本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種井下節(jié)流器。

背景技術(shù)：

天然氣是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，在高壓低溫條件下容易生成天然氣水合物，天然氣水合物容易堵塞管道，故在天然氣開采過程中需要防止形成天然氣水合物，即在天然氣開采過程中升溫或者降壓，現(xiàn)常通過井下節(jié)流技術(shù)來對管道內(nèi)的天然氣節(jié)流降壓。井下節(jié)流技術(shù)是將節(jié)流器安裝在油管適當位置，使天然氣的節(jié)流降壓膨脹過程發(fā)生在井內(nèi)，同時利用地溫對節(jié)流后的氣流進行加熱，使節(jié)流后的氣流溫度能得到大幅度回升，高于節(jié)流后氣流壓力條件下的水合物生成溫度，從而達到防治水合物在井筒和地面管線生成易堵塞的目的。

授權(quán)公告號為CN 201326408Y的中國實用新型專利公開了一種27/8英寸天然氣井井下節(jié)流器，包括氣嘴和外殼，氣嘴即出氣口，外殼包括下芯桿、襯套、連接帽、鎖套等，氣嘴設(shè)置于下芯桿的下端孔內(nèi)，這種裝置實現(xiàn)了節(jié)流器座封牢靠，耐壓差高，解封可靠易解封，節(jié)流器下井遇阻平穩(wěn)上提不座封，節(jié)流器下井作業(yè)時錨定機構(gòu)、解封機構(gòu)、密封機構(gòu)與鎖定機構(gòu)在摩擦扶正機構(gòu)的作用下處于相對張力狀態(tài)，節(jié)流器的錨定機構(gòu)不會產(chǎn)生誤座現(xiàn)象，很好地解決了現(xiàn)有壓差式節(jié)流器頻繁失效的問題。但是，這種機械平衡式井下節(jié)流裝置每套只配備一個節(jié)流氣嘴，氣井安裝井下節(jié)流裝置后，隨著氣井開采時間延長，氣體壓力、產(chǎn)量會逐漸降低，導(dǎo)致前期設(shè)計匹配好的節(jié)流工藝參數(shù)難以滿足氣井不同生產(chǎn)時期的正常生產(chǎn)需求，比如氣井難以完成配產(chǎn)，或氣井積液水淹停產(chǎn)，嚴重影響開發(fā)效果。因此，為了保證氣井連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，氣井需要定期更換不同尺寸的節(jié)流氣嘴，這時就必須打撈井下節(jié)流裝置，地面完成節(jié)流氣嘴的更換以后再重新投放，由于井下工況復(fù)雜，井下節(jié)流裝置的投放和打撈作業(yè)存在一定的安全風險，且頻繁投放和打撈作業(yè)會額外增加投資費用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有自動調(diào)節(jié)功能的井下節(jié)流器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中隨著井下氣體壓力和產(chǎn)量的變化需要定期打撈節(jié)流器以更換氣嘴導(dǎo)致的成本高、使用不便的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種井下節(jié)流器的技術(shù)方案是：一種井下節(jié)流器，包括具有出氣口的外殼，外殼上設(shè)有進氣口和連通進氣口與出氣口的氣體通道，所述外殼中浮動設(shè)置有能夠根據(jù)進氣壓力進行浮動的并具有節(jié)流件腔體的浮動節(jié)流件，浮動節(jié)流件靠自重或彈簧裝置復(fù)位，氣體通道包括沿垂直于浮動節(jié)流件的浮動方向設(shè)置于外殼上的第一通道和設(shè)置于浮動節(jié)流件的并與節(jié)流件腔體連通的第二通道，第一通道與第二通道相對設(shè)置，浮動節(jié)流件未浮動時第一通道和第二通道的連通面積最大。

所述外殼上設(shè)有氣嘴，氣嘴形成所述出氣口，氣嘴設(shè)置于浮動節(jié)流件上，氣嘴上和/或浮動節(jié)流件上設(shè)有氣體承壓面。

所述外殼包括中心管和套設(shè)于中心管外圍的外套，外套與中心管密封配合以形成環(huán)形氣室，環(huán)形氣室分別與進氣口和第一通道連通。

所述中心管內(nèi)部具有隔板，隔板將中心管的內(nèi)孔分割成進氣腔和出氣腔，浮動節(jié)流件設(shè)置于出氣腔中，中心管上于進氣腔的管壁上設(shè)有連通進氣腔和環(huán)形氣室的第三通道，進氣腔、第三通道、環(huán)形氣室、第一通道、第二通道和浮動節(jié)流件的節(jié)流件腔體形成所述氣體通道。

所述中心管包括分體設(shè)置的上中心管和下中心管，隔板設(shè)置于上中心管內(nèi)，下中心管的內(nèi)孔形成所述進氣口。

所述外殼上設(shè)有用于與井下套筒密封配合的密封機構(gòu)。

所述彈簧裝置包括設(shè)置于外殼內(nèi)壁上的具有氣體通過孔的彈簧座和彈簧，彈簧一端與氣嘴連接，另一端與彈簧座連接。

所述氣體通過孔的直徑大于氣嘴的直徑。

所述彈簧座與外殼的內(nèi)壁螺紋配合連接。

本發(fā)明的有益效果是：當井下流體的壓力及流量發(fā)生變化時，浮動節(jié)流件的位置會相應(yīng)的發(fā)生位置浮動以改變第一通道和第二通道的連通面積即開度，進而調(diào)節(jié)二者的開度大小，未浮動時，第一通道與第二通道連通面積最大，當井下流量和壓力大時，浮動節(jié)流件位置發(fā)生改變，通過浮動減小第一通道和第二通道的連通面積即第一通道和第二通道錯開，開度變小，從而實現(xiàn)節(jié)流降壓的作用，減少水合物的生成。當井下流量和壓力減小時，在彈簧裝置或自重的作用下，浮動節(jié)流件反向運動，第一通道和第二通道的開度又變大，保證其流量，本發(fā)明的節(jié)流器可以根據(jù)井下的壓力和流量的變化自動調(diào)節(jié)第一通道和第二通道的開度大小，使用方便，同時實現(xiàn)節(jié)流器內(nèi)部受力平衡，保證出氣口處恒流的目的，能夠滿足氣井不同生產(chǎn)時期壓力、產(chǎn)量變化的需求，提高氣田開發(fā)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種井下節(jié)流器的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。本發(fā)明的一種井下節(jié)流器的具體實施例，如圖1所示，包括外套1、設(shè)置于外套1中的上中心管2、下中心管4、設(shè)置于上中心管2內(nèi)的活塞9和氣嘴8、氣嘴8形成出氣口，密封機構(gòu)5、上擋環(huán)16、下?lián)醐h(huán)18、膠筒套17和泄液套11，上、下中心管和外套1形成外殼，活塞9形成浮動節(jié)流件，氣嘴8設(shè)置于活塞9上然后一起通過設(shè)置于上中心管2中的彈簧裝置上下浮動裝配于上中心管內(nèi)2，上中心管2的下端和下中心管3的上端螺紋連接形成中心管，下中心管3的內(nèi)孔形成供井下氣體進入的進氣口。外套1的上下兩端與中心管的外壁密封配合形成一個環(huán)形氣室19，上中心管2內(nèi)設(shè)有隔板20將上中心管2的內(nèi)孔分割成與下中心管3的內(nèi)孔連通的用于供井下氣體進入的進氣腔和用于供進入中心管的氣體排出的出氣腔，上中心管2的出氣腔的管壁上徑向設(shè)有第一通道12，活塞9具有與出氣腔連通的活塞流體通道21即節(jié)流件腔體，活塞9上與第一通道12對應(yīng)設(shè)置有連通環(huán)形氣室19和活塞流體通道21的第二通道13，第一通道12與第二通道13的孔徑大小相同，活塞9的外壁與上中心管2的內(nèi)壁之間于第二通道13的上下兩側(cè)設(shè)有第一密封圈14，氣嘴8位于活塞9上端并與活塞9上端螺紋連接，氣嘴8上具有氣體承壓面22，第一通道12和第二通道13均為兩個，并分別相對于上中心管2的軸線水平對稱設(shè)置。上中心管2的進氣腔的腔壁上設(shè)有連通環(huán)形氣室19與進氣腔的第三連通孔15，第三連通15也為兩個并相對于上中心管的軸線水平對稱布置。進氣腔、第三通道15、環(huán)形氣室19、第一通道12、第二通道13和浮動節(jié)流件的節(jié)流件腔體形成連通進氣口和氣嘴8的氣體通道。彈簧裝置包括彈簧7和螺紋連接于上中心管2內(nèi)壁中的彈簧座6，彈簧座6中心具有氣體通過孔，氣體通過孔的直徑大于氣嘴8的直徑，彈簧7一端連接于彈簧座6上，另一端連接于氣嘴8上，彈簧座6可以調(diào)節(jié)彈簧7的預(yù)緊力。

外套1上還設(shè)置有泄液孔，泄液套10位于外套1的外側(cè)并用于封堵泄液孔，泄液套10的內(nèi)壁上于泄液孔的上下兩側(cè)均設(shè)置有第二密封圈11。膠筒套17套設(shè)于下中心管3的外側(cè)，密封機構(gòu)5用于與井下套管4的管壁密封配合，上擋環(huán)16和下?lián)醐h(huán)18用于將密封機構(gòu)5夾持固定在膠筒套17的外側(cè)。下中心管3的外部下端設(shè)有下中心管螺紋段，下?lián)醐h(huán)18的內(nèi)壁上設(shè)有下?lián)醐h(huán)螺紋段，膠筒套17的下端內(nèi)外壁上分別設(shè)置有用于與下中心管螺紋段和下?lián)醐h(huán)螺紋段螺紋連接的膠筒套內(nèi)螺紋段和膠筒套外螺紋段。

本發(fā)明的井下節(jié)流器的工作原理是：井下套管4中的氣體從節(jié)流器的下中心管3的內(nèi)孔進入，首先通過第三連通孔15進入環(huán)形氣室19中，然后通過第一通道12和第二通道13進入上中心管2內(nèi)部的活塞流體通道21中，最后達到氣嘴8，實現(xiàn)一個節(jié)流降壓。在未浮動時，第一通道12和第二通道13是對齊連通的，此時二者的連通面積即開度最大，活塞9所受的流體壓力和彈簧7的彈性力平衡。當井下氣體流量增大時，活塞流體通道21中的壓力就會增大，活塞9帶動氣嘴8向上運動壓縮彈簧7，推動彈簧7上移，第一通道12和第二通道13的位置就會發(fā)生相對改變而錯開，第一通道12與第二通道13之間的開度會降低，從而實現(xiàn)節(jié)流降壓的作用，減少水合物的生成。當井下氣體流量減小后，活塞流體通道21中的壓力也隨之減小，彈簧7在彈力的作用下伸長，推動氣嘴8和活塞9下移，第一通道12和第二通道13的相對位置又再次發(fā)生變化，第一通道12與第二通道13之間的開度又逐漸變大，保證其流量，隨后進入下一個循環(huán)工作周期。整個工作周期就是由于氣井產(chǎn)量瞬時動態(tài)變化而產(chǎn)生彈簧瞬時受力不平衡，從而根據(jù)上、下游壓差，依靠彈簧7的彈力帶動活塞不停自動調(diào)節(jié)第一通道12和第二通道13的開度大小，從而實現(xiàn)節(jié)流器內(nèi)部受力平衡，達到氣嘴8恒流目的，滿足了氣井不同生產(chǎn)時期壓力、產(chǎn)量變化需求，提高氣田開發(fā)效果。

在本發(fā)明的其他實施例中，也可以不設(shè)置氣嘴，可以在活塞上設(shè)置多條割縫，割縫形成出氣口；彈簧裝置也可以由平衡塊代替，此時活塞和氣嘴依靠自身重量復(fù)位；上、下中心管可以被一根整體成型的中心管代替；也可以在上中心管內(nèi)不設(shè)置隔板，此時活塞流體通道的上端不連通即中心管中的氣體不會從活塞流體通道中排到氣嘴，而只會通過第二通道進入環(huán)形氣室，井下氣體從中心管下端進入，通過第二通道和第一通道進入環(huán)形氣室，此時氣嘴與環(huán)形氣室連通將進入中心管中的流體排出；氣嘴也可以固定在上中心管的管壁上，而不設(shè)置活塞上，此時可以在活塞上設(shè)置氣體承壓面；也可以在氣嘴和活塞上均設(shè)置氣體承壓面；活塞也可以由軸套代替以起到浮動節(jié)流件的作用，此時軸套上設(shè)有第二通道；彈簧座也可以由設(shè)置于上中心管的內(nèi)壁上的凸起代替；彈簧座也可以固定連接于上中心管的內(nèi)壁上。