一种天然气开采用井口多级涡式调节阀制造技术

技术编号:17775453 阅读:110 留言:0更新日期:2018-04-22 02:40
本发明专利技术公开了一种天然气开采用井口多级涡式调节阀,包括手轮、阀盖、阀体、阀顶盖、轴承顶盖、隔离套筒、盘根盒、多级涡式调节阀芯、柱塞阀杆、阀杆下填料、阀杆上填料;多级涡式调节阀芯安装在阀体内,由阀芯上套筒、阀芯下套筒共同配合定位;阀盖与阀体通过螺栓进行连接,多级涡式调节阀芯通过移动柱塞杆改变调节盘片工作数量从而调节流量,这种工作方式可以保证调节流量时保持良好的线性度。多级涡式调节阀在多级稳定降压节流调速的基础上,能够有效整合流体,降低流体湍流强度;多级涡式调节阀阀芯圆柱形阻碍板的配置使其在控制流体的过程中,大幅减轻壁面冲蚀,从而提高阀体的使用寿命;能够适应高压、侵蚀性流体、夹带砂粒以及其它机械杂质等复杂恶劣状况。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气开采用井口多级涡式调节阀
本专利技术涉及一种天然气开采领域的压力及流量调节用阀门,尤其涉及一种天然气开采用井口多级涡式调节阀,适用于固相杂质含量高、压差大等较为恶劣的工况环境。
技术介绍
随着社会经济的不断发展和人们对环境保护问题的日益关注,天然气的使用消费量逐渐增加,天然气勘探开发力度也相应不断增强。在实际生产过程中,天然气井产出物中常含有泥砂、水合物、硫化氢等杂质,同时部分气井的地层压力很高,这些都使得天然气井井口节流阀经常处于磨砺性杂质、大压差、高流速等恶劣工况环境之下。正因为如此,从结构设计、材料选择、制造装配、质量检验、运行管理、维护检修等环节都对天然气井井口节流阀有较高要求。针对人们是否在天然气开采作业过程中对井口流量和压力进行调整控制,天然气井口用节流阀可分为固定式和可调式两大类。现阶段可调式的使用量约占90%以上,并先后出现了针式(也称锥形)、柱塞式(也称外套筒式)和笼套式(也称内套筒式)等单级可调式结构和迷宫式、多级套筒式、串级式等多级可调式结构。针式节流阀是最早用于井口节流阀的单级可调式结构,其阀杆顶部采用针型结构,阀座内孔设10°锥面的密封面与阀针配合实现密封,通过针形阀芯的轴向移动,来控制阀腔环空间隙面积的大小,从而达到调节流量和压力的目的。柱塞式节流阀是针形节流阀的一种变形,它是将针形节流阀针芯与型腔的配合改变成为柱塞与阀笼的配合。通过柱塞的轴向移动,改变阀笼孔上参与流通的孔道面积,从而达到调节流量和压力的目的。由于柱塞式节流阀的柱塞杆强度更高,因此不容易被高速、磨砺性气流冲蚀损坏。笼套式节流阀于1984年被提出,主要通过外笼套与内套筒的配合,使流体通过内套筒时将其具有的能量耗散,从而达到调节流量和压力的目的。与前两种单级可调式节流阀相比,其抗冲蚀性能更为优良,在恶劣工况下的使用寿命更长。目前,美国Cameron公司(现被Schlumberger集团兼并)、加拿大MasterFloValve公司(玛特芙阀门)、美国Flowserve(福斯)公司都有成熟的笼套式节流阀产品。以美国Cameron公司的CC系列笼套式节流阀产品为例,其主要通过更换不同节流孔的套筒(如CC15、CC20、CC40型)来实现根据不同井口压力、温度等工况参数对流量进行调节的目的;CC系列节流阀产品还可更换HPHT笼套,用于需要对高温高压井口参数进行调节的场合。尽管人们从内部结构设计、材料选择等方面进行了大量努力,但前述单级调节式节流阀仍然无法完全克服其固有的缺陷,亦即节流降压过程中往往会发生气蚀、冲刷、高噪音及管道振动等现象,致使调节性能下降。针对这一现象,此时人们往往更多地选用多级可调式节流阀。根据阀芯结构特性,可用作于天然气井口节流阀的多级可调式节流阀常分为迷宫式、多级套筒式、串级式等几种。相比于单级可调式节流阀,其最大特征是阀芯具有多级流道,通过多级调节后的流体压力能够呈线性稳定下降,从而达到节流降压的效果。目前美国ControlComponentsInc(CCI)公司、美国Cameron公司、美国Flowserve公司、英国Kentintrol公司等都推出了各自的多级可调式节流阀。客观而言,虽然多级可调式节流阀能够适应高压差的工况条件,但现有产品在结构设计上也存在一些较为明显的缺点。如美国Cameron公司的MS-33型多级套筒式节流阀,通过柱塞与多个直径不同的套筒之间配合,促使流体达到多次节流效果,从而实现压力、流速的平稳过渡。MS-33型多级套筒式节流阀虽然大大减轻了冲刷、高噪音及管道振动等现象,但在有限的径向空间尺寸下,该节流阀的多个套筒式结构必然致使单个套筒的径向厚度过于单薄,从而严重影响了抗冲蚀强度。长期工作时,外侧套筒很容易发生磨损现象,从而降低阀芯寿命。美国ControlComponentsInc(CCI)公司生产的节流阀通过三维迷宫式流道,大大减轻了冲刷、高噪音及管道振动等现象,并具有一定的抗磨损能力。但客观而言,该节流阀仍然存在一些结构设计上的弊端,例如,当高压气井产出物含有大量细小杂质时,非圆滑迷宫式流道设计会使其产生严重堵塞问题,从而难以长时间稳定运行。总的来看,当前的天然气开采作业往往存在着高压、侵蚀性流体、夹带砂粒以及其它固体杂质等复杂恶劣状况,随着人们对产品工作性能要求的不断提高以及油气开采行业自身降本增效、节能减排压力的逐步增大,现有的天然气井口调节设备难以很好地满足上述复杂恶劣状况,频繁更换或维修节流阀的传统做法已无法满足需求,为了维持油井生产效率、降低阀门维修成本,亟待创新开发出一种能够适应复杂恶劣工况的天然气井井口节流阀。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种天然气开采用井口多级涡式调节阀。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:本专利技术的天然气开采用井口多级涡式调节阀,包括手轮、阀盖、阀体、阀顶盖、轴承顶盖、隔离套筒、盘根盒、多级涡式调节阀芯、柱塞阀杆、阀杆下填料、阀杆上填料;所述阀顶盖与轴承顶盖间的轴承装配有锁紧定位螺钉,当锁紧定位螺钉拧紧时柱塞阀杆被限位;所述柱塞阀杆包括上杆、下杆、柱塞体三个部分,主要与阀顶盖、隔离套筒、导向环、阀盖、盘根盒、阀芯上套筒、多级涡式调节阀芯接触,柱塞阀杆与阀顶盖通过螺纹装配,柱塞阀杆底部的柱塞体装配在所述多级涡式调节阀芯内;所述阀体内部密封由盘根盒及填料共同配合密封,阀体的旁口为入口,底口为出口。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出,本专利技术实施例提供的天然气开采用井口多级涡式调节阀,适用于高压、多杂质工况的天然气井井口节流阀,在多级稳定降压节流调速的基础上,能够有效整合流体,降低流体湍流强度;阀芯圆柱形阻碍板的配置使其在控制流体的过程中,大幅减轻壁面冲蚀,从而提高阀体的使用寿命;能够适应高压、侵蚀性流体、夹带砂粒以及其它机械杂质等复杂恶劣状况。附图说明图1为本专利技术实施例提供的天然气开采用井口多级涡式调节阀的正视结构示意图。图2a、图2b分别为本专利技术实施例提供的天然气开采用井口多级涡式调节阀的正三轴测图和半轴测剖视图;图3为本专利技术实施例中多级涡式调节阀芯结构示意图;图4a、图4b分别为本专利技术实施例中调节盘片零件俯视图和调节盘片和导杆装配示意图;图5为本专利技术实施例中阀芯调节盘片节流原理图;图6为本专利技术实施例中阀芯调节盘片多级流体整流示意图;图7为本专利技术实施例中阀芯调节盘片柱型阻碍板壁面流线图;图8为现有技术中常规多级节流流道与本专利技术实施例中由圆柱形阻碍板形成的节流流道对比图;图9为本专利技术实施例中阻碍板部分变化结构示意图。图中各标记如下:1-手轮、2-手轮装配销、3-阀顶盖、4-锁紧定位螺钉、5-轴承顶盖、6-隔离套筒、7-导向环、8-阀盖、9-盘根盒、10-阀芯上套筒、11-多级涡式调节阀芯、12-阀芯下套筒、13-下阀芯密封圈、14-阀体、15-泄压螺钉、16-上阀芯密封圈、17-阀体螺栓、18-密封垫环、19-阀杆下填料、20-阀杆上填料、21-圆柱销、22-阀盖装配销、23-轴承、24-油杯、25-手轮销、26-柱塞阀杆、27-上阀芯盖、28-阀芯上密封垫圈、29-调节盘片、30-导杆、31-下阀芯盖、32-阀芯下密封垫圈。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本本文档来自技高网
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一种天然气开采用井口多级涡式调节阀

【技术保护点】
一种天然气开采用井口多级涡式调节阀,其特征在于,包括手轮(1)、阀盖(8)、阀体(14)、阀顶盖(3)、轴承顶盖(5)、隔离套筒(6)、盘根盒(9)、多级涡式调节阀芯(11)、柱塞阀杆(26)、阀杆下填料(19)、阀杆上填料(20);所述阀顶盖(3)与轴承顶盖(5)间的轴承(23)装配有锁紧定位螺钉(4),当锁紧定位螺钉(4)拧紧时柱塞阀杆(26)被限位;所述柱塞阀杆(26)包括上杆、下杆、柱塞体三个部分,主要与阀顶盖(3)、隔离套筒(6)、导向环(7)、阀盖(8)、盘根盒(9)、阀芯上套筒(10)、多级涡式调节阀芯(11)接触,柱塞阀杆(26)与阀顶盖(3)通过螺纹装配,柱塞阀杆(26)底部的柱塞体装配在所述多级涡式调节阀芯(11)内;所述阀体(14)内部密封由盘根盒(9)及填料共同配合密封,阀体(14)的旁口为入口,底口为出口。

【技术特征摘要】
1.一种天然气开采用井口多级涡式调节阀,其特征在于,包括手轮(1)、阀盖(8)、阀体(14)、阀顶盖(3)、轴承顶盖(5)、隔离套筒(6)、盘根盒(9)、多级涡式调节阀芯(11)、柱塞阀杆(26)、阀杆下填料(19)、阀杆上填料(20);所述阀顶盖(3)与轴承顶盖(5)间的轴承(23)装配有锁紧定位螺钉(4),当锁紧定位螺钉(4)拧紧时柱塞阀杆(26)被限位;所述柱塞阀杆(26)包括上杆、下杆、柱塞体三个部分,主要与阀顶盖(3)、隔离套筒(6)、导向环(7)、阀盖(8)、盘根盒(9)、阀芯上套筒(10)、多级涡式调节阀芯(11)接触,柱塞阀杆(26)与阀顶盖(3)通过螺纹装配,柱塞阀杆(26)底部的柱塞体装配在所述多级涡式调节阀芯(11)内;所述阀体(14)内部密封由盘根盒(9)及填料共同配合密封,阀体(14)的旁口为入口,底口为出口。2.根据权利要求1所述的天然气开采用井口多级涡式调节阀,其特征在于,所述的多级涡式调节阀芯(11)包括阀芯盖(27)、阀芯上密封垫圈(28)、调节盘片(29)、导杆(30)、下阀芯盖(31)、阀芯下密封垫圈(32),所述阀芯盖(27)与阀芯上套筒(10)配合定位,所述下阀芯盖(31)与阀芯下套筒(12)配合定位。3.根据权利要求2所述的天然气开采用井口多级涡式调节阀,其特征在于,所述阀芯上密封垫圈(28)和阀芯下密封...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈家庆潘威丞丁国栋姬宜朋孟浩
申请(专利权)人:北京石油化工学院
类型:发明
国别省市:北京,11

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