双作用定压定量阀的制作方法

本发明属于油井套管气的回收及控制领域，具体涉及一种双作用定压定量阀，适用于石油开采过程中，油井生产时油井套管气的回收及控制工作。

背景技术：

1、随着油田的开发，各种三次采油方式逐渐使用。在稠油生产过程中，采用火烧油层方式以增加油井的最终采收率。在采用火烧油层开采时，生产油井产生的伴生气存在气量大、成分复杂、腐蚀介质含量高、气量变化不均等情况，严重影响生产油井伴生气的回收，由此引发油井套管压力增加，油井动液面下降，增加生产井深井泵的气体影响，严重时会造成油井气锁，使油井停产。由于伴生气中含有硫化氢、氧化氮等多种有害气，在实际生产过程中，在套管阀门连接有相应的回收流程。当火烧油层实施时，注入气采用的连续注汽空气，生产井由于地层非均质性差性，不同油气量不同，油井套管也不相同，油井套压也呈不规则变化，造成油井气量回收不均，影响下游伴生气的回收及处理。

2、现场为了防止油井套压升高或降低引发的伴生气量增加或减少，目前主要采用人工的方式进行控制。即操作人员通过定期或不定期巡检，检查油井套管压力的大小，根据油进套管压力大小凭借经验调回收阀门的开度，以控制回收气。此种方式虽在一定程度上缓解套管升高或降低引发的伴生气量波动，但控制能力不限，无法实现全过程定量管理，尤其是当油井气窜量较大时，会引起下游处理系统的安全问题，同时操作人员劳动强度大，现场使用可靠低。另外采用的控制阀门主要为闸板阀，由于闸板阀在使用过程处于非全开状态，经常出现闸板密封不严的问题，同时增加维修及更换阀门的费用。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种双作用定压定量阀，改变采用闸板阀控制伴生气的方式，增加控制伴生气阀门的使用寿命，实现油井套管压力的定量及定压回收，减少伴生气回收过程中的能量损失。

2、本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

3、双作用定压定量阀，下游定位架通过下游筒外卡簧和下游筒内卡簧固定连接在下游筒内部的沟槽中，封头筒穿入下游筒内，外芯与封头筒螺纹连接，外芯套入限量弹簧和从动盘，从动盘和旋转盘螺纹连接，旋转盘与下游筒进行对接，下游筒与下游卡盘焊接，下游卡盘密封外圈、下游卡盘密封内圈、下游筒密封外圈、下游筒密封内圈依次套入下游卡盘，内芯前端穿入下游定位架的中心孔中，下游定位卡簧卡入内芯侧面沟槽端；

4、上游筒与上游卡盘焊拉，上游筒密封内圈、上游筒密封外圈、上游卡盘密封外圈、上游卡盘密封内圈依次套入上游筒，上游定位架通过上游筒外卡簧和上游筒内卡簧固定连接在上游筒内部的沟槽中，外芯套入上游筒中，上游定位卡簧卡入内芯前端的沟槽处，内芯穿入上游定位架的中心孔，内芯与压簧杆螺纹连接，启动弹簧套入压簧杆，启动弹簧调节旋扭与压簧杆螺纹连接，压簧杆与压簧杆封头焊接，压簧杆穿入前弹簧护罩内，前弹簧护罩与前弹簧护盖螺纹连接，前弹簧护盖套入内芯前端，卡盘连接螺栓两端分别安装上游卡盘连接螺帽、下游卡盘连接螺帽，卡盘连接螺栓卡盘的连接螺栓依次穿入上游卡盘上游卡盘与下游卡盘的对应孔中，调节传动杆穿入上游卡盘的调节页中，使调节齿中的卡槽与旋转盘中的齿槽对应，调节转钮套于调节传动杆中，调节传动杆与调节转钮固定螺帽螺纹连接。

5、进一步的，所述上游筒与所述下游筒两端为平直面，可根据管线的实现情况，采用法兰、焊接或螺纹连接等多种形式进行连接。

6、进一步的，所述上游筒；上游筒外卡簧；上游定位架；上游筒内卡簧；外芯；限量弹簧；调节转钮；调节传动杆；调节齿；旋转盘；下游卡盘；封头筒；下游筒；下游筒外卡簧；下游定位架；下游筒内卡簧；从动盘；上游卡盘；内芯；启动弹簧；压簧杆；压簧杆封头；前弹簧护罩；启动弹簧调节旋扭；前弹簧护盖；上游定位卡簧；下游定位卡簧；调节转钮固定螺帽；卡盘连接螺栓；上游卡盘连接螺帽；下游卡盘连接螺帽；全部为钢制。

7、进一步的，所述下游卡盘密封外圈；下游卡盘密封内圈；下游筒密封外圈；下游筒密封内圈；上游筒密封内圈；上游筒密封外圈；上游卡盘；上游卡盘密封外圈；上游卡盘密封内圈；护罩密封圈；全部为橡胶。

8、进一步的，上述双作用定压定量阀安装后，可根据气量的大小，旋转调节转钮，使调节旋转，通过对应的齿槽，实现旋转盘的旋转，带运内部的从动盘实现轴向位置，当从动盘向上游一侧移动，可增加最高限定压力，当从动盘向下游一侧移动，可减少最高限定压力。

9、进一步的，上述双作用定压定量阀使用气量较低时，实现定压开启，定量阀组装时，使内芯的椭圆处与外芯内部的过流处接触，实现阀口的闭合，当压力逐渐升高，达到设定的压力，超过启动弹簧的弹力值时，内芯向下游侧移动，外芯与内芯不再闭合，实现气体的流通。

10、进一步的，上述双作用定压定量阀使用气量稳定在某一区间时，将启动弹簧调节旋扭转旋到合适位置，设定最低的启动压力，当气量处于区间最低时，外芯与内芯的配合面达到最大开度，随着气量增加，出口压力也逐渐增加，当压力增加，内芯向下游侧方向移动，外芯与向下游侧方向移动，但由于启动弹簧与限量弹簧的弹力不同，内芯与外芯的位移也不同，实现不同压力的变化气量的随动调节。

11、进一步的，上述双作用定压定量阀使用气量增加超过限定量时，内芯向下游方向移动，外芯与向下游方向移动，但内芯达到极限位置，压簧杆的台面与前弹簧护盖内壁接触，使得内芯停止位移，此时达到第一压力级极限，也为当前配压力下部下的最大气量，当气量继续增加，导致上游压力增加，使各外芯继续向下游方向移动，此时外芯与内芯的流通截面在逐步减小，此时可达到最大气量的相对平衡，若气量继续增加，上游压力仍然增加，导致外芯继续向下游方向移动，使得外芯与内芯的流通截面闭合，实现高压下降的阀口自动关闭，以保证下游气量处理平稳状态，此时若仍要保持阀口处开启状态，需要旋转调节传动杆，带动调节齿旋转，使旋转盘旋转，运动从动盘旋转，增加限量弹簧的弹力，使外芯与内芯分离，打开阀口，增加排气量。

12、本发明与现有技术相比的有益效果是：

13、1、利用双弹簧机构可以实现最低压力、最高压力下流量及压力调节。

14、2、通过启动弹簧可实现最低压力下的阀口开启。

15、3、利用外芯弹簧与内芯前端的弹簧可实现阀口开启与关闭在区间范围内变化，杜绝当压力启动时，造成气量的大幅波动。

16、4、通过双弹簧机构实现在不同压力情况下阀口开启的多样变化，同时利用外问调节旋钮实现不同压力下的调节。

17、5、当装置压力达到末一极限压力时，阀口关闭，实现高压力下的阀口关闭，保证系统的可靠性。

18、6、整体部件采用定制件，便于维护与检查，同时内部采用的流线设计，减少阀口内流体流过时出现的能量损耗。

技术特征：

1.双作用定压定量阀，其特征是，下游定位架(15)通过下游筒外卡簧(14)和下游筒内卡簧(16)固定连接在下游筒(13)内部的沟槽中，封头筒(12)穿入下游筒(13)内，外芯(5)与封头筒(12)螺纹连接，外芯(5)套入限量弹簧(6)和从动盘(21)，从动盘(21)和旋转盘(10)螺纹连接，旋转盘(10)与下游筒(13)进行对接，下游筒(13)与下游卡盘(11)焊接，下游卡盘密封外圈(17)、下游卡盘密封内圈(18)、下游筒密封外圈(19)、下游筒密封内圈(20)依次套入下游卡盘(11)，内芯(27)前端穿入下游定位架(15)的中心孔中，下游定位卡簧(35)卡入内芯(27)侧面沟槽端；

2.如权利要求1所述的双作用定压定量阀，其特征是，所述上游筒(1)与所述下游筒(13)两端为平直面，可根据管线的实现情况，采用法兰、焊接或螺纹连接等多种形式进行连接。

3.如权利要求1所述的双作用定压定量阀，其特征是，所述上游筒(1)；上游筒外卡簧(2)；上游定位架(3)；上游筒内卡簧(4)；外芯(5)；限量弹簧(6)；调节转钮(7)；调节传动杆(8)；调节齿(9)；旋转盘(10)；下游卡盘(11)；封头筒(12)；下游筒(13)；下游筒外卡簧(14)；下游定位架(15)；下游筒内卡簧(16)；从动盘(21)；上游卡盘(24)；内芯(27)；启动弹簧(28)；压簧杆(29)；压簧杆封头(30)；前弹簧护罩(31)；启动弹簧调节旋扭(32)；前弹簧护盖(33)；上游定位卡簧(34)；下游定位卡簧(35)；调节转钮固定螺帽(36)；卡盘连接螺栓(37)；上游卡盘连接螺帽(38)；下游卡盘连接螺帽(39)；全部为钢制。

4.如权利要求1所述的双作用定压定量阀，其特征是，所述下游卡盘密封外圈(17)；下游卡盘密封内圈(18)；下游筒密封外圈(19)；下游筒密封内圈(20)；上游筒密封内圈(22)；上游筒密封外圈(23)；上游卡盘(24)；上游卡盘密封外圈(25)；上游卡盘密封内圈(26)；护罩密封圈(40)；全部为橡胶。

5.如权利要求1所述的双作用定压定量阀，其特征是，上述双作用定压定量阀安装后，可根据气量的大小，旋转调节转钮(7)，使调节齿(9)旋转，通过对应的齿槽，实现旋转盘(10)的旋转，带运内部的从动盘(21)实现轴向位置，当从动盘(21)向上游一侧移动，可增加最高限定压力，当从动盘(21)向下游一侧移动，可减少最高限定压力。

6.如权利要求1所述的双作用定压定量阀，其特征是，上述双作用定压定量阀使用气量较低时，实现定压开启，定量阀组装时，使内芯(27)的椭圆处与外芯(5)内部的过流处接触，实现阀口的闭合，当压力逐渐升高，达到设定的压力，超过启动弹簧(28)的弹力值时，内芯(27)向下游侧移动，外芯(5)与内芯(27)不再闭合，实现气体的流通。

7.如权利要求1所述的双作用定压定量阀，其特征是，上述双作用定压定量阀使用气量稳定在某一区间时，将启动弹簧调节旋扭(32)转旋到合适位置，设定最低的启动压力，当气量处于区间最低时，外芯(5)与内芯(27)的配合面达到最大开度，随着气量增加，出口压力也逐渐增加，当压力增加，内芯(27)向下游侧方向移动，外芯(5)与向下游侧方向移动，但由于启动弹簧(28)与限量弹簧(6)的弹力不同，内芯(27)与外芯(5)的位移也不同，实现不同压力的变化气量的随动调节。

8.如权利要求1所述的双作用定压定量阀，其特征是，上述双作用定压定量阀使用气量增加超过限定量时，内芯(27)向下游方向移动，外芯(5)与向下游方向移动，但内芯(27)达到极限位置，压簧杆(29)的台面与前弹簧护盖(33)内壁接触，使得内芯(27)停止位移，此时达到第一压力级极限，也为当前配压力下部下的最大气量，当气量继续增加，导致上游压力增加，使各外芯(5)继续向下游方向移动，此时外芯(5)与内芯(27)的流通截面在逐步减小，此时可达到最大气量的相对平衡，若气量继续增加，上游压力仍然增加，导致外芯(5)继续向下游方向移动，使得外芯(5)与内芯(27)的流通截面闭合，实现高压下降的阀口自动关闭，以保证下游气量处理平稳状态，此时若仍要保持阀口处开启状态，需要旋转调节传动杆(8)，带动调节齿(9)旋转，使旋转盘(10)旋转，运动从动盘(21)旋转，增加限量弹簧(6)的弹力，使外芯(5)与内芯(27)分离，打开阀口，增加排气量。

技术总结
本发明属于油井套管气的回收及控制领域，公开了双作用定压定量阀，定量阀安装后，可根据气量的大小，旋转调节转钮，使调节齿旋转，通过对应的齿槽，实现旋转盘的旋转，带运内部的从动盘实现轴向位置，当从动盘向上游一侧移动，可增加最高限定压力，当从动盘向下游一侧移动，可减少最高限定压力。本发明通过双弹簧机构实现在不同压力情况下阀口开启的多样变化，同时利用外问调节旋钮实现不同压力下的调节。当装置压力达到末一极限压力时，阀口关闭，实现高压力下的阀口关闭，保证系统的可靠性。整体部件采用定制件，便于维护与检查，同时内部采用的流线设计，减少阀口内流体流过时出现的能量损耗。

技术研发人员：杨波,周鹰,高忠敏,佟晓欢,何远哲,徐波,徐建峰,丁晗,曾志强,李文祥,郑佳音,李文辉,蒋川
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23