一种多次座封预置式节流器的制作方法

本发明涉及天然气开采技术领域，尤其涉及一种多次座封预置式节流器。

背景技术：

在天然气开采中为了降压、节流、限产，通常在井筒安装井下节流器，井下节流器以坐封方式固定在井下进行井下节流。常规的地面节流工艺在节流前利用地面加热保温装置对天然气加热，提高气流温度，以免形成水合物堵塞。而井下节流工艺技术是依靠井下专用设备实现井筒节流降压，利用地温加热，使得节流后井口气流温度基本恢复到节流前温度，从而有利于解决气井生产过程中井筒及地面诸多技术难题，因而井下节流与地面节流相比具有以下优点：大幅度降低了地面管线的运行压力；有效防止水合物的形成，提高了开井效率；气井开井与生产无需井口加热炉；有利于防止地层激动、防止井间干扰、在较大的范围内实行地面压力系统的自动调配。

预置工作筒式井下节流器主要由投送工具和节流芯子两大部分组成，新井下完井生产管柱时，在设计位置安装工作筒，通过投送工具将节流芯子投放进工作筒内相应的位置。现有的节流器的投送工具和节流芯子配合方式简单，一般通过一个剪销进行连接限定，在投送工具将节流芯子下放到井中时，很容易与井壁发生撞击，导致剪销剪断，失去效用；另外现有的节流器座封后，锁定效果较低，很容易自行解封，而使得节流器掉入井中，增加生产成本。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种多次座封预置式节流器，包括投送工具和节流芯子，采用丢手剪销和中心管与弹性爪的配合，完成同时连接与丢手，形成上下双连接限位，提高投送工具与节流芯子的有效配合；座封活塞通过单向位移结构使座封活塞只能单项移动，将座封位置在胶筒芯轴上进行锁定座封，另外通过台阶六和台阶七的配合，保证了胶筒不会过度挤压，而有效座封。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种多次座封预置式节流器，包括投送工具和节流芯子，所述节流芯子配合连接在投送工具下方，其特征在于：所述投送工具包括芯轴，所述芯轴顶部依次套设有上接头、卡座，其底部依次连接有剪切接头和拉杆，所述芯轴顶部设有台阶一，所述上接头和卡座套设在台阶一上，所述台阶一单向限制卡座向下移动，所述台阶一上设有凹槽一，所述上接头和卡座之间设有与凹槽一配合的弹性卡环，所述卡座中活动设有卡块，所述卡块高度小于台阶一的高度，所述上接头与芯轴通过投送剪销连接，所述拉杆上活动套设有中心管；

所述节流芯子包括座封头，所述座封头底部设有台阶二，所述台阶二上依次套设有锁帽和卡瓦座，所述锁帽与台阶二之间设有挡圈，所述锁帽和卡瓦座通过挡圈限制台阶二单向向上移动，所述卡瓦座上嵌设有卡瓦，所述卡瓦通过台阶二进行座封，所述卡瓦座底部依次连接有解封套、解封接头、连接套、顶鞋、胶筒、底鞋及过流接头，所述解封套和解封接头上依次设有台阶三和台阶四，且所述解封套和解封接头通过解封剪销连接，所述胶筒内依次设有胶筒芯轴和座封活塞，所述胶筒芯轴顶端与连接套相抵，其底端设有台阶五，所述底鞋顶端夹设在胶筒与台阶五之间，所述座封活塞上设有台肩，所述台肩卡设在底鞋和过滤接头之间，所述胶筒芯轴与座封活塞之间设有配合的单向位移结构，所述座封活塞向上位移通过单向位移结构锁定，所述座封活塞底部内壁依次设有气嘴和压帽；

所述座封头内壁开设有与卡块配合的凹槽二，所述座封头通过卡块与投送工具连接，所述剪切接头通过丢手剪销与卡瓦座连接。

优选的，所述中心管底部设有弹性凸起部，所述胶筒芯轴顶端与连接套之间设有弹性爪，所述弹性爪内壁设有配合弹性凸起部的凹槽四。

优选的，所述台阶一底部设为斜面结构。

优选的，所述台阶二底部设为斜面结构一，所述斜面结构一与卡瓦相抵。

优选的，所述台阶二上开设有凹槽三，所述凹槽三中设有扶正环，所述扶正环外壁与卡瓦座内壁贴合。

优选的，所述胶筒芯轴和座封活塞上依次设有相互配合的台阶六和台阶七。

优选的，所述单向位移结构包括胶筒芯轴和座封活塞上依次设置的内锁环扣和外锁环扣。

优选的，所述气嘴与座封活塞之间设有气嘴挡圈。

本发明的有益效果是：(1)剪切接头和卡瓦座采用丢手剪销连接，拉杆与中心管连接，中心管与弹性爪连接，投送节流芯子下放与丢手时，采用丢手剪销和中心管与弹性爪的配合，完成同时连接与丢手，形成上下双连接限位，提高投送工具与节流芯子的有效配合。上提投送工具在丢手剪销剪断后才能使拉杆移动，拉杆移动后中心管无限位，使中心管与弹性爪脱开，并与节流芯子分开。该结构采用双重的固定与丢手形成，安全有效的保证了工具的丢手和投送。(2)拉杆支撑中心管，中心管限位在弹性爪内，弹性爪限位在连接套内。中心管和弹性爪两处均采用弹性锁定，在工具座封与投送时，即保证了有效的连接，又保证了投送与解封的安全有效。(3)过渡接头与底鞋连接，底鞋卡在胶筒和胶筒芯轴之间，底鞋通过过流接头对胶筒芯轴进行限位，使座封活塞通过内锁环扣和外锁环扣的单向锁紧作用，可以与胶筒芯轴产生相对运动，使得胶筒座封锁定。该结构不仅使胶筒芯轴完成了座封锁定，又能利用井下压力起到节流降压的座封，提高座封的有效性。(4)台阶三和台阶四的互相配合，既保证了座封的可靠性，也保证了彻底和有的效解封。(5)斜面结构提高了卡块与卡座的快速脱离及座封头与投送工具上部的分离；弹性卡环依靠自身的弹力与凹槽一242的快速限位，保证了卡块与卡座的顺利脱离，确保了座封头与投送工具的顺利分离，上提投送工具丢手时，弹性卡环卡在凹槽一中，与芯轴组成整体，同时卡块也卡在台阶一下方，同时带动芯轴向上移动，实现投送工具丢手。(6)座封活塞通过单向位移结构使座封活塞只能单项移动，将座封位置在胶筒芯轴上进行锁定座封，当井下压力减小或者为0时，座封活塞也在单向位移结构的内锁环扣和外锁环扣上被锁紧，使胶筒一直处于座封锁紧状态。(7)设置的扶正环能提高卡瓦座和卡瓦装配垂直度，提高了卡瓦座封时的精度；

附图说明

图1为本发明预置式节流器整体结构图。

图2为本发明投送工具整体结构图。

图3为本发明投送工具a处放大图。

图4为本发明投送工具b处放大图。

图5为本发明节流芯子整体结构图。

图6为本发明节流芯子c处放大图。

图7为本发明节流芯子d处放大图。

图8为本发明节流芯子e处放大图。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1～8所示的一种多次座封预置式节流器，包括投送工具和节流芯子，所述节流芯子配合连接在投送工具下方，所述投送工具包括芯轴24，所述芯轴24顶部依次套设有上接头23、卡座27，其底部依次连接有剪切接头29和拉杆31，所述剪切接头29均通过平端紧定螺钉与芯轴24和拉杆31连接，所述芯轴24顶部设有台阶一241，所述上接头23和卡座27套设在台阶一241上，上接头23和卡座27优选通过平端紧定螺钉连接，所述台阶一241单向限制卡座27向下移动，所述台阶一241上设有凹槽一242，所述上接头23和卡座27之间设有与凹槽一242配合的弹性卡环26，所述卡座27中活动设有卡块28，所述卡块28高度小于台阶一241的高度，便于卡块28与卡座27脱离，所述上接头23与芯轴24通过投送剪销25连接，通过投送剪销25对上接头23与芯轴24初始位置进行限制，所述拉杆31上活动套设有中心管30，所述拉杆31底端设有台阶，所述中心管30通过该台阶上下移动；

其中，所述卡座27通过台阶一241的限制，通过外力作用于上接头23上，卡座27带动上接头23和弹性卡环26，相对于芯轴24单向向下移动，投送剪销25被剪断，卡块28落入台阶一241的下方，与座封头23脱开，弹性卡环26依靠自身的弹力卡在凹槽一242中，保证了卡块28与卡座27的顺利脱离，确保了座封头1与投送工具的顺利分离；上提投送工具丢手时，弹性卡环26卡在凹槽一242中，与芯轴24组成整体，同时卡块28也卡在台阶一241下方，同时带动芯轴24向上移动，实现投送工具丢手。

进一步的改进在于：所述节流芯子包括座封头1，所述座封头1底部设有台阶二101，所述台阶二101上依次套设有锁帽2和卡瓦座5，所述锁帽2与台阶二101之间设有挡圈3，所述锁帽2和卡瓦座5通过挡圈3限制台阶二101单向向上移动，所述卡瓦座5上嵌设有卡瓦6，所述卡瓦6通过台阶二101进行座封，座封时，台阶二101向下移动，撑起卡瓦6进行座封；

进一步改进在于：所述卡瓦座5底部依次连接有解封套8、解封接头7、连接套9、顶鞋11、胶筒12、底鞋16及过流接头20，所述解封套8和解封接头7上依次设有台阶三81和台阶四71，且所述解封套8和解封接头7通过解封剪销22连接，台阶三81和台阶四71对解封剪销22解封断裂后的位移行程互相限制，所述胶筒12内依次设有胶筒芯轴13和座封活塞14，所述胶筒芯轴13顶端与连接套9相抵，其底端设有台阶五131，所述底鞋16顶端夹设在胶筒12与台阶五131之间，所述座封活塞14上设有台肩141，所述台肩141卡设在底鞋16和过滤接头20之间，所述胶筒芯轴13与座封活塞14之间设有配合的单向位移结构15，所述座封活塞14向上位移通过单向位移结构15锁定，所述座封活塞14底部内壁依次设有气嘴18和压帽19；

在座封时，通过过流接头20流入的气压推动座封活塞14向上移动，同时，依次推动底鞋16和胶筒12，支撑胶筒12膨胀座封，座封活塞14通过单向位移结构15将座封位置在胶筒芯轴13上进行锁定。

进一步的改进在于：所述座封头1内壁开设有与卡块28配合的凹槽二102，所述座封头1通过卡块28与投送工具连接，便于投送工具对节流芯子的投放作用，所述剪切接头29通过丢手剪销21与卡瓦座5连接。

进一步为了保证投送工具和节流芯子的有效连接，所述中心管30底部设有弹性凸起部301，所述胶筒芯轴13顶端与连接套9之间设有弹性爪10，所述弹性爪10内壁设有配合弹性凸起部301的凹槽四104；弹性爪10和弹性凸起部301均采用弹性锁定，在节流器座封与投送时，即保证了有效的连接，又保证了投送与解封的安全有效。

进一步为了便于顺利完成投送工具丢手操作，所述台阶一241底部设为斜面结构243，节流芯子坐封后，投送剪销25被剪断，卡块28落入台阶一241的下方，斜面结构243便于卡块28与卡座27顺利脱离，且与座封头23脱开，实现后续投送工具丢手操作。

进一步为了便于快速对卡瓦6支撑，进行座封，所述台阶二101底部设为斜面结构一105，所述斜面结构一105与卡瓦6相抵，台阶二101向下移动，该斜面结构一105将卡瓦6套设在台阶二101上，卡瓦6收到支撑后膨胀，在套筒中形成座封。

进一步为了提高节流芯子座封精度，所述台阶二101上开设有凹槽三103，所述凹槽三103中设有扶正环4，所述扶正环4外壁与卡瓦座5内壁贴合，所述扶正环4能提高卡瓦座5和卡瓦6装配垂直度，提高了卡瓦6座封时的精度。

进一步为了保护胶筒12的顺利座封，所述胶筒芯轴13和座封活塞14上依次设有相互配合的台阶六132和台阶七142，座封时，通过过流接头20流入的气压推动座封活塞14向上移动，同时，依次推动底鞋16和胶筒12，支撑胶筒12膨胀座封，座封活塞14通过单向位移结构15将座封位置在胶筒芯轴13上进行锁定，为了防止气压过大或者单向位移结构15失效，通过台阶六132和台阶七142的配合，进一步限定了座封活塞14的位移行程，防止对胶筒14过度挤压，损坏胶筒12而影响到整个节流器的节流作用。

进一步为了便于更好的对胶筒12座封进行锁定，所述单向位移结构15包括胶筒芯轴13和座封活塞14上依次设置的内锁环扣和外锁环扣，所述内锁环扣和外锁环扣以单向锁定的方式对座封活塞14推动底鞋16和胶筒12的位置进行锁定。

进一步为了提高节流的密封性，所述气嘴18与座封活塞14之间设有气嘴挡圈17。

本发明的原理是：

一、座封+丢手

下井时，上接头23上部连接钢丝绳，将投送工具与节流芯子组装在一起后，用钢丝绳将投送工具送入到井下预置工作筒位置，下放管柱重量，下方时震击几次，将投送剪销3剪断，此时，与上接头23一起连接的卡座27、卡块28及座封头1一起下移，当座封头1下移到一定位置时，卡瓦6沿着座封头1上的斜面结构一105上移，将卡瓦6撑开，固定在工作筒内的台阶上，形成座封限位，弹性卡环26依靠自身的弹力卡在凹槽一242中，形成座封锁定，卡块28也与卡座27一起移动到芯轴24的台阶一241的下方，卡块28沿斜面结构243滑落，并与卡座27分离，同时失去对座封头1的连接限位，使座封头1上端与投送工具分离；继续上提投送工具，使下部的丢手剪销21剪断、拉杆31一起向上移动，使中心管30与弹性爪10分开，解除限位，此时，投送工具与节流芯子完全脱开，丢手完成。

当井下节流气体压力达到设定值(优选3-5mpa)时，压力通过过渡接头20上面的缝隙进入到节流芯子内，推动座封活塞14上移，台肩141推动底鞋16向上移动挤压胶筒12，支撑胶筒12膨胀座封，座封活塞14通过单向位移结构15使座封活塞14只能单项移动，将座封位置在胶筒芯轴13上进行锁定座封，当井下压力减小或者为0时，座封活塞14也在单向位移结构15的内锁环扣和外锁环扣上被锁紧，使胶筒12一直处于座封锁紧状态。

二、解封+打捞

采用专用的打捞工具下放至座封头1处，上提时，打捞工具的卡爪卡在座封头1内的台阶上，上提使座封头1上移，卡瓦6掉在座封头1以下的台阶上复位，与工作筒脱开，同时，座封头1带动解封套8，使解封套8与解封接头7产生相对位移，使解封剪销22被剪断，解封套8继续上移，依次带动解封接头7、连接套9及顶鞋11上移，胶筒12复位，解封完成，上提打捞。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。