本發(fā)明涉及石油天然氣領(lǐng)域的井下節(jié)流器，具體涉及一種井下節(jié)流器的氣嘴調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在天然氣井開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中，由于井下的壓力及溫度的改變，使采出的天然氣轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴馑衔?，這樣易堵塞井筒、管線、閥門(mén)和設(shè)備，從而影響天然氣開(kāi)采的正常運(yùn)作，對(duì)氣井生產(chǎn)危害極大，為了避免水合物的生成，更多的氣井采用井下節(jié)流技術(shù)。然而目前投入實(shí)用的氣井井下節(jié)流器大多數(shù)為固定式氣嘴節(jié)流器，這種節(jié)流器無(wú)法實(shí)時(shí)獲取井下壓力、溫度等相關(guān)資料，很難及時(shí)獲知節(jié)流器的攜液效果。在改變氣井工作制度時(shí)，需要取出節(jié)流器更換氣嘴，再將節(jié)流器放入井下。這種固定式氣嘴節(jié)流器往往會(huì)大大增加作業(yè)費(fèi)用，影響正常生產(chǎn)，并且存在作業(yè)事故隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種適用于石油天然氣領(lǐng)域井下節(jié)流器的氣嘴調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法實(shí)時(shí)獲取節(jié)流器相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)改變氣嘴開(kāi)度的缺陷。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種井下節(jié)流器的氣嘴調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括設(shè)置在井下節(jié)流器內(nèi)的電池組、電路板、電機(jī)、調(diào)節(jié)組件、壓力傳感器一、溫度傳感器一、壓力傳感器二、溫度傳感器二，所述電池組為電路板和電機(jī)供電，所述電路板上集成有井下控制芯片，所述井下控制芯片與電機(jī)連接，所述電機(jī)與調(diào)節(jié)組件連接，所述調(diào)節(jié)組件控制所述氣嘴開(kāi)合大小，所述壓力傳感器一和溫度傳感器一設(shè)置在所述氣嘴的出口處，所述壓力傳感器二和溫度傳感器二設(shè)置在所述氣嘴的入口處，所述壓力傳感器一、溫度傳感器一、壓力傳感器二、溫度傳感器二分別與井下控制芯片連接。

進(jìn)一步地，還包括井下通信短節(jié)和地面控制系統(tǒng)，所述井下通信短節(jié)包括通信短節(jié)無(wú)線通信模塊和通信短節(jié)控制芯片，所述地面控制系統(tǒng)包括信號(hào)處理電路、地面控制芯片和pc機(jī)，所述電路板上還集成有井下節(jié)流器無(wú)線通信模塊，所述井下節(jié)流器無(wú)線通信模塊與通信短節(jié)無(wú)線通信模塊之間進(jìn)行無(wú)線通信，所述信號(hào)處理電路與通信短節(jié)控制芯片之間通過(guò)電纜連接，所述pc機(jī)與地面控制芯片連接。

進(jìn)一步地，所述井下控制芯片連接有井下節(jié)流器喚醒裝置，所述井下通信短節(jié)還包括通信短節(jié)喚醒裝置，所述井下節(jié)流器喚醒裝置與通信短節(jié)喚醒裝置之間進(jìn)行無(wú)線通信。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)組件包括滾珠絲杠、絲杠螺母、聯(lián)軸器和調(diào)節(jié)桿，所述電機(jī)與滾珠絲杠之間通過(guò)聯(lián)軸器連接，所述滾珠絲杠與調(diào)節(jié)桿連接，所述調(diào)節(jié)桿伸入節(jié)流器的氣嘴內(nèi)部，形成節(jié)流口。

進(jìn)一步地，所述滾珠絲杠上設(shè)置有兩個(gè)推力球軸承。

進(jìn)一步地，所述絲杠螺母兩側(cè)分別設(shè)置有限位開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步地，所述電路板還集成有存儲(chǔ)芯片。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)在井下由壓力、溫度傳感器測(cè)得嘴前、嘴后的壓力、溫度數(shù)據(jù)，由井下控制芯片輸出相應(yīng)的的控制數(shù)據(jù)，由電機(jī)對(duì)氣嘴的開(kāi)度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)；定期進(jìn)行壓力、溫度數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，并儲(chǔ)存到存儲(chǔ)芯片中，方便后期提取，獲知節(jié)流器的攜液效果；

(2)在工作人員需要直讀、監(jiān)測(cè)井下節(jié)流器工作數(shù)據(jù)時(shí)，可由工作人員在地面使用電纜連接井下通信短節(jié)與地面控制系統(tǒng)，通過(guò)非接觸通信方式對(duì)井下節(jié)流器氣嘴的前、后壓力溫度數(shù)據(jù)直讀和監(jiān)測(cè)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)即可得到井下節(jié)流器的工作狀況；當(dāng)需要改變井下節(jié)流器工作狀態(tài)時(shí)，則可以根據(jù)地面控制系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)pc機(jī)將調(diào)控命令發(fā)給節(jié)流器，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣嘴開(kāi)度的調(diào)整；

(3)當(dāng)節(jié)流器不工作時(shí)，井下控制芯片、無(wú)線通信模塊等處于休眠狀態(tài)，可以有效的減少電量的損耗；只需要一次施工，就可以完成對(duì)井下節(jié)流器氣嘴的調(diào)節(jié)，無(wú)需后期人工干預(yù)和測(cè)量，節(jié)約大量人力物力，不需要在井下長(zhǎng)時(shí)間使用電纜，減少了因電纜故障造成的井下節(jié)流器的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例的原理框圖；

圖2為井下節(jié)流器的投放頭端的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為井下節(jié)流器的節(jié)流錨定體端的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

1-投放頭、2-打撈頭、3-無(wú)線通信天線組件、4-電路板外護(hù)管、5-電路板、6-溫度傳感器一、7-壓力傳感器一、8-管接頭、9-傳感器座、10-電池組、11-電機(jī)、12-電機(jī)外護(hù)管、13-提拉解封管、14-絲杠螺母、15-限位開(kāi)關(guān)、16-推力球軸承、17-滾珠絲杠、18-聯(lián)軸器、19-滾珠絲杠、20-調(diào)節(jié)桿、21-氣嘴、22-過(guò)氣環(huán)、23-管線接頭、24-溫度傳感器二、25-壓力傳感器二、26-氣嘴座、27-節(jié)流錨定體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖說(shuō)明，對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，實(shí)施例提供一種井下節(jié)流器的氣嘴調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括井下節(jié)流器氣嘴調(diào)節(jié)系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)和井下通信短節(jié)，井下節(jié)流器氣嘴調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括設(shè)置在井下節(jié)流器內(nèi)的電池組、電路板、電機(jī)、調(diào)節(jié)組件、壓力傳感器一、溫度傳感器一、壓力傳感器二、溫度傳感器二，電池組為電路板和電機(jī)供電，電路板上集成有井下控制芯片，井下控制芯片與電機(jī)連接，電機(jī)與調(diào)節(jié)組件連接，調(diào)節(jié)組件控制氣嘴開(kāi)合大小，壓力傳感器一、溫度傳感器一、壓力傳感器二、溫度傳感器二分別與井下控制芯片連接。井下通信短節(jié)包括通信短節(jié)無(wú)線通信模塊和通信短節(jié)控制芯片，地面控制系統(tǒng)包括信號(hào)處理電路、地面控制芯片和pc機(jī)，電路板上還集成有井下節(jié)流器無(wú)線通信模塊，井下節(jié)流器無(wú)線通信模塊與通信短節(jié)無(wú)線通信模塊之間進(jìn)行無(wú)線通信，信號(hào)處理電路與通信短節(jié)控制芯片之間通過(guò)電纜連接，pc機(jī)與地面控制芯片連接。井下控制芯片連接有井下節(jié)流器喚醒裝置，井下通信短節(jié)還包括通信短節(jié)喚醒裝置，井下節(jié)流器喚醒裝置與通信短節(jié)喚醒裝置之間進(jìn)行無(wú)線通信。

如圖2-圖3所示的井下節(jié)流器氣嘴調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其具體結(jié)構(gòu)如下：投放頭1與電路板外護(hù)管4連接，投放頭1用于鋼絲作業(yè)投放節(jié)流器時(shí)連接使用。打撈頭2與提拉解封管13相連，提拉解封管13與節(jié)流錨定體27相連，均用于解封打撈節(jié)流器。無(wú)線通信天線組件3安裝在電路板外護(hù)管4最上端，用于實(shí)現(xiàn)氣嘴的無(wú)線控制調(diào)節(jié)。電路板5固定在傳感器座9的電路板骨架上，其上集成井下控制芯片、存儲(chǔ)芯片及井下節(jié)流器無(wú)線通信模塊，用于控制氣嘴口大小及實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信以及溫度壓力等信息存儲(chǔ)。傳感器座9上安裝有溫度傳感器一6及壓力傳感器一7，用于監(jiān)測(cè)節(jié)流后壓力與溫度。電池組10與電源外護(hù)管12相連，為電路板5和電機(jī)11提供動(dòng)力源。電機(jī)11與滾珠絲杠17連接并用聯(lián)軸器18與滾珠絲杠19相連，用于控制調(diào)節(jié)桿20位置，其中滾珠絲杠19上安裝有兩個(gè)推力球軸承16用于承受軸向力防止電機(jī)11承受軸向壓力而損壞。絲杠螺母14兩側(cè)安裝有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)15用于控制調(diào)節(jié)桿20移動(dòng)位置，防止調(diào)節(jié)桿20造成卡死或脫落現(xiàn)象產(chǎn)生。氣嘴座26用于連接節(jié)流錨定體27及過(guò)氣環(huán)22，過(guò)氣環(huán)22上存在軸向孔口用于形成過(guò)氣通道。氣嘴21安裝在氣嘴座26內(nèi)，調(diào)節(jié)桿20伸入氣嘴21內(nèi)，與其形成的錐形，橫截面為環(huán)形的節(jié)流口，通過(guò)改變調(diào)節(jié)桿20伸入的不同所產(chǎn)生不同大小的環(huán)形截面積來(lái)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。氣嘴座26上安裝有溫度傳感器二24及壓力傳感器二25用于監(jiān)測(cè)節(jié)流前壓力溫度，同時(shí)安裝有管線接頭23，管接頭8與管線接頭23采用空心過(guò)線管進(jìn)行連接，壓力傳感器一6、溫度傳感器一7、壓力傳感器二24、溫度傳感器二25分別與電路板5連接。

本發(fā)明的工作過(guò)程是：井下節(jié)流器下井前，向井下控制芯片設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值，再將井下節(jié)流裝置坐封在油管合適的位置。由安裝在氣嘴前、后壓力和溫度傳感器監(jiān)測(cè)壓力、溫度值，經(jīng)過(guò)井下控制芯片計(jì)算出實(shí)際的流量值。據(jù)氣嘴前后壓差計(jì)算流量q1和設(shè)定流量q2進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)q1＞q2時(shí)，由電機(jī)帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿向上部運(yùn)轉(zhuǎn)即節(jié)流口開(kāi)度增大；當(dāng)q1＜q2時(shí)，由電機(jī)帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿向下部運(yùn)轉(zhuǎn)即節(jié)流口開(kāi)度減少，完成氣嘴的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，并將實(shí)際值儲(chǔ)存到指定的存儲(chǔ)芯片中。

當(dāng)需要直讀、監(jiān)測(cè)井下節(jié)流器工作數(shù)據(jù)時(shí)，在地面使用電纜連接井下通信短節(jié)，通過(guò)非接觸通信方式對(duì)井下節(jié)流器氣嘴的前、后壓力溫度數(shù)據(jù)直讀和監(jiān)測(cè)；當(dāng)需要改變井下節(jié)流器工作狀態(tài)時(shí)，則可以根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)，由電纜攜帶井下通信短節(jié)，與井下節(jié)流器實(shí)現(xiàn)非接觸式通信，將調(diào)控命令發(fā)給節(jié)流器，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下氣嘴的調(diào)整，完成無(wú)線通信手動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)；當(dāng)節(jié)流器不工作時(shí)，井下控制芯片、無(wú)線通信模塊等處于休眠狀態(tài)。