CN206246091U - 气动连续可调式油嘴阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油气井口生产节流装置技术领域，是一种气动连续可调式油嘴阀，其包括阀体、阀芯、气动单元、控制器，阀体包括水平管、竖直管和第一套筒，阀杆的左端设有阀芯头，阀杆的右端设有导向柱、第一安装座、波纹管和第二安装座，第二安装座上设有与波纹管内部连通的进气孔，出油口处设有第一压力传感器，第一压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第一信号输入端连接，控制器的信号输出端通过电缆与气动单元的控制端连接。本实用新型采用气动单元作为驱动力，传动效率高，安全性高；通过检测出口油压力，实现闭环控制，能够实时、快速、精确的连续调节阀的出口压力；波纹管密封结构将阀芯头和气动单元密封隔离，省去了动密封件，且耐高温性能好。

Description

气动连续可调式油嘴阀

技术领域

本实用新型涉及油气井口生产节流装置技术领域，是一种气动连续可调式油嘴阀。

背景技术

在油气生产过程中，井口油嘴对合理控制油气生产压差，控制油井产量起着至关重要的作用。井口油嘴通常用到一种固定式油嘴套，其油嘴通径从2mm到14mm，以0.5mm递增，总计有25种规格，不同通径规格的固定油嘴通过螺纹安装在油嘴套内。当需要改变油气井出油口压力和产量时，首先必须关井，然后卸压，再更换上不同通径的油嘴，这种形式存在如下问题：每更换一次油嘴费时费工、影响采油生产时效，阶梯式通径规格的油嘴不可做线性流量调节，且每口油井配备多种规格油嘴，给生产备件管理也带来了一定的难度。

申请公布号为CN104047568A的专利文献公开了“一种可调式圆盘油嘴阀及采油气出油口产量的控制方法”，申请公布号为CN102733785A的专利文献公开了“可调式连续防喷装置”，其共同点是将不同通径的油嘴或孔集成在一套装置内，通过手动或电动方式转动阀杆，实现不同通径的油嘴或孔的切换或组合实现。这种形式虽然在一定程度上解决了费工费力的效率问题，但其仍然存在如下问题：1.采用的方法还是阶梯式调整，难以满足精细化的生产压差和产量调节；2.因为不关井作业，若人工现场旋动可调转子，存在安全隐患；3.难以实现生产调节自动化。

申请公布号为CN102296940A的专利文献公开了一种“可调式油嘴套”，其设计了线性调节流量并可完全关闭的结构，但存在以下问题：1.人工操作搬动手轮进行调节，很难做到实际上的线性无级调节；2.仍然存在带压作业，人工费力且存在安全隐患；3.不能实现调节的自动化；4.阀杆上的密封填料存在磨损和老化问题，尤其在稠油和超稠油的高温生产环境下，更容易加剧密封处的泄露。

发明内容

本实用新型提供了一种气动连续可调式油嘴阀，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有油气井口生产节流装置存在的人工调节费时费力、无法做到无级调节、自动化程度低、施工效率较低、存在安全隐患的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种气动连续可调式油嘴阀，包括本体，本体包括阀体、阀芯、气动单元、控制器，阀体包括水平管、竖直管和第一套筒，竖直管安装在水平管的下方中部，水平管的内部与竖直管的内部连通，水平管的左端设有进油口，竖直管的下端设有出油口，位于竖直管右侧的水平管内壁上设有阀孔；第一套筒的左端固定安装在水平管的右端面上，阀芯位于阀孔右侧的水平管内；阀芯包括阀杆，阀杆的左端设有阀芯头，阀杆的右端设有导向柱，导向柱的右端设有第一安装座，第一安装座上安装有波纹管，波纹管的右端固定安装有第二安装座，第二安装座固定安装在第一套筒的右端面上，第一安装座和波纹管位于第一套筒内部，阀芯头与阀孔相配合，水平管的右侧内壁设有导向孔，导向柱安装在导向孔中，第一安装座的外径大于导向孔的孔径；第二安装座上设有与波纹管内部连通的进气孔，气动单元的出气口与进气孔连通，出油口处设有第一压力传感器，第一压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第一信号输入端连接，控制器的信号输出端通过电缆与气动单元的控制端连接。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第一套筒的右端内壁设有第一环形槽，第二安装座的左端面上设有第一环形凸台，第一环形凸台***第一套筒的内壁，第一环形凸起的外壁与第一环形槽形成密封环槽，密封环槽内安装有密封垫圈。

上述导向孔的内壁上沿周向均布有至少两个三角锥形槽。

上述气动单元包括气源和电气比例减压阀，气源的出气口与电气比例减压阀的进气口连通，电磁比例减压阀的出气口与第二安装座上的进气孔连通。

上述进油口处设有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第二信号输入端连接。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其采用气动单元驱动阀芯，气动单元驱动阀芯直线运动，传动效率高；第一压力传感器采集出油口压力并将出油口压力值发送至控制器，控制器将检测到的出油口压力值P1与设定的出油口压力目标值P0进行对比，根据差值进行闭环调节运算，当P1<P0时，控制器发送控制指令至气动单元，气动单元驱动阀芯向阀孔打开方向微动，直至P1=P0；当P1>P0时，气动单元驱动阀芯向阀孔关闭方向微动，直至P1=P0；气动单元的输出轴为直线运动，输出轴带动阀芯直线运动，传动效率高，无需人工干预，安全性高；通过检测出口油压力，构建电控伺服***，实现闭环控制，能够实时、快速、精确的连续调节阀的出口压力；波纹管一方面起到气缸的作用，另一方面形成波纹管密封结构，将阀芯头和气动单元密封隔离，省去了动密封件，且耐高温性能好，不但适应于常温稀油生产井口，更适用于高温稠油生产井口，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本实用新型实施例一的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1中所示结构的仰视结构示意图。

附图3为本实用新型实施例一中阀芯的立体结构示意图。

附图4为附图3中所示结构的主视剖视结构示意图。

附图5为本实用新型实施例二的液压原理结构示意图。

附图6为本实用新型实施例二的控制原理示意图。

附图中的编码分别为：1为进油口，2为出油口，3为阀孔，4为阀杆，5为阀芯头，6为导向柱，7为第一安装座，8为第二安装座，9为波纹管，10为水平管，11为竖直管，12为第一套筒，13为导向孔，14为三角锥形槽，15为气源，16为电气比例减压阀，17为环形密封槽，18为本体，19为进气孔。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

实施例一：如附图1、2、3、4、5、6所示，该气动连续可调式油嘴阀包括本体18，本体18包括阀体、阀芯、气动单元、控制器，阀体包括水平管10、竖直管11和第一套筒12，竖直管11安装在水平管10的下方中部，水平管10的内部与竖直管11的内部连通，水平管10的左端设有进油口1，竖直管11的下端设有出油口2，位于竖直管11右侧的水平管10内壁上设有阀孔3；第一套筒12的左端固定安装在水平管10的右端面上，阀芯位于阀孔3右侧的水平管10内；阀芯包括阀杆4，阀杆4的左端设有阀芯头5，阀杆4的右端设有导向柱6，导向柱6的右端设有第一安装座7，第一安装座7上安装有波纹管9，波纹管9的右端固定安装有第二安装座8，第二安装座8固定安装在第一套筒12的右端面上，第一安装座7和波纹管9位于第一套筒12内部，阀芯头5与阀孔3相配合，水平管10的右侧内壁设有导向孔13，导向柱6安装在导向孔13中，第一安装座7的外径大于导向孔13的孔径；第二安装座8上设有与波纹管9内部连通的进气孔19，气动单元的出气口与进气孔19连通，出油口2处设有第一压力传感器，第一压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第一信号输入端连接，控制器的信号输出端通过电缆与气动单元的控制端连接。本实用新型采用气动单元向波纹管9中充入压力气体，波纹管9的作用类似于气囊或气缸，当波纹管9内的压力大于油气对阀芯的压力时，波纹管9沿轴向向左伸长，从而推动第一安装座7、导向柱6向左运动，将节流孔关小，阀芯的运动为直线运动，传动效率高；第一压力传感器采集出油口压力并将出油口压力值发送至控制器，控制器将检测到的出油口压力值P1与设定的出油口压力目标值P0进行对比，根据差值进行闭环调节运算，当P1<P0时，控制器发送控制指令至气动单元，气动单元减小波纹管9内的气体压力，使阀芯向阀孔3打开方向微动，直至P1=P0；当P1>P0时，气动单元增大波纹管9内的气体压力，使阀芯向阀孔3关闭方向微动，直至P1=P0，第一压力传感器、控制器、气动单元形成闭环控制***，可以自动调节出油口2压力，自动化程度高，无需人工干预，大大降低了工人的劳动强度，提高生产效率，安全性好。

第一套筒12可以保护波纹管9，将波纹管9与外界隔离开，防止波纹管9被风吹日晒而老化，同时防止杂质进入波纹管9间隙，减少波纹管9的磨损，延长使用寿命；水平管10右端内部设有导向孔13，导向柱6安装在导向孔13中并沿导向孔13直线运动，导向孔13可以为导向柱6及阀杆4导向，使得阀芯的运动更加平稳，阀芯头5与阀孔3的同轴度更高，能够更好地调节节流口开度，减少阀杆4晃动，减少磨损，延长阀芯的使用寿命。第一套筒12起保护波纹管9的作用，同时起到过渡连接气动单元的作用，第一套筒12的左侧法兰通过螺栓组件与水平管10的右侧端面法兰连接，两端面设有密封垫；第一套筒12的右侧端面与第二安装座8通过螺栓连接。在环形密封槽17中安装有密封垫圈,密封垫圈依据C腔内的温度可以选择耐中低温的橡胶或塑料密封垫圈，也可以选择耐高温高压的金属密封垫圈。导向柱6与导向孔13为间隙配合，利于利用油液膜润滑，导向柱6与导向孔13表面均附着硬质合金材料。

本实施例的阀芯在阀杆4的左端设置阀芯头5，阀芯头5与阀孔3相配合，通过调节阀芯头5与阀孔3之间的间隙，来控制出油口2压力或进油口1与出油口2之间的压差；阀杆4的右端设置导向柱6，导向柱6可以保证阀杆4运动时与阀体之间的同轴度，确保阀杆4稳定运行；导向柱6的右端设置第一安装座7、波纹管9、第二安装座8，波纹管9既有弹性特性，又有密封特性，可以是U型、C型、S型、Ω型、V型等波纹管9形式中的任意一种，根据C腔内的压力情况，可以设计成双层或多层的波纹管9结构。波纹管9的外壁、第一套筒12形成密封结构，较传统节流装置的密封结构而言，结构大大简化，制造和安装方便，密封效果好，更换方便。阀芯头5与阀孔3之间的间隙形成节流口，节流口形式不局限于附图1所示的形式,可以是针阀式节流口、轴向三角槽式节流口、轴向缝隙式节流口。阀芯头5与阀孔3表面附着有硬质合金材料，耐油气冲刷。

可根据实际需要，对上述气动连续可调式油嘴阀作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，上述第一套筒12的右端内壁设有第一环形槽，第二安装座8的左端面上设有第一环形凸台，第一环形凸台***第一套筒12的内壁，第一环形凸起的外壁与第一环形槽形成密封环槽，密封环槽内安装有密封垫圈。这样，可以提高第一套筒12的内壁与波纹管9的外壁之间的环腔密封性。

如附图1所示，上述导向孔13的内壁上沿周向均布有至少两个三角锥形槽14。在导向孔13内壁上开设三角锥形槽14，可以起到均压的作用，同时在阀杆4向阀孔3关闭方向动作时，C腔内积存的油液可以通过三角锥形槽14排出。

实施例二：如附图5、6所示，上述气动单元包括气源15和电气比例减压阀16，气源15的出气口与电气比例减压阀16的进气口连通，电磁比例减压阀的出气口与第二安装座8上的进气孔19连通。气源15可以是气瓶、供压站或套管气等，气源15的压力气体通过电气比例减压阀16的减压后进入波纹管9内。

如附图6所示，上述进油口1处设有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第二信号输入端连接。在第一压力传感器的基础上，还可以在进油口1设置第二压力传感器，第一压力传感器采集出油口2压力并将出油口压力值发送给控制器，第二压力传感器采集进油口1压力并将进油口压力值发送给控制器，控制器将采集到的出油口压力值P1与进油口压力值P2进行计算，得出实测进出油口压力差值，将该实测进出油口压力差值与设定的压差值进行比较，通过动态调节节流口开度，将实测进出油口压力差值调整至设定的压力差值范围之内，确保油气井生产安全，提高生产效率。

以上技术特征构成了本实用新型的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型实施例的使用过程：

第一压力传感器采集出油口2压力并将出油口压力值发送至控制器，控制器将检测到的出油口压力值P1与设定的出油口压力目标值P0进行对比，根据差值进行闭环调节运算，当P1<P0时，控制器发送控制指令至气动单元，气动单元驱动阀芯向节流口打开方向微动，直至P1=P0；当P1>P0时，气动单元驱动阀芯向节流口关闭方向微动，直至P1=P0。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：气动单元驱动阀芯直线运动，传动效率高，无需人工干预，安全性高；通过检测出口油压力，构建电控伺服***，实现闭环控制，能够实时、快速、精确的连续调节阀的出口压力；波纹管一方面起到气缸的作用，另一方面，波纹管9外壁与第一套筒12的内壁形成密封结构将阀芯头5和气动单元密封隔离，省去了动密封件，且耐高温性能好，不但适应于常温稀油生产井口，更适用于高温稠油生产井口。

Claims (9)

1.一种气动连续可调式油嘴阀，其特征在于包括本体，本体包括阀体、阀芯、气动单元、控制器，阀体包括水平管、竖直管和第一套筒，竖直管安装在水平管的下方中部，水平管的内部与竖直管的内部连通，水平管的左端设有进油口，竖直管的下端设有出油口，位于竖直管右侧的水平管内壁上设有阀孔；第一套筒的左端固定安装在水平管的右端面上，阀芯位于阀孔右侧的水平管内；阀芯包括阀杆，阀杆的左端设有阀芯头，阀杆的右端设有导向柱，导向柱的右端设有第一安装座，第一安装座上安装有波纹管，波纹管的右端固定安装有第二安装座，第二安装座固定安装在第一套筒的右端面上，第一安装座和波纹管位于第一套筒内部，阀芯头与阀孔相配合，水平管的右侧内壁设有导向孔，导向柱安装在导向孔中，第一安装座的外径大于导向孔的孔径；第二安装座上设有与波纹管内部连通的进气孔，气动单元的出气口与进气孔连通，出油口处设有第一压力传感器，第一压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第一信号输入端连接，控制器的信号输出端通过电缆与气动单元的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于第一套筒的右端内壁设有第一环形槽，第二安装座的左端面上设有第一环形凸台，第一环形凸台***第一套筒的内壁，第一环形凸起的外壁与第一环形槽形成密封环槽，密封环槽内安装有密封垫圈。

3.根据权利要求1或2所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于导向孔的内壁上沿周向均布有至少两个三角锥形槽。

4.根据权利要求1或2所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于气动单元包括气源和电气比例减压阀，气源的出气口与电气比例减压阀的进气口连通，电磁比例减压阀的出气口与第二安装座上的进气孔连通。

5.根据权利要求3所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于气动单元包括气源和电气比例减压阀，气源的出气口与电气比例减压阀的进气口连通，电磁比例减压阀的出气口与第二安装座上的进气孔连通。

6.根据权利要求1或2所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于进油口处设有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第二信号输入端连接。

7.根据权利要求3中任一项所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于进油口处设有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第二信号输入端连接。

8.根据权利要求4所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于进油口处设有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第二信号输入端连接。

9.根据权利要求5所述的气动连续可调式油嘴阀，其特征在于进油口处设有第二压力传感器，第二压力传感器的信号输出端通过电缆与控制器的第二信号输入端连接。