CN203948070U - 一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置 - Google Patents
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Abstract
一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，它由阀板开关部件、控制气缸部件、平衡部件及控制阀组组成，阀板开关部件中的截断阀四通外壳内安装有平行阀板，平行阀板的上、下端均有T型槽，上T型槽内连接着开关拉杆，开关拉杆上部装有所述控制气缸部件的活塞；下T型槽连接着所述平衡部件中的平衡杆；控制气缸部件中的气缸顶盖一侧的通孔与控制阀组部件中的常开高压电磁阀和高压遥动阀与进气端法兰连接，气缸顶盖的另一侧面孔上安装有气缸三通，气缸三通的直通端口安装有常闭高压电磁阀，气缸三通的另一端口连接有高压手动阀，在截断阀四通外壳的高压天然气出气端法兰上安装有法兰三通，法兰三通上部安装有高压手动阀，水平位置安装有常闭高压电磁阀。本实用新型为高压天然气井进行数字化管理提供了一种更有效益、通用、安全的装置。
Description
技术领域
本实用新型属于高压天然气井开采领域，特别涉及一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置。
背景技术
我国大量的天然气产区多在沙漠、荒原及群山峻岭之中，造成巡井及管理存在极大困难，所需人工质高量大，成本逐年升高。天然气井数字化管理成为解决这一难题的大趋势。即通过太阳能供电，数传无线设备或光缆将各天然气井的井场摄像监控、天然气的压力、温度、产量数据传给中心站，同时给输气管线提供安全保护(超高压或超低压)，并可实现遥控气井的开井或关井，实现井场无人值守，以节省大量人工。国内有部分气田，部分实施了数字化管理，但是安全截断阀存在较大的问题，第一，通径比产气井的井口闸阀小，流阻较大；第二，非直通式，因而无法安装在井口的主控阀(4号阀)的位置上；第三，截断阀开关的动力由高压氮气瓶提供，给更换维修带来极大不便；第四，无法遥控气井井口主控阀的开或关操作；第五，无法解决外输管道保护装置关闭后的遥控重新投产问题。本实用新型正是针对上述存在的问题，提供一种不依靠外动力，去掉高压氮气瓶；减少天然气流阻；可直接安装在采气井口的主控闸阀(4号闸阀)的位置；可进行遥控气井井口的关闭与开放工作；可遥控外输管道保护装置关闭后的重新投入运行。因而，降低了采气成本，节约了人工，增加了气井的产量。
目前尚未见到在高压气井井口上安装具有四种功能的遥测遥控的安全截断阀装置的公开报道。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，①这一装置能利用本井天然气的动能进行操作；②具有与天然气井口相同的直通式通径，因而能安装在主控阀(4号阀)位置上，而不会影响对气井进行钢丝测试工作；③可对气井进行遥控关闭或打开；④对外输管道上安装的安全保护装置(以流量做检测对象)，进行遥控重新投入运行的工作；⑤并以压力做检测对象，对外输管线进行超高压和超低压进行保护，即只能在某一压力区间内工作，以确保运行安全。
本实用新型的目的是这样实现的：设计一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，由阀板开关部件、控制气缸部件、平衡部件及控制阀组组成。所述阀板开关部件中的截断阀四通外壳(1)内安装有平行阀板(8)，平行阀板的上、下端均有T型槽，上T型槽内连接着开关拉杆(9)，开关拉杆上部装有控制气缸部件的活塞(17)；下T型槽连接着平衡部件中的平衡杆(22)；控制气缸部件中的气缸顶盖(19)一侧的通孔与控制阀组部件中的常开高压电磁阀(23)和高压手动阀(25)与进气端法兰(24)连接，气缸顶盖另一侧面孔上安装有气缸三通(26)，气缸三通的直通端口安装有常闭高压电磁阀(27)，气缸三通的另一端口连接有高压手动阀(28)，在截断阀四通外壳的高压天然气出气端法兰(29)上安装有法兰三通(30)，法兰三通上部安 装有高压手动阀(31)，水平位置安装有常闭高压电磁阀(32)，压力传感变送器(33)安装在外输管道(34)上。所述阀板开关部件中的截断阀四通外壳(1)水平方向的通径与气井井口闸板通径相同，两端的连接法兰及端距均按国标GB/T22513-2008执行，四通垂直方向的上、下端有上、下顶盖(2)，顶盖与截断阀四通外壳之间装有钢垫环(3)，二者应用螺栓(4)紧固在一起。截断阀四通外壳内装有两个阀座(5)，阀座内有密封件(6)，阀座底部安装有一组预压弹簧(7)，平行阀板(8)装在有初封压力的两阀座(5)之间，阀板上部的T型槽内安装有开关拉杆(9)及密封组件(11)；所述控制气缸部件中的气缸(12)与截断阀四通外壳上部的顶盖(2)用螺纹连接起来，气缸的下部设有通气孔(10)，气缸内的下部安装有弹簧座(13)及组合弹簧(14)，组合弹簧上部顶在上拉杆(15)下台阶上，上拉杆与开关拉杆(9)通过螺纹连接，并将组合弹簧进行压缩，用压紧螺母(16)将活塞(17)固定在上拉杆(15)的上台阶上，活塞与气缸之间有密封件(18)成滑动配合，气缸的上部有气缸顶盖(19)用螺纹连接，并有密封件(20)密封，拉杆与气缸上顶盖之间成滑动配合，并有密封件(21)进行密封；所述平衡部件中的平衡杆(22)的直径与开关拉杆(9)相同，装在平行阀板下部的T型槽内，并在下顶盖内安装有密封组件(11)，与平衡杆(22)成滑动配合。所述控制阀组部件中的常开高压电磁阀(23)安装在气缸顶盖的侧面孔上，并与气缸相通，常开高压电磁阀(23)的进口与截断阀四通外壳的高压天然气进气端法兰(24)上安装的高压手动阀(25)连接在一起，气缸顶盖另一侧面上孔上安装了气缸三 通(26)，气缸三通的直通端口安装有常闭高压电磁阀(27)，并与气缸相通，常闭高压电磁阀(27)的出口与大气相通，三通的另一端口连接有高压手动阀(28)，在截断阀四通外壳的高压天然气出气端法兰(29)上安装有法兰三通(30)，法兰三通上部安装有高压手动阀(31)，水平位置安装有常闭高压电磁阀(32)，其出口与大气相通，压力传感变送器(33)安装在外输管道(34)上。
本实用新型的有益效果是：①截断阀的操控动力来自高压天然气井自身的能量，省去了每年需要更新和维修数千口气井高压氮气瓶的繁重工作量及大量的资金；②本实用新型的截断阀是直通式并与井口闸阀通径一致，因而减少了天然气流阻省耗；③本实用新型能安装在现有天然气井口装置(38)的主控阀(4号阀)处，成为可关闭和打开天然气井的遥控闸阀，且不影响正常的井下测试作业；④对安装有连续可调天然气井外输管道安全保护装置(39)(见中国专利02294971.2)的气井关闭后的重新投产，可进行遥控，节省了人工费用。总之，本实用新型对降低数字化管理天然气井的成本，以及从硬件上解决测控技术难题上，都具有重要意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型遥测遥控安全截断阀的结构示意图。
图2是本实用新型安装在高压采气井口装置中的位置及各控制部件接线示意图。
图3是本实用新型遥测遥控安全截断阀完全打开时的结构示意图。
图中，1-截断阀四通外壳；2-顶盖；3-钢垫环；4-螺栓；5-阀座；6-密封件；7-预压弹簧；8-平行阀板；9-开关拉杆；10-通气孔；11-密封组件；12-气缸；13-弹簧座；14-组合弹簧；15-上拉杆；16-压紧螺母；17-活塞；18-密封件；19-气缸顶盖；20-密封件；21-密封件；22-平衡杆；23-常开高压电磁阀；24-进气端法兰；25-高压手动阀；26-气缸三通；27-常闭高压电磁阀；28-高压手动阀；29-出气端法兰；30-法兰三通；31-高压手动阀；32-常闭高压电磁阀；33-压力传感变送器；34-天然气井外输管道；35-控制线；36-可编程控制器；37-数传设备；38-高压采(油)气井口装置；39-天然气外输管道安全保护装置；40-气田数据控制中心。
具体实施方式
图1所示为本实用新型遥测遥控安全截断阀的结构示意图。
具体实施遥控气井投产
首先，打开高压手动阀(25)，关闭高压手动阀(28)及(31)。当高压天然气由进气端法兰(24)进入安全截断阀内，天然气由高压手动阀(25)、常开高压电磁阀(23)进入气缸(12)的活塞(17)上部，此时高压手动阀(28)及常闭高压电磁阀(27)处于关闭状态，而活塞(17)下部的气缸通气孔(10)与大气相通，形成压差，天然气推动已在预压状态的组合弹簧(14)进一步压缩，同时推动开关拉杆(9)向下，带动平行阀板(8)向下位移，直至完全打开安全截断阀，气井投入正常生产，如图3所示。
具体实施气井遥控关井
由气田数字化管理中心发出指令，通过井口数传设备(37)，将指令传输给可编程控制器(36)，然后由可编程控制器发出指令：常开高压电磁阀(23)通电关闭气源，同时命令常闭高压电磁阀(27)通电打开，放掉活塞(17)上部气缸内的天然气，在组合弹簧(14)的作用下，活塞(17)上行，带动开关拉杆(9)向上，直至平行阀板完全关闭，即安全截断阀完成关井操作，如图1所示。由于平衡杆(22)与开关拉杆(9)直径相同，当开关拉杆无论向下还是向上运动，它都不受内压大小的影响，因而组合弹簧(14)只需克服密封件的摩擦力，就能自如地推动开关拉杆(9)轴向运动，即使天然气压力保持在1MPa左右，也能可靠地工作。
具体实施超高压和超低压保护
由于天然气外输管道的承压能力有一安全上限要求，因而不能超压运行，但外输管道压力也不能低于某一下限运行，低于某一压力说明气井发生了堵塞或出现其他问题。压力传感变送器将外输管道的压力数字信号传输给可编程控制器(36)，可编程控制器已事先按要求设置了压力的高低限，超过后将发出指令，令常开高压电磁阀(23)通电关闭，常闭高压电磁阀(27)通电打开，使安全截断阀关井。
具体实施外输管道保护器重新投运
天然气外输管道安全保护装置，因发生管道断裂或集气处理站操作失误，外输管道安全保护装置(38)都会自动关闭管道。要重新投入，只需将安全截断阀与外输管道安全保护装置的高压天然气放掉， 在复位弹簧的作用下，外输管道安全保护装置即可恢复工作。如外输管道安全保护装置已关闭，此时数据处理中心获得压力传感变送器的下限压力将接近零，此时可编程控制器已完成安全截断阀关井程序。要恢复外输管道安全保护装置的重新投入，气田数字化管理中心指令常闭电磁阀(32)通电打开，放掉安全截断阀与外输管道之间的管内高压天然气后，外输管道安全保护装置已复位，再命令常开高压电磁阀(23)断电打开，常闭高压电磁阀(27)断电关闭，恢复气井生产。
具体实施高压手动阀的启用
当气井的供电电源(绝大多数井为太阳能供电组件)出现问题，各高压手动阀的作用与高压电磁阀的作用相同，按高压电磁阀程序操作，即能完成全部任务。
Claims (5)
1.一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，它由阀板开关部件、控制气缸部件、平衡部件及控制阀组组成，其特征是，所述阀板开关部件中的截断阀四通外壳内安装有平行阀板，平行阀板的上、下端均有T型槽，上T型槽内连接着开关拉杆，开关拉杆上部装有所述控制气缸部件的活塞；下T型槽连接着所述平衡部件中的平衡杆；控制气缸部件中的气缸顶盖一侧的通孔与控制阀组部件中的常开高压电磁阀和高压遥动阀与进气端法兰连接，气缸顶盖的另一侧面孔上安装有气缸三通，气缸三通的直通端口安装有常闭高压电磁阀，气缸三通的另一端口连接有高压手动阀，在截断阀四通外壳的高压天然气出气端法兰上安装有法兰三通，法兰三通上部安装有高压手动阀，水平位置安装有常闭高压电磁阀，压力传感变送器安装在外输管道上。
2.根据权利要求1所述的一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，其特征是，所述阀板开关部件中的截断阀四通外壳水平方向的通径与气井井口闸板通径相同，两端的连接法兰及端距均按国标GB/T22513-2008执行，截断阀四通外壳垂直方向的上、下端有上、下顶盖，顶盖与截断阀四通外壳之间装有钢垫环，二者应用螺栓紧固在一起，四通外壳内装有两个阀座，阀座内有密封件，阀座底部安装有一组复位弹簧，平行阀板装在有初封压力的两阀座之间，阀板上部的T型槽内安装有开关拉杆及密封组件。
3.根据权利要求1所述的一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，其特征是，所述控制气缸部件中的气缸与截断阀四通 外壳上部的顶盖用螺纹连接起来，气缸下部设有通气孔，气缸内的下部安装有弹簧座及组合弹簧，组合弹簧上部顶在上拉杆下台阶上，上拉杆与开关拉杆通过螺纹连接，并将组合弹簧进行压缩，用压紧螺母将活塞固定在上拉杆的上台阶上，活塞与气缸之间有密封件成滑动配合，气缸的上部有气缸顶盖用螺纹连接，并有密封圈密封，拉杆与气缸上顶盖之间成滑动配合，并有密封件进行密封。
4.根据权利要求1所述的一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，其特征是，所述平衡部件中的平衡杆装在平行阀板下部的T型槽内，并在下顶盖内安装有密封组件，与平衡杆成滑动配合。
5.根据权利要求1所述的一种四功能的高压天然气井口遥测遥控安全截断阀装置，其特征是，所述控制阀组部件中的常开高压电磁阀安装在气缸上顶盖的侧面孔上，并与气缸相通，常开高压电磁阀的进口与截断阀四通外壳的高压天然气进气端法兰上安装的高压手动阀连接在一起，气缸顶盖另一侧面上孔上安装了常闭高压电磁阀，并与气缸相通，常闭高压电磁阀的出口与大气相通，在四通外壳的出气端法兰上安装有三通，三通上部安装有高压手动阀，水平位置安装有常闭电磁阀，其出口与大气相通，压力传感变送器安装在外输管道上。
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