓慢收缩,使活动塞305在流体向右的推力下,随调节滑行块204缓慢向右移动进入生产翼阀内管102的中部节流通道102b中,由于弹性绳索306带动活动塞305向左收缩的速度,慢于活动塞305向右移动的速度,使活动塞305缓慢的向右移动,并避免与活动塞305连接的弹性绳索306太长,活动塞305在流体中摆动不定,由于中部节流通道102b的长度较短,中部节流通道102b呈向右剧急收缩的结构,活动塞305在进入生产翼阀内管102的中部节流通道102b的同时,活动塞305与生产翼阀内管102之间的间隙逐
渐缩小,流体流经生产翼阀内管102的中部节流通道102b的量也减少,由于中部节流通道102b的剧急收缩结构,在流体的流量产生变化时,为流体提供较短的压强缓冲时间,使常规的节流工作快速完成。
25.当需要对流体进行极限的节流工作时,第一驱动电机104的输出轴带动第一转轴106转动,使活动塞305在流体向右的推力下,随调节滑行块204缓慢向右移动,经过生产翼阀内管102的中部节流通道102b,并进入生产翼阀内管102的右部节流通道102c中,由于中部节流通道102b的长度较长,中部节流通道102b呈向右缓慢收缩的结构,活动塞305在进入生产翼阀内管102的右部节流通道102c中的同时,活动塞305与生产翼阀内管102之间的间隙逐渐缩小,流体流经生产翼阀内管102中右部节流通道102c的量也减少,其中右部节流通道102c的缓慢收缩结构,在流体的流量产生变化时,为流体提供较长的压强缓冲时间,使极限的节流工作顺利完成,并避免生产翼阀内管102内的流体因流量瞬间降低,流速瞬间增大,发生降压结冻现象。
26.另外在正常进行石油的开采工作中,以及在对流体进行节流工作中,受生产翼阀内管102的中部节流通道102b和右部节流通道102c收缩结构的影响,流体从左至右经过生产翼阀内管102时,流体的流速逐渐增大,流体位于活动塞305左侧的压强,普遍大于流体位于活动塞305右侧的压强,第一弹性件304和弹性绳索306被流体拉伸后产生反向的收缩力,在第一弹性件304和弹性绳索306被流体拉伸后产生的反向收缩力的抗拒下,活动塞305稳定的悬浮在流体中,当生产翼阀内管102中流体的流速出现瞬间增大的现象时,被流体向右冲击的活动塞305带动第一弹性件304和弹性绳索306进一步向右拉伸,使活动塞305进入中部节流通道102b或右部节流通道102c中,通过调节活动塞305与生产翼阀内管102之间的间隙,降低流体的流量,抵消流体因流速突然增大时产生的多余流量,在流体的流速下降至稳定时,被拉伸的第一弹性件304和弹性绳索306带动活动塞305缓慢向左收缩,使节流工作平顺的进行,实现流体能够稳定的在生产翼阀内管102中输送。
27.实施例2如图1-11所示,本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化,还包括有辅助开阀单元,生产翼阀支管32上设有辅助开阀单元,辅助开阀单元包括有第二固定架401、第二驱动电机402、第三转轴403、锥齿轮404、环形滑块405、锥齿环406、第二弹性件407、固定块408、推头409和推块410;生产翼阀外管31的法兰和生产翼阀支管32的法兰下侧之间,焊接有第二固定架401;第二固定架401的中侧螺栓连接有第二驱动电机402;生产翼阀支管32左端的下部转动连接有第三转轴403;第二驱动电机402的输出轴固接第三转轴403;第三转轴403的上端固接有锥齿轮404;生产翼阀支管32的左端滑动连接有环形滑块405;环形滑块405的左侧焊接有锥齿环406;锥齿轮404与锥齿环406相啮合;环绕生产翼阀支管32的左侧固接有四个第二弹性件407;四个第二弹性件407的左端各固接有一个固定块408;四个固定块408均设置为圆台结构;四个固定块408的左侧各固接有一个推头409;环形滑块405的内侧固接有一个推块410。
28.在本发明的实施例中,使用的第二弹性件407为弹簧伸缩杆。
29.在流体进行极限的节流工作中,或在关闭生产翼阀外管31与生产翼阀支管32之间的通道后,当活动塞305堵塞在生产翼阀内管102的右部节流通道102c中时,生产翼阀内管102的右部节流通道102c被堵塞而与生产翼阀支管32相隔绝,生产翼阀内管102中的流体不
再流入生产翼阀支管32中,当需要重新打开生产翼阀外管31与生产翼阀支管32之间的通道时,由于生产翼阀内管102左右两侧的压强出现明显差距,若快速打开堵塞在右部节流通道102c中的活动塞305,右部节流通道102c内的流体因快速向右喷出而出现较大的降压情况,进而右部节流通道102c内的流体容易出现降压冻结现象。
30.因此在打开生产翼阀外管31与生产翼阀支管32之间的通道时,首先由第二驱动电机402的输出轴带动第三转轴403转动,第三转轴403带动锥齿轮404转动,锥齿轮404啮合锥齿环406带动环形滑块405缓慢带动推块410进行旋转,当推块410经过第一个相邻的固定块408时,推块410沿固定块408的斜边,推动固定块408带动其所连接的推头409和第二弹性件407向左拉伸,使推头409向左推动其相邻的一个活动塞305向左缓慢移动,使与该活动塞305同组的右部节流通道102c被缓慢打开,该右部节流通道102c内的流体进入生产翼阀支管32中,随生产翼阀支管32内通入流体后,流体缓慢覆盖其余三个右部节流通道102c,使生产翼阀支管32内的压强逐渐上升,同时继续旋转的推块410,按上述工作原理,依次带动其余三个推头409将其相邻的三个活动塞305打开,实现缓慢的将生产翼阀外管31与生产翼阀支管32之间的通道打开,使流体缓慢的从右部节流通道102c内被放出,避免因大量的流体涌出造成流体的降压冻结现象发生。
31.以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理,而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。
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