本發(fā)明涉及油氣井口生產(chǎn)節(jié)流裝置技術(shù)領(lǐng)域，是一種連續(xù)可調(diào)式油嘴閥。

背景技術(shù)：

在油氣生產(chǎn)過程中，井口油嘴對合理控制油氣生產(chǎn)壓差，控制油井產(chǎn)量起著至關(guān)重要的作用。井口油嘴通常用到一種固定式油嘴套，其油嘴通徑從2mm到14mm，以0.5mm遞增，總計有25種規(guī)格，不同通徑規(guī)格的固定油嘴通過螺紋安裝在油嘴套內(nèi)。當需要改變油氣井出油口壓力和產(chǎn)量時，首先必須關(guān)井，然后卸壓，再更換上不同通徑的油嘴，這種形式存在如下問題：每更換一次油嘴費時費工、影響采油生產(chǎn)時效，階梯式通徑規(guī)格的油嘴不可做線性流量調(diào)節(jié)，且每口油井配備多種規(guī)格油嘴，給生產(chǎn)備件管理也帶來了一定的難度。

申請公布號為CN104047568A的專利文獻公開了“一種可調(diào)式圓盤油嘴閥及采油氣出油口產(chǎn)量的控制方法”，申請公布號為CN102733785A的專利文獻公開了“可調(diào)式連續(xù)防噴裝置”，其共同點是將不同通徑的油嘴或孔集成在一套裝置內(nèi)，通過手動或電動方式轉(zhuǎn)動閥桿，實現(xiàn)不同通徑的油嘴或孔的切換或組合實現(xiàn)。這種形式雖然在一定程度上解決了費工費力的效率問題，但其仍然存在如下問題：1.采用的方法還是階梯式調(diào)整，難以滿足精細化的生產(chǎn)壓差和產(chǎn)量調(diào)節(jié)；2.因為不關(guān)井作業(yè)，若人工現(xiàn)場旋動可調(diào)轉(zhuǎn)子，存在安全隱患；3.難以實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)節(jié)自動化。

申請公布號為CN102296940A的專利文獻公開了一種“可調(diào)式油嘴套”，其設(shè)計了線性調(diào)節(jié)流量并可完全關(guān)閉的結(jié)構(gòu)，但存在以下問題：1.人工操作搬動手輪進行調(diào)節(jié)，很難做到實際上的線性無級調(diào)節(jié)；2.仍然存在帶壓作業(yè)，人工費力且存在安全隱患；3.不能實現(xiàn)調(diào)節(jié)的自動化；4.閥桿上的密封填料存在磨損和老化問題，尤其在稠油和超稠油的高溫生產(chǎn)環(huán)境下，更容易加劇密封處的泄露。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種連續(xù)可調(diào)式油嘴閥，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有油氣井口生產(chǎn)節(jié)流裝置存在的人工調(diào)節(jié)費時費力、無法做到無級調(diào)節(jié)、自動化程度低、施工效率較低、存在安全隱患的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種連續(xù)可調(diào)式油嘴閥，包括閥體、一體化控制閥芯、直線動力單元、控制器，閥體為中空結(jié)構(gòu)，閥體的第一端設(shè)有進油口，閥體的第二端設(shè)有出油口，進油口和出油口之間的閥體內(nèi)部設(shè)有閥孔，在閥體的第三端內(nèi)設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)閥孔大小的一體化控制閥芯，一體化控制閥芯的動力輸入端與直線動力單元的動力輸出端連接，出油口處設(shè)有第一壓力傳感器，第一壓力傳感器的信號輸出端通過電纜與控制器的第一信號輸入端連接，控制器的信號輸出端通過電纜與直線動力單元的控制端連接。

下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述一體化控制閥芯包括閥桿和密封裝置，閥桿的左端設(shè)有閥芯頭，閥芯頭與閥孔相配合；密封裝置包括密封套筒、波紋管支架、波紋管、第二安裝座，閥體的第三端與密封套筒的左端連接，波紋管支架位于密封套筒內(nèi)，閥桿的右端與波紋管支架的左端連接，波紋管支架上安裝有波紋管，波紋管的外壁與密封套筒的內(nèi)壁形成密封腔，波紋管的左端固定安裝在閥桿的右端面上，波紋管的右端固定安裝在第二安裝座的左端面上。

上述閥體包括水平管和豎直管，豎直管安裝在水平管的下方中部，水平管的內(nèi)部與豎直管的內(nèi)部連通，位于豎直管左側(cè)的水平管內(nèi)壁上設(shè)有閥孔，一體化控制閥芯位于閥孔右側(cè)的水平管內(nèi)，一體化控制閥芯的左端與閥孔相配合，一體化控制閥芯的右端與直線動力單元的輸出軸連接。

上述閥桿與波紋管支架之間設(shè)有導向柱，水平管的右側(cè)內(nèi)壁設(shè)有導向孔，導向柱安裝在導向孔中，導向柱的右端設(shè)有第一安裝座，波紋管的左端固定安裝在第一安裝座上，密封套筒的右端內(nèi)壁設(shè)有第一環(huán)形槽，第二安裝座的左端面上設(shè)有第一環(huán)形凸臺，第一環(huán)形凸臺插入密封套筒的內(nèi)壁，第一環(huán)形凸起的外壁與第一環(huán)形槽形成密封環(huán)槽，密封環(huán)槽內(nèi)安裝有密封墊圈，第一安裝座的外徑大于導向孔的孔徑。

上述導向孔的內(nèi)壁上沿周向均布有至少兩個三角錐形槽。

上述連續(xù)可調(diào)式油嘴閥還包括聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的左側(cè)與波紋管支架的右端連接，聯(lián)軸器的右側(cè)與直線動力單元的輸出軸連接。

上述連續(xù)可調(diào)式油嘴閥還包括聯(lián)軸器套筒，聯(lián)軸器套筒的左端固定安裝在密封套筒的右端面上，聯(lián)軸器套筒的右端面上固定安裝有直線動力單元，聯(lián)軸器位于聯(lián)軸器套筒的內(nèi)部。

上述直線動力單元為伺服電動缸、直線電機、液壓油缸或氣缸；或/和，進油口處設(shè)有第二壓力傳感器，第二壓力傳感器的信號輸出端通過電纜與控制器的第二信號輸入端連接。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理而緊湊，使用方便，其采用直線動力單元驅(qū)動一體化控制閥芯，直線動力單元的輸出軸帶動一體化控制閥芯直線運動，傳動效率高；第一壓力傳感器采集出油口壓力并將出油口壓力值發(fā)送至控制器，控制器將檢測到的出油口壓力值P1與設(shè)定的出油口壓力目標值P0進行對比，根據(jù)差值進行閉環(huán)調(diào)節(jié)運算，當P1<P0時，控制器發(fā)送控制指令至直線動力單元，直線動力單元帶動一體化控制閥芯向閥孔打開方向微動，直至P1=P0；當P1>P0時，直線動力單元帶動一體化控制閥芯向閥孔關(guān)閉方向微動，直至P1=P0；直線動力單元的輸出軸為直線運動，輸出軸帶動一體化控制閥芯直線運動，傳動效率高，無需人工干預，安全性高；通過檢測出口油壓力，構(gòu)建電控伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)控制，能夠?qū)崟r、快速、精確的連續(xù)調(diào)節(jié)閥的出口壓力；波紋管密封結(jié)構(gòu)將閥芯頭和直線動力單元密封隔離，省去了動密封件，且耐高溫性能好，不但適應于常溫稀油生產(chǎn)井口，更適用于高溫稠油生產(chǎn)井口，具有安全、省力、簡便、高效的特點。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明最佳實施例的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為附圖1中所示結(jié)構(gòu)的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3為附圖1中密封套筒的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4為附圖3中所示結(jié)構(gòu)的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖5為本發(fā)明最佳實施例的控制原理示意圖。

附圖中的編碼分別為：1為進油口，2為出油口，3為閥孔，4為閥桿，5為閥芯頭，6為導向柱，7為第一安裝座，8為波紋管支架，9為波紋管，10為水平管，11為豎直管，12為密封套筒，13為導向孔，14為三角錐形槽，15為聯(lián)軸器套筒，16為聯(lián)軸器，17為伺服電動缸，18為環(huán)形密封槽，19為第二安裝座。

具體實施方式

本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。

在本發(fā)明中，為了便于描述，各部件的相對位置關(guān)系的描述均是根據(jù)說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置關(guān)系是依據(jù)說明書附圖的布圖方向來確定的。

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述：

如附圖1、2、3、4、5所示，該連續(xù)可調(diào)式油嘴閥閥體、一體化控制閥芯、直線動力單元、控制器，閥體為中空結(jié)構(gòu)，閥體的第一端設(shè)有進油口，閥體的第二端設(shè)有出油口2，進油口和出油口2之間的閥體內(nèi)部設(shè)有閥孔3，在閥體的第三端內(nèi)設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)閥孔3大小的一體化控制閥芯，一體化控制閥芯的動力輸入端與直線動力單元的動力輸出端連接，出油口2處設(shè)有第一壓力傳感器，第一壓力傳感器的信號輸出端通過電纜與控制器的第一信號輸入端連接，控制器的信號輸出端通過電纜與直線動力單元的控制端連接。本發(fā)明采用直線動力單元驅(qū)動一體化控制閥芯，直線動力單元的輸出軸帶動一體化控制閥芯直線運動，傳動效率高；第一壓力傳感器采集出油口壓力并將出油口壓力值發(fā)送至控制器，控制器將檢測到的出油口壓力值P1與設(shè)定的出油口壓力目標值P0進行對比，根據(jù)差值進行閉環(huán)調(diào)節(jié)運算，當P1<P0時，控制器發(fā)送控制指令至直線動力單元，直線動力單元帶動一體化控制閥芯向閥孔3打開方向微動，直至P1=P0；當P1>P0時，直線動力單元帶動一體化控制閥芯向閥孔3關(guān)閉方向微動，直至P1=P0，第一壓力傳感器、控制器、直線動力單元形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以自動調(diào)節(jié)出油口2壓力，自動化程度高，無需人工干預，大大降低了工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，安全性好?？梢圆捎霉玫拿芊饨Y(jié)構(gòu)對一體化控制閥芯與閥體之間進行密封，保證檢測到的出油口壓力值P1的準確性。一體化控制閥芯可以采用現(xiàn)有公知公用的能夠調(diào)節(jié)閥孔3大小的閥芯結(jié)構(gòu)。

可根據(jù)實際需要，對上述連續(xù)可調(diào)式油嘴閥作進一步優(yōu)化或/和改進：

如附圖1所示，上述一體化控制閥芯包括閥桿4和密封裝置，閥桿4的左端設(shè)有閥芯頭5，閥芯頭5與閥孔3相配合；密封裝置包括密封套筒12、波紋管支架8、波紋管9、第二安裝座19，閥體的第三端與密封套筒12的左端連接，波紋管支架8位于密封套筒12內(nèi)，閥桿4的右端與波紋管支架8的左端連接，波紋管支架8上安裝有波紋管9，波紋管9的外壁與密封套筒12的內(nèi)壁形成密封腔，波紋管9的左端固定安裝在閥桿4的右端面上，波紋管9的右端固定安裝在第二安裝座19的左端面上。該一體化控制閥芯在閥桿4的左端設(shè)置閥芯頭5，閥芯頭5與閥孔3相配合，通過調(diào)節(jié)閥芯頭5與閥孔3之間的間隙，來控制出油口壓力或進油口1與出油口2之間的壓差；密封套筒12的右側(cè)端面與第二安裝座19通過螺栓連接；波紋管支架8、第二安裝座19和波紋管9均安裝在密封套筒12內(nèi)，在傳遞動力的同時形成了很好的密封，波紋管9具有彈性特性，波紋管9的外壁與密封套筒12的內(nèi)壁相配合又具有良好的密封特性，波紋管9可以是U型、C型、S型、Ω型、V型等波紋管形式中的任意一種，根據(jù)C腔內(nèi)的壓力情況，可以設(shè)計成雙層或多層的波紋管結(jié)構(gòu)。該一體化控制閥芯采用波紋管9與密封套筒12的配合作為密封結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)節(jié)流裝置的密封結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)大大簡化，制造和安裝方便，密封效果好，更換方便。閥芯頭5與閥孔3之間的間隙形成節(jié)流口，節(jié)流口形式不局限于附圖1所示的形式，可以是針閥式節(jié)流口、軸向三角槽式節(jié)流口、軸向縫隙式節(jié)流口。閥芯頭5與閥孔3表面附著有硬質(zhì)合金材料，耐油氣沖刷。

如附圖1、2所示，上述閥體包括水平管10和豎直管11，豎直管11安裝在水平管10的下方中部，水平管10的內(nèi)部與豎直管11的內(nèi)部連通，位于豎直管11左側(cè)的水平管10內(nèi)壁上設(shè)有閥孔3，一體化控制閥芯位于閥孔3右側(cè)的水平管10內(nèi)，一體化控制閥芯的左端與閥孔3相配合，一體化控制閥芯的右端與直線動力單元的輸出軸連接。密封套筒12的左側(cè)法蘭通過螺栓組件與水平管10的右側(cè)端面法蘭連接，兩端面設(shè)有密封墊。這種閥體的結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，一體式控制閥芯和直線動力單元安裝連接方便，便于更換和維修，水平管10的左端和右端均設(shè)有連接法蘭，豎直管11的下端設(shè)有連接法蘭，這種形式的閥體結(jié)構(gòu)只是閥體的一種形式，含有其他形式閥體的連續(xù)可調(diào)式油嘴閥也應當包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

如附圖1、2、3、4所示，上述閥桿4與波紋管支架8之間設(shè)有導向柱6，水平管10的右側(cè)內(nèi)壁設(shè)有導向孔13，導向柱6安裝在導向孔13中，導向柱6的右端設(shè)有第一安裝座7，波紋管9的左端固定安裝在第一安裝座7上，密封套筒12的右端內(nèi)壁設(shè)有第一環(huán)形槽，第二安裝座19的左端面上設(shè)有第一環(huán)形凸臺，第一環(huán)形凸臺插入密封套筒12的內(nèi)壁，第一環(huán)形凸起的外壁與第一環(huán)形槽形成密封環(huán)槽，密封環(huán)槽內(nèi)安裝有密封墊圈，第一安裝座7的外徑大于導向孔13的孔徑。水平管10右端內(nèi)部設(shè)有導向孔13，導向柱6安裝在導向孔13中并沿導向孔13直線運動，導向孔13可以為導向柱6及閥桿4導向，使得一體化控制閥芯的運動更加平穩(wěn)，閥芯頭5與閥孔3的同軸度更高，能夠更好地調(diào)節(jié)節(jié)流口開度，減少閥桿4晃動，減少磨損，延長一體化控制閥芯的使用壽命。在環(huán)形密封槽18中安裝有密封墊圈,密封墊圈依據(jù)C腔內(nèi)的溫度可以選擇耐中低溫的橡膠或塑料密封墊圈，也可以選擇耐高溫高壓的金屬密封墊圈。導向柱6與導向孔13為間隙配合，利于利用油液膜潤滑，導向柱6與導向孔13表面均附著硬質(zhì)合金材料。

如附圖1所示，上述導向孔13的內(nèi)壁上沿周向均布有至少兩個三角錐形槽14。在導向孔13內(nèi)壁上開設(shè)三角錐形槽14，可以起到均壓的作用，同時在閥桿4向閥孔3關(guān)閉方向動作時，C腔內(nèi)積存的油液可以通過三角錐形槽14排出。

如附圖1、2所示，上述連續(xù)可調(diào)式油嘴閥還包括聯(lián)軸器16，聯(lián)軸器16的左側(cè)與波紋管支架8的右端連接，聯(lián)軸器16的右側(cè)與直線動力單元的輸出軸連接。聯(lián)軸器16具有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用，使得直線動力單元的動力能夠更好地傳遞給波紋管支架8，進而推動或拉動閥桿4直線運動，調(diào)整節(jié)流口大小，進而控制出油口壓力或進油口1與出油口2壓差，確保油氣井生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率。

如附圖1、2所示，上述連續(xù)可調(diào)式油嘴閥還包括聯(lián)軸器套筒15，聯(lián)軸器套筒15的左端固定安裝在密封套筒12的右端面上，聯(lián)軸器套筒15的右端面上固定安裝有直線動力單元，聯(lián)軸器位于聯(lián)軸器套筒15的內(nèi)部。聯(lián)軸器套筒15可以保護聯(lián)軸器，延長聯(lián)軸器16的使用壽命，提高聯(lián)軸器16的工作穩(wěn)定性。

如附圖1、2所示，上述直線動力單元為伺服電動缸17、直線電機、液壓油缸或氣缸；或/和，進油口處設(shè)有第二壓力傳感器，第二壓力傳感器的信號輸出端通過電纜與控制器的第二信號輸入端連接。在本實施例中直線動力單元是伺服電動缸17，其驅(qū)動電機可以是伺服電機或步進電機，其輸出軸依據(jù)精度要求，可以是梯形絲杠或滾珠絲杠，其內(nèi)部設(shè)定有輸出軸防轉(zhuǎn)機構(gòu)（因波紋管9不能受扭轉(zhuǎn)力矩），伺服電動缸17的輸出軸是直線運動，伺服電動缸17的輸出軸通過聯(lián)軸器16與波紋管支架8剛性連接，控制器可以通過有線或無線信號方式，接收設(shè)定的出口壓力信號，并同時接收安裝在出油口2的第一壓力傳感器檢測到的出油口壓力信號，對比兩者之間的實際差值，進行閉環(huán)調(diào)節(jié)運算，驅(qū)動伺服電機或步進電機帶動輸出軸精確調(diào)整節(jié)流口開度。

在第一壓力傳感器的基礎(chǔ)上，還可以在進油口1設(shè)置第二壓力傳感器，第一壓力傳感器采集出油口壓力并將出油口壓力值發(fā)送給控制器，第二壓力傳感器采集進油口壓力并將進油口壓力值發(fā)送給控制器，控制器將采集到的出油口壓力值P1與進油口壓力值P2進行計算，得出實測進出油口壓力差值，將該實測進出油口壓力差值與設(shè)定的壓差值進行比較，通過動態(tài)調(diào)節(jié)節(jié)流口開度，將實測進出油口壓力差值調(diào)整至設(shè)定的壓力差值范圍之內(nèi)，確保油氣井生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率。

另外，直線動力單元還可以采用直線電機、液壓油缸或氣缸。直線電機、液壓油缸或氣缸的輸出軸均為直線運動，能夠驅(qū)動一體化控制閥芯直線往復運動，進而調(diào)節(jié)節(jié)流口開度，將實測進出油口壓力差值調(diào)整至設(shè)定的壓力差值范圍之內(nèi)，確保油氣井生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的最佳實施例，其具有較強的適應性和最佳實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。

本發(fā)明最佳實施例的使用過程：

第一壓力傳感器采集出油口壓力并將出油口壓力值發(fā)送至控制器，控制器將檢測到的出油口壓力值P1與設(shè)定的出油口壓力目標值P0進行對比，根據(jù)差值進行閉環(huán)調(diào)節(jié)運算，當P1<P0時，控制器發(fā)送控制指令至直線動力單元，直線動力單元帶動一體化控制閥芯向節(jié)流口打開方向微動，直至P1=P0；當P1>P0時，直線動力單元帶動一體化控制閥芯向節(jié)流口關(guān)閉方向微動，直至P1=P0。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：直線動力單元的輸出軸為直線運動，輸出軸帶動一體化控制閥芯直線運動，傳動效率高，無需人工干預，安全性高；通過檢測出口油壓力，構(gòu)建電控伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)控制，能夠?qū)崟r、快速、精確的連續(xù)調(diào)節(jié)閥的出口壓力；波紋管9密封結(jié)構(gòu)將閥芯頭5和直線動力單元密封隔離，省去了動密封件，且耐高溫性能好，不但適應于常溫稀油生產(chǎn)井口，更適用于高溫稠油生產(chǎn)井口。