[发明专利]一种能投起防退防砂井下节流器

说明书

技术领域

本发明涉及用于出砂天然气生产井中进行配产，为一种能投起防退防砂井下节流器。该能投起防退防砂井下节流器用于天然气井井下作业进行油气生产调节，实现在井内完成节流降压、利用地热防止减小水合物形成，起到减少地面设备作用，特别适宜地面设备投资经济性较差的单天然气井或井距较大的天然气井，属于天然气生产井控制生产的装置。

背景技术

目前，国内外均有应用井下节流器的先例，国内已经在四川、胜利、中原、青海、新疆和长庆等气田天然气井中得到应用。但在通过调研与现场总结发现节流器在结构上仍存在如下问题：（1）节流器密封位置下移；（2）密封胶筒破损导致其卡定在节流器环空而无法卡死；（3）出砂气井砂体可能掩埋打捞颈，起出筒无法抓住节流器起出头，导致节流器起出失败；（4）砂体进入节流器间隙造成芯管与连接体之间被卡死而造成无法解封。当然还有一些非结构问题，如胶筒易老化影响密封与起出性能、节流嘴容易被冲蚀等，本处重点解决结构方面的问题。

基于如上几个不足与考虑，本节流器结合现场实际，创新性采用如下结构以解决所存在的结构问题：（1）弹簧、剪销式胶筒防退结构；（2）芯管上部防屯砂结构；（3）螺钉连接式径向限位环；（4）下部可选择性防砂管组件结构。

发明内容

本发明的目的是：为了保证天然气井少量出砂或一定量出砂情况下能正常生产，实现能正常起出节流器作业，实现气井生产时节流器不轴向滑移，特提供一种能投起防退防砂井下节流器。

本发明采用的技术方案是：一种能投起防退防砂井下节流器，由投放头、安放剪销、连接轴、芯管、抓取头、辅助防砂组件、径向限位环、卡瓦、防退销、防退弹簧、防退弹簧罩、胶筒组件、膨胀导向套、传力螺钉、节流嘴、弹簧筒、弹簧、弹簧芯轴、防砂管组件组成。用安放剪销将投放头、连接轴与芯管连接成一体；在芯轴与连接轴间设置有密封圈，芯轴外侧设有抓取头，槽内装卡瓦，并设置辅助防砂组件；在连接轴的限位槽外沿设有径向限位环，用开槽沉头螺钉将其连接；连接轴上装有防退销、防退弹簧和防退弹簧罩，下部连接胶筒组件，组件下部设置弹簧筒；芯管下端案由节流嘴；弹簧筒与弹簧芯轴间装弹簧，弹簧筒外装膨胀导向套，下部连接防砂管组件。

本发明一种能投起防退防砂井下节流器结构为：投放头、连接轴与芯管用安放剪销连接成一体，芯管位于连接轴内部，投放头内孔端面与芯管上部接触，连接轴上端面与投放头外环面接触；芯管上设计有两道O型密封圈（A、B），芯管上面设置有一道O型密封圈A，下部设置有一道O型密封圈B，位于芯管与连接轴之间的间隙，O型密封圈A防止砂进入芯管与连接轴之间间隙，下部O型密封圈B主要防止气体直接从芯管与连接轴之间向上漏出；芯管外侧安装有抓取头，抓取头上部为抓取轴颈，便于抓取工具卡固提拉，抓取头下部有环形卡槽，在环形卡槽内安放卡瓦，抓取头上设置有辅助防砂组件；连接轴上沿轴向设置有限位槽，限位槽外沿安装有径向限位环，径向限位环用开槽沉头螺钉与连接轴轴向限位槽间凸起部分连接；卡瓦位于连接轴外侧下部，卡瓦头部安装于抓取头下部的环形卡槽内，卡瓦中间连接部分安装在连接轴的轴向限位槽中，限制周向跑位，并通过径向限位环防止卡瓦掉落；连接轴上安装有防退销、防退弹簧和防退弹簧罩，芯管上设置有防退槽；在工作时胶筒组件膨胀到位时，芯管上设置有防退槽与防退销对齐，防退销在防退弹簧推动下进入防退槽；连接轴下部连接有胶筒组件，胶筒组件为金属件环与橡胶硫化组件，胶筒组件上端面与连接轴接触端面之间设置有端面O型密封A，胶筒组件下部设置有弹簧筒，弹簧筒用螺纹与连接轴连接，弹簧筒上端面顶住胶筒组件，实现胶筒组件轴向定位；芯管下部设置有台阶，限制芯管向上的轴向移动，芯管下端安装有节流嘴，芯管与弹簧芯轴用螺纹连接并将节流嘴固定在其间，节流嘴上端面与芯管下端面接触面之间设置有端面O型密封B；弹簧筒与弹簧芯轴之间安装有弹簧，弹簧可推动芯管及其连接一体的组件相对弹簧筒作轴向运动；在芯管下端设置有环向槽，芯管与弹簧筒连接部分外侧安装有膨胀导向套，膨胀导向套用传力螺钉连接在芯管上所设置的环槽内，实现膨胀导向套运动与芯管运动同步；膨胀导向套上部锥面起膨胀胶筒组件的作用，膨胀导向套下部锥面其导向作用；弹簧筒下部外侧设置有连接螺纹，用于安装防砂管组件。防砂管组件是由内筒、防砂网、防护外套构成。

一种能投起防退防砂井下节流器的工作原理如下。