CN207268170U - 一种流量调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流量调节阀。该流量调节阀包括阀体，阀体上设置有进液孔和出液孔，阀体内腔中导向安装有阀芯，阀芯上间隔设有与阀体滑动密封配合的第一活塞和第二活塞，第一活塞的液体承压面小于第二活塞的液体承压面，阀体上还安装有提供给阀芯朝向第一活塞侧运动的作用力的弹簧，进液孔与第一活塞和第二活塞之间的调压空间联通，阀芯在液体压力和弹簧的共同作用下移动时直接或通过传动结构间接的封堵和打开出液孔。本实用新型的流量调节阀通过压裂液残液在阀体内的压力变化，从而控制出液孔的流通截面，实现了井筒内压裂液残液恒流的目的，实现了对储层的保护，避免储层吐砂，且整个过程为自动调整过程，大大减小了人工成本。

Description

一种流量调节阀

技术领域

本实用新型涉及一种流量调节阀。

背景技术

在油田开发过程中，需要对储层进行压裂改造，压裂改造后均需要返排储层内的压裂液残液，目前，通常采用在井口安装油嘴并利用油嘴节流进行放喷的方式反排压裂液，在放喷过程中，放喷流量的稳定性至关重要，若放喷流量过大，地层内的压裂液流速过快，当流速超过临界出沙流速时，会造成地层吐沙，压裂缝隙闭合，影响压裂效果；若放喷流量过小，地层内的压裂液流速过小，含有高分子聚合物的压裂液残液易存留在压裂裂缝中，降低裂缝导流能力，进而影响压裂改造的效果。放喷流量的大小受喷嘴流通截面和喷嘴内压裂液的流速影响，在实际放喷过程中，随着放喷过程的进行，地层压力逐渐下降，喷嘴内压裂液的流动速度逐渐减小，因此，需要时刻调整喷嘴的流通截面以使放喷流量保持稳定。目前，该调整方式一般通过更换喷嘴的方式实现，不仅容易在更换过程中发生放喷流量不稳定的现象，同时需要现场人员进行监护，费力、耗时、成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在放喷过程中能根据压裂液压力大小自动调整流通截面的流量调节阀。

为实现上述目的，本实用新型一种流量调节阀的技术方案1是：一种流量调节阀，包括阀体，阀体上设置有进液孔和出液孔，阀体内腔中导向安装有阀芯，阀芯上间隔设有与阀体滑动密封配合的第一活塞和第二活塞，第一活塞的液体承压面小于第二活塞的液体承压面，阀体上还安装有提供给阀芯朝向第一活塞侧运动的作用力的弹簧，所述进液孔与第一活塞和第二活塞之间的调压空间联通，所述阀芯在液体压力和弹簧的共同作用下移动时直接或通过传动结构间接的封堵和打开出液孔。

本实用新型的流量调节阀在实际使用过程中，压裂残液通过阀座上的进液孔进入阀座内腔内，当进入阀座内的压裂液残液的压力较高时，第一活塞、第二活塞以及阀座围成的调压空间内的压力升高，当第一活塞和第二活塞之间的截面积差产生的压力大于弹簧的作用力时，阀芯克服弹簧的作用力向第二活塞侧移动，阀芯在移动过程中逐渐封堵出液孔，出液孔的流通截面逐渐变小，在压裂残液因为压力大而放喷速度加快时，通过减小放喷的横截面积，从而使放喷流量保持稳定，从而将井筒内压裂液残液的流速控制在临界出砂流速以下，避免压裂砂返吐造成砂埋管柱。随着压裂液残液的不断外排，调压空间内的压力持续降低，当第一活塞和第二活塞之间的截面积差产生的压力小于弹簧的作用力时，阀芯在弹簧的作用力下向第一活塞侧移动，阀芯在移动过程中逐渐增大出流孔的流通截面，在压裂残液因压力变小而放喷速度逐渐变小的情况下，通过增大放喷截面，使放喷流量保持稳定，从而使井筒内压裂液残液的流速保持稳定，避免压裂液流速下降造成返排不彻底的现象发生。

本实用新型的流量调节阀通过压裂液残液在阀体内的压力变化，从而控制出液孔的流通截面，实现了井筒内压裂液残液恒流的目的，实现了对储层的保护，避免储层吐砂，且整个过程为自动调整过程，无需人工监控，大大减小了人工成本。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案2是在技术方案1的基础上做进一步改进：所述阀芯在液体压力和弹簧的共同作用下移动时直接封堵和打开出液孔。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案3是在技术方案2的基础上做进一步改进：所述阀芯通过第一活塞直接封堵和打开出液孔。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案4是在技术方案3的基础上做进一步改进：所述第一活塞与阀体内设置的第一配合段滑动密封配合，所述出液孔位于第一配合段上。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案5是在技术方案4的基础上做进一步改进：所述出液孔包括至少两个沿阀芯的轴向排布的小孔。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案6是在技术方案1-5中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述第一活塞和第二活塞均为圆柱活塞，且活塞的端面构成液体承压面，第一活塞的直径小于第二活塞的直径。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案7是在技术方案1-5中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述弹簧为位于第二活塞远离第一活塞一侧的压簧。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案8是在技术方案7的基础上做进一步改进：所述阀体上螺纹连接有调压件，所述压簧远离第二活塞的一端作用在调压件上并通过旋进和旋出调压件调节压簧对第二活塞的预顶力。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案9是在技术方案1-5中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述流量调节阀还具有用于对阀芯轴向运动行程进行限位的上限位结构和下限位结构。通过设置上限位结构和下限位结构，防止第一活塞和第二活塞脱离与阀体的密封配合段，使阀体发生泄漏的现象发生。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案10是在技术方案9的基础上做进一步改进：所述阀芯的上端伸出至阀体外部，所述上限位结构为螺纹连接在伸出部分上、与阀体的外壁面挡止配合进而对阀芯进行向下限位的限位螺帽。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案11是在技术方案10的基础上做进一步改进：所述阀体上设置有将阀芯的伸出端以及限位螺帽保护在内的保护罩。防止第一活塞和阀座密封不严造成流体刺漏进而出现安全事故。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案12是在技术方案11的基础上做进一步改进：所述保护罩上设置有用于在阀芯和阀体之间发生刺漏时将液体导出的溢流孔。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案13是在技术方案9的基础上做进一步改进：所述下限位结构为设置在阀体内壁面上、与所述第二活塞的内端面挡止配合进而对阀芯进行向上限位的挡台。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案14是在技术方案13的基础上做进一步改进：所述挡台为环形挡台，所述环形挡台内孔的截面大于第一活塞的液体承压面。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案15是在技术方案1-5中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述阀体为拼接结构。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案16是在技术方案1-5中任一技术方案的基础上做进一步改进：所述进液孔处设置有过滤结构。通过过滤结构过滤掉压裂液残液中的杂质，避免压裂液残液中的杂质堵塞阀体的出液孔或者对出液孔进行磨损造成出液孔尺寸变大。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案17是在技术方案16的基础上做进一步改进：所述过滤结构包括过滤座，过滤座内设置有与进液孔联通的过滤通道，过滤通道中设置有滤芯，所述过滤通道中还设有用于挤压滤芯进而改变滤芯过滤精度的顶压结构。通过调整顶压结构对滤芯的挤压力，从而控制压裂液残液的过滤精度。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案18是在技术方案17的基础上做进一步改进：所述过滤通道具有竖直管段，所述竖直管段的上部一侧设置过滤出口，下部一侧设置过滤入口，所述滤芯位于过滤入口与过滤出口之间，滤芯的上部与过滤座壁面挡止配合，下部设置所述顶压结构。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案19是在技术方案18的基础上做进一步改进：所述顶压结构包括螺纹连接在竖直管段下端开口处的丝堵以及位于丝堵和滤芯之间的传力件。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案20是在技术方案19的基础上做进一步改进：所述传力件为传力弹簧。

本实用新型一种流量调节阀的技术方案21是在技术方案20的基础上做进一步改进：所述传力弹簧和滤芯之间通过有具有过流通孔的挡板顶压配合。

附图说明

图1为本实用新型流量调节阀具体实施例1的结构图；

图2为本实用新型流量调节阀具体实施例6的结构图；

图3为本实用新型流量调节阀具体实施例8的结构图；

图4为本实用新型流量调节阀具体实施例9的结构图；

图中：1、阀体；11、上阀体；12、下阀体；13、进液孔；14、出液孔；15、环形挡台；16、密封圈；2、阀芯；21、第一活塞；22、第二活塞；23、限位螺帽；3、保护罩；31、溢流孔；4、压簧；5、调压件；6、短接管；7、过滤座；71、过滤入口；72、过滤出口；8、滤芯；9、挡板；10、传力弹簧；101、丝堵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的一种流量调节阀的具体实施例1，如图1所示：包括阀体1，阀体由螺纹连接的上阀体11和下阀体12构成，阀体内具有阶梯孔状内腔，阶梯孔状内腔中导向安装有阀芯2，阀芯2上间隔设有第一活塞21和第二活塞22，在本实施例中，所述第一活塞和第二活塞均为圆柱活塞，两活塞的端面构成与液体配合的液体承压面，第一活塞的直径小于第二活塞的直径，第一活塞的液体承压面小于第二活塞的液体承压面。阀体1内阶梯状内孔的上阶梯段为与第一活塞21滑动密封配合的第一配合段，下阶梯段为与第二活塞22滑动密封配合的第二配合段，阀体1上在第一活塞和第二活塞之间的阀壁上设置有进液孔13和出液孔14。出液孔14位于所述第一配合段上，在本实施例中，所述出液孔14包括至少两个沿阀芯的轴向排布的小孔。阶梯孔状内腔中还设置有提供给第二活塞22朝向第一活塞侧运动的作用力的弹簧。在本实施例中，所述弹簧为设置于第二活塞22背离出液孔一侧的压簧4。阀体1上还在阶梯孔状内腔的下端开口处螺纹连接有调压件5，压簧4的下端作用在调压件5上并通过旋进和旋出调压件调节压簧对第二活塞22的预顶力。此外，第一活塞21和第二活塞22均通过设置在阀体内壁面上的密封圈16与阀体滑动密封配合。

本实用新型的流量调节阀还具有用于对阀芯2轴向运动距离进行限位的上限位结构和下限位结构。在本实施例中，阀芯2的上端伸出至阀体外部，所述上限位结构为螺纹连接在伸出部分上、与阀体的外壁面挡止配合进而对阀芯进行向下限位的限位螺帽23。阀体1上还设置有将阀芯的伸出端保护在内的保护罩3，保护罩3上开设有向下倾斜的溢流孔31。所述下限位结构为设置在阀体内壁面上、与所述第二活塞的内端面挡止配合进而对阀芯进行向上限位的环形挡台15，环形挡台15内孔的截面大于阀体第一活塞的液体承压面。

所述阀座的进液孔13处还连接有过滤装置，过滤装置包括呈三通体状的过滤座7，过滤座7通过短接管6与阀座进液孔联通，过滤座内设有过滤通道，过滤通道包括竖直管段，竖直管段的上部一侧设置与短接管连接的网状过滤出口72，下部一侧设置过滤入口71，竖直管段内自上而下依次设置有滤芯8、具有过流通孔的挡板9、传力弹簧10以及螺纹连接在过滤座上的丝堵101。所述过滤入口71位于丝堵和滤芯之间的过滤座上，滤芯与过滤座的上壁面挡止配合，挡板9、传力弹簧、丝堵共同构成用于挤压滤芯使滤芯变形从而改变滤芯过滤精度的顶压结构。

本实用新型的流量调节阀在实际使用过程中，将过滤装置的过滤入口71与放喷管线螺纹连接，从放喷管线返排的压裂液残液从过滤入口进入过滤座7中，通过挡板9的过流通孔进入滤芯8内，在滤芯8内过滤掉压裂液残液中的杂质，避免压裂液残液中的杂质堵塞阀体1的出液孔14或者对出液孔14进行磨损造成出液孔尺寸变大，在该过程中，通过旋进和旋出丝堵101来调整对滤芯8的挤压力，从而控制压裂液残液的过滤精度，过滤后的压裂液残液依次通过过滤座的过滤出口72、短接管6、阀座上的进液孔13进入阀座内腔内，当进入阀座内的压裂液残液的压力较高时，由于阀座的出液孔14的限流作用，第一活塞21、第二活塞22以及阀座1围成的调压空间内的压力持续升高，当第一活塞21和第二活塞22之间的截面积差产生的压力大于压簧4的预顶力时，阀芯2克服压簧4的顶压力向下移动，第一活塞21在移动过程中逐渐封堵出液孔14，出液孔14的流通截面逐渐变小，在压裂残液因为压力大而放喷速度加快时，通过减小放喷的横截面积，从而使放喷流量保持稳定，从而将井筒内压裂液残液的流速控制在临界出砂流速以下，避免压裂砂返吐造成砂埋管柱。

在阀芯2的移动过程中，限位锁帽23对第一活塞21下行进行限位，防止第一活塞21脱离第一配合段上的密封圈造成泄压，限位锁帽23外部螺纹连接有保护罩3，防止第一活塞21和阀座1密封不严造成流体刺漏进而出现安全事故，保护罩3的侧壁开有向下倾斜的溢流孔31，若有流体刺漏，流体可从溢流孔31流出，避免造成人员伤害；随着压裂液残液的不断外排，调压空间内的压力持续降低，当第一活塞21和第二活塞22之间的截面积差产生的压力小于压簧4的预顶力时，阀芯2在压簧4的顶压力下向上移动，第一活塞21在移动过程中逐渐增大出液孔14的流通截面，在压裂残液因压力变小而放喷速度逐渐变小的情况下，通过增大放喷截面，使放喷流量保持稳定，从而使井筒内压裂液残液的流速保持稳定，避免压裂液流速下降造成返排不彻底的现象发生。阀体1内设置有环形挡台15，环形挡台15对第二活塞22上行进行限位，防止第二活塞22脱离第二配合段上的密封圈造成泄压。

本实施例中，在阀芯上行程的终端，第二活塞的上端面与环形挡台挡止配合，第一活塞的下端面位于出液孔的上方将出液孔完全打开；在阀芯下行程的终端，限位螺帽与阀体的上端面挡止配合，第一活塞的下端面位于出液孔的下方将出液孔完全封堵。

本实用新型的流量调节阀通过压裂液残液在阀体内的压力变化，从而控制出液孔的流通截面，实现了井筒内压裂液残液恒流的目的，实现了对储层的保护，避免储层吐砂，且整个过程为自动调整过程，无需人工监控，大大减小了人工成本。

本实用新型的具体实施例2与具体实施例1的区别在于：所述压簧可以由设置在第一活塞和第二活塞之间的调压空间中，通过对第二活塞提供拉力使第二活塞朝出液孔运动的拉簧代替。

本实用新型的具体实施例3与具体实施例1的区别在于：所述上限位结构和下限位结构也可以设置成其他形式，例如，在所述第一配合段内、第一活塞的下方设置环形凸台，通过第一活塞与环形凸台之间的挡止配合对阀芯的向下运动进行限位；或者，在第二活塞的下方设置环形凸台，通过第二活塞与其下方环形凸台的挡止配合对阀芯的向下运动进行限位；或者，在第一活塞的上方和下方设置环形挡台和环形凸台，通过第一活塞与环形挡台和环形凸台之间的挡止配合对阀芯的运动进行限位；或者，所述下限位结构也可以设置成限位螺帽的形式，通过在压簧中穿装与阀芯连接的拉杆，拉杆伸出至阀芯外部并设置与阀体的下端面挡止配合进而对阀芯向上运动进行限位的限位螺帽。

本实用新型的具体实施例4与具体实施例1的区别在于：所述环形挡台也可以由间隔设置的挡块构成。

本实用新型的具体实施例5与具体实施例1的区别在于：所述出液孔也可以设置为一体设置的竖向长孔。

本实用新型的具体实施例6与具体实施例1的区别在于：如图2所示，所述过滤座可以直接通过竖直管段与阀座联通，滤芯靠近阀体的一侧与网状过滤出口挡止配合。

本实用新型的具体实施例7与具体实施例1的区别在于：顶压件的传力弹簧可以由传力杆代替。

本实用新型的具体实施例8与具体实施例1的区别在于：如图3所示，所述出液孔可以不设置在第一活塞和第二活塞之间的阀壁上，此时，阀芯可以通过传动结构间接封堵和打开出液孔。

本实用新型的具体实施例9与具体实施例1的区别在于：如图4所示，所述阀芯可以不通过第一活塞封堵和打开出液孔，而是通过阀芯上设置的过流通道打开或封堵出液孔。

Claims (21)

1.一种流量调节阀，其特征在于：包括阀体，阀体上设置有进液孔和出液孔，阀体内腔中导向安装有阀芯，阀芯上间隔设有与阀体滑动密封配合的第一活塞和第二活塞，第一活塞的液体承压面小于第二活塞的液体承压面，阀体上还安装有提供给阀芯朝向第一活塞侧运动的作用力的弹簧，所述进液孔与第一活塞和第二活塞之间的调压空间联通，所述阀芯在液体压力和弹簧的共同作用下移动时直接或通过传动结构间接的封堵和打开出液孔。

2.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于：所述阀芯在液体压力和弹簧的共同作用下移动时直接封堵和打开出液孔。

3.根据权利要求2所述的流量调节阀，其特征在于：所述阀芯通过第一活塞直接封堵和打开出液孔。

4.根据权利要求3所述的流量调节阀，其特征在于：所述第一活塞与阀体内设置的第一配合段滑动密封配合，所述出液孔位于第一配合段上。

5.根据权利要求4所述的流量调节阀，其特征在于：所述出液孔包括至少两个沿阀芯的轴向排布的小孔。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的流量调节阀，其特征在于：所述第一活塞和第二活塞均为圆柱活塞，且活塞的端面构成液体承压面，第一活塞的直径小于第二活塞的直径。

7.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的流量调节阀，其特征在于：所述弹簧为位于第二活塞远离第一活塞一侧的压簧。

8.根据权利要求7所述的流量调节阀，其特征在于：所述阀体上螺纹连接有调压件，所述压簧远离第二活塞的一端作用在调压件上并通过旋进和旋出调压件调节压簧对第二活塞的预顶力。

9.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的流量调节阀，其特征在于：所述流量调节阀还具有用于对阀芯轴向运动行程进行限位的上限位结构和下限位结构。

10.根据权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于：所述阀芯的上端伸出至阀体外部，所述上限位结构为螺纹连接在伸出部分上、与阀体的外壁面挡止配合进而对阀芯进行向下限位的限位螺帽。

11.根据权利要求10所述的流量调节阀，其特征在于：所述阀体上设置有将阀芯的伸出端以及限位螺帽保护在内的保护罩。

12.根据权利要求11所述的流量调节阀，其特征在于：所述保护罩上设置有用于在阀芯和阀体之间发生刺漏时将液体导出的溢流孔。

13.根据权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于：所述下限位结构为设置在阀体内壁面上、与所述第二活塞的内端面挡止配合进而对阀芯进行向上限位的挡台。

14.根据权利要求13所述的流量调节阀，其特征在于：所述挡台为环形挡台，所述环形挡台内孔的截面大于第一活塞的液体承压面。

15.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的流量调节阀，其特征在于：所述阀体为拼接结构。

16.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的流量调节阀，其特征在于：所述进液孔处设置有过滤结构。

17.根据权利要求16所述的流量调节阀，其特征在于：所述过滤结构包括过滤座，过滤座内设置有与进液孔联通的过滤通道，过滤通道中设置有滤芯，所述过滤通道中还设有用于挤压滤芯进而改变滤芯过滤精度的顶压结构。

18.根据权利要求17所述的流量调节阀，其特征在于：所述过滤通道具有竖直管段，所述竖直管段的上部一侧设置过滤出口，下部一侧设置过滤入口，所述滤芯位于过滤入口与过滤出口之间，滤芯的上部与过滤座壁面挡止配合，下部设置所述顶压结构。

19.根据权利要求18所述的流量调节阀，其特征在于：所述顶压结构包括螺纹连接在竖直管段下端开口处的丝堵以及位于丝堵和滤芯之间的传力件。

20.根据权利要求19所述的流量调节阀，其特征在于：所述传力件为传力弹簧。

21.根据权利要求20所述的流量调节阀，其特征在于：所述传力弹簧和滤芯之间通过有具有过流通孔的挡板顶压配合。