CN209603934U - 一种用于煤层气地层测试的自动阀门 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤层气地层测试的自动阀门，包括阀座总成、阀体总成、驱动器总成及电缆连接总成，所述阀座总成中央设有轴向延伸的通孔，通孔的下端为进水口，阀座总成侧壁设有多个与所述通孔连通的出水口，阀体总成设于阀座总成的通孔内，并能够在驱动器总成的驱动下相对于阀座总成沿轴向移动，用于打开或封闭通孔，进而控制地层流体的进出，并通过电缆连接总成将数据输出至地面设备，实现深井井下自动作业，使用灵活方便，提高了煤层气地层测试成功率。该自动阀门采用球头密封方式，其工作行程长且密封可靠。

Description

一种用于煤层气地层测试的自动阀门

技术领域

本实用新型涉及油气井探测领域，具体涉及一种用于煤层气地层测试的自动阀门。

背景技术

钻杆地层测试—DST(drillstemtest)是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油试气的一种技术。它既可以在已下入套管的井中进行测试，也可在裸眼井中进行测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试。它们座封隔离裸眼井底,解脱泥浆柱压力影响，使地层内的流体进入测试器，进行取样、测压等。钻杆(中途)测试减少了储层受污染的时间和多种后续井下工程对储层的影响，可以有效保护储层，是对低压低渗和易污染油气层提高勘探成功率的有效手段之一。中途测试往往也使油气提前发现，争取了时间，易于安排下步工作。这种方法速度快、获取的资料多，是特别经济的“临时性”完井方法。对生产井段进行短期模拟生产。

用钻杆或油管将测试工具(包括：压力温度记录仪、封隔器、测试阀等)下入测试层段，让封隔器胶筒膨胀坐封于测试层上部，将其它层段和钻井液与测试层隔离开来，然后由地面控制，将井底测试阀打开，测试层的流体经筛管的孔道和测试阀流入管柱内，直至地面。

煤层气与石油、天然气相比，储藏状态和深度都存在着相当大的差距。当人们利用石油、天然气的测试工具对煤层气进行测试时，发现较多的不适应和难以解决的问题。首当其冲是开关井的问题。传统的提拉式开关井方式完全不适应浅层位的测试，造成失败的几率太高。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于煤层气地层测试的自动阀门，该自动阀门使用灵活方便、工作行程长且密封可靠。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种煤层气地层测试开关，包括阀座总成、阀体总成、驱动器总成及电缆连接总成，所述阀座总成中央设有轴向延伸的通孔，阀座总成侧壁设有多个与所述通孔连通的出水口，阀体总成设于阀座总成的通孔内，并能够在驱动器总成的驱动下相对于阀座总成沿轴向移动，用于打开或封闭通孔，所述自动阀门通过电缆连接总成将数据输出至地面设备。

作为上述方案的优选，所述阀座总成包括阀座筒，阀座筒中央设有轴向延伸的阶梯通孔，阶梯通孔的小径端口为进水口，阀座筒侧壁设有多个出水口，出水口位于阶梯通孔的大径段，并与阶梯通孔连通。

作为上述方案的优选，所述阀体总成包括阀体筒、阀杆，所述阀体筒同轴设置于阀座筒内，位于阶梯通孔的大径段，阀体筒外壁与阀座筒内壁配合，阀杆设于阀体筒内，且能够相对于阀体筒沿轴向运动，所述阀杆的一端伸入阀座筒阶梯通孔的小径段内，并能够与阀座筒的阶梯通孔配合以将阶梯通孔封闭，该端包括平滑连接的球面段和圆柱段。

作为上述方案的优选，所述阀杆与阀体筒之间采用花键配合，使得阀杆只能沿阀体筒轴向运动，而不能转动。

作为上述方案的优选，所述阶梯通孔的阶梯面上设有密封环，密封环的内径等于或小于阶梯通孔小径段的内径，阀座筒通过密封环与阀杆密封接触。

作为上述方案的优选，所述阀杆与阀体筒之间设有阀杆密封件，阀杆密封件内部设有防尘圈，阀杆密封件的两端外壁设有倾斜角。

作为上述方案的优选，所述驱动器总成包括驱动螺杆、电机，所述驱动螺杆通过并排设置的两组推力轴承设于阀体筒内，驱动螺杆一端与阀杆螺纹连接，另一端通过联轴器与电机的输出轴连接，电机与阀体筒固定连接，所述阀体筒内壁上位于阀杆与推力轴承之间设有凸出台阶。

作为上述方案的优选，所述驱动螺杆外圆周套设有轴套，轴套位于两组推力轴承之间，所述阀体筒内壁固定有锁定环，所述推力轴承一侧与阀体筒内壁上的凸出台阶相抵，另一侧与锁定环相抵。

作为上述方案的优选，所述电缆连接总成设于驱动器总成上端，包括电缆连接器、电缆插芯、电缆锁紧装置，所述电缆连接器通过开关外壳与阀体筒固定连接，电缆连接器内设有电缆孔，电缆孔的一端连接有电缆插芯，电缆插芯与电机固定连接，电缆连接器侧壁设有电缆锁紧装置。

作为上述方案的优选，电缆连接器侧壁开设有倾斜缺口，电缆锁紧装置设于倾斜缺口内。

由于具有上述结构，本实用新型的有益效果在于：

1、该自动阀门的阀杆能够在电机的驱动下相对于阀座筒沿轴向移动，用以打开或封闭进水口与出水口之间的流通通道，进而控制地层流体的进出，实现深井井下自动作业，使用灵活方便，提高了煤层气地层测试成功率。

2、阀杆与阀体筒之间设有阀杆密封件，阀杆密封件内部装有防尘圈，能够有效阻止泥沙等进入阀体筒内部，阀杆密封件的两端外壁设有倾斜角。能够在阀杆做微幅度的径向摆动时，随阀杆做微量倾斜，从而减小开、关阀门过程中阀杆憋死的可能性，同时增强密封可靠性。

3、电缆连接器侧壁开设有倾斜缺口，电缆锁紧装置嵌入在倾斜缺口内，用以将油井产量、储层参数、完井数据等传输至地面设备，倾斜缺口的设置，在对电缆锁紧装置进行保护的同时，大大的节省了空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1至图3为本实用新型自动阀门打开状态的结构示意图；

图4、图5为本实用新型自动阀门关闭状态的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图5所示，一种用于煤层气地层测试的自动阀门，包括阀座总成、阀体总成、驱动器总成及电缆连接总成，所述阀座总成中央设有轴向延伸的通孔，阀座总成侧壁设有多个与所述通孔连通的出水口102，阀体总成设于阀座总成的通孔101内，并能够在驱动器总成的驱动下相对于阀座总成沿轴向移动，用于打开或封闭通孔，所述自动阀门通过电缆连接总成将数据输出至地面设备。

所述阀座总成包括阀座筒1，阀座筒1中央设有轴向延伸的阶梯通孔101，阶梯通孔101的小径端口为进水口，阀座筒1侧壁设有多个出水口102，出水口102位于阶梯通孔101的大径段，并与阶梯通孔101连通。

所述阀体总成包括阀体筒4、阀杆6，所述阀体筒4同轴设置于阀座筒1内，位于阶梯通孔101的大径段，阀体筒4外壁与阀座筒1内壁配合，阀杆6设于阀体筒4内，阀杆6与阀体筒4之间采用花键配合，使得阀杆6只能沿阀体筒4轴向运动，而不能转动，避免出现传动失效。所述阀杆6的一端伸入阀座筒1阶梯通孔101的小径段内，并能够与阀座筒的阶梯通孔101配合以将阶梯通孔封闭，该端包括平滑连接的球面段61和圆柱段62。

所述阀座筒1内壁位于阶梯通孔101的阶梯面上设有密封环2和压环3，密封环2的内径等于或小于阶梯通孔小径段的内径，阀体筒4通过密封环2与阀杆6的圆柱段62密封接触，压环3和阀杆6下端的球面段61均能够起到对阀杆6的导向作用，使得阀杆6顺利进入阶梯通孔101的小径段内。

所述阀杆6与阀体筒4之间设有阀杆密封件5，阀杆密封件5内部装有防尘圈51，能够有效阻止泥沙等进入阀体筒4内部，阀杆密封件5的两端外壁设有倾斜角52。阀杆6在轴向移动过程中，可能会因为阀杆6与驱动螺杆7之间螺纹配合的偏差，导致阀杆6产生微幅度的径向摆动，倾斜角52的设置使得阀杆密封件5两端外壁与阀体筒4之间留有间隙，进而使得阀杆密封件5能够随阀杆6做微量倾斜，从而减小开、关阀过程中阀杆憋死的可能性，同时增强密封可靠性。

所述驱动器总成包括驱动螺杆7、电机13，所述驱动螺杆7通过并排设置的两组推力轴承8设于阀体筒4内，驱动螺杆7一端与阀杆6螺纹连接，另一端通过联轴器11与电机13的输出轴连接，电机13通过法兰12与阀体筒4固定连接，所述阀体筒4内壁上位于阀杆6与推力轴承8之间设有凸出台阶41。

所述驱动螺杆7外圆周套设有轴套9，轴套9位于两组推力轴承8之间，所述阀体筒4内壁固定有锁定环10，所述推力轴承8一侧与阀体筒4内壁上的凸出台阶41相抵，另一侧与锁定环10相抵。

所述电缆连接总成设于驱动器总成上端，包括电缆连接器16、电缆插芯15、电缆锁紧装置17，所述电缆连接器16通过开关外壳14与阀体筒4固定连接，电缆连接器16内设有电缆孔18，电缆孔18的一端设有电缆插芯15，电缆插芯15的两端分别与电机13和电缆孔18内的电缆连接，用于为电机提供电源，电缆连接器16侧壁开设有倾斜缺口19，电缆锁紧装置17设于倾斜缺口19内，电缆锁紧装置17采用现有技术，能够对外接电缆进行锁紧，防止电缆松动，所述自动阀门通过电缆将数据输出至地面设备。

在电机13正转时，电机13输出轴通过联轴器11与驱动螺杆7相连带动其正转，驱动螺杆7通过传动螺纹上提阀杆6，阀杆6向远离阀座筒1阶梯通孔101的小径段一侧作直线轴向运动，阀门被打开，使得井下流体经由阀座筒1中央的阶梯通孔101流入，并最终经出水口102流出；关闭阀门时，电机13反转，驱动螺杆7向下推动阀杆6，阀杆6向靠近阀座筒1阶梯通孔101的小径段一侧作直线轴向运动，最终进入阶梯通孔101的小径段内，阀杆6的外壁与密封环2内壁密封接触，使得阶梯通孔101被关闭，从而关闭进水口与出水口102之间的流通通道，切断气体或者液体的流动。

当本实用新型所述的自动阀门中的驱动器总成与控制机构结合成体系时，即可按预先操作者的设计进行自动化运行，实现深井井下自动作业，替代人工地面的提拉开关井作业，避免传统的提拉解封造成的失败。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于煤层气地层测试的自动阀门，其特征在于：包括阀座总成、阀体总成、驱动器总成及电缆连接总成，所述阀座总成中央设有轴向延伸的通孔，阀座总成侧壁设有多个与所述通孔连通的出水口，阀体总成设于阀座总成的通孔内，并能够在驱动器总成的驱动下相对于阀座总成沿轴向移动，用于打开或封闭通孔，所述自动阀门通过电缆连接总成将数据输出至地面设备。

2.根据权利要求1所述的自动阀门，其特征在于：所述阀座总成包括阀座筒，阀座筒中央设有轴向延伸的阶梯通孔，阶梯通孔的小径端口为进水口，阀座筒侧壁设有多个出水口，出水口位于阶梯通孔的大径段，并与阶梯通孔连通。

3.根据权利要求2所述的自动阀门，其特征在于：所述阀体总成包括阀体筒、阀杆，所述阀体筒同轴设置于阀座筒内，位于阶梯通孔的大径段，阀体筒外壁与阀座筒内壁配合，阀杆设于阀体筒内，且能够相对于阀体筒沿轴向运动，所述阀杆的一端伸入阀座筒阶梯通孔的小径段内，并能够与阀座筒的阶梯通孔配合以将阶梯通孔封闭，该端包括平滑连接的球面段和圆柱段。

4.根据权利要求3所述的自动阀门，其特征在于：所述阀杆与阀体筒之间采用花键配合，使得阀杆只能沿阀体筒轴向运动，而不能转动。

5.根据权利要求3所述的自动阀门，其特征在于：所述阶梯通孔的阶梯面上设有密封环，密封环的内径等于或小于阶梯通孔小径段的内径，阀座筒通过密封环与阀杆密封接触。

6.根据权利要求3所述的自动阀门，其特征在于：所述阀杆与阀体筒之间设有阀杆密封件，阀杆密封件内部设有防尘圈，阀杆密封件的两端外壁设有倾斜角。

7.根据权利要求3所述的自动阀门，其特征在于：所述驱动器总成包括驱动螺杆、电机，所述驱动螺杆通过并排设置的两组推力轴承设于阀体筒内，驱动螺杆一端与阀杆螺纹连接，另一端通过联轴器与电机的输出轴连接，电机与阀体筒固定连接，所述阀体筒内壁上位于阀杆与推力轴承之间设有凸出台阶。

8.根据权利要求7所述的自动阀门，其特征在于：所述驱动螺杆外圆周套设有轴套，轴套位于两组推力轴承之间，所述阀体筒内壁固定有锁定环，所述推力轴承一侧与阀体筒内壁上的凸出台阶相抵，另一侧与锁定环相抵。

9.根据权利要求3所述的自动阀门，其特征在于：所述电缆连接总成设于驱动器总成上端，包括电缆连接器、电缆插芯、电缆锁紧装置，所述电缆连接器通过开关外壳与阀体筒固定连接，电缆连接器内设有电缆孔，电缆孔的一端连接有电缆插芯，电缆插芯与电机固定连接，电缆连接器侧壁设有电缆锁紧装置。

10.根据权利要求9所述的自动阀门，其特征在于：电缆连接器侧壁开设有倾斜缺口，电缆锁紧装置设于倾斜缺口内。