CN116066021A - 平板阀及启闭方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板阀及启闭方法，它包括平板阀主体、带动平板阀主体内的阀杆转动的涡轮和蜗杆、角度传感器和控制器，控制器能够通过角度传感器控制阀杆旋转角度。本发明的有益效果是：极大减轻工人工作强度、延长平板阀使用寿命。

Description

平板阀及启闭方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别是一种平板阀及启闭方法。

背景技术

塔里木山前构造带位于天山南缘，地质构造非常复杂，具有油气藏埋藏深、地层压力高、油气产量大、连通性发育、压力敏感性强、安全密度窗口窄等特点。塔里木油田“三高”井多，山前气井普遍存在高压盐水层、目的层普遍高压、高产，塔中、哈拉哈塘等碳酸盐岩目的层密度窗口窄，溢漏频发，给塔里木油田的钻井安全生产带来巨大的风险。

在石油开采过程中离不开节流压井管汇系统，节流压井管汇系统作为井控装置的核心设备，在防喷器关闭条件下，通过控制节流压井管汇系统中平板阀的开关即可在井口产生一定的回压，恢复泥浆液柱对井底的压力控制；当井口套压较高时，开启节流压井管汇系统中的平板阀，通过平板阀的放喷通道直接放喷。由此可知，平板阀是控制井涌溢流、实施油气井压力控制技术必要的设备，担负着确保节流压井成功率、提高井口装置的安全可靠性的重要任务。

其中，在进行流体放喷时，需要工人旋转平板阀上的手轮多圈(一般旋转13.5圈)，手轮带动平板阀中的阀杆旋转，阀杆带动平板阀内阀芯开启，从而实现流体的放喷，但是工人仅凭经验来判断当前手轮已旋转圈数，经常出现以下问题：

1、若手轮旋转圈数没有到达指定的圈数，则造成平板阀内的阀芯没有完全开启，进而导致平板阀的放喷效果差，若手轮的旋转圈数已经到达设定的圈数后还在继续旋转，很容易造成平板阀内的阀芯损坏，从而极大的缩短了平板阀的使用寿命。

2、在一天的石油开采过程中，放喷次数相当多，而每次都需要人工到现场旋转手轮，这无疑是极大的增加了工人的工作强度，进而降低了放喷效率，且开启后，还需要人工反向旋转手轮，以将平板阀的阀芯关闭，进一步的增加了工人的工作强度。。

发明内容

本发明的目的在于一种结构紧凑、能够极大减轻工人工作强度的平板阀。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：平板阀，包括平板阀主体，还包括分别固设于平板阀阀体的左右侧壁上的左支板和右支板，所述左支板与右支板之间固设有绝缘板，所述平板阀的阀杆的顶部连接有与阀杆同轴设置的连接轴，连接轴的顶表面上焊接有安装板，安装板的顶部安装有角度传感器，角度传感器的输出接口处固设有与连接轴同轴设置的导电柱，导电柱向上贯穿绝缘板设置；

所述绝缘板的顶部架设有龙门架，龙门架的横梁中滑动贯穿有位于导电柱正上方的电极柱，电极柱的外部固设有位于横梁下方的浮动板，电极柱的外部套设有弹簧I，弹簧I的一端固设于浮动板上，另一端固设于龙门架的横梁的底表面上，在弹簧I的弹力作用下，电极柱的底表面抵压在导电柱的顶表面上，电极柱的顶端经信号线I与控制器连接；

所述左支板与右支板之间经转轴转动连接有蜗杆，所述连接轴上安装有蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合，所述左支板的外壁上固设有左支架，左支架上设置有动力单元，动力单元的输出轴与蜗杆的一转轴连接，所述动力单元与控制器连接。

所述动力单元包括固设于左支架上的减速器，减速器的顶部固设有驱动电机，驱动电机的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴与左侧的转轴连接，所述驱动电机与控制器电连接。

所述导电柱的外径小于电极柱的外径，龙门架的横梁上开设有导向孔，所述电极柱滑动安装于导向孔内。

所述平板阀的底部设置有用于监测流体泄漏的泄漏监测机构，泄漏监测机构包括焊接于平板阀阀体底部的底板，底板的顶表面上焊接有顶部带开口的接料筒，接料筒设置于平板阀左侧端口的正下方，接料筒内滑动安装有升降板，升降板的底部焊接有导向杆，导向杆顺次贯穿接料筒的底部和底板设置，且延伸端上固设有固定板，导向杆上套设有弹簧II，弹簧II的底端固设于固定板上，弹簧II的顶端固设于底板的底表面上；所述接料筒的筒底安装有位于升降板下方的压力传感器，压力传感器的输出接口处连接有信号线II，信号线II贯穿接料筒的筒底设置且另一端与控制器连接。

所述接料筒的侧壁上设置有位于升降板上方的截止阀。

所述右支板的右端部固设有右支架，右支架的外壁上固设有导向套，导向套内滑动安装有贯穿右支架的活动杆，活动杆的左延伸端上固设有方头，活动杆的右延伸端上固设有手柄，所述方头、活动杆与右侧转轴同轴设置。

右侧转轴的右端部固设有套筒，套筒的右端面上开设有与方头相配合的方孔。

本发明的另一目的在于提供一种平板阀启闭方法，用于启闭上述平板阀，它包括以下步骤：

S1、当井口套压达到预设压力值时，工人经控制器控制驱动电机启动，平板阀自动开启，此时节流压井管汇系统中的流体经平板阀的放喷通道直接放喷到外部；

S2、当放喷结束后，工人经控制器控制驱动电机反转，平板阀自动关闭。

本发明的有益效果为：

1、本发明的平板阀的阀杆的顶部连接有与阀杆同轴设置的连接轴，连接轴的顶表面上焊接有安装板，安装板的顶部安装有角度传感器，角度传感器的输出接口处固设有与连接轴同轴设置的导电柱，导电柱向上贯穿绝缘板设置，所述绝缘板的顶部架设有龙门架，龙门架的横梁中滑动贯穿有位于导电柱正上方的电极柱，电极柱的外部固设有位于横梁下方的浮动板，电极柱的外部套设有弹簧I，弹簧I的一端固设于浮动板上，另一端固设于龙门架的横梁的底表面上，在弹簧I的弹力作用下，电极柱的底表面抵压在导电柱的顶表面上，电极柱的顶端经信号线I与控制器连接；当井口套压达到预定值时，工人经控制器控制驱动电机启动，驱动电机的转矩经减速器减速后带动左侧的转轴旋转，转轴带动蜗杆绕其自身轴线旋转，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮带动连接轴同步旋转，连接轴带动角度传感器和阀杆同步旋转，阀杆驱动平板阀内的阀芯逐渐开启，同时角度传感器实时检测连接轴的转动的角度，同时角度传感器将角度信号转换成电信号，电信号顺次经导电柱、电极柱、信号线I最后传递给控制器，当控制器接收到的角度值达到预先设定值时，则说明阀芯处于完全打开状态，同时控制器控制驱动电机关闭，此时蜗杆、连接轴和阀杆均停止旋转，从而实现了平板阀的自动开启，此时节流压井管汇系统中的流体经平板阀的放喷通道直接放喷到外部。该装置实现了远程自动的控制平板阀的开启，无需人工到现场手动的开启平板阀，从而极大的减轻了工人的工作强度。此外，通过角度传感器与控制器的配合，能够精确的控制阀杆的转动圈数，从而确保了阀芯处于完全开启状态，进而极大的提高了放喷效率，同时还避免了阀芯完全开启后，工人还在转动平板阀的手轮，进而避免了平板阀内的阀芯损坏，从而极大的延长了平板阀的使用寿命。

2、本发明的平板阀的底部设置有用于监测流体泄漏的泄漏监测机构，泄漏监测机构包括焊接于平板阀阀体底部的底板，底板的顶表面上焊接有顶部带开口的接料筒，接料筒设置于平板阀左侧端口的正下方，接料筒内滑动安装有升降板，升降板的底部焊接有导向杆，导向杆顺次贯穿接料筒的底部和底板设置，且延伸端上固设有固定板，导向杆上套设有弹簧II，弹簧II的底端固设于固定板上，弹簧II的顶端固设于底板的底表面上；所述接料筒的筒底安装有位于升降板下方的压力传感器，压力传感器的输出接口处连接有信号线II，信号线II贯穿接料筒的筒底设置且另一端与控制器连接；若平板阀的左端口与节流压井管汇系统的管道之间出现有流体泄漏的情况时，流体落入到接料筒内且向下压升降板，升降板受压后沿着接料筒向下运动，升降板带动导向杆向下运动，导向杆带动固定板向下运动，固定板向下拉伸弹簧II，当升降板压到压力传感器时，则说明平板阀的左端口与节流压井管汇系统的管道之间出现了泄漏，此时压力传感器发出电信号给控制器，控制器发出报警信号，以通知工人来现场堵漏。因此，无需工人实时的到现场来监测是否出现有泄漏情况，而是有报警信号发出后，才到现场进行堵漏作业，从而节省了人工投入成本，同时进一步的减轻了工人的工作强度。

3、本发明的右支板的右端部固设有右支架，右支架的外壁上固设有导向套，导向套内滑动安装有贯穿右支架的活动杆，活动杆的左延伸端上固设有方头，活动杆的右延伸端上固设有手柄，所述方头、活动杆与右侧转轴同轴设置；右侧转轴的右端部固设有套筒，套筒的右端面上开设有与方头相配合的方孔，当停电时，驱动电机无法继续工作，此时工人只需向左推动活动杆，使活动杆左侧的方头插入到右侧的转轴的方孔内，当方头与方孔配合后，工人转动手柄，手柄带动活动杆转动，活动杆带动方头转动，方头带动套筒旋转，套筒带动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮旋转，从而驱动平板阀的启闭，因此，该装置在停电状态下，仍然能够正常工作，具有通用性更高的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的A-A截面示意图；

图4为图1的I部局部放大示意图；

图5为图1中套筒的结构示意图；

图6为图5的右视图；

图7为泄漏监测机构的结构示意；

图8为本发明的控制原理图。

图中，1-平板阀主体，2-左支板，3-右支板，4-绝缘板，5-阀杆，6-连接轴，7-安装板，8-角度传感器，9-导电柱，10-龙门架，11-电极柱，12-浮动板，13-弹簧I，14-信号线I，15-转轴，16-蜗杆，17-蜗轮，18-驱动电机，19-泄漏监测机构，20-底板，21-接料筒，22-升降板，23-导向杆，24-固定板，25-弹簧II，26-压力传感器，27-信号线II，28-活动杆，29-方头，30-手柄，31-方孔，32-套筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1～8所示，一种平板阀，它包括平板阀主体以及分别固设于平板阀主体1的左右侧壁上的左支板2和右支板3，所述左支板2与右支板3之间固设有绝缘板4，所述平板阀主体1的阀杆5的顶部连接有与阀杆5同轴设置的连接轴6，连接轴6的顶表面上焊接有安装板7，安装板7的顶部安装有角度传感器8，角度传感器8的输出接口处固设有与连接轴6同轴设置的导电柱9，导电柱9向上贯穿绝缘板4设置；所述导电柱9的外径小于电极柱11的外径，龙门架10的横梁上开设有导向孔，所述电极柱11滑动安装于导向孔内。

所述绝缘板4的顶部架设有龙门架10，龙门架10的横梁中滑动贯穿有位于导电柱9正上方的电极柱11，电极柱11的外部固设有位于横梁下方的浮动板12，电极柱11的外部套设有弹簧I13，弹簧I13的一端固设于浮动板12上，另一端固设于龙门架10的横梁的底表面上，在弹簧I13的弹力作用下，电极柱11的底表面抵压在导电柱9的顶表面上，从而确保导电柱9与电极柱11始终导通，电极柱11的顶端经信号线I14与控制器连接。

左支板2与右支板3之间经转轴15转动连接有蜗杆16，连接轴6上安装有蜗轮17，蜗轮17与蜗杆16啮合，左支板2的外壁上固设有左支架，左支架上设置有动力单元，动力单元的输出轴与蜗杆16的一转轴15连接，所述动力单元与控制器连接；动力单元包括固设于左支架上的减速器，减速器的顶部固设有驱动电机18，驱动电机18的输出轴与减速器的输入轴连接，减速器的输出轴与左侧的转轴15连接，驱动电机18与控制器电连接。

平板阀主体1的底部设置有用于监测流体泄漏的泄漏监测机构19，泄漏监测机构19包括焊接于平板阀主体1阀体底部的底板20，底板20的顶表面上焊接有顶部带开口的接料筒21，接料筒21设置于平板阀主体1左侧端口的正下方，接料筒21内滑动安装有升降板22，升降板22的底部焊接有导向杆23，导向杆23顺次贯穿接料筒21的底部和底板20设置，且延伸端上固设有固定板24，导向杆23上套设有弹簧II25，弹簧II25的底端固设于固定板24上，弹簧II25的顶端固设于底板20的底表面上；所述接料筒21的筒底安装有位于升降板22下方的压力传感器26，压力传感器26的输出接口处连接有信号线II27，信号线II27贯穿接料筒21的筒底设置且另一端与控制器连接，所述接料筒21的侧壁上设置有位于升降板22上方的截止阀。

右支板3的右端部固设有右支架，右支架的外壁上固设有导向套，导向套内滑动安装有贯穿右支架的活动杆28，活动杆28的左延伸端上固设有方头29，活动杆28的右延伸端上固设有手柄30，所述方头29、活动杆28与右侧转轴15同轴设置；右侧转轴15的右端部固设有套筒32，套筒32的右端面上开设有与方头29相配合的方孔31。

本实施例还提出一种平板阀自动启闭方法，它包括以下步骤：

S1、当井口套压达到预设压力值时，工人经控制器控制驱动电机18启动，驱动电机18的转矩经减速器减速后带动左侧的转轴15旋转，转轴15带动蜗杆16绕其自身轴线旋转，蜗杆16带动蜗轮17旋转，蜗轮17带动连接轴6同步旋转，连接轴6带动角度传感器8和阀杆5同步旋转，阀杆5驱动平板阀主体1内的阀芯逐渐开启，同时角度传感器8实时检测连接轴6的转动的角度，同时角度传感器8将角度信号转换成电信号，电信号顺次经导电柱9、电极柱11、信号线I14最后传递给控制器，当控制器接收到的角度值达到预先设定值时，则说明阀芯处于完全打开状态，同时控制器控制驱动电机18关闭，此时蜗杆16、连接轴6和阀杆5均停止旋转，从而实现了平板阀主体1的自动开启，此时节流压井管汇系统中的流体经平板阀主体1的放喷通道直接放喷到外部；

S2、当放喷结束后，工人经控制器控制驱动电机18反转，驱动电机18带动转轴15反转，转轴15带动蜗杆16反转，蜗杆16带动蜗轮17反向旋转，蜗轮17带动连接轴6同步反向旋转，连接轴6带动角度传感器8和阀杆5同步反向旋转，同时角度传感器8实时检测连接轴6的转动角度，同时角度传感器8将角度信号转换成电信号，电信号顺次经导电柱9、电极柱11、信号线I14最后传递给控制器，当控制器接收到的角度值达到预先设定值时，则说明阀芯处于完全关闭状态，从而实现了平板阀主体1的自动关闭；

由此可知，该装置实现了远程自动的控制平板阀主体1的开启，无需人工到现场手动的开启平板阀主体1，从而极大的减轻了工人的工作强度。此外，通过角度传感器8与控制器的配合，能够精确的控制阀杆5的转动圈数，从而确保了阀芯处于完全开启状态，进而极大的提高了放喷效率，同时还避免了阀芯完全开启后，工人还在转动平板阀的手轮，进而避免了平板阀主体1内的阀芯损坏，从而极大的延长了平板阀的使用寿命。

在步骤S1～S2中，若平板阀主体1的左端口与节流压井管汇系统的管道之间出现有流体泄漏的情况时，流体落入到接料筒21内且向下压升降板22，升降板22受压后沿着接料筒21向下运动，升降板22带动导向杆23向下运动，导向杆23带动固定板24向下运动，固定板24向下拉伸弹簧II25，当升降板22压到压力传感器26时，则说明平板阀主体1的左端口与节流压井管汇系统的管道之间出现了泄漏，此时压力传感器26发出电信号给控制器，控制器发出报警信号，以通知工人来现场堵漏。因此，无需工人实时的到现场来监测是否出现有泄漏情况，而是有报警信号发出后，才到现场进行堵漏作业，从而节省了人工投入成本，同时进一步的减轻了工人的工作强度。维修堵漏后，打开截止阀，已将接料筒21内的流体排放出来。

当停电时，驱动电机18无法继续工作，此时工人只需向左推动活动杆28，使活动杆28左侧的方头29插入到右侧的转轴15的方孔31内，当方头29与方孔31配合后，工人转动手柄30，手柄30带动活动杆28转动，活动杆28带动方头29转动，方头29带动套筒32旋转，套筒32带动蜗杆16旋转，蜗杆16带动蜗轮17旋转，从而驱动平板阀的启闭，因此，该装置在停电状态下，仍然能够正常工作，具有通用性更高的特点。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.平板阀，包括平板阀主体(1)，其特征在于，还包括分别固设于所述平板阀主体(1)的左右侧壁上的左支板(2)和右支板(3)，所述左支板(2)与所述右支板(3)之间固设有绝缘板(4)，所述平板阀主体(1)的阀杆(5)的顶部连接有与所述阀杆(5)同轴设置的连接轴(6)，所述连接轴(6)的顶表面上焊接有安装板(7)，所述安装板(7)的顶部安装有角度传感器(8)，所述角度传感器(8)的输出接口处固设有与所述连接轴(6)同轴设置的导电柱(9)，所述导电柱(9)向上贯穿所述绝缘板(4)设置；

所述绝缘板(4)的顶部架设有龙门架(10)，所述龙门架(10)的横梁中滑动贯穿有位于所述导电柱(9)正上方的电极柱(11)，所述电极柱(11)的外部固设有位于所述横梁下方的浮动板(12)，所述电极柱(11)的外部套设有弹簧I(13)，所述弹簧I(13)的一端固设于所述浮动板(12)上，另一端固设于所述龙门架(10)的横梁的底表面上，在所述弹簧I(13)的弹力作用下，所述电极柱(11)的底表面抵压在所述导电柱(9)的顶表面上，所述电极柱(11)的顶端经信号线I(14)与控制器连接；

所述左支板(2)与所述右支板(3)之间经转轴(15)转动连接有蜗杆(16)，所述连接轴(6)上安装有蜗轮(17)，所述蜗轮(17)与所述蜗杆(16)啮合，所述左支板(2)的外壁上固设有左支架，所述左支架上设置有动力单元，所述动力单元的输出轴与所述蜗杆(16)的一所述转轴(15)连接，所述动力单元与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的平板阀，其特征在于：所述动力单元包括固设于所述左支架上的减速器，所述减速器的顶部固设有驱动电机(18)，所述驱动电机(18)的输出轴与所述减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴与左侧的所述转轴(15)连接，所述驱动电机(18)与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的平板阀，其特征在于：所述导电柱(9)的外径小于所述电极柱(11)的外径。

4.根据权利要求1所述的平板阀，其特征在于：所述平板阀主体(1)的底部设置有用于监测流体泄漏的泄漏监测机构(19)，所述泄漏监测机构(19)包括焊接于所述平板阀主体(1)底部的底板(20)，所述底板(20)的顶表面上焊接有顶部带开口的接料筒(21)，所述接料筒(21)设置于所述平板阀主体(1)左侧端口的正下方，所述接料筒(21)内滑动安装有升降板(22)，所述升降板(22)的底部焊接有导向杆(23)，所述导向杆(23)顺次贯穿所述接料筒(21)的底部和所述底板(20)设置，且向下贯穿所述底板(20)的延伸端上固设有固定板(24)，所述导向杆(23)上套设有弹簧II(25)，所述弹簧II(25)的底端固设于所述固定板(24)上，所述弹簧II(25)的顶端固设于所述底板(20)的底表面上；所述接料筒(21)的筒底安装有位于所述升降板(22)下方的压力传感器(26)，所述压力传感器(26)的输出接口处连接有信号线II(27)，所述信号线II(27)贯穿所述接料筒(21)的筒底设置且另一端与所述控制器连接。

5.据权利要求4所述的平板阀，其特征在于：所述接料筒(21)的侧壁上设置有位于所述升降板(22)上方的截止阀。

6.根据权利要求1所述的平板阀，其特征在于：所述右支板(3)的右端部固设有右支架，所述右支架的外壁上固设有导向套，所述导向套内滑动安装有贯穿所述右支架的活动杆(28)，所述活动杆(28)的左延伸端上固设有方头(29)，所述活动杆(28)的右延伸端上固设有手柄(30)，所述方头(29)、所述活动杆(28)与右侧所述转轴(15)同轴设置。

7.根据权利要求6所述的平板阀，其特征在于：右侧所述转轴(15)的右端部固设有套筒(32)，所述套筒(32)的右端面上开设有与所述方头(29)相配合的方孔(31)。

8.平板阀启闭方法，用于启闭权利要求1-7中任意一项所述平板阀，其特征在于，它包括以下步骤：

S1、当井口套压达到预设压力值时，工人经所述控制器控制所述动力单元启动，所述平板阀自动开启，节流压井管汇系统中的流体经所述平板阀主体(1)的放喷通道直接放喷到外部；

S2、当放喷结束后，工人经控制器控制所述动力单元反转，所述平板阀自动关闭。

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