CN206738603U - 高效节流抗冲蚀针型可调油嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，包括阀体，阀体内设置有中心孔，阀体的侧壁上设置有流体入口，中心孔的一端设置有流体出口，中心孔内套设有能沿轴向移动的阀芯，阀芯的一端设置有锥杆头，中心孔内位于流体入口和流体出口之间、且靠近流体出口的一侧套设有阀座，阀座内设置有沿轴向贯通的阀座通孔，阀座通孔靠近锥杆头的一端设置有锥孔部，锥孔部的锥度与锥杆头的锥度相同，锥杆头的外壁与锥孔部的侧壁之间构成等宽度节流环隙。该油嘴克服现有技术中存在的过流间隙小、油嘴易堵塞、阀杆易断裂造成针型阀失效等问题，有效地提高油嘴的节流能力和效率，抑制油嘴损伤增长使用寿命，有效降低成本投入。

Description

高效节流抗冲蚀针型可调油嘴

技术领域

本实用新型涉及石油工程中油气井测试设备领域，尤其涉及一种高效节流抗冲蚀针型可调油嘴。

背景技术

油嘴是油气井地面测试流程和生产流程的一个重要环节，油嘴冲蚀刺大、刺漏可能造成井控失控、设备损坏、环境污染等严重的后果。在复杂井测试地面流程中，为维持复杂井测试之间以及钻台总汇管之间的压力平衡，一般都安装有节流装置——油嘴。一般的油气井测试中，需要合理的控制油井生产压差，需要在节流管汇中同时使用固定油嘴和可调油嘴，可以通过可调油嘴来进行一定范围的调节，尽量避免关井更换固定油嘴等一系列繁琐的工作，减少操作人员的工作量。目前常用的针型可调节流油嘴是通过沿锥杆头与合金座套之间的环隙构成有效的节流通道。实际使用中可以通过手轮调节锥杆头前后位置，改变锥杆头与阀座之间的间隙来控制节流作用，控制过流流量和合理温降，当油嘴前后两侧压力达到临界压差时，流经油嘴的流体质量流率不再增加，达到稳定状态，满足了工业油气井开发时稳定节流的目的。

油气井测试尤其是返排放喷过程中，返排流体复杂，往往是高压气流或者液流携带射孔碎屑、重泥浆、钻塞碎屑、压裂砂、地层出砂，高压流体在地面管汇中高速流动，经常由于冲蚀和磨蚀导致管汇(油嘴等)损坏，极端情况下，仅开井两分钟就能将油嘴“冲坏”，从而导致更换成本增加、地面流程敞喷，严重的导致地面流程失控产生井控风险，从而造成周围环境严重污染、设备损毁以及人员不安全隐患，也会导致工作制度失效、影响长期稳产等。由于油嘴前后压差大，天然气会在节流后形成水合物堵塞油嘴。

工业上一般采用高硬度合金材料或陶瓷材料来抑制流体中砂粒对油嘴的冲蚀作用，或者采用多级油嘴来逐级降压节流，并根据实际放喷量来选用合适的固定油嘴尺寸并调节可调油嘴来控制多级油嘴间的降压比例关系。但是采用多级油嘴势必会增加整体地面工程的复杂程度及设备的占地面积。

现有技术的针型可调油嘴结构中，高压流体由针型阀的侧面入口进入后向阀腔内流动，经过90度拐弯后，高压流体向阀座头部和阀芯(锥杆头)形成的环隙内流动，通过调节手轮控制阀芯的前后位置来改变阀座头部和阀芯(锥杆头)间的环隙面积对高压流体进行节流；流经环隙的流体压力降低流速提高后，向阀座尾部流动，由于阀芯前段为锥形，流动截面积迅速扩大，节流效应减弱，从阀座尾部到出口压力逐渐回复，流速逐渐降低直到达到稳定状态；与固定油嘴内等直径长通道的延长度方向均有节流作用相比，其节流效应主要发生在阀座头部与阀芯(锥杆头)形成的环隙间，是一种线节流作用。

现有技术的针型可调油嘴存在如下问题：(1)阀芯(锥杆头)为一锥面，阀座为一直筒型，锥杆头插入阀座内，仅在阀座头部边缘处形成环隙最小节流面积，并仅在此处形成主要节流效应；(2)与等效固定油嘴沿长度方向横截面均有节流作用相比，针型节流油嘴仅在线环隙有节流作用，需要更小的节流环隙才能达到固定油嘴节流的作用，这样阀座头部和阀芯(锥杆头)间的环隙面积就需要极小(等价10mm固定油嘴横截面积的间隙宽度仅为0.5mm)，如此小的环隙极易造成堵塞，使针型阀失效；(3)较小的环隙会在局部对流体造成极大的降压，会促使空化现象的发生，线环隙节流后流道急剧变大，空化气泡迅速破裂对阀芯和阀座形成较大脉动冲击形成损伤，同时较大的脉动冲击也会造成阀杆的疲劳失效甚至断裂；(4)如果流体中携砂，线环隙节流后压力急剧降低，流速急剧提高，也会造成流体中砂砾对阀座和阀芯壁面的冲蚀作用，形成冲蚀损伤。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，克服现有技术中存在的过流间隙小、油嘴易堵塞、阀杆易断裂造成针型阀失效等问题，有效地提高油嘴的节流能力和效率，抑制油嘴损伤增长使用寿命，有效降低成本投入。

本实用新型的目的是这样实现的，一种高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，包括阀体，所述阀体内沿轴向设置有中心孔，所述阀体的侧壁上沿径向设置有流体入口，所述中心孔的一端设置有流体出口，所述中心孔内套设有能沿轴向移动的阀芯，所述阀芯靠近所述流体出口的一端设置有锥杆头，所述中心孔内位于所述流体入口和所述流体出口之间、且靠近所述流体出口的一侧套设有阀座，所述阀座内设置有沿轴向贯通的阀座通孔，所述阀座通孔靠近所述锥杆头的一端设置有孔径自外向内渐缩的锥孔部，所述锥孔部的锥度与所述锥杆头的锥度相同，所述锥杆头的外壁与所述锥孔部的侧壁之间构成等宽度节流环隙。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述阀座通孔的侧壁上覆盖设置有厚度均匀的防损伤单元。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述防损伤单元由高硬度合金材料层或陶瓷材料层构成。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述阀体的轴向另一端穿设有能沿轴向调节所述阀芯轴向位置的调节结构。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述中心孔为轴向贯通孔，所述中心孔的另一端密封连接有阀盖，所述阀体远离所述流体出口的一端密封设置有密封接头，所述阀盖的自由端密封穿设通过所述密封接头。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述阀盖内设置有沿轴向贯通的阀盖通孔，所述阀芯的一端能移动地穿设于所述阀盖通孔内，所述阀盖通孔的另一端自外向内穿设有能沿轴向移动的调节杆，所述调节杆的一端与所述阀芯的一端固定连接，所述阀盖的侧壁上穿设有能固定所述调节杆的锁紧螺钉。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述调节杆的另一端固定连接有能旋转推动所述调节杆沿轴向移动的手轮，所述阀盖通孔的一端设置有直径增大的第一通孔沉槽部，所述调节杆的另一端的外壁上套设有能沿所述第一通孔沉槽部移动的调节杆套。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述阀盖通孔的另一端设置有直径增大的第二通孔沉槽部，所述阀芯的一端与所述第二通孔沉槽部之间设置有能径向支撑所述阀芯的支撑套，所述第二通孔沉槽部位于所述支撑套端部的位置设置有用于轴向定位的孔用弹性挡圈。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述阀体的侧壁上设置有针型阀。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述中心孔内设置有第一台阶部，所述阀座的外壁上设置有第二台阶部，所述第一台阶部能轴向卡止所述第二台阶部。，

由上所述，本实用新型提供的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴具有如下有益效果：

(1)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴中，在阀座通孔的一端设置与阀芯的锥杆头锥度一致的锥孔部，锥孔部与锥杆头之间形成等宽度节流环隙，构成对高压流体的面环隙节流，从而提高油嘴的节流能力和效率；

(2)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴的锥杆头能沿阀座轴向移动，进而实现锥孔部与锥杆头之间的节流环隙面积的调整；

(3)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴中，阀座的内侧壁上覆盖设置防损伤单元，能抑制携砂流体或含空化气泡的流体对阀座的损伤，有效延长阀座的使用寿命；

(4)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴结构简单，使用寿命长，避免因油嘴失效造成的敞喷事故对人员及设备造成危害，安全性高，且能有效降低成本投入，有利于广泛推广使用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴的结构示意图。

图中：

100、高效节流抗冲蚀针型可调油嘴；

1、阀体；

101、流体入口；102、流体出口；

11、中心孔；

12、阀芯；121、锥杆头；

13、阀座；131、阀座通孔；132、锥孔部；

14、阀盖；141、阀盖通孔；

15、密封接头；

2、防损伤单元；

3、针型阀；

4、调节结构；

41、调节杆；

42、锁紧螺钉；

43、手轮；

44、调节杆套；

45、支撑套。

具体实施方式

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

如图1所示，本实用新型提供一种高效节流抗冲蚀针型可调油嘴100，包括阀体1，阀体1的侧壁上设置有针型阀3(现有技术，针型阀3是可以精确调整的阀门，用于开启或切断管道通路，针型阀3能承受更大的压力，密封性能好，一般用于较小流量、较高压力的气体或液体介质的密封)，阀体1内沿轴向设置有中心孔11，阀体1的侧壁上沿径向设置有流体入口101，中心孔11的一端设置有流体出口102，中心孔11远离流体出口102的一侧套设有能沿轴向移动的阀芯12，阀芯12靠近流体出口102的一端设置有锥杆头121，中心孔11内位于流体入口101和流体出口102之间、且靠近流体出口102的一侧套设有阀座13，在本实施方式中，阀座13通过螺纹连接于中心孔11内，中心孔内设置有第一台阶部，阀座的外壁上设置有第二台阶部，第一台阶部能轴向卡止第二台阶部，进一步保证阀座在中心孔内轴向定位稳固。阀座13内设置有沿轴向贯通的阀座通孔131，阀座通孔131靠近锥杆头121的一端设置有孔径自外向内渐缩的锥孔部132，锥孔部132的锥度与锥杆头121的锥度相同，锥杆头121的外壁与锥孔部132的侧壁之间构成等宽度节流环隙，该等宽度节流环隙具有一定的长度(阀座13的长度)。本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴100中，锥孔部132与锥杆头121之间形成等宽度节流环隙，构成对高压流体的面环隙节流，从而提高油嘴的节流能力和效率；等宽度节流环隙的设置能避免对高压流体局部节流后流体压力、速度和温度的急剧变化带来的不良影响；锥杆头121能沿阀座13轴向移动，进而实现锥孔部132与锥杆头121之间的节流环隙面积的调整；本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴100结构简单，使用寿命长，避免因油嘴失效造成的敞喷事故对人员及设备造成危害，安全性高，且能有效降低成本投入，有利于广泛推广使用。

进一步，如图1所示，阀座通孔131的侧壁上覆盖设置有厚度均匀的防损伤单元2。防损伤单元2由高硬度合金材料层或陶瓷材料层构成。阀座通孔131的侧壁上全部覆盖了防损伤单元2，避免经过节流的尾部高压流体未稳定状态对壁面的冲击损伤，抑制携砂流体或含空化气泡的流体对阀座的损伤，有效延长阀座的使用寿命。

进一步，如图1所示，阀体1的轴向另一端穿设有能沿轴向调节阀芯12轴向位置的调节结构4。在本实施方式中，中心孔11为轴向贯通孔，中心孔11的另一端密封连接有阀盖14，阀体1远离流体出口102的一端密封设置有密封接头15，阀盖14的自由端密封穿设通过密封接头15。本实用新型的一具体实施例中，密封接头15上设置有贯通的接头过孔，阀盖14的自由端密封穿设通过接头过孔。

进一步，如图1所示，阀盖14内设置有沿轴向贯通的阀盖通孔141，阀芯12的一端能移动地穿设于阀盖通孔141内，阀盖通孔141的另一端自外向内穿设有能沿轴向移动的调节杆41，在本实施方式中，调节杆41的外壁上设置有外螺纹段，阀盖通孔141的内壁上设置有与螺纹段匹配的内螺纹段，调节杆41能够通过旋转实现轴向移动；调节杆41的一端与阀芯12的一端固定连接(可以是一体成型的)，阀盖14的侧壁上穿设有能固定调节杆41的锁紧螺钉42。在本实施方式中，调节杆41的另一端固定连接有能旋转推拉调节杆41沿轴向移动的手轮43，阀盖通孔141的一端设置有直径增大的第一通孔沉槽部，调节杆41的另一端的外壁上套设有能沿第一通孔沉槽部移动的调节杆套44，调节杆套44能够使调节杆41的轴向移动更加平稳，且能起到缓冲作用，调节杆套44一般为橡胶套。为了保证阀芯12轴向移动的平稳性，阀盖通孔141的另一端设置有直径增大的第二通孔沉槽部，阀芯12的一端与第二通孔沉槽部之间设置有能径向支撑阀芯12的支撑套45，第二通孔沉槽部位于支撑套45的端部位置设置有用于轴向定位的孔用弹性挡圈。为了保证油嘴密封性，阀芯12上套设有密封圈。

本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴100应用于油气井测试中时，首先旋转手轮43调节阀芯12的轴向位置，使得等宽度节流环隙满足节流需求，调整后使用锁紧螺钉42固定调节杆41及阀芯12。测试过程中，高压流体自流体入口101进入，经等宽度节流环隙节流，再经阀座通孔131流出油嘴。

由上所述，本实用新型提供的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴具有如下有益效果：

(1)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴中，在阀座通孔的一端设置与阀芯的锥杆头锥度一致的锥孔部，锥孔部与锥杆头之间形成等宽度节流环隙，构成对高压流体的面环隙节流，从而提高油嘴的节流能力和效率；

(2)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴的锥杆头能沿阀座轴向移动，进而实现锥孔部与锥杆头之间的节流环隙面积的调整；

(3)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴中，阀座的内侧壁上覆盖设置防损伤单元，能抑制携砂流体或含空化气泡的流体对阀座的损伤，有效延长阀座的使用寿命；

(4)本实用新型的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴结构简单，使用寿命长，避免因油嘴失效造成的敞喷事故对人员及设备造成危害，安全性高，且能有效降低成本投入，有利于广泛推广使用。

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

Claims (10)

1.一种高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，包括阀体，所述阀体内沿轴向设置有中心孔，所述阀体的侧壁上沿径向设置有流体入口，所述中心孔的一端设置有流体出口，所述中心孔内套设有能沿轴向移动的阀芯，所述阀芯靠近所述流体出口的一端设置有锥杆头，其特征在于，所述中心孔内位于所述流体入口和所述流体出口之间、且靠近所述流体出口的一侧套设有阀座，所述阀座内设置有沿轴向贯通的阀座通孔，所述阀座通孔靠近所述锥杆头的一端设置有孔径自外向内渐缩的锥孔部，所述锥孔部的锥度与所述锥杆头的锥度相同，所述锥杆头的外壁与所述锥孔部的侧壁之间构成等宽度节流环隙。

2.如权利要求1所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述阀座通孔的侧壁上覆盖设置有厚度均匀的防损伤单元。

3.如权利要求2所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述防损伤单元由高硬度合金材料层或陶瓷材料层构成。

4.如权利要求1所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述阀体的轴向另一端穿设有能沿轴向调节所述阀芯轴向位置的调节结构。

5.如权利要求4所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述中心孔为轴向贯通孔，所述中心孔的另一端密封连接有阀盖，所述阀体远离所述流体出口的一端密封设置有密封接头，所述阀盖的自由端密封穿设通过所述密封接头。

6.如权利要求5所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述阀盖内设置有沿轴向贯通的阀盖通孔，所述阀芯的一端能移动地穿设于所述阀盖通孔内，所述阀盖通孔的另一端自外向内穿设有能沿轴向移动的调节杆，所述调节杆的一端与所述阀芯的一端固定连接，所述阀盖的侧壁上穿设有能固定所述调节杆的锁紧螺钉。

7.如权利要求6所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述调节杆的另一端固定连接有能旋转推动所述调节杆沿轴向移动的手轮，所述阀盖通孔的一端设置有直径增大的第一通孔沉槽部，所述调节杆的另一端的外壁上套设有能沿所述第一通孔沉槽部移动的调节杆套。

8.如权利要求6所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述阀盖通孔的另一端设置有直径增大的第二通孔沉槽部，所述阀芯的一端与所述第二通孔沉槽部之间设置有能径向支撑所述阀芯的支撑套，所述第二通孔沉槽部位于所述支撑套端部的位置设置有用于轴向定位的孔用弹性挡圈。

9.如权利要求1所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述阀体的侧壁上设置有针型阀。

10.如权利要求1所述的高效节流抗冲蚀针型可调油嘴，其特征在于，所述中心孔内设置有第一台阶部，所述阀座的外壁上设置有第二台阶部，所述第一台阶部能轴向卡止所述第二台阶部。