СКВАЖИННОЕ ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ БЕСПРОВОДНОГО УПРАВЛЕНИЯ
DOWNHOLE THROTTLE DEVICE BASED ON WIRELESS CONTROL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Это изобретение относится к области техники, связанной с оборудованием для добычи нефти и природного газа, и, в частности, к скважинному дроссельному устройству на основе беспроводного управления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Технология дросселирования в скважине используется уже давно. Еще в 1940-х годах зарубежные специалисты выдвинули идею использования забойных патрубков в проточных скважинах для устранения или уменьшения сильных колебаний в нефтяных скважинах. Однако замена забойных патрубков и изменение размера патрубков требует снятия нефтяных труб, что является хлопотным делом, поэтому этот способ не получил широкого распространения и не применялся вовремя. Существующие системы интеллектуальных инструментов для заканчивания скважин в зарубежных странах в основном используют устройства управления потоком, такие как золотниковые клапаны с автоматической сменой кожуха. Для колонны скважины канала добычи газа не существует специального дроссельного инструмента. В настоящее время в Китае нет полноценных беспроводных интеллектуальных инструментов для управления потоком текучей среды в скважине. Обычно используемые дроссельные устройства в основном делятся на подвижные скважинные дроссельные устройства и неподвижные скважинные дроссельные устройства, которые оба являются механическими дроссельными устройствами.
[0003] Технология дросселирования скважины широко применяется на Юго-западном нефтегазовом месторождении, что позволяет сэкономить в среднем более 1,5 млн. юаней на одну скважину, сократить средний период строительства и ввода в эксплуатацию отдельной скважины на 15-20 дней и реализовать развитие масштаба и преимуществ газовых месторождений. В период с 2002 по 2018 год количество ремонтов и замен скважинных дроссельных устройств превысило 200 скважин. В основном это связано с необходимостью регламентации производства для проведения канатных операций для утилизации скважинных дроссельных устройств и замены патрубков патрубками другого диаметра. В CN201810289U раскрыто стационарное скважинное дроссельное устройство, обладающее такими преимуществами, как возможность управления дебитом газовой скважины посредством дросселирования и снижения давления в шахтном стволе, предотвращение образования гидратных пробок в шахтном стволе и повышение безопасности добычи газа. Однако время операции для одной замены такого дроссельного устройства составляет от 4 до 5 дней, что требует материалов и рабочей силы, такой как грузовые автомобили для испытаний скважин, длительного рабочего цикла, высоких затрат и рисков.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Задачей этого изобретения является преодоление недостатков известного уровня техники путем обеспечения дроссельного устройства, которым можно дистанционно управлять дросселированием природного газа в забое скважине.
[0005] Задача этого изобретения решается посредством следующего технического решения: скважинное дроссельное устройство на основе беспроводного управления, содержащее впускной патрубок, дроссельный узел, электрический уплотнительный цилиндр, газопроводный цилиндр, нижнюю переходную втулку, концевое гнездо, охватывающую втулку и электрические компоненты, при этом впускной патрубок соединен с дроссельным узлом, дроссельный узел соединен с электрическим уплотнительным цилиндром и газопроводным цилиндром, электрический уплотнительный цилиндр и газопроводный цилиндр соединены с нижней переходной втулкой, нижняя переходная втулка соответственно соединена с концевым гнездом и охватывающей втулкой, концевое гнездо находится в охватывающей втулке, а электрические компоненты расположены в электрическом уплотнительном цилиндре.
[0006] Дроссельный узел содержит верхнюю переходную втулку, среднюю переходную втулку неподвижный клапан и подвижный клапан, причем верхняя переходная втулка соответственно соединена с впускным патрубком и средней переходной втулкой, средняя переходная втулка соединена с электрическим уплотнительным цилиндром и газопроводным цилиндром, неподвижный клапан расположен в верхней переходной втулке, подвижный клапан расположен в верхней переходной втулке и средней переходной втулке, и подвижный клапан соединен со средней переходной втулкой посредством подшипника.
[0007] Неподвижный клапан обеспечен группой вентиляционных каналов, сообщающихся с впускным патрубком, подвижный клапан обеспечен группой вентиляционных каналов в положениях, соответствующих положению неподвижного клапана, и средняя переходная втулка обеспечена группой вентиляционных каналов, сообщающихся с газопроводным цилиндром в положениях, соответствующих положению подвижного клапана. После отклонения подвижного клапана площадь поперечного сечения вентиляционных каналов, соединяющих неподвижный клапан и подвижный клапан, изменяется.
[0008] Электрические компоненты содержат двигатель, управляющий узел со схемой, узел аккумуляторной батареи и датчик, причем выходной вал двигателя соединен с подвижным клапаном. Двигатель, узел аккумуляторной батареи и датчик электрически соединены с управляющим узлом со схемой. Двигатель, управляющий узел со схемой и узел аккумуляторной батареи расположены в электрическом уплотнительном цилиндре, датчик расположен в концевом гнезде, а чувствительный зонд датчика проходит через концевое гнездо и находится в охватывающей втулке.
[0009] Датчик представляет собой встроенный датчик температуры и давления.
[0010] Установочный штифт для предотвращения вращения обеспечен между верхней переходной втулкой и неподвижным клапаном.
[0011] Нижняя переходная втулка обеспечена группой вентиляционных каналов.
[0012] Это изобретение имеет следующие преимущества:
1. Можно управлять степенью открытия и регулировать степень открытия дроссельного патрубка для забоя скважины дистанционно и по беспроводной связи на земле, просто используя существующее устьевое устройство для добычи газа на скважине, которое заменяет традиционный способ закрытия скважины и замену дроссельного патрубка с помощью канатной операции, что сэкономило много рабочей силы, материальных ресурсов и временных затрат.
2. Беспроводная интеллектуальная технология регулировки добычи газа из забоев скважин реализуется за счет взаимодействия датчиков и двигателей, что хорошо удовлетворяет требованиям оцифровки и автоматизации в цифровых технологиях разработки добычи природного газа в месторождениях. Она может помочь техническим специалистам эффективно и быстро наладить добычу из скважин с природным газом в соответствии с производственными потребностями, повысить безопасность разработки скважин с природным газом, улучшить качество работы и эффективность эксплуатации, а также снизить эксплуатационные расходы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Для более ясного объяснения технических решений вариантов реализации в этом изобретении будет сделано краткое введение в чертежи вариантов реализации. Следует понимать, что чертежи, описанные ниже, включают только некоторые варианты реализации, описанные в этом изобретении, и специалисты в данной области техники могут прийти к чертежам для других вариантов реализации из этого изобретения без творческих усилий. На чертежах:
[0014] Фиг. 1 представляет собой вид в разрезе скважинного дроссельного устройства на основе беспроводного управления в варианте реализации этого изобретения;
[0015] Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе дроссельного узла в варианте реализации изобретения;
[0016] Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе нижней переходной втулки, концевого гнезда и охватывающей втулки в варианте реализации изобретения.
[0017] Ссылочные позиции следующие:
1 - впускной патрубок,
2 - дроссельный узел,
3 - электрический уплотнительный цилиндр,
4 - газопроводный цилиндр,
5 - нижняя переходная втулка,
6 - концевое гнездо,
7 - охватывающая втулка,
8 - электрические компоненты,
9 - установочный штифт,
201 - верхняя переходная втулка,
202 - средняя переходная втулка,
203 - неподвижный клапан,
204 - подвижный клапан,
801 - двигатель,
802 – управляющий узел со схемой,
803 - узел аккумуляторной батареи,
804 - датчик.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] Чтобы сделать задачи, технические решения и преимущества вариантов реализации изобретения более ясными, варианты реализации изобретения будут дополнительно подробно описаны вместе с сопроводительными чертежами. Примерные варианты реализации изобретения и их описание используются для объяснения изобретения, но не ограничивают его.
[0019] Как показано на Фиг. 1 и 3, скважинное дроссельное устройство на основе беспроводного управления содержит впускной патрубок 1, дроссельный узел 2, электрический уплотнительный цилиндр 3, газопроводный цилиндр 4, нижнюю переходную втулку 5, концевое гнездо 6, охватывающую втулку 7 и электрические компоненты 8, при этом впускной патрубок 1 соединен с дроссельным узлом 2, дроссельный узел 2 соединен с электрическим уплотнительным цилиндром 3 и газопроводным цилиндром 4, электрический уплотнительный цилиндр 3 расположен в газопроводном цилиндре 4, электрический уплотнительный цилиндр 3 и газопроводный цилиндр 4 соединены с нижней переходной втулкой 5, нижняя переходная втулка 5 соединена соответственно с концевым гнездом 6 и охватывающей втулкой 7, концевое гнездо 6 находится в охватывающей втулке 7, а электрические компоненты 8 расположены в электрическом уплотнительном цилиндре 3.
[0020] Как показано на Фиг. 2, дроссельный узел 2 содержит верхнюю переходную втулку 201, среднюю переходную втулку 202, неподвижный клапан 203 и подвижный клапан 204, при этом верхняя переходная втулка 201 соответственно привинчена к впускному патрубку 1 и средней переходной втулке 202, средняя переходная втулка 202 соответственно привинчена к электрическому уплотнительному цилиндру 3 и газопроводному цилиндру 4, неподвижный клапан 203 расположен в верхней переходной втулке 201, подвижный клапан 204 расположен в верхней переходной втулке 201 и средней переходной втулке 202, а подвижный клапан 204 соединен со средней переходной втулкой 202 посредством подшипника.
[0021] Предпочтительно подшипник, соединенный между подвижным клапаном 204 и средней переходной втулкой 202, представляет собой роликовый подшипник.
[0022] Неподвижный клапан 203 обеспечен группой вентиляционных каналов, сообщающихся с впускным патрубком 1, подвижный клапан 204 обеспечен группой вентиляционных каналов в положениях, соответствующих положению неподвижного клапана 201, и средняя переходная втулка 202 обеспечена группой вентиляционных каналов, сообщающихся с газопроводным цилиндром 4 в положениях, соответствующих положению подвижного клапана 204.
[0023] Как показано на Фиг. 1, электрические компоненты 8 содержат двигатель 801, управляющий узел 802 со схемой, узел 803 аккумуляторной батареи и датчик 804, при этом выходной вал двигателя 801 соединен с подвижным клапаном 204, двигатель 801, узел 803 аккумуляторный батареи и датчик 804 электрически соединены с управляющим узлом 802 со схемой, двигатель 801, управляющий узел 802 со схемой и узел 803 аккумуляторной батареи расположены в электрическом уплотнительном цилиндре 3, датчик 804 расположен в концевом гнезде 6, а чувствительный зонд датчика 804 проходит через концевое гнездо и находится в охватывающей втулке 7. Приемопередатчик сигналов и управляющая интегральная микросхема расположены в управляющем узле со схемой.
[0024] Датчик 804 представляет собой встроенный датчик температуры и давления.
[0025] Установочный штифт 9 для предотвращения вращения обеспечен между верхней переходной втулкой 201 и неподвижным клапаном 203.
[0026] Нижняя переходная втулка 5 обеспечена группой вентиляционных каналов.
[0027] Уплотнительное кольцо и стопорное кольцо предпочтительно расположены на соединительной периферийной поверхности впускного патрубка 1, верхней переходной втулки 201, средней переходной втулки 202, неподвижного клапана 203, подвижного клапана 204, электрического уплотнительного цилиндра 3, газопроводного цилиндра 4, нижней переходной втулки 5, концевого гнезда 6 и охватывающей втулки 7.
[0028] Рабочий процесс, описанный в данном раскрытии, заключается в следующем: нефть и природный газ в забое скважины поступают из впускного патрубка 1, проходят через вентиляционные каналы неподвижного клапана 203 в вентиляционные каналы подвижного клапана 204, а затем образуют вентиляционные каналы подвижного клапана 204 через вентиляционные каналы средней переходной втулки 202 в газопроводный цилиндр 4, а затем поступают в охватывающую втулку 7 через нижнюю переходную втулку 5 и сливаются там для следующего производственного процесса. Датчик 804 определяет температуру и давление нефти и природного газа в охватывающей втулке 7. Обнаруженные данные передаются на управляющий хост на скважине через управляющий узел 802 со схемой. Управляющий хост выполнен с возможностью отправки инструкций в управляющий узел 802 со схемой. Управляющая интегрированная микросхема управляющего узла 802 со схемой выполнена с возможностью вывода инструкции на степень открытия в двигатель с использованием встроенного модуля управления вычислением степени открытия. Двигатель вращается под соответствующим углом в соответствии с инструкциями на степень открытия и приводит дроссельный патрубок в положение открытия, соответствующее ожидаемой производительности. В то же время датчик температуры и давления, расположенный в дроссельном устройстве, определяет параметры температуры и давления перед дроссельным устройством и за ним в режиме реального времени, а управляющая микросхема забоя скважины выполняет обработку объединения информации о добыче в реальном времени на основе обнаруженных параметров, обратной связи и проверяет, успешно ли реализовано распределение добычи в соответствии с инструкциями.
[0029] Конкретные варианты реализации, описанные выше, более подробно описывают задачи, технические решения и полезные эффекты этого изобретения. Следует понимать, что приведенные выше описания являются только конкретными вариантами реализации изобретения и не предназначены для ограничения объема охраны этого раскрытия. Любая модификация, эквивалентная замена, улучшение и т.д., выполненные в соответствии с замыслом и принципом настоящего изобретения, должны рассматриваться как находящиеся в пределах объема охраны настоящего изобретения.