速度管柱电动节流采气系统及工艺的制作方法

本发明属于石油天然气开采，具体涉及一种速度管柱电动节流采气系统，本发明还涉及上述速度管柱电动节流采气系统的采气工艺。

背景技术：

1、在天然气井开采过程中，高压气井需要安装节流装置以便调节和控制产量和压力。根据安装位置的不同，节流装置可分为地面和井下节流装置。由于气井生产过程中往往伴随气、水两相或油、气、水多相流动，当流体穿过节流通道时，由于过流面积减小，流体流速增加，流体消耗内能用于动能增加，从而使流体自身温度急剧下降。

2、因此，当使用地面节流装置时，在环境温度较低等条件下，气井产出流体温度不断降低，容易形成天然气水合物而发生地面流程冰堵现象。而井下节流装置往往部署在井下一定的深度位置。由于井下温度和流体初始温度相对较高，流体在节流后能够充分与地层进行热量交换，能够有效避免天然气水合物的形成。且因节流后流体流速增加，也在很大程度上增强了气井的携液能力，降低了气井积液风险，延长了气井的自喷生产周期。而现有井下节流装置存在两方面问题，一方面现有井下节流工艺在应用过程中，需要依靠钢丝投捞作业进行部署，复杂井况安装难度大，费时繁琐，投捞成功率低。另一方面，传统井下节流工艺采用机械控制方式，不能实时调整节流器油嘴直径，生产管理难度较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种速度管柱电动节流采气系统，将电动节流阀与速度管柱连接，无需进行钢丝投捞作业，降低了气井的日常维护成本。

2、本发明的另一目的是提供一种速度管柱电动节流采气工艺，通过速度管柱内设置的控制电缆和压力温度监测光纤直接对电动节流阀进行调节，提高了气井管理的精细化水平。

3、本发明所采用的第一种技术方案是，速度管柱电动节流采气系统，包括缠绕有速度管柱的收放机构，速度管柱穿过鹅颈支架连接有电动节流阀，鹅颈支架通过铰链支撑架连接有车架，铰链支撑架与车架固接。

4、本发明第一种技术方案的特征还在于，

5、速度管柱沿轴向开有单个输气通道，速度管柱沿轴向还穿有一对碳纤维杆式缆，一对碳纤维杆式缆内分别设置有控制电缆和压力温度监测光纤。

6、电动节流阀包括通过螺纹连接的外套和电机套，外套和电机套均为空心柱状，外套沿轴向开有接线孔，外套内自上而下依次连接有阀座、阀瓣、节流调节杆和梯形螺纹螺杆，外套对应阀座位置设置有进气孔，阀瓣和阀座之间形成对进气孔进入的流体进行节流的过流通道，节流调节杆外侧设置有限制节流调节杆上移位置的波形弹簧a，梯形螺纹螺杆外侧设置有缓冲节流调节杆下移冲力的波形弹簧b；

7、梯形螺纹螺杆连接有联轴器，联轴器通过传动轴与电机连接，联轴器和电机均位于电极套内，电机套远离外套端通过螺纹连接有稳压罩，电机套和稳压罩连接处卡接有胶囊呼吸器，胶囊呼吸器远离电机位置设置有环腔孔。

8、外套和电机套连接处和电机套和稳压罩连接处均设置有橡胶密封圈。

9、接线孔内设置有接线密封塞，接线密封塞外套接有橡胶密封圈。

10、梯形螺纹螺杆外侧套接有电机压套，电机压套位于电机套内侧一端。

11、车架上通过销轴连接有支撑油缸，支撑油缸另一端与铰链支撑架侧壁销接；铰链支撑架上设置有可升降注入头，速度管柱穿过可升降注入头，速度管柱外还套接有上防喷器和下防喷器。

12、车架上还设置有液压工作站和控制室，液压工作站通过压力温度监测光纤与电动节流阀连接，控制室通过控制电缆穿过接线孔与电机连接。

13、本发明所采用的第二种技术方案是，速度管柱电动节流采气工艺，具体步骤为：

14、步骤1，速度管柱一端与电动节流阀连接，收放机构释放速度管柱，速度管柱通过鹅颈支架进入可升降注入头，通过可升降注入头夹持和矫直速度管柱，可升降注入头工作时，同时控制上防喷器和下防喷器，使速度管柱安全注入气井；

15、步骤2、通过速度管柱内置的控制电缆启动电机，井下流体通过进气孔进入内腔，调节过流通道间隙使流体通过进气孔进入输气通道输送至井上。

16、本发明第二种技术方案的特征还在于，

17、步骤2中电机启动后，通过传动轴带动联轴器转动，联轴器带动梯形螺纹螺杆转动，节流调节杆在梯形螺纹螺杆的转动下在相对外套进行上下运动，从而对阀瓣和阀座之间的过流通道间隙进行调节，进气孔进入的流体发生节流。

18、本发明的有益效果是，

19、(1)本发明速度管柱电动节流采气系统，通过将速度管柱和电动节流阀连接，并且将电动节流阀设置于井下一定深度位置，电动节流阀节流、降压过程发生于井下，可地热进行充分热交换，避免了在采气过程中因产生天然气水合物而造成井下管柱及地面流程冰堵的问题。

20、(2)本发明速度管柱电动节流采气工艺，能够根据气井产量及压力控制需要，自动调节电动节流阀油嘴过流面积，从而调整气体流速和气井临界携液流量，消除井下积液或减缓井下积液速度，延长气井的自喷周期，提高气井的生产效率。

21、(3)本发明速度管柱电动节流采气系统，作业时直接安装于速度管柱底部，使用过程中无需进行钢丝投捞作业更换油嘴，降低了气井的日常维护成本。

22、(4)本发明速度管柱电动节流采气系统，内置分布式温度监测光纤，可根据需要配备井下压力、温度传感器，借此能够监测井筒温度分布情况和井下压力，判断节流器的节流、携液效果和气液滑脱情况，能够提高气井的智能化水平和气井管理的精细化水平，充分发挥气井的生产能力。

技术特征：

1.速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，包括缠绕有速度管柱(11)的收放机构(4)，所述速度管柱(11)穿过鹅颈支架(5)连接有电动节流阀(1)，所述鹅颈支架(5)通过铰链支撑架(7)连接有车架(12)，铰链支撑架(7)与车架(12)固接。

2.根据权利要求1所述的速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，所述速度管柱(11)沿轴向开有单个输气通道(13)，所述速度管柱(11)沿轴向还穿有一对碳纤维杆式缆(14)，一对所述碳纤维杆式缆(14)内分别设置有控制电缆(15)和压力温度监测光纤(16)。

3.根据权利要求1所述的速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，所述电动节流阀(1)包括通过螺纹连接的外套(1-6)和电机套(1-15)，所述外套(1-6)和电机套(1-15)均为空心柱状，所述外套(1-6)沿轴向开有接线孔(1-11)，所述外套(1-6)内自上而下依次连接有阀座(1-4)、阀瓣(1-5)、节流调节杆(1-8)和梯形螺纹螺杆(1-10)，所述外套(1-6)对应阀座(1-4)位置设置有进气孔(1-2)，所述阀瓣(1-5)和阀座(1-4)之间形成对进气孔(1-2)进入的流体进行节流的过流通道，所述节流调节杆(1-8)外侧设置有限制节流调节杆(1-8)上移位置的波形弹簧a(1-7)，所述梯形螺纹螺杆(1-10)外侧设置有缓冲节流调节杆(1-8)下移冲力的波形弹簧b(1-9)；

4.根据权利要求3所述的速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，所述外套(1-6)和电机套(1-15)连接处和电机套(1-15)和稳压罩(1-17)连接处均设置有橡胶密封圈。

5.根据权利要求4所述的速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，所述接线孔(1-11)内设置有接线密封塞(1-3)，所述接线密封塞(1-3)外套接有橡胶密封圈。

6.根据权利要求5所述的速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，所述梯形螺纹螺杆(1-10)外侧套接有电机压套(1-12)，所述电机压套(1-12)位于电机套(1-15)内侧一端。

7.根据权利要求1～6任一所述的速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，所述车架(12)上通过销轴连接有支撑油缸(6)，所述支撑油缸(6)另一端与铰链支撑架(7)侧壁销接；所述铰链支撑架(7)上设置有可升降注入头(8)，所述速度管柱(11)穿过可升降注入头(8)，所述速度管柱(11)外还套接有上防喷器(9)和下防喷器(10)。

8.根据权利要求7所述的速度管柱电动节流采气系统，其特征在于，所述车架(12)上还设置有液压工作站(2)和控制室(3)，所述液压工作站(2)通过压力温度监测光纤(16)与电动节流阀(1)连接，所述控制室(3)通过控制电缆(15)穿过接线孔(1-11)与电机(1-14)连接。

9.速度管柱电动节流采气工艺，其特征在于，采用如权利要求8所述的速度管柱电动节流采气系统，具体步骤为：

10.根据权利要求9所述的速度管柱电动节流采气工艺，其特征在于，所述步骤2中电机(1-14)启动后，通过传动轴带动联轴器(1-13)转动，联轴器(1-13)带动梯形螺纹螺杆(1-10)转动，节流调节杆(1-8)在梯形螺纹螺杆(1-10)的转动下在相对外套(1-6)进行上下运动，从而对阀瓣(1-5)和阀座(1-4)之间的过流通道间隙进行调节，进气孔(1-2)进入的流体发生节流。

技术总结
本发明公开的速度管柱电动节流采气系统，包括缠绕有速度管柱的收放机构，速度管柱穿过鹅颈支架连接有电动节流阀，鹅颈支架通过铰链支撑架连接有车架，铰链支撑架与车架固接。本发明的采气工艺将速度管柱和电动节流阀注入井内，通过控制电缆启动电机，电机带动梯形螺纹杆转动，节流调节杆在梯形螺纹杆转动下推动阀瓣上下移动形成过流通道，使流体的压力和流速得到调节，达到节流目的。本发明的速度管柱电动节流采气系统和工艺，将电动节流阀与速度管柱连接，无需进行钢丝投捞作业，降低了气井的日常维护成本；通过速度管柱内设置的控制电缆和压力温度监测光纤直接对电动节流阀进行调节，提高了气井管理的精细化水平。

技术研发人员：冯国竟,吴盼,邢昱辰,张向锋,林辰厚
受保护的技术使用者：西安蓝水泵业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13