CN115288636A - 气井复合阶段式控压生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气井复合阶段式控压生产系统，阶段式笼套阀阀体内设置有进气通道和出气通道，进气通道和出气通道呈垂直状态，进气通道和出气通道连通处设置有笼套，阶段式笼套阀阀体内还设置有控流槽，控流槽压紧笼套；控流槽内滑动连接有阀芯组件，阀芯组件的下端连接有密封垫；阶段式笼套阀阀体的顶部连接有阀盖，阀盖上滑动连接有阀杆，阀杆的下端与阀芯组件固定连接；阀盖上设置有执行器，阀杆的上端与执行器的驱动杆相连接；阶段式笼套阀阀体、笼套和阀芯组件均由硬质合金钢制成。本发明方便执行器与控制器的连接实现精准控制，结构稳定性好，能够有效解决气井冲砂严重、不能精细化实现阀门开度问题。
Description
技术领域
本发明属于气井采气工程技术领域，具体涉及一种气井复合阶段式控压生产系统。
背景技术
页岩气实现效益开采需经过大规模水力压裂形成复杂裂缝网络，过高的配产将导致井周有效应力急剧升高，缝网区域迅速闭合破坏，部分丧失导流能力，同时引发产量快速递减和中长期累产的减少，现有传统技术采用针阀+固定油嘴进行控压，但是这种方式需要人工进行现场根据压力进行现场更换，且存在固定油嘴抗砂能力差等问题，无法实现科学有效的生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种气井复合阶段式控压生产系统，用以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种气井复合阶段式控压生产系统，包括阶段式笼套阀阀体、阀芯组件、阀盖、执行器和排气阀，阶段式笼套阀阀体内设置有进气通道和出气通道，进气通道和出气通道呈垂直状态，且进气通道和出气通道连通处设置有笼套，阶段式笼套阀阀体内还设置有位于出气通道上方的控流槽，控流槽压紧笼套；所述控流槽内滑动连接有阀芯组件，阀芯组件的下端连接有用以密封或打开笼套的密封垫；所述阶段式笼套阀阀体的顶部连接有阀盖，阀盖上滑动连接有阀杆，阀杆的下端与阀芯组件固定连接；所述阀盖上设置有用以驱动阀杆上下移动的执行器，阀杆的上端与执行器的驱动杆相连接；所述阶段式笼套阀阀体、笼套和阀芯组件均由硬质合金钢制成。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述密封垫通过阀芯压紧螺钉连接于阀芯组件的下端，且阀芯压紧螺钉的螺钉头和密封垫之间设置有双叠自锁防松垫圈。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述阶段式笼套阀阀体上还设有连通进气通道的排气孔，并且排气孔上设有排气阀。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述笼套和出气通道之间设置有第一O形圈。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述阶段式笼套阀阀体和阀盖通过双头螺柱相连接，双头螺柱上螺纹连接有紧固用的六角螺母。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述六角螺母和阀盖之间压紧有平垫圈和第一标准型弹簧垫圈，第一标准型弹簧垫圈设置于平垫圈和六角螺母之间。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述阀盖上设置有套接于阀杆外的填料座，填料座内从下到上的设置有中填料和上填料。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述填料座上设置有用以压紧中填料和上填料的填料压盖，填料压盖通过内六角圆柱头螺钉连接于阀盖上。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述执行器的下部连接法兰与阀盖通过内六角螺栓相连接，内六角螺栓与下部连接法兰之间压紧有第二标准型弹簧垫圈。
作为本发明中一种优选的技术方案，所述阀芯组件和控流槽的内壁之间设置有第二O形圈，阶段式笼套阀阀体和阀盖之间设置有第三O形圈。
有益效果：本发明中的进气通道和出气通道呈垂直状态，通过进气转向出气呈垂直状态能够有效对气体流速起到良好的控制，有利于后续截止关断时具有快速性；阶段式笼套阀阀体内还设置有位于出气通道上方的控流槽，控流槽压紧笼套，可以保证笼套的稳定性；阀芯组件的下端连接有用以密封或打开笼套的密封垫，随着阀芯组件在控流槽内滑动，阀芯组件可以带动密封垫进入笼套或离开笼套，并且在移入笼套内后对出气通道进行密封，从而实现阀门关，在密封垫离开笼套时，使得进气通道和出气通道连通，从而实现阀门开；阶段式笼套阀阀体的顶部连接有阀盖，阀盖上滑动连接有阀杆，阀杆的下端与阀芯组件固定连接，进而方便通过阀杆带动阀芯组件上下滑动，实现密封垫的上下滑动，进而实现密封垫进入笼套或离开笼套，实现阀门开和阀门关；阀盖上设置有用以驱动阀杆上下移动的执行器，方便执行器与控制器的连接实现精准控制，阀杆的上端与执行器的驱动杆相连接，保证执行器与阶段式笼套阀阀体之间的相对位置，进而方便执行器控制阶段式笼套阀阀体内的阀杆，进而更加智能化的控制阀门开和阀门关；再者，阶段式笼套阀阀体、笼套和阀芯组件均由硬质合金钢制成，结构稳定性好，能够有效解决气井冲砂严重、不能精细化实现阀门开度问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-阶段式笼套阀阀体；2-第一O形圈；3-排气阀；4-双叠自锁防松垫圈；5-阀芯压紧螺钉；6-阀芯组件；7-第二O形圈；8-第三O形圈；9-阀盖；10-双头螺柱；11-六角螺母；12-平垫圈；13-第一标准型弹簧垫圈；14-填料座；15-中填料；16-上填料；17-填料压盖；18-内六角圆柱头螺钉；19-内六角螺栓；20-第二标准型弹簧垫圈；21-进气通道；22-出气通道；23-执行器；24-下部连接法兰。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例：
如图1所示，本实施例提供了一种气井复合阶段式控压生产系统，包括阶段式笼套阀阀体1、阀芯组件6、阀盖9、执行器23和排气阀3，阶段式笼套阀阀体1内设置有进气通道21和出气通道22，进气通道21和出气通道22呈垂直状态，通过进气转向出气呈垂直状态能够有效对气体流速起到良好的控制，有利于后续截止关断时具有快速性，且进气通道21和出气通道22连通处设置有笼套，阶段式笼套阀阀体1内还设置有位于出气通道22上方的控流槽，控流槽压紧笼套，可以保证笼套的稳定性；所述控流槽内滑动连接有阀芯组件6，阀芯组件6的下端连接有用以密封或打开笼套的密封垫，随着阀芯组件6在控流槽内滑动，阀芯组件6可以带动密封垫进入笼套或离开笼套，并且在移入笼套内后对出气通道22进行密封，从而实现阀门关，在密封垫离开笼套时，使得进气通道21和出气通道22连通，从而实现阀门开；所述阶段式笼套阀阀体1的顶部连接有阀盖9，阀盖9上滑动连接有阀杆，阀杆贯穿阀盖9，并可相对于阀盖9进行上下滑动，阀杆的下端与阀芯组件6固定连接，进而方便通过阀杆带动阀芯组件6上下滑动，实现密封垫的上下滑动，进而实现密封垫进入笼套或离开笼套，实现阀门开和阀门关；所述阀盖9上设置有用以驱动阀杆上下移动的执行器23，方便执行器与控制器的连接实现精准控制，阀杆的上端与执行器23的驱动杆相连接，保证执行器23与阶段式笼套阀阀体1之间的相对位置，进而方便执行器23控制阶段式笼套阀阀体1内的阀杆，进而更加智能化的控制阀门开和阀门关；所述阶段式笼套阀阀体1、笼套和阀芯组件6均由硬质合金钢制成，结构稳定性好，能够有效解决气井冲砂严重、不能精细化实现阀门开度问题。
本发明中的进气通道21和出气通道22呈垂直状态，通过进气转向出气呈垂直状态能够有效对气体流速起到良好的控制，有利于后续截止关断时具有快速性；阶段式笼套阀阀体1内还设置有位于出气通道22上方的控流槽，控流槽压紧笼套，可以保证笼套的稳定性；阀芯组件6的下端连接有用以密封或打开笼套的密封垫，随着阀芯组件6在控流槽内滑动，阀芯组件6可以带动密封垫进入笼套或离开笼套，并且在移入笼套内后对出气通道22进行密封，从而实现阀门关，在密封垫离开笼套时，使得进气通道21和出气通道22连通，从而实现阀门开；阶段式笼套阀阀体1的顶部连接有阀盖9，阀盖9上滑动连接有阀杆，阀杆的下端与阀芯组件6固定连接，进而方便通过阀杆带动阀芯组件6上下滑动，实现密封垫的上下滑动，进而实现密封垫进入笼套或离开笼套，实现阀门开和阀门关；阀盖9上设置有用以驱动阀杆上下移动的执行器23，方便执行器与控制器的连接实现精准控制，阀杆的上端与执行器23的驱动杆相连接，保证执行器23与阶段式笼套阀阀体1之间的相对位置，进而方便执行器23控制阶段式笼套阀阀体1内的阀杆，进而更加智能化的控制阀门开和阀门关；再者，阶段式笼套阀阀体1、笼套和阀芯组件6均由硬质合金钢制成，结构稳定性好，能够有效解决气井冲砂严重、不能精细化实现阀门开度问题。
需要说明的是，执行器23优选为大推力执行器，且执行器23连接控制器，通过控制器远程或本地控制执行器23，进而精细化地控制阀门的开度大小，在实际中，可以在进气通道21和出气通道22之间设置有压力变送器，以控制每日的油压降落，比如：当井口油压＞20MPa时，通过控制阀门开度控制每天压降在0.02-0.15MPa/d；油压10-20MPa时，通过控制阀门开度控制每天压降在0.03-0.07MPa/d；油压＜10MPa时，通过控制阀门开度控制每天压降在0.01-0.03MPa/d。注：其油压可在0-55任意值设置,压降值也是任意设定。
又比如，在进气通道21和出气通道22之间设置有压力变送器，再通过大推力执行器和本阶段笼套式阀控制阀门开度大小或开关。设定套压在10Mpa时，本阶段笼套式阀开启阀门，设定控压阀阀后压力低于2Mpa时，阀门开关。复合阶段式控压系统使气井进入下一个生产周期。通过不断的智能间开，实现气井的持续性生产，最终实现替代固定油嘴，通过阶段式控压阀0-25.4mm流通通径自由调节开度大小，执行器23可实现1％精度调节。同时可通过阶段压力区间值自由设定控压阀阀前、阀后压力压降值，实现精细化控压生产。
本发明中的执行器结合控制器和在井口设置压力检测装置，可以具有以下好处：
1实时获取井口压力、产量数据，实时分析，然后通过执行器控制阀门开度对气井实现精准控制；
2通过执行器控制阀门开度在气井生产初期进行压力控制，降低压力和产量递减速率，保持地层能量，延长生产时间；
3通过执行器控制阀门开度在气井生产中后期进行压力精准控制，保证井口流动处于临界流动状态，防止回压波动造成气井产量波动，降低水淹发生的可能性；
4气井进入中晚期时，可根据气场需要，进行系统更换实现智能间开、柱塞等综合治理工艺；
5气井从初期开采的精细化控压、中期排采工艺当中柱塞、泡排，晚期智能间开等全生命周期的使用。
实施例二：
本实施例是在实施例一基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述密封垫通过阀芯压紧螺钉5连接于阀芯组件6的下端，通过简单的方式保证了密封垫的稳定性，而且可以使得密封垫能够随着阀芯组件6一起移动，进而实现阀门的开关，且阀芯压紧螺钉5的螺钉头和密封垫之间设置有双叠自锁防松垫圈4，可以进一步提高密封垫的稳定性，防止在工作的过程中密封垫出现松动，同时也可以避免阀芯压紧螺钉5对密封垫的压力太大而破坏密封垫的结构。
实施例三：
本实施例是在实施例一或实施例二基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一或实施例二的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述阶段式笼套阀阀体1上还设有连通进气通道21的排气孔，并且排气孔上设有排气阀3，以减少阀门开启或关闭时对阀杆的推拉作用力，进而提高设备的使用寿命。
实施例四：
本实施例是在实施例一至实施例三中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例三中任一实施例的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述笼套和出气通道22之间设置有第一O形圈2，此处的笼套和出气通道22之间，是指出气通道22朝向笼套的一面，可以说第一O形圈2是套在出气通道22的通孔外的，这样不会破坏出气通道22的结构，而且可以加强笼套和出气通道22之间的气密性，在密封垫移入笼套内后对出气通道22进行密封时，可以有效防止阶段式笼套阀阀体1内部漏气，进而保证设备的精确控制。
实施例五：
本实施例是在实施例一至实施例四中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例四中任一实施例的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述阶段式笼套阀阀体1和阀盖9通过双头螺柱10相连接，双头螺柱10上螺纹连接有紧固用的六角螺母11，双头螺柱10可以同时与阶段式笼套阀阀体1和阀盖9螺纹连接，然后再在双头螺柱10上拧紧六角螺母11，进一步加强双头螺柱10的稳定性，进而加强阶段式笼套阀阀体1和阀盖9的稳定性。
实施例六：
本实施例是在实施例五基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例五的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述六角螺母11和阀盖9之间压紧有平垫圈12和第一标准型弹簧垫圈13，第一标准型弹簧垫圈13设置于平垫圈12和六角螺母11之间，平垫圈12可以使得第一标准型弹簧垫圈13的压紧效果更加平稳，进而使得六角螺母11的连接更加稳定，在本气井复合阶段式控压生产系统运行的过程中难免会出现震动，而第一标准型弹簧垫圈13就可以适当的减弱六角螺母11受到的震动的影响，进而使得双头螺柱10的连接更加稳定。
实施例七：
本实施例是在实施例一至实施例六中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例六中任一实施例的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述阀盖9上设置有套接于阀杆外的填料座14，填料座14内从下到上的设置有中填料15和上填料16，其中上填料16位于中填料15上方，形成多层密封结构，而通过中填料15和上填料16对阀杆进行包覆，可以实现良好的动密封，在阀杆移动过程中还能保持有效的密封作用，进而使得整体的密封性更好。
实施例八：
本实施例是在实施例七基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例七的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述填料座14上设置有用以压紧中填料15和上填料16的填料压盖17，填料压盖17通过内六角圆柱头螺钉18连接于阀盖9上，保证填料压盖17的稳定性，同时利用填料压盖17可以压紧中填料15和上填料16，使得中填料15和上填料16对阀杆的密封效果更好。需要说明的是，填料压盖17也是套接于阀杆外的，在保证对中填料15和上填料16压紧的同时，并不会影响阀杆的移动。需要说明的是，本实施例中采用的是通过内六角圆柱头螺钉18将填料压盖17连接于阀盖9上，在实际中，也可以是其他普通螺钉，不做具体的限制。
实施例九：
本实施例是在实施例一至实施例八中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例八中任一实施例的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述执行器23的下部连接法兰24与阀盖9通过内六角螺栓19相连接，内六角螺栓19与下部连接法兰24之间压紧有第二标准型弹簧垫圈20。需要说明的是，本实施例中采用的是通过内六角螺栓19将下部连接法兰24与阀盖9拧紧，在实际中，也可以是其他普通螺栓或螺钉，不做具体的限制。
实施例十：
本实施例是在实施例一至实施例九中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例九中任一实施例的具体区别是：
作为本发明中一种优选的实施方案，需要进一步说明的是，所述阀芯组件6和控流槽的内壁之间设置有第二O形圈7，保证了阀芯组件6与控流槽之间的气密性，避免产生漏气的情况，同时保证了设备的精确控制，阶段式笼套阀阀体1和阀盖9之间设置有第三O形圈8，避免产生漏气的情况，同时保证了阶段式笼套阀阀体1和阀盖9之间的气密性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，包括阶段式笼套阀阀体(1)、阀芯组件(6)、阀盖(9)、执行器(23)和排气阀(3)，阶段式笼套阀阀体(1)内设置有进气通道(21)和出气通道(22)，进气通道(21)和出气通道(22)呈垂直状态，且进气通道(21)和出气通道(22)连通处设置有笼套，阶段式笼套阀阀体(1)内还设置有位于出气通道(22)上方的控流槽，控流槽压紧笼套；所述控流槽内滑动连接有阀芯组件(6)，阀芯组件(6)的下端连接有用以密封或打开笼套的密封垫；所述阶段式笼套阀阀体(1)的顶部连接有阀盖(9)，阀盖(9)上滑动连接有阀杆，阀杆的下端与阀芯组件(6)固定连接；所述阀盖(9)上设置有用以驱动阀杆上下移动的执行器(23)，阀杆的上端与执行器(23)的驱动杆相连接；所述阶段式笼套阀阀体(1)、笼套和阀芯组件(6)均由硬质合金钢制成。
2.根据权利要求1所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述密封垫通过阀芯压紧螺钉(5)连接于阀芯组件(6)的下端，且所述阀芯压紧螺钉(5)的螺钉头和密封垫之间设置有双叠自锁防松垫圈(4)。
3.根据权利要求1所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述阶段式笼套阀阀体(1)上还设有连通进气通道(21)的排气孔，并且排气孔上设有排气阀(3)。
4.根据权利要求1所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述笼套和出气通道(22)之间设置有第一O形圈(2)。
5.根据权利要求1所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述阶段式笼套阀阀体(1)和阀盖(9)通过双头螺柱(10)相连接，双头螺柱(10)上螺纹连接有紧固用的六角螺母(11)。
6.根据权利要求5所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述六角螺母(11)和阀盖(9)之间压紧有平垫圈(12)和第一标准型弹簧垫圈(13)，第一标准型弹簧垫圈(13)设置于平垫圈(12)和六角螺母(11)之间。
7.根据权利要求1所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述阀盖(9)上设置有套接于阀杆外的填料座(14)，填料座(14)内从下到上的设置有中填料(15)和上填料(16)。
8.根据权利要求7所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述填料座(14)上设置有用以压紧中填料(15)和上填料(16)的填料压盖(17)，填料压盖(17)通过内六角圆柱头螺钉(18)连接于阀盖(9)上。
9.根据权利要求1所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述执行器(23)的下部连接法兰(24)与阀盖(9)通过内六角螺栓(19)相连接，内六角螺栓(19)与下部连接法兰(24)之间压紧有第二标准型弹簧垫圈(20)。
10.根据权利要求1所述的气井复合阶段式控压生产系统，其特征在于，所述阀芯组件(6)和控流槽的内壁之间设置有第二O形圈(7)，阶段式笼套阀阀体(1)和阀盖(9)之间设置有第三O形圈(8)。
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| CN202210946249.6A Pending CN115288636A (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 气井复合阶段式控压生产系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115288636A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116006701A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-04-25 | 四川圣诺油气工程技术服务有限公司 | 一种笼套式节流阀 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206845147U (zh) * | 2017-06-09 | 2018-01-05 | 西安海智机电设备有限公司 | 一种智能调节型针阀及远程开关井控制系统 |
| CN107806334A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-03-16 | 中山乐满石油设备有限公司 | 一种全无线集成式电动防冻调节截止复合阀间开智能采气系统 |
| CN108729875A (zh) * | 2017-04-19 | 2018-11-02 | 张洪新 | 一种可调节的多参数采集电动定压阀 |
| CN113622867A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-09 | 北京金圣奥能源技术有限公司 | 一种基于差分阀的气井采气系统及其控制方法 |
| CN215213435U (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-17 | 北京金圣奥能源技术有限公司 | 一种智能气井差分阀 |
-
2022
- 2022-08-08 CN CN202210946249.6A patent/CN115288636A/zh active Pending
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