天然气井流体分隔器的制作方法

1.本技术涉及天然气开采技术领域，尤其涉及天然气井流体分隔器。


背景技术：

2.在天然气井开采过程中，井底积液是影响天然气井产量的重要因素。为了提高天然气井的产量，需要将井底积液从天然气井中排出。
3.柱塞(也被称为流体分隔器)排采是一种排水采气技术。柱塞包括多个密封垫片，这些密封垫片在弹性件的作用下与井道内壁接触，形成密封。在关井状态下，柱塞下行至井底。在开井时，柱塞下方的流体产生的推力带动柱塞上行，从而将位于柱塞上方的积液向上举升，并通过井口排出。上述柱塞存在的问题在于，在流体阻力以及密封垫片与井道内壁的摩擦力的共同作用下，在关井时柱塞可能无法下行。一些方案尝试在柱塞上开设上下贯通的流道，以降低柱塞在下行时受到的流体阻力，使柱塞更加容易下行。但是，上下贯通的流道导致柱塞上行时的漏失大幅度增加，降低了井底积液的举升效率。在一些情况下，还有可能导致柱塞无法返回井口，存在安全隐患。


技术实现要素：

4.本技术的实施例提供一种天然气井流体分隔器，其能够在关井状态下顺利下行，同时能够在上行时提供更高的举升效率。
5.为了达到上述的目的，本技术的实施例采用如下技术方案：
6.天然气井流体分隔器，包括：
7.芯轴，芯轴的轴向两端分别开设有连通外界的上流通口和下流通口，沿上流通口至下流通口的方向芯轴内依次开设有沿其轴向延伸的上流体通道和下流体通道，上流体通道和下流体通道相互连通，上流体通道的内径小于下流体通道的内径，上流通口与上流体通道连通，下流通口与下流体通道连通；
8.封堵柱，封堵柱可轴向活动的设置在下流体通道内，并被构造为在封堵位置和开放位置之间往复运动；以及
9.周向密封机构，周向密封机构围绕芯轴布置；
10.其中，封堵柱被构造为位于封堵位置时阻断上流体通道和下流体通道之间的连通，离开封堵位置时上流体通道和下流体通道相互连通。
11.进一步的，沿轴向封堵柱的外周面间隔设置有多个环状凸起。
12.进一步的，沿下流体通道至上流体通道的方向，封堵柱靠近上流体通道的一端的外径逐渐减小。
13.进一步的，还包括固定设置在下流体通道内的定位柱；封堵柱内延其轴向开设有定位孔；定位柱插入定位孔内，定位柱与封堵柱可相对滑动的配合。
14.进一步的，定位柱位于定位孔内的部位设置有径向向外凸出的外定位凸起；定位孔的内壁设置有径向向内凸出的内定位凸起；外定位凸起位于内定位凸起和上流体通道之
间；
15.天然气井流体分隔器还包括定位弹簧，定位弹簧套设在定位柱上，定位弹簧的两端分别抵顶于内定位凸起和外定位凸起；定位弹簧始终处于被压缩的状态，以使封堵柱始终具备向开放位置运动的趋势。
16.进一步的，定位柱在下流体通道内的轴向位置可调。
17.进一步的，还包括固定外环、固定内环和连接片；固定外环固定设置在下流体通道内；固定内环设置在固定外环内并通过连接片与固定外环连接；定位柱贯穿固定内环并与固定内环螺纹配合。
18.进一步的，定位柱远离上流体通道的一端连接有锁紧螺母。
19.进一步的，周向密封机构包括密封垫片和弹性复位件；
20.多个密封垫片围绕芯轴布置，并被构造为沿径向往复运动；
21.弹性复位件作用于密封垫片，并被构造为对密封垫片施加径向向外的弹性力。
22.进一步的，弹性复位件为弹簧。
23.本技术的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
24.本技术实施例提供的天然气井流体分隔器在天然气井井道中工作时，上流体通道位于下流体通道的上方。在不受外力的情况下，封堵柱在自身重力的作用下位于开放位置，此时上流体通道和下流体通道相互连通，天然气井流体分隔器下方的流体能够依次通过下流通口、下流体通道、上流体通道和上流通口流动至天然气井流体分隔器的上方。天然气井关井，天然气井流体分隔器在天然气井井道中下行时，封堵柱能够在自身重力的作用下维持在开放位置，或者维持在开放位置和封堵位置之间的某个位置。如此，天然气井流体分隔器下方的流体能够容易的流动至天然气井流体分隔器上方，使得天然气井流体分隔器受到更小的下行阻力，天然气井流体分隔器能够更加容易的下行。天然气井开井，天然气井流体分隔器下方的流体产生的推力带动天然气井流体分隔器上行，此时封堵柱在流体的推动下克服自身重力运动至封堵位置，阻断上流体通道和下流体通道之间的连通，天然气井流体分隔器上方的积液难以漏至天然气井流体分隔器下方，保证了举升效率。本技术实施例提供的天然气井流体分隔器，在保证举升效率的同时，能够更加容易的下行。
附图说明
25.为了更清楚的说明本技术实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施方式，不应被看作是对本技术范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。
26.图1为本技术实施例提供的天然气井流体分隔器的外部结构示意图。
27.图2为本技术实施例提供的天然气井流体分隔器的剖面结构示意图，图中封堵柱位于开放位置。
28.图3为本技术实施例提供的天然气井流体分隔器的剖面结构示意图，图中封堵柱位于封堵位置。
29.图4是图2的a处放大图。
30.图5为本技术实施例提供的天然气井流体分隔器中固定外环、固定内环和连接片
的连接示意图。
31.图中：010-天然气井流体分隔器；100-芯轴；101-上流通口；102-下流通口；110-上流体通道；120-下流体通道；130-打捞头；200-封堵柱；210-环状凸起；220-定位孔；221-内定位凸起；310-密封垫片；320-弹性复位件；410-定位柱；411-外定位凸起；500-定位弹簧；610-固定外环；620-固定内环；630-连接片；640-锁紧螺母。
具体实施方式
32.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.因此，以下对本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的部分实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
37.本技术的描述中，“天然气井”可以是用于采集常规天然气的天然气井，也可以是用于采集非常规天然气(页岩气、煤层气等)的天然气井。
38.实施例1：
39.图1为本实施例提供的天然气井流体分隔器010的外部结构示意图。图2为本实施例提供的天然气井流体分隔器010的剖面结构示意图，图中封堵柱200位于开放位置。图3为本实施例提供的天然气井流体分隔器010的剖面结构示意图，图中封堵柱200位于封堵位置。图4是图2的a处放大图。
40.请结合参照图1-图4，本实施例提供的天然气井流体分隔器010包括芯轴100、封堵柱200和周向密封机构。
41.芯轴100的轴向两端分别开设有连通外界的上流通口101和下流通口102，沿上流通口101至下流通口102的方向芯轴100内依次开设有沿其轴向延伸的上流体通道110和下流体通道120。上流体通道110和下流体通道120同轴，上流体通道110和下流体通道120相互连通，上流体通道110的内径小于下流体通道120的内径。上流通口101与上流体通道110远离下流体通道120的一端连通。下流通口102与下流体通道120远离上流体通道110的一端连通。
42.芯轴100的上端(设置有上流通口101的一端)连接有打捞头130。
43.周向密封机构围绕芯轴100布置。周向密封机构可以是鱼骨式的密封机构也可以
是垫片式的密封结构。在本实施例中，周向密封机构为垫片式的密封机构，包括密封垫片310和弹性复位件320。多个密封垫片310围绕芯轴100布置，并被构造为沿径向往复运动。弹性复位件320作用于密封垫片310，并被构造为对密封垫片310施加径向向外的弹性力。具体的，在本实施例中弹性复位件320为弹簧，弹性复位件320设置在密封垫片310和芯轴100之间。通过弹性复位件320的作用使密封垫片310与天然气井的井道内壁接触，形成密封。
44.封堵柱200可轴向活动的设置在下流体通道120内，并被构造为在封堵位置(图3所示)和开放位置(图2所示)之间往复运动，当封堵柱200位于封堵位置时，封堵柱200阻断上流体通道110和下流体通道120之间的连通。当封堵柱200离开封堵位置后，上流体通道110和下流体通道120相互连通。
45.天然气井流体分隔器010在天然气井井道中工作时，上流体通道110位于下流体通道120的上方。在不受外力的情况下，封堵柱200在自身重力的作用下位于开放位置，此时上流体通道110和下流体通道120相互连通，天然气井流体分隔器010下方的流体能够依次通过下流通口102、下流体通道120、上流体通道110和上流通口101流动至天然气井流体分隔器010的上方。天然气井关井，天然气井流体分隔器010在天然气井井道中下行时，封堵柱200能够在自身重力的作用下维持在开放位置，或者维持在开放位置和封堵位置之间的某个位置。如此，天然气井流体分隔器010下方的流体能够容易的流动至天然气井流体分隔器010上方，使得天然气井流体分隔器010受到更小的下行阻力，天然气井流体分隔器010能够更加容易的下行。天然气井开井，天然气井流体分隔器010下方的流体产生的推力带动天然气井流体分隔器010上行，此时封堵柱200在流体的推动下克服自身重力运动至封堵位置，阻断上流体通道110和下流体通道120之间的连通，天然气井流体分隔器010上方的积液难以漏至天然气井流体分隔器010下方，保证了举升效率。本实施例提供的天然气井流体分隔器010，在保证举升效率的同时，能够更加容易的下行。
46.进一步的，在本实施例中，沿轴向封堵柱200的外周面间隔设置有多个环状凸起210。设置多个环状凸起210，能够使得封堵柱200与流体之间的接触面积更大，确保天然气井流体分隔器010上行时封堵柱200能够获得足够的推力以维持在封堵位置。
47.进一步的，在本实施例中，沿下流体通道120至上流体通道110的方向，封堵柱200靠近上流体通道110的一端的外径逐渐减小。如此，使得封堵柱200能够更加容易的插入上流体通道110的下端，封堵柱200上端外周面与上流体通道110下端内表面接触，以阻断上流体通道110和下流体通道120之间的连通。
48.进一步的，在本实施例中，天然气井流体分隔器010还包括固定设置在下流体通道120内的定位柱410；封堵柱200内延其轴向开设有定位孔220；定位柱410插入定位孔220内，定位柱410与封堵柱200可相对滑动的配合。
49.通过定位柱410能够限制封堵柱200的径向运动，避免封堵柱200径向上的过大位移导致其无法插入上流体通道110的下端，提高了天然气井流体分隔器010的工作可靠性。
50.进一步的，定位柱410位于定位孔220内的部位设置有径向向外凸出的外定位凸起411；定位孔220的内壁设置有径向向内凸出的内定位凸起221；外定位凸起411位于内定位凸起221和上流体通道110之间。天然气井流体分隔器010还包括定位弹簧500，定位弹簧500套设在定位柱410上，定位弹簧500的两端分别抵顶于内定位凸起221和外定位凸起411。定位弹簧500始终处于被压缩的状态，以使封堵柱200始终具备向开放位置运动的趋势。
51.通过定位弹簧500对封堵柱200施加的指向开放位置的弹性力，使得天然气井流体分隔器010在关井下行时不容易在流体阻力的作用下运动至封堵位置，确保了天然气井流体分隔器010能够快速下行，提高了天然气井流体分隔器010的工作可靠性。
52.进一步的，定位柱410在下流体通道120内的轴向位置可调。
53.通过调节定位柱410在下流体通道120内的轴向位置，能够调节外定位凸起411和内定位凸起221之间的距离，从而调节定位弹簧500的压缩量。外定位凸起411和内定位凸起221之间的距离越小，定位弹簧500的压缩量越大，对封堵柱200施加的弹性力也越大，封堵柱200越不容易运动至封堵位置。反之，封堵柱200越容易运动至封堵位置。通过调节定位柱410在下流体通道120内的轴向位置，使得天然气井流体分隔器010能够适用于多种不同状况的天然气井。
54.进一步的，天然气井流体分隔器010还包括固定外环610、固定内环620和连接片630。请参照图5，图5为本实施例提供的天然气井流体分隔器010中固定外环610、固定内环620和连接片630的连接示意图。固定外环610固定设置在下流体通道120内。具体的，固定外环610的外周面与下流体通道120的内周面螺纹连接。固定内环620设置在固定外环610内，固定外环610与固定内环620同轴，固定外环610与固定内环620存在间隙以供流体通过。固定外环610与固定内环620通过连接片630连接。定位柱410贯穿固定内环620并与固定内环620螺纹配合。通过转动定位柱410，即可调节定位柱410在下流体通道120内的轴向位置。
55.进一步的，定位柱410远离上流体通道110的一端螺纹连接有锁紧螺母640。转动锁紧螺母640使其与固定内环620紧贴，从而避免了定位柱410不受控的转动，提高了天然气井流体分隔器010的工作可靠性。
56.综上，本技术提供的天然气井流体分隔器010，在保证举升效率的同时，能够更加容易的下行。
57.以上所述仅为本技术的部分实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。