CN116576288A - 一种水下节流阀驱动器压力补偿装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下节流阀驱动器压力补偿装置及方法，涉及油气开发装置技术领域，该装置包括驱动器本体，所述驱动器本体顶部开设有能够封闭的注油口和排气孔；所述驱动器本体底部设有能够封闭的进口单流阀和出口单流阀；蓄能器，所述蓄能器设于所述驱动器本体内，且所述蓄能器上方开口与所述驱动器本体的内腔连通，所述蓄能器底部通过能够封闭的短节与驱动器本体外部连通；所述蓄能器内部容积大小能够改变。采用本发明上述水下节流阀驱动器压力补偿装置的压力补偿方法，压力补偿范围广，能够补偿外部压力和温度变化引起的压力变化。

Description

一种水下节流阀驱动器压力补偿装置及方法

技术领域

本发明涉及油气开发装置技术领域，特别是涉及一种水下节流阀驱动器压力补偿装置及方法。

背景技术

水下节流阀是水下采油树的重要部件，驱动器承受外部海水压力，为防止受挤压变形导致失效，通常会设置蓄能器用以补偿驱动器内部压力以达到内外压平衡。但是水下节流阀驱动器与其他液动阀门驱动器不同，为保证可回收性，不共享水下采油树外部补偿器，因此需在水下节流阀驱动器内部安装补偿器。由于水下节流阀驱动器内部集成化程度高，空间体积小，补偿器体积受限，补偿器补偿能力也会受限，尤其随着水深的增加外部压强增大，补偿器无法满足补偿要求。

此外，当温度变化时，内部齿轮油体积会随着温度变化。当补偿器完全补偿海水压力后，温度降低或升高导致液压油体积变化，从而内部压力降低或升高，驱动器内外压不平衡导致驱动器变形损坏，现有水下节流阀补偿器无法补偿温度变化引起的压力变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下节流阀驱动器压力补偿装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，压力补偿范围广，能够补偿外部压力和温度变化引起的压力变化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水下节流阀驱动器压力补偿装置，包括驱动器本体，所述驱动器本体顶部开设有能够封闭的注油口和排气孔；所述驱动器本体底部设有能够封闭的进口单流阀和出口单流阀；蓄能器，所述蓄能器设于所述驱动器本体内，且所述蓄能器上方开口与所述驱动器本体的内腔连通，所述蓄能器底部通过能够封闭的短节与驱动器本体外部连通；所述蓄能器内部容积大小能够改变；控制系统，能够根据蓄能器内压力值以及驱动器本体内外压力值控制进口单流阀和出口单流阀以及短节的打开或封闭，同时还可以控制注油口和排气孔的打开或封闭；本发明可以通过蓄能器吸收或排出驱动器本体内的液压油，实现压力变化时驱动器内的压力补偿，当蓄能器完全补偿海水压力后，温度降低或升高超过设定值，导致液压油体积变化，从而内部压力降低或升高，驱动器内外压不平衡时，本发明还可以通过打开出口单流阀或进口单流阀，将驱动器本体内的液压油排入海水中，或将海水吸入驱动器本体内底部，实现驱动器内外压力的进一步补偿。

可选的，所述驱动器本体顶部固定密封连接有驱动器上盖，所述注油口和排气孔分别开设于所述驱动器上盖处。

可选的，所述注油口上密封设有注油口丝堵，所述排气孔上密封设有排气孔丝堵。

可选的，所述驱动器本体底部固定密封连接有驱动器下盖，所述进口单流阀和出口单流阀均设置于所述驱动器下盖上；所述短节设置于所述驱动器下盖上。

可选的，所述进口单流阀底部安装有进口单流阀防护帽，所述出口单流阀底部安装有出口单流阀防护帽。

可选的，所述短节包括两个双通短节，所述双通短节底部安装有双通短节防护帽，双通短节防护帽圆周方向加工了过滤孔，用于防止海水杂质进入；所述双通短节顶部通过转换接头与所述蓄能器底部连通。

可选的，所述蓄能器为气囊式结构，所述驱动器本体内固定设有支撑板，所述支撑板上开设有安装通孔，所述蓄能器顶部开口固定穿设于所述安装通孔内，自然状态下蓄能器内部充满液压油，蓄能器上部为液压油，下部为海水。

本发明还提供一种水下节流阀驱动器压力补偿方法，包括如下步骤：

打开注油口和排气孔，自注油口注入密度小于水且不溶于水的耐磨液压油，注满后封闭注油口丝堵及排气孔丝堵；

驱动器本体内部压力高于外部压力且处于设定值内时，蓄能器涨开自双通短节排出部分海水，同时自蓄能器开口吸入耐磨液压油；驱动器本体外部压力高于内部压力且处于设定值内时，蓄能器收缩自双通短节吸入部分海水，并压缩内部耐磨液压油进入驱动器本体内腔；

驱动器本体内部压力大于设定值时，蓄能器全部涨开，驱动器本体内部压力仍大于外部压力，通过出口单流阀排出驱动器本体内部分液压油平衡内外部压力；驱动器本体内部压力小于设定值时，蓄能器全部收缩，驱动器本体外部压力仍高于内部压力，通过进口单流阀将部分海水吸入驱动器本体内平衡内外部压力，当驱动器吸入海水时油水分离，海水存在于液压油下方，在内部压力高于外部压力时会优先将海水排出驱动器。本发明可以补偿任何情况下导致的压力变化，保证驱动器内部与外部的压力平衡，驱动器内部零件采用双相不锈钢材质，不会被海水腐蚀。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过蓄能器吸收或排出驱动器本体内的液压油，从而改变驱动器本体内的压力大小，进而可以补偿各种海底水下压力变化。当因温度改变过大造成内外压差过大时，除了采用蓄能器补偿压力外，还可以采用驱动器本体底部的单流阀外排液压油或内吸海水实现驱动器本体内压力的变化，进而可以补偿温度变化引起的驱动器内外压力变化。本发明通过蓄能器和单流阀双重保障，可以规避驱动器内部渗漏引起内部压力损坏零件风险，可以补偿阀杆运动引起的压力变化。

附图说明

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1为本发明水下节流阀驱动器压力补偿装置结构示意图；

图2为本发明中驱动器本体顶部结构示意图；

图3为本发明中进口单流阀和出口单流阀结构示意图；

图4为本发明中蓄能器结构示意图；

附图标记说明：1-驱动器上盖，2-驱动器本体，3-驱动器下盖，4-注油口丝堵，5-支撑板，6-蓄能器，7-转换接头，8-双通短节，9-双通短节防护帽，10-排气孔丝堵，11-出口单流阀，12-出口单流阀防护帽，13-进口单流阀，14-进口单流阀防护帽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种水下节流阀驱动器压力补偿装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，压力补偿范围广，能够补偿外部压力和温度变化引起的压力变化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种水下节流阀驱动器压力补偿装置，参考附图1、附图2、附图3和附图4所示，包括驱动器本体2，驱动器本体2顶部的驱动器上盖1开设有能够封闭的注油口和排气孔，注油口上密封设有注油口丝堵4，排气孔上密封设有排气孔丝堵10；驱动器本体2底部的驱动器下盖3设有能够封闭的进口单流阀13和出口单流阀11，进口单流阀13底部安装有进口单流阀防护帽14，出口单流阀11底部安装有出口单流阀防护帽12，其能够分别通过控制系统的指令打开或关闭；驱动器本体2内固定设有蓄能器6，且蓄能器6上方开口与驱动器本体2的内腔连通，蓄能器6底部通过能够封闭的短节与驱动器本体2外部连通；蓄能器6为气囊式结构，驱动器本体2内固定设有支撑板5，支撑板5上开设有安装通孔，蓄能器6顶部开口固定穿设于安装通孔内，自然状态下蓄能器6内部充满液压油，蓄能器6上部为液压油，下部为海水；控制系统能够根据蓄能器6内压力值以及驱动器本体2内外压力值控制进口单流阀13和出口单流阀11以及双通短节8的打开或封闭，同时还可以控制注油口和排气孔的打开或封闭。

进一步优选的，本发明所采用的短节包括两个双通短节8，双通短节8底部安装有双通短节防护帽9，双通短节防护帽9圆周方向加工了过滤孔，用于防止海水杂质进入；双通短节8顶部通过转换接头7与蓄能器6底部连通。

本发明还提供一种水下节流阀驱动器压力补偿方法，包括如下步骤：

驱动器本体2内部压力高于外部压力时蓄能器6涨开排出部分海水，外部压力高于内部压力时蓄能器6收缩，压缩内部液压油进入驱动器本体2内腔，提高内部压力，当蓄能器6全部涨开时内部压力仍大于外部压力，不能满足补偿能力时，通过出口单流阀11排出部分驱动器本体2内腔的液压油平衡内外部压力，当蓄能器6全部收缩时外部压力仍高于内部压力，不能满足补偿能力时，通过进口单流阀13吸入部分海水进入驱动器本体2内腔底部平衡内外部压力。本发明中所采用的液压油为密度小于水且不溶于水的耐磨液压油，因此当驱动器本体2吸入海水时油水分离，海水存在于液压油下方，在内部压力高于外部压力时会优先将海水排出驱动器本体2。此发明可以补偿任何情况下导致的压力变化，保证驱动器本体2内部与外部的压力平衡。

实施例一

本实施例中，驱动器本体2工作温度为-4℃～66℃，水深800m，蓄能器6设计选用0.7L气囊式补偿器，蓄能器6自然状态下充满耐磨液压油后安装在驱动器内部，在驱动器下盖3下方安装一个出口单流阀11用于外排液体进行补偿，安装一个进口单流阀13用于吸外部液体进行补偿。蓄能器6下端用转换接头7连接至驱动器下盖3，驱动器下盖3下方带两个双通短接8，双通短接8下部安装双通短节防护帽9，双通短节防护帽9圆周方向加工了过滤孔，用于防止海水杂质进入。选用耐磨液压油，油密度小于水的密度，打开注油口丝堵4及排气孔丝堵10，自驱动器本体2的注油口注油至油液溢出，封闭注油口丝堵4及排气孔丝堵10。压力温度调节控制房内加热环境温度为20℃时，与驱动器本体2的注油口连通的节流阀开度处于50％中间位置，充油至驱动器本体2内腔保证蓄能器6完全膨胀充满液压油，再通过驱动器本体2下方双通短接8向蓄能器6施压将驱动器本体2内部润滑油排出0.375L，将蓄能器6设定在中间位置，压力温度调节控制房为一个密闭的柜体类结构，能够实现温度的控制，属于现有技术，此处不做过多赘述。

当温度减低内部压力降低或节流阀安装外部压力升高，蓄能器6收缩将蓄能器6中液压油排至驱动器本体2内腔中使驱动器内部压力升高，当蓄能器6中液体不足以补偿外部压力时，驱动器本体2内外部形成压差达到进口单流阀13开启压力，吸入海水补偿外部压力，海水位于油液下方。当温度升高内部压力升高或节流阀回收外部压力降低，蓄能器6膨胀将液压油充入蓄能器6中，使驱动器本体2内部压力降低，当蓄能器6中空间不足以补偿内部压力，驱动器本体2内外部形成压差达到出口单流阀11开启压力，排出位于驱动器本体2内底部的海水达到内外压平衡。因阀杆密封渗漏、活塞密封渗漏、阀杆运动导致驱动器补偿腔内部压力增加，本发明可以通过蓄能器6和出口单流阀11及进口单流阀13双重保障防止因驱动器本体2内部压力增加而损坏驱动器。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种水下节流阀驱动器压力补偿装置，其特征在于：包括驱动器本体，所述驱动器本体顶部开设有能够封闭的注油口和排气孔；所述驱动器本体底部设有能够封闭的进口单流阀和出口单流阀；蓄能器，所述蓄能器设于所述驱动器本体内，且所述蓄能器上方开口与所述驱动器本体的内腔连通，所述蓄能器底部通过能够封闭的短节与驱动器本体外部连通；所述蓄能器内部容积大小能够改变。

2.根据权利要求1所述的水下节流阀驱动器压力补偿装置，其特征在于：所述驱动器本体顶部固定密封连接有驱动器上盖，所述注油口和排气孔分别开设于所述驱动器上盖处。

3.根据权利要求2所述的水下节流阀驱动器压力补偿装置，其特征在于：所述注油口上密封设有注油口丝堵，所述排气孔上密封设有排气孔丝堵。

4.根据权利要求1所述的水下节流阀驱动器压力补偿装置，其特征在于：所述驱动器本体底部固定密封连接有驱动器下盖，所述进口单流阀和出口单流阀均设置于所述驱动器下盖上；所述短节设置于所述驱动器下盖上。

5.根据权利要求4所述的水下节流阀驱动器压力补偿装置，其特征在于：所述进口单流阀底部安装有进口单流阀防护帽，所述出口单流阀底部安装有出口单流阀防护帽。

6.根据权利要求4所述的水下节流阀驱动器压力补偿装置，其特征在于：所述短节包括两个双通短节，所述双通短节底部安装有双通短节防护帽；所述双通短节顶部通过转换接头与所述蓄能器底部连通。

7.根据权利要求1所述的水下节流阀驱动器压力补偿装置，其特征在于：所述蓄能器为气囊式结构，所述驱动器本体内固定设有支撑板，所述支撑板上开设有安装通孔，所述蓄能器顶部开口固定穿设于所述安装通孔内。

8.一种水下节流阀驱动器压力补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：

打开注油口和排气孔，自注油口注入密度小于水且不溶于水的耐磨液压油，注满后封闭注油口丝堵及排气孔丝堵；

驱动器本体内部压力高于外部压力且处于设定值内时，蓄能器涨开自双通短节排出部分海水，同时自蓄能器开口吸入耐磨液压油；驱动器本体外部压力高于内部压力且处于设定值内时，蓄能器收缩自双通短节吸入部分海水，并压缩内部耐磨液压油进入驱动器本体内腔；

驱动器本体内部压力大于设定值时，蓄能器全部涨开，驱动器本体内部压力仍大于外部压力，通过出口单流阀排出驱动器本体内部分液压油平衡内外部压力；驱动器本体内部压力小于设定值时，蓄能器全部收缩，驱动器本体外部压力仍高于内部压力，通过进口单流阀将部分海水吸入驱动器本体内平衡内外部压力。