CN113309489A - 天然气井智能流量调节器的自适应关断结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及天然气和石油开采技术领域，公开了一种天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，包括：阀体，阀体内开设有沿预设轴线延伸的工作腔，阀体上开设有连通工作腔与外界的进口与出口；阀座，阀座可沿预设轴线方向活动的设置在出口中，阀座上开设有连通工作腔与外界的流体通道，阀座的外周面与出口的内周面密封配合；以及阀芯，阀芯位于工作腔内，阀芯被构造为沿预设轴线的方向在与阀座配合的关阀位置以及远离阀座的开阀位置之间往复运动；其中，当阀芯位于关阀位置时，流体通道被封闭，当阀芯脱离关阀位置时，流体通道被打开。本申请的实施例提供的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其能够有效避免反向泄露发生。

Description

天然气井智能流量调节器的自适应关断结构

技术领域

本申请涉及天然气和石油开采技术领域，尤其涉及一种天然气井智能流量调节器的自适应关断结构。

背景技术

为了对天然气井的生产状态进行精细控制，越来越多的天然气井的生产出口配备了流量调节器。流量调节器主要包括阀座和阀芯。阀芯为运动部件，用于与阀座配合以关闭流量调节器，或脱离阀座以打开流量调节器。

当阀芯与阀座配合时，有可能出现沿阀座至阀芯方向的反向压力。例如输气管道的压力大于天然气井井口压力时，则出现沿阀座至阀芯方向的反向压力。由于阀座固定，此时反向压力作用于阀芯，阀芯沿远离阀座的方向出现位移，阀芯与阀座之间出现间隙，导致反向泄露。

发明内容

本申请的实施例提供一种天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其能够有效避免反向泄露发生。

为了达到上述的目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，包括：阀体，阀体内开设有沿预设轴线延伸的工作腔，阀体上开设有连通工作腔与外界的进口与出口；阀座，阀座可沿预设轴线方向活动的设置在出口中，阀座上开设有连通工作腔与外界的流体通道，阀座的外周面与出口的内周面密封配合；以及阀芯，阀芯位于工作腔内，阀芯被构造为沿预设轴线的方向在与阀座配合的关阀位置以及远离阀座的开阀位置之间往复运动；其中，当阀芯位于关阀位置时，流体通道被封闭，当阀芯脱离关阀位置时，流体通道被打开。

进一步的，天然气井智能流量调节器的自适应关断结构还包括驱动装置，驱动装置固定于阀体，驱动装置与阀芯连接，用于驱动阀芯在开阀位置与关阀位置之间往复运动。

进一步的，阀芯与驱动装置可沿预设轴线方向活动的配合。

进一步的，天然气井智能流量调节器的自适应关断结构还包括连接杆，驱动装置上开设有沿预设轴线方向延伸的容纳腔以及连通容纳腔与外界的连接通孔；连接通孔的内径小于容纳腔的内径；连接杆的一端与阀芯连接，连接杆的另一端可活动的贯穿连接通孔并延伸至容纳腔内；连接杆位于容纳腔内的一端设有径向向外凸出的限位部，限位部的直径大于连接通孔的内径；限位部被构造为可沿容纳腔的延伸方向运动。

进一步的，流体通道靠近工作腔的一端的内表面锥形的密封面，沿出口至工作腔的方向，密封面的内径逐渐增大；当阀芯位于关阀位置时，阀芯与密封面配合；连接杆的直径小于连接通孔的内径，限位部的直径小于容纳腔的内径。

进一步的，阀芯为球形。

进一步的，阀座可沿预设轴线方向活动的距离为0.5-5mm。

进一步的，连接杆的直径比连接通孔的内径小0.3-3mm。

本申请的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本申请实施例提供的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，阀座可沿预设轴线方向活动的设置在出口中。当阀芯运动至关阀位置时，阀芯与阀座配合并带动阀座沿阀芯至阀座的方向运动至极限。由于阀芯是可活动的，工作腔内的流体压力越大，阀芯与阀座之间的配合余越紧密，从而实现正向密封。当出现反向压力(出口中的流体压力大于工作腔内的流体压力)时，反向压力同时作用于阀芯和阀座。当阀芯在发向压力的作用下发生位移时，由于阀座是可活动的设置在出口中，因此阀座会随着阀芯运动，阀芯和阀座之间不会出现间隙，确保了密封的有效性，避免反向泄露发生。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施方式，不应被看作是对本申请范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。

图1为本实施例提供的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构的剖面结构示意图，其中阀芯位于开阀位置。

图2为本实施例提供的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构的剖面结构示意图，其中阀芯位于关阀位置。

图中：010-天然气井智能流量调节器的自适应关断结构；100-阀体；100a-预设轴线；110-工作腔；120-进口；130-出口；131-台阶面；132-限位环；200-阀座；210-流体通道；211-密封面；220-密封圈；300-阀芯；400-驱动装置；410-容纳腔；420-连接通孔；500-连接杆；510-限位部。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的部分实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

实施例1：

图1为本实施例提供的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构010的剖面结构示意图，其中阀芯300位于开阀位置。图2为本实施例提供的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构010的剖面结构示意图，其中阀芯300位于关阀位置。

请结合参照图1和图2，在本实施例中，天然气井智能流量调节器的自适应关断结构010包括阀体100、阀座200和阀芯300。

阀体100内开设有沿预设轴线100a延伸的工作腔110，阀体100上开设有连通工作腔110与外界的进口120与出口130。阀座200可沿预设轴线100a方向活动的设置在出口130中，阀座200上开设有连通工作腔110与外界的流体通道210。阀座200的外周面与出口130的内周面密封配合。阀芯300位于工作腔110内，阀芯300被构造为沿预设轴线100a的方向在与阀座200配合的关阀位置以及远离阀座200的开阀位置之间往复运动。当阀芯300位于关阀位置时，流体通道210被封闭，当阀芯300脱离关阀位置时，流体通道210被打开。

其中，阀座200是可沿预设轴线100a方向微量活动的设置在出口130中，在本实施例中，阀座200可沿预设轴线100a方向活动的距离为1mm。在其他实施例中，阀座200可活动范围可以设定在0.5-5mm之间。具体的，在出口130中设置有一个台阶面131。在出口130中还螺纹连接有限位环132。阀座200即位于台阶面131和限位环132之间。阀座200的长度比台阶面131和限位环132之间的距离小1mm。在阀座200的外周面设置有密封圈220，使得阀座200的外周面与出口130的内周面密封配合。

本实施例提供的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构010，阀座200可沿预设轴线100a方向活动的设置在出口130中。当阀芯300运动至关阀位置时，阀芯300与阀座200配合并带动阀座200沿阀芯300至阀座200的方向运动至极限。阀芯300与阀座200紧密配合，从而实现正向密封。当出现反向压力(出口130中的流体压力大于工作腔110内的流体压力)时，反向压力同时作用于阀芯300和阀座200。当阀芯300在发向压力的作用下发生位移时，由于阀座200是可活动的设置在出口130中，因此阀座200会随着阀芯300运动，阀芯300和阀座200之间不会出现间隙，确保了密封的有效性，避免反向泄露发生。

进一步的，在本实施例中，天然气井智能流量调节器的自适应关断结构010还包括驱动装置400，驱动装置400固定于阀体100，驱动装置400与阀芯300连接，用于驱动阀芯300在开阀位置与关阀位置之间往复运动。需要说明的是，在本实施例中，驱动装置400可以是气压驱动机构、液压驱动机构或电驱动机构，只要能够实现带动阀芯300在关阀位置和开阀位置之间往复运动即可。

进一步的，在本实施例中，阀芯300与驱动装置400可沿预设轴线100a方向活动的配合。

当阀芯300运动至关阀位置时，阀芯300与阀座200配合并带动阀座200沿阀芯300至阀座200的方向运动至极限。由于阀芯300是可活动的，工作腔110内的流体压力越大，阀芯300与阀座200之间的配合余越紧密，从而实现更加可靠的正向密封。

进一步的，天然气井智能流量调节器的自适应关断结构010还包括连接杆500，驱动装置400上开设有沿预设轴线100a方向延伸的容纳腔410以及连通容纳腔410与外界的连接通孔420。连接通孔420的内径小于容纳腔410的内径。连接杆500的一端与阀芯300连接，连接杆500的另一端可活动的贯穿连接通孔420并延伸至容纳腔410内；连接杆500位于容纳腔410内的一端设有径向向外凸出的限位部510，限位部510的直径大于连接通孔420的内径；限位部510被构造为可沿容纳腔410的延伸方向运动。如此，实现阀芯300与驱动装置400之间的可沿预设轴线100a方向活动的配合。

进一步的，在本实施例中，流体通道210靠近工作腔110的一端的内表面锥形的密封面211，沿出口130至工作腔110的方向，密封面211的内径逐渐增大。当阀芯300位于关阀位置时，阀芯300与密封面211配合。连接杆500的直径小于连接通孔420的内径，限位部510的直径小于容纳腔410的内径。如此，使得阀芯300能够在径向上进行微量活动。如果阀芯300的径向位置被固定，在复杂的高压流体环境下，阀芯300的径向位置有可能被永久改变，这将导致阀芯300与阀座200无法实现密封配合。为了避免这一问题，设置锥形的密封面211且阀芯300可在径向上进行微量活动。当阀芯300与密封面211配合时，阀芯300可自动找正，从而有效实现阀芯300与阀座200的密封配合。

在本实施例中，阀芯300为球形。连接杆500的直径比连接通孔420的内径小1mm。限位部510的直径比容纳腔410的内径小1mm。在其他实时方式中，连接杆500的直径比连接通孔420的内径小0.3-3mm，限位部510的直径比容纳腔410的内径小0.3-3mm。

以上所述仅为本申请的部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体内开设有沿预设轴线延伸的工作腔，所述阀体上开设有连通所述工作腔与外界的进口与出口；

阀座，所述阀座可沿所述预设轴线方向活动的设置在所述出口中，所述阀座上开设有连通所述工作腔与外界的流体通道，所述阀座的外周面与所述出口的内周面密封配合；以及

阀芯，所述阀芯位于所述工作腔内，所述阀芯被构造为沿所述预设轴线的方向在与所述阀座配合的关阀位置以及远离所述阀座的开阀位置之间往复运动；

其中，当所述阀芯位于所述关阀位置时，所述流体通道被封闭，当所述阀芯脱离所述关阀位置时，所述流体通道被打开。

2.根据权利要求1所述的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于：

所述天然气井智能流量调节器的自适应关断结构还包括驱动装置，所述驱动装置固定于所述阀体，所述驱动装置与所述阀芯连接，用于驱动所述阀芯在所述开阀位置与所述关阀位置之间往复运动。

3.根据权利要求2所述的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于：

所述阀芯与所述驱动装置可沿所述预设轴线方向活动的配合。

4.根据权利要求3所述的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于：

所述天然气井智能流量调节器的自适应关断结构还包括连接杆，所述驱动装置上开设有沿所述预设轴线方向延伸的容纳腔以及连通所述容纳腔与外界的连接通孔；所述连接通孔的内径小于所述容纳腔的内径；所述连接杆的一端与所述阀芯连接，所述连接杆的另一端可活动的贯穿所述连接通孔并延伸至所述容纳腔内；所述连接杆位于所述容纳腔内的一端设有径向向外凸出的限位部，所述限位部的直径大于所述连接通孔的内径；所述限位部被构造为可沿所述容纳腔的延伸方向运动。

5.根据权利要求4所述的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于：

所述流体通道靠近所述工作腔的一端的内表面锥形的密封面，沿所述出口至所述工作腔的方向，所述密封面的内径逐渐增大；

当所述阀芯位于所述关阀位置时，所述阀芯与所述密封面配合；

所述连接杆的直径小于所述连接通孔的内径，所述限位部的直径小于所述容纳腔的内径。

6.根据权利要求5所述的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于：

所述阀芯为球形。

7.根据权利要求1所述的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于：

所述阀座可沿所述预设轴线方向活动的距离为0.5-5mm。

8.根据权利要求5所述的天然气井智能流量调节器的自适应关断结构，其特征在于：

所述连接杆的直径比所述连接通孔的内径小0.3-3mm。

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