一种油田采油采气用油嘴的制作方法

1.本发明涉及油嘴技术领域，尤其是涉及一种油田采油采气用油嘴。


背景技术：

2.油气田开采早期的油气井是完全依靠油层天然能量将油气采出地面的油井。当通过钻井、完井射开原油气层时，由于井中的压力低于油层内部的压力，在井筒与原油气层之间就形成了一个指向井筒方向的压力降，不但可以将原油气驱入井底，还能将原油气从井底举升到地面。
3.油气井地表部分为采油树，其作用是控制和调节井中的流体，实现下井工具仪器的起下等。采油树由大小闸门、三通和四通等部件组成。
4.而油嘴是采油树上最重要的配件之一，在采油气时对采油气量进行控制，用于控制油气井的流量大小，具有限流和调节油压的作用，通过油嘴对油气井的流量进行控制，使得在油田的采油气过程中合理的开发油田中存在的原油气。
5.当前，油嘴通常采用钢件制成，比如公告号为cn209228346u的中国专利于2019年8月9日公开了一种油田采油用多功能油嘴，涉及多功能油嘴技术领域，该油田采油用多功能油嘴，包括油嘴本体，所述油嘴本体的内部开设有空腔，所述空腔内壁的底部开设有圆槽，所述空腔内壁的侧面开设有通孔，所述空腔的内壁与方块的表面活动连接，所述方块的顶部开设有第一螺纹槽，所述第一螺纹槽的内壁与丝杠的表面活动连接，所述丝杠的顶部与活动杆的底部固定连接，所述活动杆的顶部贯穿油嘴本体并延伸至油嘴本体的上方。就是这样的油嘴，但是，由于油田开采早期的油气井喷出的原油气里面携带有砂子，且产出的油气又带有一定的压力，其油嘴的使用环境如同喷砂机的喷嘴一样，在砂子的磨损下，通孔很快就会扩大，从而对油气井的流量失去控制，使用寿命很短，因此，油气井中的喷嘴在磨损后需要经常更换，才能油气井进行有计划的、合理的、长期开采。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供一种油田采油采气用油嘴，油嘴外壳套采用金属制成，内部芯体采用超硬材料或超硬材料-陶瓷复合材料制成，利用超硬材料或超硬材料-陶瓷复合材料的优良的耐磨性能，使得油嘴的使用寿命得到极大的增加，可有效的减少油嘴的更换次数，有利于安全生产，使得油气井的开发更加合理。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套和芯体，所述油嘴外壳套形如法兰螺栓，包括油嘴杆和带法兰螺栓的油嘴头，所述油嘴杆在靠近法兰盘出设置一段外丝，所述油嘴外壳套内沿轴线设置有带台阶的通孔，台阶以下为过油孔，其横截面为圆形，在台阶以上为芯体腔，所述芯体腔的横截面不限于圆形，所述芯体腔位于油嘴头一侧，所述芯体在芯体腔内靠着台阶依次设置，所述芯体至少有一个，所述芯体为超硬材料或超硬材料-陶瓷复合材料制成，所述芯体的轴线上设置有喷油孔，所述喷油孔的直径小于过油孔的直径。
9.进一步的，所述芯体内外可做倒角处理，便于装配，其内外倒角的角度和大小可不相同。
10.进一步的，所述芯体设置在芯体腔内的形式包括但不限于与松配合、过盈配合、丝扣配合、粘接固定、焊接固定和挡圈阻挡。
11.进一步的，如果有两个或以上芯体，则芯体之间界面相互配合的形式包括但不限于平面、锥面、锥台面、同心圆环、螺旋线、三角沟槽、矩形沟槽、梯形沟槽和十字沟槽。
12.进一步的，所述超硬材料包括广义上的金刚石材料和cbn材料。
13.优选的，所述金刚石材料包括天然金刚石、人造金刚石单晶、金刚石厚膜和金刚石聚晶，还包括含有以硬质合金为基体的金刚石聚晶复合片。
14.优选的，所述金刚石聚晶复合片包括金刚石复合片和金刚石拉丝模。
15.优选的，所述金刚石复合片包括脱钴处理的金刚石复合片和脱钴处理的金刚石拉丝模。
16.优选的，所述cbn材料包括cbn聚晶和cbn复合片。
17.进一步的，所述超硬材料-陶瓷复合材料为包括超硬材料制成的芯材和陶瓷材料制成的基材，所述芯材设置在基材的一端或两端或贯穿。
18.进一步的，所述陶瓷材料包括碳化钛、碳化硅、氮化铝、氧化锆、氧化铝、石英、碳化硼为主分或组分的陶瓷材料，还包括普通陶瓷材料，还包括砷化镓、碳化钛、六方氮化硼、氮化硅、立方氮化硼为主分或组分的陶瓷材料。
19.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
20.1、本发明的一种油田采油采气用油嘴，采用超硬材料或超硬材料-陶瓷复合材料制成的芯体，其喷油孔处用超硬材料制成，具有高硬度、高耐磨性、高耐冲蚀性，远比现有的陶瓷或金属制成的喷油孔耐磨性高，因此，在实际开采油气的过程中，其喷油孔的孔径能够在较长的时间内保持不变，其使用寿命较现有喷嘴的寿命长10倍以上。
21.2、本发明的一种油田采油采气用油嘴，采用超硬材料或超硬材料-陶瓷复合材料制成的芯体，具有高硬度，在油气田的开采井最高规格35mpa的压力下或实验压力70mpa下，可长时间保持性能稳定。
22.3、本发明的一种油田采油采气用油嘴，由于超硬材料的不仅具有高耐磨性，而且具有优良的导热性和化学稳定性，因此，不仅能和非保温式油嘴套配合使用，而且还能与保温式油嘴套配合使用。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图。
24.图2为本发明的超硬材料制成的芯体的剖面示意图。
25.图3为本发明超硬材料-陶瓷复合材料制成的一种芯体的剖面示意图。
26.图4为本发明的应用结构示意图。
27.图中：1-油嘴外壳套，11-油嘴杆，12-油嘴头，13-外丝，14-过油孔，15-台阶，16-芯体腔，2-芯体，21-喷油孔，22-芯材，23-基材。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一：
30.如图1和图3所示，一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套1和芯体2，所述油嘴外壳套1形如法兰螺栓，用304不锈钢制成，总长度为105mm，包括油嘴杆11和带法兰螺栓的油嘴头12，所述油嘴杆11的直径为20mm，所述油嘴杆11在靠近法兰盘出设置一段外丝13，长度为20mm，其外丝符合gb/t 196规定，所述油嘴外壳套1内沿轴线设置有带台阶15的通孔，台阶15以下为过油孔14，其横截面为圆形，过油孔14直径8mm，在台阶15以上为芯体腔16，所述芯体腔16的横截面为圆形，直径为12mm，所述芯体腔16位于油嘴头12一侧，所述芯体2在芯体腔16内靠着台阶15过盈配合设置，所述芯体2有一个，为圆柱体体，直径为12.05-12.1mm，长度为50mm用超硬材料-陶瓷复合材料制成，其中超硬材料芯材22为金刚石复合片，其金刚石复合片上金刚石层厚度为4mm，其金刚石复合片内外均倒角，倒角的尺寸均为0.2
×
45
°
基材23为碳化硅陶瓷，内外也均倒角，外倒角尺寸1
×
30
°
，内倒角尺寸为0.5
×
35
°
，超硬材料芯材22镶嵌在碳化硅陶瓷基材23的一端，所述芯体2的轴线上设置有喷油孔21，喷油孔21的直径为4mm。
31.实施例二：
32.一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套1和芯体2，所述油嘴外壳套1形如法兰螺栓，用304不锈钢制成，总长度为105mm，包括油嘴杆11和带法兰螺栓的油嘴头12，油嘴杆11的直径为20mm，所述油嘴杆11在靠近法兰盘出设置一段外丝13，长度为20mm，其外丝符合gb/t 196规定，所述油嘴外壳套1内沿轴线设置有带台阶15的通孔，台阶15以下为过油孔14，其横截面为圆形，过油孔14直径5mm，在台阶15以上为芯体腔16，所述芯体腔16的横截面为正方形，边长为10mm，所述芯体腔16位于油嘴头12一侧，所述芯体2在芯体腔16内靠着台阶15松配合设置，所述芯体2有一个，为正方形柱体，如图2所示，横截面边长为9.8mm，长度为30mm，用金刚石聚晶制成，金刚石聚晶中含有混合粒度的金刚石，所述芯体2的轴线上设置有喷油孔21，喷油孔21的直径为2mm。
33.实施例三：
34.一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套1和芯体2，所述油嘴外壳套1形如法兰螺栓，用碳锰钢制成，总长度为105mm，包括油嘴杆11和带法兰螺栓的油嘴头12，实施油嘴杆11的直径为20mm，所述油嘴杆11在靠近法兰盘出设置一段外丝13，长度为20mm，其外丝符合gb/t 196规定，所述油嘴外壳套1内沿轴线设置有带台阶15的通孔，台阶15以下为过油孔14，其横截面为圆形，过油孔14直径8mm，在台阶15以上为芯体腔16，所述芯体腔16的横截面为圆形形，直径为12mm，所述芯体腔16位于油嘴头12一侧，所述芯体2在芯体腔16内靠着台阶15过盈配合设置，所述芯体2有一个，为圆柱体，直径为12.05-12.1mm，长度为50mm用超硬材料-陶瓷复合材料制成，其中超硬材料芯材22为金刚石复合片，其金刚石复合片上金刚石层厚度为4mm，基材23为六方氮化硼陶瓷，超硬材料芯材22镶嵌在六方氮化硼陶瓷基材23的两端，所述芯体2的轴线上设置有喷油孔21，喷油孔21的直径为4mm。
35.实施例四：
36.一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套1和芯体2，所述油嘴外壳套1形如法兰螺栓，用高强碳钢制成，总长度为105mm，包括油嘴杆11和带法兰螺栓的油嘴头12，油嘴杆11的直径为20mm，所述油嘴杆11在靠近法兰盘出设置一段外丝13，长度为20mm，其外丝符合gb/t 196规定，所述油嘴外壳套1内沿轴线设置有带台阶15的通孔，台阶15以下为过油孔14，其横截面为圆形，过油孔14直径10mm，在台阶15以上为芯体腔16，所述芯体腔16的横截面为正六边形，边长为7mm，所述芯体腔16位于油嘴头12一侧，所述芯体2在芯体腔16内靠着台阶15粘接固定依次设置，所述芯体2有3个，为正六边形柱体，边长为6.9mm，厚度为10mm，用金刚石拉丝模制成，金刚石拉丝模与金刚石拉丝模之间的截面为十字沟槽相互配合，所述芯体2的轴线上设置有喷油孔21，喷油孔21的直径为6mm。
37.实施例五：
38.一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套1和芯体2，所述油嘴外壳套1形如法兰螺栓，用304不锈钢制成，总长度为105mm，包括油嘴杆11和带法兰螺栓的油嘴头12，油嘴杆11的直径为20mm，其外丝符合gb/t 196规定，所述油嘴杆11在靠近法兰盘出设置一段外丝13，长度为20mm，所述油嘴外壳套1内沿轴线设置有带台阶15的通孔，台阶15以下为过油孔14，其横截面为圆形，过油孔14直径5mm，在台阶15以上为芯体腔16，所述芯体腔16的横截面为圆形，直径为8mm，所述芯体腔16位于油嘴头12一侧，所述芯体2在芯体腔16内靠着台阶15钎焊固定，所述芯体2有1个，为人造金刚石六-八面体大单晶，粒径为7.6mm，所述芯体2的轴线上设置有喷油孔21，喷油孔21的直径为1.5mm，喷油孔21的两侧倒角，倒角尺寸为0.2
×
45
°
。
39.实施例六：
40.一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套1和芯体2，所述油嘴外壳套1形如法兰螺栓，用304不锈钢制成，总长度为105mm，包括油嘴杆11和带法兰螺栓的油嘴头12，所述油嘴杆11的直径为20mm，所述油嘴杆11在靠近法兰盘出设置一段外丝13，长度为20mm，其外丝符合gb/t 196规定，所述油嘴外壳套1内沿轴线设置有带台阶15的通孔，台阶15以下为过油孔14，其横截面为圆形，过油孔14直径5mm，在台阶15以上为芯体腔16，所述芯体腔16内设置有内丝，所述芯体腔26的横截面为圆形，直径为12mm，所述芯体腔16位于油嘴头12一侧，所述芯体2在芯体腔16内靠着台阶15丝扣配合设置，即所述芯体2有一个，为圆柱体体，设置有与芯体腔16内内丝配合的外丝，直径为12.05-12.1mm，长度为20mm用超硬材料-陶瓷复合材料制成，其中超硬材料芯材22为金刚石厚膜，切割圆柱状，直径为6mm，厚度为2mm，基材23为氮化钛陶瓷，外倒角，外倒角尺寸1
×
30
°
，内不倒角，金刚石厚膜以堆叠作为芯材22贯穿钎焊在氮化钛陶瓷基材23中，金刚石厚膜芯材22位于中轴线上，所述芯体2的轴线上设置有喷油孔21，喷油孔21的直径为2mm。
41.实施例七：
42.一种油田采油采气用油嘴，包括油嘴外壳套1和芯体2，所述油嘴外壳套1形如法兰螺栓，用碳锰钢制成，总长度为105mm，包括油嘴杆11和带法兰螺栓的油嘴头12，所述油嘴杆11的直径为20mm，所述油嘴杆11在靠近法兰盘出设置一段外丝13，长度为20mm，其外丝符合gb/t 196规定，所述油嘴外壳套1内沿轴线设置有带台阶15的通孔，台阶15以下为过油孔14，其横截面为圆形，过油孔14直径8mm，在台阶15以上为芯体腔16，所述芯体腔16的横截面
为圆形形，直径为12mm，所述芯体腔16位于油嘴头12一侧，所述芯体2在芯体腔16内靠着台阶15过盈配合设置，所述芯体2有2个，为圆柱体体，直径为12.05-12.1mm，长度为20mm用超硬材料制成，为cnb聚晶堆叠在一起，cbn聚晶之间平面结合，cbn聚晶以cbn颗粒为主结合剂为铝的cbn聚晶，所述芯体2的轴线上设置有喷油孔21，喷油孔21的直径为4mm。
43.上述实施例的喷嘴，用于油气田油气井的采油树上，安装在非加热的喷嘴套内，如图4所示，其安装方式为，用扳手拧开丝堵，然后用喷嘴专用扳手将喷嘴送到喷嘴套内，并拧紧，然后拧上丝堵即可，拆卸时，其过程和安装过程一致，拆装过程中，采油树的相关阀门关闭，也可安装在加热喷嘴套内。
44.上述实施例中，采用超硬材料-陶瓷复合材料制成的芯体，当超硬材料芯材位于陶瓷材料基材的一端或两端时，喷油孔为陶瓷材料基材段的直径可大于等于超硬材料芯材段直径，由于陶瓷材料的耐磨性远远小于超硬材料的耐磨性，因此，即使喷油孔在陶瓷材料基材段的直径于超硬材料芯材段直径相等，待在油气井上使用一段时间后，其磨损后该段的直径将大于超硬材料芯材段的直径。由于超硬材料芯材段喷油孔的直径用于调节油气流，因此，陶瓷材料基材段的喷油孔直径是否与超硬材料芯材段的直径相等并不影响油嘴的使用。
45.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。