CN105889540A - 火驱井控气调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明为一种火驱井控气调节阀，包括一本体，本体的内部设置有轴向贯通的阶梯孔，阶梯孔包括大孔和小孔，位于大孔的台阶面上铰接有多个摆动式调节叶片的一端，其相错搭接且沿台阶面周向均匀设置，各摆动式调节叶片的另一端分别设置有第一凸柱，各摆动式调节叶片远离台阶面的一侧设有环形转盘，环形转盘上设置有多个长条形透槽，各第一凸柱分别能滑动地设置于对应的长条形透槽中；环形转盘另一侧设置有齿轮啮合结构，大孔中固定连接有环形压盖，小孔中固定连接有过流盘。该火驱井控气调节阀克服现有技术中存在的火驱开发过程中气量调节不便、难以实现气量微调、气量调节效率低等问题，实现了火驱开发的气量精细化调节，并且有效提高调节效率。

Description

火驱井控气调节阀

技术领域

本发明涉及气系统控气技术领域，尤其涉及一种火驱井控气调节阀。

背景技术

目前中国稠油开发方式主要包括蒸汽吞吐(约占78％)、蒸汽驱(约占10％)和常规水驱(约占10％)。随着注蒸汽时间延长，经济效益变差，急需转换开发方式。对于特稠油(在地层温度下脱气原油粘度超过10000mPa.s)、超稠油(在地层温度下脱气原油粘度超过50000mPa.s)油藏，目前只有那些储层物性条件好、油层厚度大的油藏，才能通过蒸汽吞吐动用，并且成本很高。

近些年来，火烧油层采油技术(包含火驱开采原油和火驱吞吐开采原油)，亦称火驱开采法受到广泛关注。

火驱技术是一种提高采收率的方法，它是通过往油层中注入空气，利用油层中原油的一部分重质成分作燃料，利用空气或富氧气体作为助燃剂，采取自燃和人工点火等方法使油层温度达到原油燃点，并连续注入助燃剂，使油层原油持续燃烧，燃烧反应产生大量的热，加热油层，使得油层温度上升至600～700℃，重质组分在高温下裂解，进而重油裂解生成的轻质油、燃烧生成的气体以及水蒸汽用于驱动原油向生产井流动，并从生产井采出。实验室实验证明，已燃烧区的残余油饱和度几乎为零，采收率可达85％～90％。火驱过程基本上是燃烧前缘从注入井向一口或几口生产井缓慢推进的过程。这个过程是从空气注入布置在中心的一个注入井开始的，在注入井周围有一组生产井。在形成了对气体的渗透能力后，燃烧前缘就由注入井向径向移动。

随着火驱开发的逐步深入，火驱注空气井数逐渐增多，单井配注空气量也逐渐增加，受注气设备和气候条件等因素影响，单井配注量与实际注入量符合率较低，这样就会导致火驱井组受效不均、地下燃烧不充分。对于火驱生产井尾气过大、下泵井“闪蒸”等问题，需要通过控制尾气排量调整受效面积及动液面深度。因此，在现场操作过程中，要花费大量的人力和时间去调整注气量及尾气量。

进行火驱控气管理时常使用控气调节阀，现有的一种控气调节阀主要通过手轮带动调节阀内圆锥体铸件与圆柱铸件间的距离，实现环形横截面过气量的控制，该控气调节阀均存在调节不便、难以实现气量微调、圆锥铸件易出现沟槽等问题；还有一种控气调节阀利用螺纹上提或下放闸板来控制开口的大小实现气量调节；另外一种控气调节阀是球阀，其阀球中间是空心的，流体从其中间空心处流过，其主要靠阀球的旋转来控制球阀的开度，进而控制流体的通过量；此外还有一种控气调节阀采用固定档位油嘴式结构。上述的控气调节阀均存在调节不便、难以实现气量微调等问题，不利于实现火驱控气管理的精细调节。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种火驱井控气调节阀，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火驱井控气调节阀，克服现有技术中存在的火驱开发过程中气量调节不便、难以实现气量微调、气量调节效率低等问题，实现了火驱开发的气量精细化调节，并且有效提高调节效率。

本发明的目的是这样实现的，一种火驱井控气调节阀，包括一本体，所述本体的内部设置有轴向贯通的阶梯孔，所述阶梯孔包括大孔和小孔，位于所述大孔的台阶面上铰接有多个摆动式调节叶片的一端，各摆动式调节叶片相错搭接且沿所述台阶面周向均匀设置，各摆动式调节叶片的另一端且位于远离所述台阶面的一侧分别设置有第一凸柱，各摆动式调节叶片远离所述台阶面的一侧设有转动设置于所述大孔中的环形转盘，所述环形转盘上沿周向均匀设置有多个长条形透槽，各第一凸柱分别能滑动地设置于对应的长条形透槽中；所述环形转盘远离各摆动式调节叶片的另一侧设置有能驱动所述环形转盘转动的齿轮啮合结构，所述大孔中固定连接有环形压盖，所述环形压盖与所述齿轮啮合结构间隔设置，所述小孔中固定连接有与各摆动式调节叶片抵靠设置的过流盘。

在本发明的一较佳实施方式中，所述台阶面上沿周向均匀设置有多个与所述大孔的中心轴线平行设置的第二凸柱，各摆动式调节叶片的一端设置有铰接孔，各摆动式调节叶片的所述铰接孔分别能转动地固定套设于各第二凸柱上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述环形转盘能转动地固定套设于一轴套中，所述轴套固定设置于所述大孔的内侧壁上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述齿轮啮合结构包括所述环形转盘远离各摆动式调节叶片的侧面设置的第一端面齿轮，所述第一端面齿轮与位于所述大孔中的第一驱动齿轮相啮合，所述第一驱动齿轮固定套设于一转轴的一端，所述转轴能转动地固定且密封穿过所述本体的侧壁，所述转轴的另一端位于所述本体的外部。

在本发明的一较佳实施方式中，各长条形透槽设置于所述环形转盘上且位于所述第一端面齿轮的径向内侧，各长条形透槽的长度方向与所述环形转盘的径向一致。

在本发明的一较佳实施方式中，所述本体的外壁上与所述环形转盘对应的位置处设置有第一台阶部，所述第一台阶部的一侧抵靠设置有显盘，所述显盘能转动地固定套设于所述本体的外壁上。

在本发明的一较佳实施方式中，所述显盘远离所述第一台阶部的侧面设置有第二端面齿轮，所述第二端面齿轮与第二驱动齿轮相啮合，所述第二驱动齿轮固定套设于所述转轴上位于所述本体外部的位置处。

在本发明的一较佳实施方式中，所述本体的外壁上靠近所述过流盘的一端设置有第二台阶部，所述第二台阶部上沿周向均匀设置有多个连接通孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述本体的外壁上位于所述大孔的一端固定连接有连接法兰，所述连接法兰上沿周向均匀设置有多个法兰连接通孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述过流盘上沿周向均匀设置有多个过流孔。

由上所述，本发明提供的火驱井控气调节阀，通过本体内设置的多个摆动式调节叶片的摆动调节，进行本体内部气体过孔的孔径调整，控制能够通过气体的横截面积大小，实现气量的调节；本发明的火驱井控气调节阀通过齿轮啮合结构进行本体内部气体过孔的孔径调整，本体上套设的显盘能够实时显示调节情况，实现了气量的微调和精确控制；本发明的火驱井控气调节阀通过齿轮啮合结构调节，结构简单，易于操作，有效节约了现场操作人员在气量调节、套管气控等工作中的时间，降低了成本；本发明的火驱井控气调节阀提高了油井生产效率，改善了井组单向突进现象，适用于火驱开发中的注空气量调节、尾气量调控、生产井控套压放“闪蒸”和定量控制天然气用量等方面工作，具有很好的应用前景。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的火驱井控气调节阀的结构示意图。

图2a：为本发明的各摆动式调节叶片安装在台阶面上的最初状态示意图。

图2b：为本发明的一摆动式调节叶片安装在台阶面上的最初状态示意图。

图3：为本发明的各摆动式调节叶片摆动的最终状态示意图。

图4：为本发明的本体的结构示意图。

图5a：为本发明的摆动式调节叶片的结构示意图。

图5b：为本发明的摆动式调节叶片的侧视图。

图6a：为本发明的环形转盘远离摆动式调节叶片一侧的结构示意图。

图6b：为本发明的一摆动式调节叶片与环形转盘连接的最初状态示意图。

图6c：为本发明的一摆动式调节叶片摆动最终状态示意图。

图7：为本发明的过流盘的结构示意图。

图中：

100、火驱井控气调节阀；

1、本体；

11、阶梯孔；111、大孔；112、小孔；

12、台阶面；121、第二凸柱；

13、第一台阶部；

14、第二台阶部；141、连接通孔；

15、连接法兰；151、法兰连接通孔；

2、摆动式调节叶片；

21、第一凸柱；

22、铰接孔；

3、环形转盘；

31、长条形透槽；

32、轴套；

4、齿轮啮合结构；

40、第一端面齿轮；

41、第一驱动齿轮；

42、转轴；421、调节钮；

43、第二驱动齿轮；

5、环形压盖；

6、过流盘；61、过流孔；

7、显盘。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供的火驱井控气调节阀100，包括一本体1，本体1的内部设置有轴向贯通的阶梯孔11，阶梯孔11包括大孔111和小孔112，位于大孔111的台阶面12上铰接有多个摆动式调节叶片2的一端，各摆动式调节叶片2相错搭接且沿台阶面12周向均匀设置，如图5b所示，各摆动式调节叶片2的另一端且位于远离台阶面12的一侧分别设置有第一凸柱21，各摆动式调节叶片2远离台阶面12的一侧设有转动设置于大孔111中的环形转盘3，环形转盘3上沿周向均匀设置有多个长条形透槽31(也可以是长条弧形透槽)，各第一凸柱21分别能滑动地设置于对应的长条形透槽31中；环形转盘3远离各摆动式调节叶片2的另一侧设置有能驱动环形转盘3转动的齿轮啮合结构4，大孔111中固定连接有环形压盖5，环形压盖5与齿轮啮合结构4间隔设置，环形压盖5主要起保护作用，防止运输和使用安装过程中本体内的各结构的损坏；小孔112固定连接有与各摆动式调节叶片2抵靠设置的过流盘6，各摆动式调节叶片2的一侧和过流盘6的一侧相抵靠，主要是为了防止气体从二者之间的间隙通过，影响调节精度。环形压盖5、过流盘6均通过螺纹连接于阶梯孔11中。在本实施方式中，如图1、图7所示，过流盘6上沿周向均匀设置有多个过流孔61。在本实施方式中，过流孔61的数量为8个。在进行注入空气量调节时，气体经各摆动式调节叶片2的径向内侧形成的气体过孔后，通过过流盘6上的过流孔61进入管道。为了实现各摆动式调节叶片2对过气量的调节，环形转盘3、环形压盖5的内孔直径均大于各摆动式调节叶片2的径向内侧形成的气体过孔直径的最大值。各摆动式调节叶片2安装在台阶面12上的最初状态如图2a、图2b所示，各摆动式调节叶片2相错搭接且沿周向均匀设置；通过齿轮啮合结构4驱动环形转盘3转动，在环形转盘3转动(因为摆动式调节叶片2的摆动角度限制，环形转盘3的实际运动是沿环形转盘3的中心轴线做往复摆动)的过程中，各长条形透槽31带动各第一凸柱21运动，各第一凸柱21的运动带动了各摆动式调节叶片2绕台阶面12上的铰接点摆动，从而改变了各摆动式调节叶片2的径向内侧形成的气体过孔的直径，由于各摆动式调节叶片2在摆动过程中对过流盘6上的过流孔61进行了遮挡，因此气体过孔直径的变化直接影响了过流盘6上的过流孔61的过流面积大小，从而实现了气体流量的调节，各摆动式调节叶片2调整的最终状态如图3所示。多个摆动式调节叶片2相错搭接的结构能够有效避免个别叶片出现“气体沟刺”时带来的调节误差；齿轮啮合结构4使得气体过孔的直径调整不受档位控制，调节更加精细和准确，且操作简单，有效节约了操作时间和人力投入，降低了成本。

进一步，如图1、图2b、图4、图5a所示，台阶面12上沿周向均匀设置有多个与大孔111的中心轴线平行设置的第二凸柱121，各摆动式调节叶片2的一端设置有铰接孔22，各摆动式调节叶片2的铰接孔22分别能转动地固定套设于各第二凸柱121上。各摆动式调节叶片2能够绕第二凸柱121进行摆动，实现其径向内侧形成的气体过孔的直径的变化。

进一步，如图1所示，环形转盘3能转动地固定套设于一轴套32中，轴套32固定设置于大孔111的侧壁上。轴套32固定连接于大孔111的侧壁上(可以是螺纹连接，也可以是其他能拆卸的固定连接方式)，轴套32的内孔与环形转盘3的圆周侧面之间设置有轴承(也可以是其它的能实现环形转盘3相对于轴套32转动的其他结构)，以实现环形转盘3的转动。

进一步，如图1、图6a所示，齿轮啮合结构4包括环形转盘3远离各摆动式调节叶片2的侧面设置的第一端面齿轮40，第一端面齿轮40与位于大孔111中的第一驱动齿轮41相啮合，第一驱动齿轮41固定套设于一转轴42的一端，转轴42的中心轴线与环形转盘3的转动中心轴线之间呈空间垂直设置，第一端面齿轮40和第一驱动齿轮41为直齿轮，也可以为斜齿轮。转轴42能转动地固定且密封穿过本体1的侧壁，转轴42的另一端位于本体1的外部。为了方便操作，转轴42的另一端设置有调节钮421。需要进行调节时，在本体1外侧转动转轴42，第一驱动齿轮41随转轴42转动的同时通过与第一端面齿轮40啮合带动环形转盘3转动(因为摆动式调节叶片2的摆动角度限制，环形转盘3的实际运动是沿环形转盘3的中心轴线做往复摆动)，如图6b、图6c所示，环形转盘3带动各摆动式调节叶片2的另一端运动，调节了各摆动式调节叶片2的径向内侧形成的气体过孔的直径，进而实现气体流量的调节。环形转盘3转动带动各摆动式调节叶片2摆动至最小气体过孔状态时，环形转盘3不再继续转动，环形转盘3的转动角度由各摆动式调节叶片2摆动角度决定。

进一步，如图1、图6a所示，各长条形透槽31设置于环形转盘3上且位于第一端面齿轮40的径向内侧。各长条形透槽31的长度方向与环形转盘3的径向一致。

进一步，如图1所示，本体1的外壁上与环形转盘3对应的位置处设置有第一台阶部13，第一台阶部13的一侧抵靠设置有显盘7，显盘7上设置有刻度线，显盘7能转动地固定套设于本体1的外壁上。

进一步，显盘7远离第一台阶部13的侧面设置有第二端面齿轮，第二端面齿轮与第二驱动齿轮43相啮合，第二驱动齿轮43固定套设于转轴42上位于本体1外部的位置处。显盘7的内孔能转动地套设在本体1的外壁上，显盘7的一侧通过第一台阶部13轴向定位。第二驱动齿轮43与第一驱动齿轮41同步转动，第一驱动齿轮41驱动环形转盘3转动进而带动各摆动式调节叶片2运动的同时，第二驱动齿轮43驱动显盘7转动，显盘7能够通过刻度将调整情况显示出来，使得操作人员能够精确控制调节量。

进一步，本体1的外壁上靠近过流盘6的一端设置有第二台阶部14，第二台阶部14上沿周向均匀设置有多个连接通孔141。在进行注入空气量调节时，本体1通过第二台阶部14上的多个连接通孔141与管道进行连接。

进一步，本体1的外壁上位于大孔111的一端固定连接有连接法兰15，在本实施方式中，连接法兰15通过螺纹连接于本体1的外壁上，连接法兰15也可以焊接于本体1的外壁上。连接法兰15上沿周向均匀设置有多个法兰连接通孔151，在进行注入空气量调节时，本体1通过连接法兰15上的多个法兰连接通孔151与其他结构进行连接。

本发明的火驱井控气调节阀100适用于火驱开发中的注空气量调节、尾气量调控、生产井控套压放“闪蒸”和定量控制天然气用量等方面工作，在此对注空气量调节工作中，本发明的火驱井控气调节阀100使用过程进行说明。

首先将本体1通过第二台阶部14上的多个连接通孔141与管道进行连接，通过连接法兰15上的多个法兰连接通孔151与注气装置(现有技术，图中未示出)进行连接，此时各摆动式调节叶片2安装在台阶面12上呈图2所示的最初状态，即其内侧形成的气体过孔的直径处于最大值状态，开启注气装置对管道内进行注气。当需要减小注气量时，旋转转轴42的另一端的调节钮421，第一驱动齿轮41驱动环形转盘3转动进而带动各摆动式调节叶片2摆动，缩小气体过孔的直径，各摆动式调节叶片2对各过流孔61的遮挡增加，各过流孔61的过流面积减小，从而减小了注气量，第一驱动齿轮41转动的同时，第二驱动齿轮43驱动显盘7转动，注意观察显盘7的刻度，当调整至要求刻度时，停止旋转调节钮421。减小注气量一段时间后，需要增加注气量时，按照上述操作，反向旋转转轴42，第一驱动齿轮41驱动环形转盘3转动进而带动各摆动式调节叶片2反向摆动，增大气体过孔的直径，各摆动式调节叶片2对各过流孔61的遮挡减小，各过流孔61的过流面积增加，从而增加了注气量，第一驱动齿轮41转动的同时，第二驱动齿轮43驱动显盘7转动，注意观察显盘7的刻度，当调整至要求刻度时，停止旋转调节钮421。

由上所述，本发明提供的火驱井控气调节阀，通过本体内设置的多个摆动式调节叶片的摆动调节，进行本体内部气体过孔的孔径调整，控制通过气体的横截面积，实现气量的调节；本发明的火驱井控气调节阀通过齿轮啮合结构进行本体内部气体过孔的孔径调整，本体上套设的显盘能够实时显示调节情况，实现了气量的微调和精确控制；本发明的火驱井控气调节阀通过齿轮啮合结构调节，结构简单，易于操作，有效节约了现场操作人员在气量调节、套管气控等工作中的时间，降低了成本；本发明的火驱井控气调节阀提高了油井生产效率，改善了井组单向突进现象，适用于火驱开发中的注空气量调节、尾气量调控、生产井控套压放“闪蒸”和定量控制天然气用量等方面工作，具有很好的应用前景。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种火驱井控气调节阀，包括一本体，其特征在于：所述本体的内部设置有轴向贯通的阶梯孔，所述阶梯孔包括大孔和小孔，位于所述大孔的台阶面上铰接有多个摆动式调节叶片的一端，各摆动式调节叶片相错搭接且沿所述台阶面周向均匀设置，各摆动式调节叶片的另一端且位于远离所述台阶面的一侧分别设置有第一凸柱，各摆动式调节叶片远离所述台阶面的一侧设有转动设置于所述大孔中的环形转盘，所述环形转盘上沿周向均匀设置有多个长条形透槽，各第一凸柱分别能滑动地设置于对应的长条形透槽中；所述环形转盘远离各摆动式调节叶片的另一侧设置有能驱动所述环形转盘转动的齿轮啮合结构，所述大孔中固定连接有环形压盖，所述环形压盖与所述齿轮啮合结构间隔设置，所述小孔中固定连接有与各摆动式调节叶片抵靠设置的过流盘。

2.如权利要求1所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述台阶面上沿周向均匀设置有多个与所述大孔的中心轴线平行设置的第二凸柱，各摆动式调节叶片的一端设置有铰接孔，各摆动式调节叶片的所述铰接孔分别能转动地固定套设于各第二凸柱上。

3.如权利要求1所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述环形转盘能转动地固定套设于一轴套中，所述轴套固定设置于所述大孔的内侧壁上。

4.如权利要求1所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述齿轮啮合结构包括所述环形转盘远离各摆动式调节叶片的侧面设置的第一端面齿轮，所述第一端面齿轮与位于所述大孔中的第一驱动齿轮相啮合，所述第一驱动齿轮固定套设于一转轴的一端，所述转轴能转动地固定且密封穿过所述本体的侧壁，所述转轴的另一端位于所述本体的外部。

5.如权利要求4所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：各长条形透槽设置于所述环形转盘上且位于所述第一端面齿轮的径向内侧，各长条形透槽的长度方向与所述环形转盘的径向一致。

6.如权利要求4所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述本体的外壁上与所述环形转盘对应的位置处设置有第一台阶部，所述第一台阶部的一侧抵靠设置有显盘，所述显盘能转动地固定套设于所述本体的外壁上。

7.如权利要求6所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述显盘远离所述第一台阶部的侧面设置有第二端面齿轮，所述第二端面齿轮与第二驱动齿轮相啮合，所述第二驱动齿轮固定套设于所述转轴上位于所述本体外部的位置处。

8.如权利要求1所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述本体的外壁上靠近所述过流盘的一端设置有第二台阶部，所述第二台阶部上沿周向均匀设置有多个连接通孔。

9.如权利要求1所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述本体的外壁上位于所述大孔的一端固定连接有连接法兰，所述连接法兰上沿周向均匀设置有多个法兰连接通孔。

10.如权利要求1所述的火驱井控气调节阀，其特征在于：所述过流盘上沿周向均匀设置有多个过流孔。