一种高压气井侧通储气式分层降压装置

1.本发明涉及天然气开采技术领域，尤其涉及一种高压气井侧通储气式分层降压装置。


背景技术：

2.天然气井井下为高温高压环境，为稳定控制产量需进行降压和节流处理。一般常采用井口节流降压的方式控制产量，但由于温度和压力的骤变易产生水合物，造成采气管路的堵塞及地面设备的损坏，且地面节流降压还会造成天然气的损失，一方面影响产量，另一方面也威胁地面人员的安全，存在较大的安全隐患。
3.井下节流降压装置可使降压和节流过程发生在井筒内，最大程度减小井口堵塞和天然气泄漏，然而现有的井下节流降压装置仅能一次压降，一方面无法自由调控采气时的产量，另一方面当气井所含天然气减少后产量将大幅度降低，影响正常的开采进度，装置使用时还将长时间承受单一方向的高压和冲击。


技术实现要素：

4.针对目前市面上气井节流降压装置难以分阶段降压，影响天然气产量的问题，本发明提供了一种高压气井侧通储气式分层降压装置，该装置安装在采气井筒内，通过控制滑套位置进而实现各层采气槽的通闭，天然气从不同采气槽进入则会因流经数量不同的弹簧组而达到分层降压效果。
5.本发明的技术方案是一种高压气井侧通储气式分层降压装置，包括用于降压装置与井筒之间的密封锁紧的锁紧密封组件；用于气体流通的外壳组件；用于对气体进行分层降压的弹簧降压组件；用于控制气体进入降压装置的电机驱动组件；所述锁紧密封组件设置在外壳组件上部，所述外壳组件包括由上至下设置的上端壳体、下端壳体和底部气嘴，所述上端壳体内设置有上层工作腔，所述下端壳体内由上至下对应设置有中层工作腔和下层工作腔，所述弹簧降压组件包括由上至下对应设置在上层工作腔、中层工作腔、下层工作腔内的上弹簧降压组、中弹簧降压组和下弹簧降压组，所述电机驱动组件设置在中层工作腔、下层工作腔外部，所述电机驱动组件用于控制中层工作腔和下层工作腔的工作。
6.进一步的，所述锁紧密封组件包括滑套定位筒、套设在滑套定位筒上的一号滑套、套设在一号滑套上部的滑套支撑盖和套设在一号滑套下部的密封端盖，所述滑套定位筒和滑套支撑盖均通过螺钉与密封端盖连接，所述一号滑套通过剪钉与滑套支撑盖连接，所述滑套支撑盖下部开设有锁块孔，所述锁块孔内设置有锁块，所述一号滑套通过连杆与锁块活动连接，所述锁块与密封端盖之间设置有胶筒。
7.进一步的，所述连杆和锁块绕装置圆周均匀分布，且数量不少于4，所述连杆与一号滑套转动连接，所述连杆与锁块转动连接。滑套支撑盖与滑套定位筒的连接处在圆周方向上处于两两锁块之间。锁块和滑套支撑盖接触面上均有斜面，且斜面不大于15
°
。
8.进一步的，所述外壳组件包括由上至下依次通过螺钉固定连接的上端壳体、下端
壳体和底部气嘴，所述上端壳体上部和密封端盖下部通过螺钉固定连接，所述下端壳体由上至下开设有两排采气槽，所述上端壳体内设置有上层工作腔，所述下端壳体内由上至下的两排采气槽内对应设置有中层工作腔和下层工作腔。
9.进一步的，所述底部气嘴内有设置有用于采气的通孔，所述通孔的孔径下端小上端宽，所述通孔内壁面与端面的夹角不小于75
°
。
10.进一步的，所述上弹簧降压组、中弹簧降压组和下弹簧降压组在工作腔内绕圆周均匀分布有多个，所述上弹簧降压组包括上支撑筒和上弹簧组，所述中弹簧降压组包括下支撑筒和中弹簧组，所述下弹簧降压组包括支撑柱和下弹簧组，所述上支撑筒与下支撑筒之间设置有上隔板，所述下支撑筒与支撑柱之间设置有中隔板，所述支撑柱与底部气嘴之间设置有下隔板，所述上端壳体与上隔板之间设置有上挡环，所述下端壳体与中隔板之间设置有下挡环。即各级弹簧组绕装置圆周均匀分布且数量不少于4，弹簧初始处于压缩状态，各级弹簧的劲度系数根据需要可各不相同。
11.进一步的，所述上弹簧组、中弹簧组和下弹簧组均包括压缩弹簧和设置在压缩弹簧底部的密封头，所述上隔板、中隔板和下隔板开有与密封头适配的弧形通槽，所述弧形通槽的槽口上端有倒角，所述上支撑筒和下支撑筒上设有多个通气孔。其中上支撑筒上的通气孔大小和数量根据节流需求开设。
12.进一步的，所述电机驱动组件包括二号滑套和设置在下端壳体外部的外套筒，所述外套筒通过螺钉和底部气嘴固定连接，所述二号滑套设置在所述外套筒和下端壳体之间，所述外套筒与底部气嘴之间设置有电机组，所述电机组通过丝杆与二号滑套动力连接，带动二号滑套上下移动，所述外套筒和下端壳体之间上部设置有滑套挡环。所述电机组设置有无线信号传输组件，可通过地面远端进行控制。
13.进一步的，所述外套筒壁面由上至下开有两排采气槽，采气槽分别处于中层工作腔和下层工作腔位置，其中外套筒上排采气槽在下端壳体壁面上排采气槽的下方，外套筒下排采气槽与下端壳体壁面下排采气槽高度相同。
14.进一步的，所述二号滑套壁面开有一排采气槽，且当二号滑套与滑套挡环接触时，二号滑套的采气槽处于外套筒壁面上排采气槽和下端壳体壁面下排采气槽之间。
15.本发明的有益效果是：
16.1.本发明可根据气井压力的变化改变天然气采气通道，进而改变装置的降压等级，使气井在开采的不同阶段均能获取稳定的产量，避免了因气井压力变化而频繁更换降压装置的问题；
17.2、因下端壳体、二号滑套、外套筒开有侧面采气槽，各个支撑筒开有采集孔，这些设计使天然气能够暂存于装置内部，有利于平衡装置气压并避免装置长时间受单一方向冲击，延长装置寿命；
18.3、本发明安装回收方便，可扩展性强，如弹簧降压组件可根据气井降压需求进一步分级，实现降压等级的进一步细化；
19.4、本发明交错的采气通道能够有效避免大颗粒固体杂质进入装置内部。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图(装置处于不工作状态)；
21.图2为本发明压力较大时的结构示意图(装置处于工作状态且侧边采气槽均关闭)；
22.图3为本发明压力中等时的结构示意图(装置处于工作状态且仅有侧边下排采气槽打开)；
23.图4为本发明压力较小时的结构示意图(装置处于工作状态且仅有侧边上排采气槽打开)；
24.图5为本发明中滑套支撑盖的结构示意图；
25.图6为本发明中一号滑套的结构示意图；
26.图7为本发明中二号滑套的结构示意图；
27.图中：1、一号滑套；2、滑套支撑盖；3、滑套定位筒；4、连杆；5、锁块；6、密封端盖；7、上支撑筒；8、上弹簧组；9、上隔板；10、上端壳体；11、下支撑筒；12、中弹簧组；13、上挡环；14、滑套挡环；15、中隔板；16、支撑柱；17、下挡环；18、下弹簧组；19、下端壳体；20、二号滑套；21、下隔板；22、底部气嘴；23、电机组；24、外套筒；25、胶筒。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
30.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。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.如图1-7所示，本实施例提供了一种高压气井侧通储气式分层降压装置，包括用于降压装置与井筒之间的密封锁紧的锁紧密封组件；用于气体流通的外壳组件；用于对气体进行分层降压的弹簧降压组件；用于控制气体进入降压装置的电机驱动组件；所述锁紧密
封组件设置在外壳组件上部，所述外壳组件包括由上至下设置的上端壳体10、下端壳体19和底部气嘴22，所述上端壳体10内设置有上层工作腔，所述下端壳体19内由上至下对应设置有中层工作腔和下层工作腔，所述弹簧降压组件包括由上至下对应设置在上层工作腔、中层工作腔、下层工作腔内的上弹簧降压组、中弹簧降压组和下弹簧降压组，所述电机驱动组件设置在中层工作腔、下层工作腔外部，所述电机驱动组件用于控制中层工作腔和下层工作腔的工作。
35.所述锁紧密封组件包括滑套定位筒3、套设在滑套定位筒3上的一号滑套1、套设在一号滑套1上部的滑套支撑盖2和套设在一号滑套1下部的密封端盖6，所述滑套定位筒3和滑套支撑盖2均通过螺钉与密封端盖6连接，所述一号滑套1通过剪钉与滑套支撑盖2连接，所述滑套支撑盖2下部开设有锁块孔，所述锁块孔内设置有锁块5，所述一号滑套1通过连杆4与锁块5活动连接，所述锁块5与密封端盖6之间设置有胶筒25。
36.所述连杆4和锁块5绕装置圆周均匀分布，且数量不少于4，所述连杆4一端与一号滑套1转动连接，另一端与锁块5转动连接。滑套支撑盖2与滑套定位筒3的连接处在圆周方向上处于两锁块5之间。锁块5和滑套支撑盖2接触面上均设计有斜面，且斜面不大于15
°
。
37.所述外壳组件包括由上至下依次通过螺钉固定连接的上端壳体10、下端壳体19和底部气嘴22，所述上端壳体10上部和密封端盖6下部通过螺钉固定连接，所述下端壳体19由上至下开设有两排采气槽，所述上端壳体10内设置有上层工作腔，所述下端壳体19内由上至下的两排采气槽内对应设置有中层工作腔和下层工作腔。
38.所述底部气嘴22内有设置有用于采气的通孔，所述通孔的孔径下端小上端宽，所述通孔内壁面与端面的夹角不小于75
°
。
39.所述上弹簧降压组、中弹簧降压组和下弹簧降压组在工作腔内绕圆周均匀分布有多个，所述上弹簧降压组包括上支撑筒7和上弹簧组8，所述中弹簧降压组包括下支撑筒11和中弹簧组12，所述下弹簧降压组包括支撑柱16和下弹簧组18，所述上支撑筒7与下支撑筒11之间设置有上隔板9，所述下支撑筒11与支撑柱16之间设置有中隔板15，所述支撑柱16与底部气嘴22之间设置有下隔板21，所述上端壳体10与上隔板9之间设置有上挡环13，所述下端壳体19与中隔板15之间设置有下挡环17。即各级弹簧组绕装置圆周均匀分布且数量不少于4，弹簧初始处于压缩状态，各级弹簧的劲度系数根据需要可各不相同。
40.所述上弹簧组8、中弹簧组12和下弹簧组18均包括压缩弹簧和设置在压缩弹簧底部的密封头，所述上隔板9、中隔板15和下隔板21开有与密封头适配的弧形通槽，所述弧形通槽的槽口上端有倒角，所述上支撑筒7和下支撑筒11上设有多个通气孔。其中上支撑筒7上的通气孔大小和数量根据节流需求开设。
41.所述电机驱动组件包括二号滑套20和设置在下端壳体19外部的外套筒24，所述外套筒24通过螺钉和底部气嘴22固定连接，所述二号滑套20设置在所述外套筒24和下端壳体19之间，所述外套筒24与底部气嘴22之间设置有电机组23，所述电机组23通过丝杆与二号滑套20动力连接，带动二号滑套20上下移动，所述外套筒24和下端壳体19之间上部设置有滑套挡环14。
42.所述外套筒24壁面由上至下开有两排采气槽，采气槽分别处于中层工作腔和下层工作腔位置，其中外套筒24上排采气槽在下端壳体19壁面上排采气槽的下方，外套筒24下排采气槽与下端壳体19壁面下排采气槽高度相同。
43.所述二号滑套20壁面开有一排采气槽，且当二号滑套20与滑套挡环14接触时，二号滑套20的采气槽处于外套筒24壁面上排采气槽和下端壳体19壁面下排采气槽之间。
44.具体使用过程：
45.1、安装时
46.安装时使用工具将高压气井侧通储气式分层降压装置放入井筒，密封端盖6右侧凸台可在井筒中实现定位，当高压气井侧通储气式分层降压装置到达预定位置后使用工具向下震击一号滑套1并剪断剪钉，一号滑套1与滑套支撑盖2分离，因滑套定位筒3阻挡而顺利落入正下方，一号滑套1通过连杆4带动锁块5伸出，实现装置锁紧，且锁块5因滑套支撑盖2斜面影响下移，压缩密封端盖6上的胶筒25，胶筒25鼓起实现装置与井筒的密封。
47.2、工作时
48.如图2所示，当气井压力较大时，二号滑套20处于与滑套挡环14接触位置，此时天然气仅能从底部气嘴22通孔进入，天然气将依次经过下隔板21、下弹簧组18、中隔板15、中弹簧组12、上隔板9、上弹簧组8、上支撑筒7，最后通过密封端盖6中通孔流出装置；
49.如图3所示，当气井压力中等时，电机组23转动，带动二号滑套20下移，二号滑套20采气槽、下端壳体19下排采气槽和外套筒24下排采气槽连通，天然气依次经过中隔板15、中弹簧组12、上隔板9、上弹簧组8、上支撑筒7，最后通过密封端盖6中通孔流出装置；
50.如图4所示，当气井压力较小时，电机组23转动，带动二号滑套20进一步下移，二号滑套20上排采气槽和外套筒24上排采气槽连通，天然气依次经过上隔板9、上弹簧组8、上支撑筒7，最后通过密封端盖6中通孔流出装置。
51.3、回收
52.回收时，使用工具拉动一号滑套1的凸台并向上震击，一号滑套1上升，通过连杆4带动锁块5收回，胶筒25回缩，实现装置脱离，完成回收工作。
53.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。