本发明专利技术公开了一种用于节流井下水合物监控与防治的装置，包括节流器、气动发电机、加热器、压变和温变监测装置；天然气井底节流器两端会形成超高压差，气流速度可以达到声速，利用节流器的前后压差对气动发电机进行发电，提供的电能为井底的其他设备持续提供电能。电能主要为加热器进行加热和为、压变和温变监测装置供能；节流过程的天然气经过加热温度上升至水合物形成点的温度以上，就能有效地降低井底水合物形成带来的事故发生率，也为油田节能增效提供了一种解决方案。此外仪器将井底的温度、压力通过超声波在井筒固体中的传播至地面，地面接收器接收后通过计算机解码并进行计算来确认井筒是否存在水合物生成的风险。算来确认井筒是否存在水合物生成的风险。算来确认井筒是否存在水合物生成的风险。
【技术实现步骤摘要】
一种用于节流井下水合物监控与防治的装置
[0001]本专利技术涉及天然气气井生产
，尤其是一种用于节流井下水合物监控与防治的装置。
技术介绍
[0002]在天然气气井生产中，由于气藏的高压或者异常高压对井口设备存在风险，因此常采用井下节流的方式来降低井口的压力。井下节流技术就是在井下某一深度油管内座放一定规格的节流器，实现井筒中节流降压，将压能转变成动能，提高流体流动速度，使节流后的流体始终保持临界流动状态，减少井口压力波动对井底的影响。现有的节流器包括油嘴、中心管、托管、弹簧、下推进器、上推进器、密封胶筒、卡瓦等部件。节流时，使天然气只通过节流器下方的油嘴依次进入中心管、管道，因油嘴的直径远远小于管道的直径，从而控制进入管道的天然气流量，实现管道内的节流降压。但是在节流过程由于焦耳
‑
汤姆逊效应使得节流后的井筒容易产生低温区域，天然气水混合物的容易产生水合物，严重时造成整井堵塞和生产安全，由此带来的损失不可估量。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是针对现有节流器在节流过程由于焦耳
‑
汤姆逊效应使得节流后的井筒容易产生低温区域，天然气水混合物的容易产生水合物，造成整井堵塞和生产安全的问题，提供一种用于节流井下水合物监控与防治的装置。
[0004]本专利技术提供的用于节流井下水合物监控与防治的装置，主要利用天然气井底节流器两端会形成超高压差，气流速度可以达到声速，利用节流器的前后压差能通过气动电机进行发电，为井底的其他设备持续提供电能。电能的主要作用：为加热器进行供电加热；为压变和温变监测装置供电。节流过程的天然气经过加热温度上升至水合物形成点的温度以上，就能有效地降低井底水合物形成带来的事故。将井底的温度、压力通过超声波在井筒固体中的传播至地面，地面接收器接收后通过计算机解码并进行计算来确认井筒是否存在水合物生成的风险。
[0005]本专利技术提供的用于节流井下水合物监控与防治的装置，主要结构包括节流器、气动发电机、加热器、压变和温变监测装置。节流器包括节流与坐卡装置。
[0006]所述节流器顶端连接一竖直向上的圆筒形壳体一，壳体一底端接口与节流器顶端螺纹连接，所述壳体一内设置由下至上依次设置气动发电机、加热器、压变和温变监测装置。节流器顶端节流嘴连接气动发电机的进气口，气动发电机为加热器、压变和温变监测装置供电。所述加热器为电涡流加热器，用于对节流后的天然气加热。所述气动发电机的结构包括壳体二、定子、转子、底端接头。所述壳体二底端开口，顶端密封并设置气流出口，壳体二底端开口处与底端接头螺纹连接。所述壳体二内壁面设置绕线槽，绕线槽内缠绕设置线圈。壳体二中心设置转子，所述转子由实心圆柱体和套设在实心圆柱体表面的圆环体组成。实心圆柱体的表面均匀开设数条沿轴线方向的螺旋孔道，实心圆柱体的表面还设置有至少
两条轴向的凸条，圆环体内壁面开设条形凹槽，实心圆柱形和圆环体之间通过凸条与凹槽卡合连接。圆环体表面还开设气孔。所述转子的圆环体内等间距设置数个永磁条。转子与绕线槽之间的空隙内设有环形的抗磨损非导磁保护层。所述底端接头中心开设天然气进气口，实心圆柱体底端与天然气进气口连接。底端接头内侧开设以中心点为圆心的环形插槽，抗磨损非导磁保护层底端固定于环形插槽内。环形插槽的内侧设置同圆心的环形滑槽，滑槽位于圆环体的正下方，滑槽内设置滚珠。所述转子的圆环体底端设置环形凸起，环形凸起以活动的方式限位于底端接头的滑槽内。底端接头上开设输出电流布线孔。螺旋孔道作为气流通道，在气流的作用下提供旋转力矩，驱动转子转动进行发电。
[0007]所述压变和温变监测装置包括圆柱形壳体三，壳体三内底面设置电路板和压力感应器，压力传感器包括压力探针和合金电阻片，壳体三中部壁面环绕设置一圈热敏电阻片，热敏电阻片和合金电阻片分别通过引脚与电路板连接，壳体三顶面设置为倾斜面，倾斜面上设置固定设置压电晶片一和压电晶片二，壳体三内部靠近倾斜面的位置设置用于吸收多余超声波的颗粒填充物；两个压电晶片连接电路板，压电晶片一和压电晶片二分别用于将温度信号和压力信号转换为超声波。所述壳体三底部设置可旋转支架，支架底端连接底座，底座通过螺钉与气动发电机顶部固定连接。所述壳体三侧面底部设置一横向弹簧，横向弹簧另一端与壳体一内壁面连接，弹簧内部设置与壳体三连接的拉断杆。
[0008]所述电路板包括压力或者温度信号的转换器模块、将交流转换为直流电的供能模块以及超声波发生器模块。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0010](1)与普通节流器相比，本专利技术的装置增加了涡流加热器，节流后对已经降温的天然气加热，提高天然气内能，从而使天然气的流温高于水合物形成条件的温度。通过发电机将天然气压差能转换为电能，使得将对井口的温度、压力监控改为对井底的温度压力监控，让施工单位对生产决策变得更为快捷有效，减少因误差决策带来的损失。除了井底节流装置外，井口有信号接受器和温度压力传感器，通过对井底和井口的温度压力场进行布控，实时计算整个井筒的状况。发电机、加热器、压变和温变监测装置都是独立设计可以多个配合安装，等效于各个发电机并联供能，单个发电机故障时不影响设备总体运行，同时能够在减小单个发电机体型的同时能够为负载提供大电流和大功率。
[0011](2)本专利技术的压变和温变监测装置，将压力和温度变化信号转换为电阻的改变，电阻的改变使得电路上高平信号的占空比变化，从而达到控制超声波的调制信号的目的。利用温敏电阻的改变来控制电路上高平信号的占空比，达到调制超声波信号的目的。将压变与温变监测设计在同一个电路和容器中，有效地利用了井下有限的空间。
[0012](3)本专利技术的整套装置兼具有节流、发电、加热和发射信号的功能，将井底节流前后的压差能转换为电能、内能、信号。
[0013]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0014]图1、本专利技术的用于节流井下水合物监控与防治的装置结构示意图。
[0015]图2、气动发电机的整体结构示意图。
[0016]图3、气动发电机的各部件结构示意图。
[0017]图4、压变和温变监测装置的结构示意图。
[0018]图5、压变和温变监测装置的主控制电路图。
[0019]图6、与本专利技术的用于节流井下水合物监控与防治的装置配套使用的地面装置结构示意图。
[0020]图中标号：井下油管3、调节螺母1、固定螺丝2、托管4、弹簧5、下推进器6、下密封胶筒7、上密封胶筒8、销钉筒9、上推进器10、卡瓦11、滑槽12、固定器13、螺纹接口14、气动发电机15、加热器16、气动发电机17、压变和温变监测装置18、壳体一19、壳体二20、定子21、转子22、底端接头23、绕线槽24、实心圆柱体25、圆环体26、螺旋孔道27、凸条28、条形凹槽29、气孔30、永磁条31、抗磨损非导磁保护层32、天然气进气口33、环形插槽34、环本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于节流井下水合物监控与防治的装置，其特征在于，包括节流器、气动发电机、加热器、压变和温变监测装置；所述节流器顶端连接一竖直向上的圆筒形壳体一，壳体一底端接口与节流器顶端螺纹连接，所述壳体一内设置由下至上依次设置气动发电机、加热器、压变和温变监测装置；节流器顶端的节流嘴连接气动发电机的进气口，气动发电机为加热器、压变和温变监测装置供电；加热器用于对节流后的天然气加热；所述气动发电机的结构包括壳体二、定子、转子、底端接头；所述壳体二底端开口，顶端密封并设置气流出口，壳体二底端开口处与底端接头螺纹连接；所述壳体二内壁面设置绕线槽，绕线槽内缠绕设置线圈；壳体二中心设置转子，所述转子由实心圆柱体和套设在实心圆柱体表面的圆环体组成；实心圆柱体的表面均匀开设数条沿轴线方向的螺旋孔道，实心圆柱体的表面还设置有至少两条轴向的凸条，圆环体内壁面开设条形凹槽，实心圆柱形和圆环体之间通过凸条与凹槽卡合连接；圆环体内部设置永磁条；转子与绕线槽之间的空隙内设有环形的抗磨损非导磁保护层；所述底端接头中心开设天然气进气口，实心圆柱体底端与天然气进气口连接；底端接头内侧开设环形插槽，抗磨损非导磁保护层底端固定于环形插槽内；环形插槽的内侧设置环形滑槽，滑槽位于圆环体的正下方，滑槽内设置滚珠；螺旋孔道作为气流通道，在气流的作用下提供旋转力矩，驱动转子转动进行发电。2.如权利要求1所述的用于节流井下水合物监控与防治的装置，其特征在于，所述转子的圆环体底端设置环形凸起，环形凸起以活动的方式限位于底端接头的滑槽内。3.如权利要求2所述的用于节流井下水合物监控与防治的装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建兵，蒋建勋，
申请(专利权)人：成都砚湖陇井石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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