一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置制造方法
一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置。其包括丢手头、中心杆、上卡瓦、芯轴、下卡瓦、销钉、上胶筒、下胶筒、推力筒、油嘴、单流阀、弹簧、调节杆以及阻、防垢装置，其特征在于所述丢手头下连接所述芯轴，所述芯轴内安装所述中心杆，所述中心杆和所述芯轴下顺次安装有所述油嘴和所述单流阀，所述单流阀下部顺次安装所述弹簧和所述调节杆，所述芯轴外上下部分别安装所述上卡瓦和下卡瓦，下部顺次安装连接所述上胶筒、下胶筒和推力筒，装置最下部连接合金材料固定护套。封隔器、节流器、除垢器合三为一，能有效降低井下安装的工作难度，减少设备维修率，保证开采正常进行。
【专利说明】一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油天然气采气【技术领域】，特别涉及一种井下除垢装置，是一种具有井下封隔、节流功能的综合除垢装置，主要解决目前油(气)井井下结垢影响油气正常生产的问题。
【背景技术】
[0002]目前，在天然气开采中，为了除垢、降压、节流、限产，常常在井下安装封隔器、节流器、除垢器等，这样虽然可以满足正常的开采要求，但是给井下安装工作增加了难度，同时一旦某项设备出现问题或固定失效，将会给维修、打捞带来困难，甚至导致井下事故。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其特征在于，其包括丢手头、中心杆、上卡瓦、芯轴、下卡瓦、销钉、上胶筒、下胶筒、推力筒、油嘴、单流阀、弹簧、调节杆、以及阻、防垢装置，其特征在于所述丢手头下连接所述芯轴，所述芯轴内安装所述中心杆，所述中心杆和所述芯轴下顺次安装有所述油嘴和所述单流阀，所述单流阀下部顺次安装所述弹簧和所述调节杆，所述芯轴外上下部分别安装所述上卡瓦和下卡瓦，下部顺次安装连接所述上胶筒、下胶筒和推力筒，装置最下部连接合金材料固定护套。其中所述阻、防垢装置包括由特殊合金材料制得的核心部件、流体流入孔、标准接头及所述、合金材料固定护套，所述特殊合金材料采用由铜、镍、锑、锡、铅、锌、锆等7种具有不同电负性的金属元素高温化合制成，所述7种金属元素的配比为:铜30%-60%，镍 10%-30%，锑 2%-9%，锡 15%_24%，铅 15%_30%，锌 2%_9%，锆 3%_8%。
[0004]所述由特殊合金材料制得的核心部件在所述合金材料固定护套内。所述上卡瓦和下卡瓦由铜镍合金材料制作而成。所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述合金材料固定护套表面具有金属非晶态材料涂层或镀层。所述金属非晶态材料涂层或镀层为将钨粉或纳米陶瓷粉通过高温喷涂或电镀的方法形成。所述核心部件由8-15片所述特殊合金材料制得的孔板组成，呈轴向排列。将封隔器、节流器、除垢器合三为一，降低井下安装的工作难度，减少设备维修率，保证开采正常进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1:本发明的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置结构简图。
[0006]图2:合金材料固定护套底部结构示意图。
[0007]图3:阻、防垢装置结构示意图。
[0008]图中:
[0009]1-丢手头，2-中心杆，3-上卡瓦，4-芯轴，5-下卡瓦，6_销钉，7_上胶筒，8_下胶筒，9-推力筒，10-油嘴，11-单流阀，12-弹簧，13-调节杆，14-特殊合金材料，15-合金材料固定套，16-阻、防垢装置，17-流体流入孔，18-标准接头【具体实施方式】
[0010]本发明的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，是将封隔器、节流器、除垢器在原有的基础上加以改进综合为一体的新型装置。如图1所示，其包括丢手头1、中心杆2、上卡瓦3、芯轴4、下卡瓦5、销钉6、上胶筒7、下胶筒8、推力筒9、油嘴10、单流阀11、弹簧12、调节杆13、以及阻、防垢装置16，其特征在于所述丢手头I下连接所述芯轴4，所述芯轴4内安装所述中心杆2，所述中心杆2和所述芯轴4下顺次安装有所述油嘴10和所述单流阀11，所述单流阀11下部顺次安装所述弹簧12和所述调节杆13，所述芯轴4外上下部分别安装所述上卡瓦3和下卡瓦5，下部顺次安装连接所述上胶筒7、下胶筒8和推力筒9，装置最下部连接合金材料固定护套15。
[0011]封隔:当该装置到达预定位置时，上提丢手头1，通过震击剪断上、下卡瓦上的销钉6，丢手头I拉动中心杆向上走，推力筒9在中心杆2的带动下驱动上、下卡瓦沿芯轴锥体张开并贴近油管内壁，产生作用力来达到固定；同时上、下胶筒也由于压差的作用向外扩张，贴在管道内壁，达到密封状态。由于卡瓦起到固定整套装置的作用，选材非常关键。为了保障工具的可靠性，上、下卡瓦选择具有较高硬度和较强耐腐蚀性的铜镍合金材料制作而成；密封件耐强酸、强碱或强氧化剂及有机溶剂。
[0012]节流:由于该装置上部已经进行封隔，井下气体只能通过除垢部分到达单流阀11，经过芯轴4穿过封隔，最终通过油管到达地面，在此过程中，实现了节流降压，使气体流速减慢，这样通过地热进行加热，使节流后气流温度高于节流后压力条件下的水合物形成初始温度，这样在井筒内就不会形成水合物赌塞，从而达到地面管线压力降低，控制气井产量，取消地面加热保温装置。
[0013]除垢:如图3所示，本发明中的阻、防垢装置16包括由特殊合金材料14制得的核心部件、合金材料固定套15、流体流入孔17和标准接头18。所述特殊合金材料14采用由铜、镍、锑、锡、铅、锌、锆等7种具有不同电负性的金属元素高温化合制成，通过严格控制各种元素的成分配比(其中铜30%-60%，镍10%-30%，锑2%-9%，锡15%_24%，铅15%_30%，锌2%-9%，锆3%-8%)，并采用特殊的热加工工艺，在该材料内部形成了取向一致的柱状晶体结构，从而使该合金材料呈现出极强的向流体介质释放自由电子和使流体介质产生极化效应的独特功能。当流体介质流经该合金材料时，合金材料可向流体释放电子，改变流体静电位，使流体产生极化现象，使流体中的阴、阳离子不易结合形成垢，同时能使已板结的垢质逐渐溶解、脱落，达到阻垢、防垢的功效。核心部件由8-15片经过严格设计的所述特殊合金材料14制得的孔板组成，呈轴向排列，放置于工具内筒中，流体通过进口进入工具内筒中；工具的设计能够确保通过的流体充分与合金材料表面的接触，流体和合金材料接触时，合金材料会使流体产生极化效应，防止流体中的矿物质呈固体状态沉淀在工具下游的管壁表面上。
[0014]所述核心部件的合金材料固定套15由于所带电子的能量较低，也容易在管壁表面产生垢质。该技术中把金属非晶态材料(钨粉或纳米陶瓷粉)通过高温喷涂(或电镀)的方法对保护套管进行处理；该技术就是在护套的钢材表面形成了致密均匀的涂(镀)层，在不降低原有材质机械性能的前提下，使其表面光洁度、抗蚀性能得到明显改善。由于金属非晶态涂(镀)层具有长程无序、短程有序的排列，结构致密，各向同性，没有晶界、错位和缺陷，因而经金属非晶态材料处理后的产品具有显微硬度高、耐磨性好、耐酸碱腐蚀，且与基底材料结合力好等特点，是一种高新科技产品，具有以下优点:镀层的防垢、耐磨、耐蚀方面具有很好的综合性能；属高科技环保产品，有效解决防垢、磨损与腐蚀等难题。
[0015]防结垢性能:金属非晶态涂(镀)层表面光洁度高达0.2?0.4μ m，可有效降低因管道表面不光滑或已腐蚀表面造成的区域紊流，从而避免因高矿化度地层液过饱和度增大而产生的结垢、结蜡现象发生，阻、防垢效果显著。防腐性能:解决了油田钢制管道在机械性能不受影响的前提下易受腐蚀的问题，耐酸碱性能优异，耐中性盐雾实验超过2000h。耐温、耐压性能:金属非晶态涂(镀)层耐温可达600°C，可在250°C湿热环境中长期使用；耐压性能和原管材的耐压性能相同。金属非晶态涂(镀)层与基体材料结合力:金属非晶态涂(镀)层与基体的结合力属冶金结合，涂(镀)层与基体材料渗为一体，在600°C以下的湿热环境中可长期使用，结合强度不受影响，不会脱落。
[0016]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【权利要求】
1.一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其特征在于，其包括丢手头(I)、中心杆(2)、上卡瓦(3)、芯轴(4)、下卡瓦(5)、销钉(6)、上胶筒(7)、下胶筒(8)、推力筒(9)、油嘴(10)、单流阀(11)、弹簧(12)、调节杆(13)、以及阻、防垢装置(16)，其特征在于所述丢手头(I)下连接所述芯轴(4)，所述芯轴(4)内安装所述中心杆(2)，所述中心杆(2)和所述芯轴(4)下顺次安装有所述油嘴(10)和所述单流阀(11)，所述单流阀(11)下部顺次安装所述弹簧(12 )和所述调节杆(13 )，所述芯轴(4)外上下部分别安装所述上卡瓦(3 )和下卡瓦(5 )，下部顺次安装连接所述上胶筒(7)、下胶筒(8)和推力筒(9)，装置最下部连接合金材料固定护套(15)。
2.如权利要求1所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述阻、防垢装置包括由特殊合金材料(14)制得的核心部件、流体流入孔(17)、标准接头(18)及所述、合金材料固定护套(15)，所述特殊合金材料(14)采用由铜、镍、锑、锡、铅、锌、锆等7种具有不同电负性的金属元素高温化合制成，所述7种金属元素的配比为:铜30%-60%，镍10%-30%，锑2%-9%，锡 15%-24%，铅 15%-30%，锌 2%-9%，锆 3%_8%。
3.如权利要求2所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，所述由特殊合金材料(14)制得的核心部件在所述合金材料固定护套(15)内。
4.如权利要求1所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述上卡瓦(3)和下卡瓦(5)由铜镍合金材料制作而成。
5.如权利要求1-3任一权利要求所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述合金材料固定护套(15)表面具有金属非晶态材料涂层或镀层。
6.如权利要求5所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述金属非晶态材料涂层或镀层为将钨粉或纳米陶瓷粉通过高温喷涂或电镀的方法形成。
7.如权利要求2或3所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述核心部件由8-15片所述特殊合金材料(14)制得的孔板组成，呈轴向排列。
【文档编号】E21B37/00GK103437738SQ201310382814
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】李建华, 陈树军, 朱开亮 申请人:山东拓普石油装备有限公司
【专利摘要】本发明涉及一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置。其包括丢手头、中心杆、上卡瓦、芯轴、下卡瓦、销钉、上胶筒、下胶筒、推力筒、油嘴、单流阀、弹簧、调节杆以及阻、防垢装置，其特征在于所述丢手头下连接所述芯轴，所述芯轴内安装所述中心杆，所述中心杆和所述芯轴下顺次安装有所述油嘴和所述单流阀，所述单流阀下部顺次安装所述弹簧和所述调节杆，所述芯轴外上下部分别安装所述上卡瓦和下卡瓦，下部顺次安装连接所述上胶筒、下胶筒和推力筒，装置最下部连接合金材料固定护套。封隔器、节流器、除垢器合三为一，能有效降低井下安装的工作难度，减少设备维修率，保证开采正常进行。
【专利说明】一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油天然气采气【技术领域】，特别涉及一种井下除垢装置，是一种具有井下封隔、节流功能的综合除垢装置，主要解决目前油(气)井井下结垢影响油气正常生产的问题。
【背景技术】
[0002]目前，在天然气开采中，为了除垢、降压、节流、限产，常常在井下安装封隔器、节流器、除垢器等，这样虽然可以满足正常的开采要求，但是给井下安装工作增加了难度，同时一旦某项设备出现问题或固定失效，将会给维修、打捞带来困难，甚至导致井下事故。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其特征在于，其包括丢手头、中心杆、上卡瓦、芯轴、下卡瓦、销钉、上胶筒、下胶筒、推力筒、油嘴、单流阀、弹簧、调节杆、以及阻、防垢装置，其特征在于所述丢手头下连接所述芯轴，所述芯轴内安装所述中心杆，所述中心杆和所述芯轴下顺次安装有所述油嘴和所述单流阀，所述单流阀下部顺次安装所述弹簧和所述调节杆，所述芯轴外上下部分别安装所述上卡瓦和下卡瓦，下部顺次安装连接所述上胶筒、下胶筒和推力筒，装置最下部连接合金材料固定护套。其中所述阻、防垢装置包括由特殊合金材料制得的核心部件、流体流入孔、标准接头及所述、合金材料固定护套，所述特殊合金材料采用由铜、镍、锑、锡、铅、锌、锆等7种具有不同电负性的金属元素高温化合制成，所述7种金属元素的配比为:铜30%-60%，镍 10%-30%，锑 2%-9%，锡 15%_24%，铅 15%_30%，锌 2%_9%，锆 3%_8%。
[0004]所述由特殊合金材料制得的核心部件在所述合金材料固定护套内。所述上卡瓦和下卡瓦由铜镍合金材料制作而成。所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述合金材料固定护套表面具有金属非晶态材料涂层或镀层。所述金属非晶态材料涂层或镀层为将钨粉或纳米陶瓷粉通过高温喷涂或电镀的方法形成。所述核心部件由8-15片所述特殊合金材料制得的孔板组成，呈轴向排列。将封隔器、节流器、除垢器合三为一，降低井下安装的工作难度，减少设备维修率，保证开采正常进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1:本发明的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置结构简图。
[0006]图2:合金材料固定护套底部结构示意图。
[0007]图3:阻、防垢装置结构示意图。
[0008]图中:
[0009]1-丢手头，2-中心杆，3-上卡瓦，4-芯轴，5-下卡瓦，6_销钉，7_上胶筒，8_下胶筒，9-推力筒，10-油嘴，11-单流阀，12-弹簧，13-调节杆，14-特殊合金材料，15-合金材料固定套，16-阻、防垢装置，17-流体流入孔，18-标准接头【具体实施方式】
[0010]本发明的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，是将封隔器、节流器、除垢器在原有的基础上加以改进综合为一体的新型装置。如图1所示，其包括丢手头1、中心杆2、上卡瓦3、芯轴4、下卡瓦5、销钉6、上胶筒7、下胶筒8、推力筒9、油嘴10、单流阀11、弹簧12、调节杆13、以及阻、防垢装置16，其特征在于所述丢手头I下连接所述芯轴4，所述芯轴4内安装所述中心杆2，所述中心杆2和所述芯轴4下顺次安装有所述油嘴10和所述单流阀11，所述单流阀11下部顺次安装所述弹簧12和所述调节杆13，所述芯轴4外上下部分别安装所述上卡瓦3和下卡瓦5，下部顺次安装连接所述上胶筒7、下胶筒8和推力筒9，装置最下部连接合金材料固定护套15。
[0011]封隔:当该装置到达预定位置时，上提丢手头1，通过震击剪断上、下卡瓦上的销钉6，丢手头I拉动中心杆向上走，推力筒9在中心杆2的带动下驱动上、下卡瓦沿芯轴锥体张开并贴近油管内壁，产生作用力来达到固定；同时上、下胶筒也由于压差的作用向外扩张，贴在管道内壁，达到密封状态。由于卡瓦起到固定整套装置的作用，选材非常关键。为了保障工具的可靠性，上、下卡瓦选择具有较高硬度和较强耐腐蚀性的铜镍合金材料制作而成；密封件耐强酸、强碱或强氧化剂及有机溶剂。
[0012]节流:由于该装置上部已经进行封隔，井下气体只能通过除垢部分到达单流阀11，经过芯轴4穿过封隔，最终通过油管到达地面，在此过程中，实现了节流降压，使气体流速减慢，这样通过地热进行加热，使节流后气流温度高于节流后压力条件下的水合物形成初始温度，这样在井筒内就不会形成水合物赌塞，从而达到地面管线压力降低，控制气井产量，取消地面加热保温装置。
[0013]除垢:如图3所示，本发明中的阻、防垢装置16包括由特殊合金材料14制得的核心部件、合金材料固定套15、流体流入孔17和标准接头18。所述特殊合金材料14采用由铜、镍、锑、锡、铅、锌、锆等7种具有不同电负性的金属元素高温化合制成，通过严格控制各种元素的成分配比(其中铜30%-60%，镍10%-30%，锑2%-9%，锡15%_24%，铅15%_30%，锌2%-9%，锆3%-8%)，并采用特殊的热加工工艺，在该材料内部形成了取向一致的柱状晶体结构，从而使该合金材料呈现出极强的向流体介质释放自由电子和使流体介质产生极化效应的独特功能。当流体介质流经该合金材料时，合金材料可向流体释放电子，改变流体静电位，使流体产生极化现象，使流体中的阴、阳离子不易结合形成垢，同时能使已板结的垢质逐渐溶解、脱落，达到阻垢、防垢的功效。核心部件由8-15片经过严格设计的所述特殊合金材料14制得的孔板组成，呈轴向排列，放置于工具内筒中，流体通过进口进入工具内筒中；工具的设计能够确保通过的流体充分与合金材料表面的接触，流体和合金材料接触时，合金材料会使流体产生极化效应，防止流体中的矿物质呈固体状态沉淀在工具下游的管壁表面上。
[0014]所述核心部件的合金材料固定套15由于所带电子的能量较低，也容易在管壁表面产生垢质。该技术中把金属非晶态材料(钨粉或纳米陶瓷粉)通过高温喷涂(或电镀)的方法对保护套管进行处理；该技术就是在护套的钢材表面形成了致密均匀的涂(镀)层，在不降低原有材质机械性能的前提下，使其表面光洁度、抗蚀性能得到明显改善。由于金属非晶态涂(镀)层具有长程无序、短程有序的排列，结构致密，各向同性，没有晶界、错位和缺陷，因而经金属非晶态材料处理后的产品具有显微硬度高、耐磨性好、耐酸碱腐蚀，且与基底材料结合力好等特点，是一种高新科技产品，具有以下优点:镀层的防垢、耐磨、耐蚀方面具有很好的综合性能；属高科技环保产品，有效解决防垢、磨损与腐蚀等难题。
[0015]防结垢性能:金属非晶态涂(镀)层表面光洁度高达0.2?0.4μ m，可有效降低因管道表面不光滑或已腐蚀表面造成的区域紊流，从而避免因高矿化度地层液过饱和度增大而产生的结垢、结蜡现象发生，阻、防垢效果显著。防腐性能:解决了油田钢制管道在机械性能不受影响的前提下易受腐蚀的问题，耐酸碱性能优异，耐中性盐雾实验超过2000h。耐温、耐压性能:金属非晶态涂(镀)层耐温可达600°C，可在250°C湿热环境中长期使用；耐压性能和原管材的耐压性能相同。金属非晶态涂(镀)层与基体材料结合力:金属非晶态涂(镀)层与基体的结合力属冶金结合，涂(镀)层与基体材料渗为一体，在600°C以下的湿热环境中可长期使用，结合强度不受影响，不会脱落。
[0016]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【权利要求】
1.一种卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其特征在于，其包括丢手头(I)、中心杆(2)、上卡瓦(3)、芯轴(4)、下卡瓦(5)、销钉(6)、上胶筒(7)、下胶筒(8)、推力筒(9)、油嘴(10)、单流阀(11)、弹簧(12)、调节杆(13)、以及阻、防垢装置(16)，其特征在于所述丢手头(I)下连接所述芯轴(4)，所述芯轴(4)内安装所述中心杆(2)，所述中心杆(2)和所述芯轴(4)下顺次安装有所述油嘴(10)和所述单流阀(11)，所述单流阀(11)下部顺次安装所述弹簧(12 )和所述调节杆(13 )，所述芯轴(4)外上下部分别安装所述上卡瓦(3 )和下卡瓦(5 )，下部顺次安装连接所述上胶筒(7)、下胶筒(8)和推力筒(9)，装置最下部连接合金材料固定护套(15)。
2.如权利要求1所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述阻、防垢装置包括由特殊合金材料(14)制得的核心部件、流体流入孔(17)、标准接头(18)及所述、合金材料固定护套(15)，所述特殊合金材料(14)采用由铜、镍、锑、锡、铅、锌、锆等7种具有不同电负性的金属元素高温化合制成，所述7种金属元素的配比为:铜30%-60%，镍10%-30%，锑2%-9%，锡 15%-24%，铅 15%-30%，锌 2%-9%，锆 3%_8%。
3.如权利要求2所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，所述由特殊合金材料(14)制得的核心部件在所述合金材料固定护套(15)内。
4.如权利要求1所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述上卡瓦(3)和下卡瓦(5)由铜镍合金材料制作而成。
5.如权利要求1-3任一权利要求所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述合金材料固定护套(15)表面具有金属非晶态材料涂层或镀层。
6.如权利要求5所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述金属非晶态材料涂层或镀层为将钨粉或纳米陶瓷粉通过高温喷涂或电镀的方法形成。
7.如权利要求2或3所述的卡瓦式井下封隔及节流综合除垢装置，其中所述核心部件由8-15片所述特殊合金材料(14)制得的孔板组成，呈轴向排列。
【文档编号】E21B37/00GK103437738SQ201310382814
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】李建华, 陈树军, 朱开亮 申请人:山东拓普石油装备有限公司
最新回复(0)