【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气井井口节流调节阀结构，具体涉及一种复合密封笼套式调节阀及其使用方法。
技术介绍
1、随着社会的发展，天然气能源的消耗量也日渐提高，页岩气是在以富有机质页岩中储集的非常规天然气，中国地域广袤，而页岩气在我国的可采储量较大，因此，页岩气的采集技术发展在中国具有重要的意义。
2、在页岩气的开采过程中，一般需要先从地面钻井至地下的页岩气储藏区域处，钻孔完成后，还需要在页岩气储藏区域沿钻孔的径向开设1m-2m深度的射孔，之后还需要在钻出的气井内灌入带有细沙的泥浆，泥浆通过钻孔进入射孔，然后在压力的作用下，以射孔为中心形成树杈状的流道，细沙随着泥浆进入到这些流道中时，能够在细沙的间隙处形成可用于水流和天然气通过缝隙，细沙的能够保证流道不会闭合，页岩气在地层压力的作用下将会进入到流道中，并使得页岩气能够持续不断的从细沙的缝隙处穿过流道进入射孔内，然后通过钻孔从地面的井口处送出。
3、在上述页岩气采集通道系统搭建完毕后，页岩气能够从地面的井口处送出，而如果井口处的压力不加以控制，则会造成井内压降过快，在地层压力作用下，流道中用于支撑的细沙将会随着页岩气和水流被排出，造成流道的闭合，进而造成页岩气的开采量降低和开采寿命缩短的问题。特别是在页岩气开采的初期，此时气井内压力较大并且具有大量的水，在压降速度较快时，水流将会将射孔附近的流道中的细沙带出并形成吐沙的现象，吐出的细沙不仅造成流道的闭合，还会冲蚀井口的阀门，造成气井内的压力精细控制的难度进一步增加。
4、为了保证页岩气的顺利开采，需要在气井的
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是现有页岩气投产气井井口处所用的笼套式调节阀调节精度差、无法实现精细控制的问题，目的在于提供一种复合密封笼套式调节阀及其使用方法，解决了现有页岩气投产气井井口处所用的笼套式调节阀调节精度差、无法实现精细控制的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种复合密封笼套式调节阀，包括阀体、传动组件和电动装置，所述阀体包括阀体外壳、阀座组件、操作套座和阀芯组件，所述阀芯组件与所述操作套座之间通过复合密封件密封连接，所述复合密封件包括环形骨架和密封填料，环形骨架用于支撑密封填料。
4、其中，阀座组件和阀芯组件均设置于阀体外壳内，阀芯组件能够配合阀座组件实现节流控制；阀芯组件通过传动组件与电动装置相连，电动装置通过传动组件控制阀芯组件上下滑动，以使得阀芯组件配合阀座组件节流。
5、目前的调节阀主要是通过降低阀芯组件操作过程中的摩擦阻力完成的，由于在电动装置控制阀芯组件开闭的过程的稳定性将会受到气压波动的影响，而阀芯组件控制动作过程中的摩擦阻力将会与气压施加到阀芯组件上的力发生叠加，当阀芯组件同时承受气压波动过程中的摩擦阻力和调节阀内部元器件之间摩擦力过程中，所需要驱动力将会急剧变化，严重影响阀芯组件控制过程的稳定性和控制精细程度。
6、而本方案中在阀芯组件处设置复合密封件，主要是利用符合密封件抗磨性好、摩擦阻力、耐高温高压的优点；调节阀在工作过程中阀芯组件会上下往复运动，如果采用普通密封结构摩擦系数大，抗磨性差，不仅在密封结构磨损之前，影响电动装置的控制曲线，还会在密封结构磨损后，还会对电动装置的控制曲线造成二次影响，本方案中经重新设计计算，选用材料和密封形式大大降低摩擦并具备密封高压的复合密封件，该包括环形骨架和密封填料的结构，利用填料进行密封，同时利用环形骨架大大增加密封件的密封强度。
7、进一步的，所述阀芯组件包括有密封环套、活动阀芯套和操作杆，所述活动阀芯套包括上下两段，该活动阀芯套的下段呈罩盖状，且下段的内径大于上段的外径，操作杆与活动阀芯套的上段固定连接，操作杆上端穿过操作套座并伸出阀体外，密封环套设置于活动阀芯套的下段的内侧壁上，在活动阀芯套下段的内底部设置有底部垫块。
8、该阀芯组件的活动阀芯套具有上下两段，利用口径较大的下段进行密封，能够提高密封的面积，从而减少天然气在输送过程中对密封位置的局部冲蚀。此外，活动阀芯套的上段的外径更小，能够降低活动阀芯套的上段与操作套座之间的密封难度，降低调节阀的生产制造成本。
9、进一步的，所述复合密封件包括有上复合密封件和下复合密封件，所述上复合密封件密封连接于操作杆与操作套座之间，所述下复合密封件密封连接于活动阀芯套与操作套座之间。
10、当阀芯组件上下移动时，发生摩擦的位置位于操作杆与操作套座之间和活动阀芯套与操作套座之间，两个相对移动的移动量较大的位置采用摩擦系数更低复合密封件，能够有效阀芯组件的控制摩擦阻力，提高阀芯组件的控制的精密性。
11、进一步的，所述上复合密封件的环形骨架为v字形骨架，其截面呈v字形，该v字形骨架的开口背向于密封填料，且该v字形骨架的开口朝向阀体内侧。所述下复合密封件的环形骨架包括两个支撑环，所述下复合密封件的密封填料为设置在两个支撑环之间v字形的多个软质档圈。该下复合密封件采用两个支撑环作为支撑，并利用密封填料夹持于两者之间。
12、进一步的，所述操作套座内设置有平衡腔，所述平衡腔位于上复合密封件与下复合密封件之间，所述操作杆内设置有平衡孔，所述活动阀芯套的内底部设置有底部垫块，所述底部垫块上设置有连通平衡孔和进气套管的孔，所述平衡孔连通阀体的进气口，活动阀芯套上段的端面构成平衡腔的腔壁，平衡腔对活动阀芯套施加朝向阀座组件的压力。
13、在操作杆内设置的平衡孔呈l形，该平衡孔的竖向部分与操作杆的轴向重合，该平衡孔的横向部分与平衡腔连通，平衡腔与进气口连通，从而当进气口的气压发生变化时，平衡腔中的气压也同时发生波动，而平衡腔内的气压能够将压力作用于活动阀芯套的上端端面上，从而平衡进气口对活动阀芯套施加的压力，降低调节阀的调节摩擦阻力，从而提高调节阀控制的精细程度。
14、进一步的，所述操作套座上螺纹连接有滑台套。
15、滑台套套设于操作杆外并旋紧到操作套座上时，该滑台套配合v字形骨架压紧密封填料，v字形骨架对密封填料的支撑力的分力径向向内的施加于操作杆上。
16、v字形骨架的开口背向于滑台套设置，同时v字形骨架与滑台套配合挤压密封填料，v字形骨架外侧的两个坡面对密封填料的反向支撑力，能够被分解为方向相互垂直的两个分力，其中一者分力与操作杆的径向方向相同，该方向的分力能够使得密封填料能够提高密封填料对操作杆的密封力，而另一者分力则平行于操作杆的轴向方向，能够将密封填料进行有效的压紧。
17、进一步的，在阀体外壳上设置有操作口，在操作口处设置有端部密封组件，该端部密封组件包括端盖、所述下复合密封件、所述上复合密封本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合密封笼套式调节阀，包括阀体、传动组件(5)和电动装置(6)，所述阀体包括阀体外壳(1)、阀座组件(2)、操作套座(406)和阀芯组件(3)，其特征在于，所述阀芯组件(3)与所述操作套座(406)之间通过复合密封件密封连接，所述复合密封件包括环形骨架和密封填料，环形骨架用于支撑密封填料。
2.根据权利要求1所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述阀芯组件(3)包括有密封环套(301)、活动阀芯套(302)和操作杆(304)，所述活动阀芯套(302)包括上下两段，所述活动阀芯套(302)的下段呈罩盖状，且下段的内径大于上段的外径，所述操作杆(304)与所述活动阀芯套(302)的上段固定连接，所述操作杆(304)的上端穿过所述操作套座(406)并伸出所述阀体外；所述密封环套(301)设置于所述活动阀芯套(302)的下段的内侧壁上，在所述活动阀芯套(302)下段的内底部设置有底部垫块(305)。
3.根据权利要求1所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述复合密封件包括有上复合密封件(403)和下复合密封件(402)，所述上复合密封件(4
4.根据权利要求3所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述上复合密封件(403)的环形骨架为V字形骨架，其截面呈V字形，所述V字形骨架的开口背向于密封填料，且该V字形骨架的开口朝向阀体内侧；所述下复合密封件(402)的环形骨架包括两个支撑环，所述下复合密封件(402)的密封填料为设置在两个所述支撑环之间V字形的多个软质档圈。
5.根据权利要求3所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述操作套座(406)内设置有平衡腔，所述平衡腔位于上复合密封件(403)与下复合密封件(402)之间，所述操作杆(304)内设置有平衡孔(303)，所述活动阀芯套(302)的内底部设置有底部垫块(305)，所述底部垫块(305)上设置有连通平衡孔(303)和进气套管的孔，所述平衡孔(303)连通阀体的进气口(101)，所述活动阀芯套(302)上段的端面构成平衡腔的腔壁，所述平衡腔对所述活动阀芯套(302)施加朝向阀座组件(2)的压力。
6.根据权利要求1所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述操作套座(406)上螺纹连接有滑台套(404)。
7.根据权利要求1所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述阀体外壳(1)上设置有操作口(105)，所述操作口(105)处设置有端部密封组件(4)；所述端部密封组件(4)包括端盖(401)、下复合密封件(402)、上复合密封件(403)、滑台套(404)和操作套座(406)；所述操作口(105)具有敞口状的口沿，所述操作套座(406)的下部呈锥形并配合密封于所述操作口(105)的口沿处；所述端盖(401)套设在所述操作套座(406)外并螺纹连接到所述阀体外壳(1)上，并将所述操作套座(406)抵紧到所述操作口(105)上。
8.根据权利要求1所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述阀座组件(2)包括有阀座主体(201)和进气套管；所述阀座主体(201)密封连接在所述阀体外壳(1)内，进气套管竖向设置于所述阀座主体(201)内，所述进气套管的下端延伸至阀体的进气口(101)的中部并连通该进气口(101)；所述进气套管的上端的口沿处呈环形的台阶状，并且在进气套管的上端的周壁上设置有节流孔(205)，所有的节流孔(205)均连通阀体的进气口(101)，密封环套(301)的内径与进气套管的外径相当，当密封环套(301)沿进气套管的轴向滑动时，能够完全封堵或者完全打开节流孔(205)。
9.根据权利要求8所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述阀体外壳(1)的内部设置有环形的缓冲腔(102)，所述节流孔(205)位于所述缓冲腔(102)的环向内侧，所述缓冲腔(102)与阀体的出气口(103)始终连通，所述节流孔(205)与阀体的进气口(101)始终连通，密封环套(301)沿进气套管的轴向滑动时实现进气口(101)与出气口(103)之间的气流的节流控制。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的复合密封笼套式调节阀的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种复合密封笼套式调节阀，包括阀体、传动组件(5)和电动装置(6)，所述阀体包括阀体外壳(1)、阀座组件(2)、操作套座(406)和阀芯组件(3)，其特征在于，所述阀芯组件(3)与所述操作套座(406)之间通过复合密封件密封连接，所述复合密封件包括环形骨架和密封填料，环形骨架用于支撑密封填料。
2.根据权利要求1所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述阀芯组件(3)包括有密封环套(301)、活动阀芯套(302)和操作杆(304)，所述活动阀芯套(302)包括上下两段，所述活动阀芯套(302)的下段呈罩盖状，且下段的内径大于上段的外径，所述操作杆(304)与所述活动阀芯套(302)的上段固定连接，所述操作杆(304)的上端穿过所述操作套座(406)并伸出所述阀体外；所述密封环套(301)设置于所述活动阀芯套(302)的下段的内侧壁上，在所述活动阀芯套(302)下段的内底部设置有底部垫块(305)。
3.根据权利要求1所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述复合密封件包括有上复合密封件(403)和下复合密封件(402)，所述上复合密封件(403)密封连接于所述操作杆(304)与所述操作套座(406)之间，所述下复合密封件(402)密封连接于所述活动阀芯套(302)与所述操作套座(406)之间。
4.根据权利要求3所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述上复合密封件(403)的环形骨架为v字形骨架，其截面呈v字形，所述v字形骨架的开口背向于密封填料，且该v字形骨架的开口朝向阀体内侧；所述下复合密封件(402)的环形骨架包括两个支撑环，所述下复合密封件(402)的密封填料为设置在两个所述支撑环之间v字形的多个软质档圈。
5.根据权利要求3所述的一种复合密封笼套式调节阀，其特征在于，所述操作套座(406)内设置有平衡腔，所述平衡腔位于上复合密封件(403)与下复合密封件(402)之间，所述操作杆(304)内设置有平衡孔(303)，所述活动阀芯套(302)的内底部设置有底部垫块(305)，所述底部垫块(305)上设置有连通平衡孔(303)和进气套管的孔，所述平衡孔(303)连通阀体的进气口(10...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建，于洋，王威林，魏林胜，周玮，熊杰，谭昊，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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