专利名称：减少天然气水化物的新型节流降压阀的设计方法
技术领域：
本发明属于天然气生产中，井口输往集气站的设备，特别是减少天然气水化物的
新型节流降压阀的设计方法，用于天然气田天然气集输站场对井口高压天然气的节流降 压。
背景技术：
在天然气生产中，井口输往集气站的天然气为高压含凝结水天然气，压力一般在 20 23MPa左右。在天然气集气站，要对井口输送来的天然气节流降压到下游工艺设备能 承受的压力后才进行下游工艺处理(如分离、计量、脱水处理等)，如长庆油田将节流降压 后的压力控制在6. 4MPa。 由于高压天然气在节流降压过程中，会产生温度下降，压力下降越大、温度下降也 越大，若集气站直接对井口输送来的天然气进行节流降压，天然气与所含凝结水在该温降 条件下在节流阀中和下游管路中形成水化物(即可燃冰)，水化物的积累造成下游管路堵 塞，直到生产过程无法进行。 为避免水化物的形成，气田集气站在对高压天然气节流前先进行加热，将其加热 到6(TC左右后再进行节流降压，节流降压后的压力控制在6. 4MPa(如长庆油田)，节流后的 温度一般在25 20。C左右。 气田集气站一般用水套炉对天然气进行加热，水套炉是集气站的主要设备，也是 最大的耗能设备，对一个每天处理量50X 104Nm3的集气站，一般配2台400KW的水套炉，燃 料是天然气。水套炉燃烧天然气对炉体内的水加热，将水的温度加热到8(TC左右，天然气流 经浸入在炉体热水中的盘管后被加热。
发明内容
本发明的目的是提供一种能破坏天然气与水的水化物形成条件，大大降低天然气
生产过程中节流前的加热温度的减少天然气水化物的新型节流降压阀的设计方法。 本发明的目的是这样实现的，减少天然气水化物的新型节流降压阀的设计方法，
包括上阀体、下阀体、阀杆、阀盖和针锥形的阀芯，上阀体为三通结构，上阀体的上下贯通；
其特征是上阀体的上通端通过螺纹与阀盖螺纹连接，阀杆外套螺纹件通过固定螺栓和垫
片与阀盖连接，阀盖和阀杆外套螺纹件内带螺纹，阀杆中段的外螺纹与阀盖和阀杆外套螺
纹件的内带螺纹连接；阀杆的上端通过手轮固定螺栓将手轮进行固定，阀杆的下端为针锥
形的阀芯；上阀体的下通端通过上下阀体连接螺栓组件连接下阀体，上阀体的下通端和下
阀体的上端内腔接合处共同形成一个可放置和固定环形钕铁硼永磁钢的环形槽，环形钕铁
硼永磁钢放置在环形槽内，上阀体的下通端通过上下阀体连接螺栓组件连接下阀体时，使
环形钕铁硼永磁钢得到固定。 所述上阀体的下通端通过上下阀体连接螺栓组件连接下阀体时，环形钕铁硼永磁 钢使上阀体的下通端和下阀体上端之间形成间隙，有利于环形钕铁硼永磁钢的磁力线通过
3间隙形成上下磁力线回路。 所述下阀体带内螺纹，下阀体的内螺纹与阀座与下阀体安装螺纹螺纹连接，阀座 与下阀体安装螺纹下端口呈外六方结构，阀座与下阀体安装螺纹上端伸进环形钕铁硼永磁 钢内，阀杆通过手轮转动上下移动时，阀杆下端的针锥形的阀芯伸到阀座与下阀体安装螺 纹内的阀座阀口处。 本发明的优点是在节流阀的阀座阀口处绕针锥形阀芯安装环形钕铁硼永磁钢，
当扳动旋转手轮左右转动时，针锥形阀芯能在阀座阀口内伸进或抽出，从而调节对流体的
节流间隙、控制流量和调节节流前后的压差。环形钕铁硼永磁钢的磁力线通过阀座阀口处
的金属体和针锥形的阀芯、上阀体铸钢件构成磁场回路，使之在针锥形的阀芯与阀座阀口
间的节流间隙间产生很强的磁场，当天然气垂直流经该磁场时，会产生两种效果 1)天然气中含有的凝结水被磁化，磁化后水由原来的大分子团变成小分子团，在
水的分子团结构层面上一定程度地破坏了天然气与水的水化物形成条件。
2)正常运行时节流间隙内的气流速度特别高，当天然气携带凝结水高速与磁场
方向垂直流过该具有强磁感应强度的节流间隙时，由于水分子中有大量的无机酸盐离子存
在，使之在节流间隙内产生环形电流，该电流是一种涡流电流，能使流经节流阀的天然气中
水分子温度升高，从温度层面上降低了天然气水化物的形成条件。
下面结合实施施例附图对本发明作进一步说明
图1是本发明实施例结构示意图2是图1的A-A方向剖面结构示意图。
图中1、下阀体；2、进口端法兰；3、阀座阀口 ；4、外六方；5、环形钕铁硼永磁钢； 6、阀座与下阀体安装螺纹；7、密封垫片；8、阀芯；9、上阀体；10、上下阀体连接螺栓组件； 11、节流后出口法兰；12、动密封填料；13、阀盖；14、阀杆外套螺纹件；15、固定螺栓；16、垫 片；17、阀杆；18、手轮；19、手轮固定螺栓。
具体实施例方式
如图1所示，包括上阀体9、下阀体1、阀杆17、阀盖13和阀芯8，上阀体9为三通 结构，上阀体9的上下贯通。 上阀体9的上通端通过螺纹与阀盖13螺纹连接，阀杆外套螺纹件14通过固定螺 栓15和垫片16与阀盖13连接，阀盖13和阀杆外套螺纹件14内带螺纹，阀杆17中段的外 螺纹与阀盖13和阀杆外套螺纹件14的内带螺纹连接；阀杆17的上端通过手轮固定螺栓19 将手轮18进行固定，阀杆17的下端为针锥形的阀芯8。 上阀体9的下通端通过上下阀体连接螺栓组件10连接下阀体1，之间有密封垫片 7进行密封，上阀体9的下通端和下阀体1的上端内腔接合处共同形成一个可放置和固定 环形钕铁硼永磁钢5的环形槽，环形钕铁硼永磁钢5放置在环形槽内，上阀体9的下通端通过上下阀体连接螺栓组件10连接下阀体1时，使环形钕铁硼永磁钢5得到固定。上阀体9 的下通端通过上下阀体连接螺栓组件10连接下阀体1时，环形钕铁硼永磁钢5使上阀体9 的下通端和下阀体1上端之间形成间隙，有利于环形钕铁硼永磁钢5的磁力线通过间隙形 成上下磁力线回路。 下阀体1带内螺纹，下端是进口端法兰2，下阀体1的内螺纹与阀座与下阀体安装 螺纹6螺纹连接，阀座与下阀体安装螺纹6下端口呈外六方结构，阀座与下阀体安装螺纹6 上端伸进环形钕铁硼永磁钢5内，阀杆17通过手轮18转动上下移动时，阀杆17下端的针 锥形的阀芯8伸到阀座与下阀体安装螺纹6内的阀座阀口 3处。 由此，本发明的节流阀阀体形成，节流阀通过下阀体1的下端进入加热后的高压 天然气，从上阀体9上下通垂直的节流后出口法兰11输出节流降压后的天然气。
本发明在节流阀的阀座阀口 3处绕针锥形的节流阀阀芯8安装环形钕铁硼永磁钢 5，当扳动旋转手轮18左右转动时，针锥形阀芯8能在阀座阀口 3内伸进或抽出，从而调节 对流体的节流间隙、控制流量和调节节流前后的压差。环形钕铁硼永磁钢5的磁力线通过 阀座阀口 3处的金属体和阀芯8、上阀体铸钢件构成磁场回路，使之在节流阀的阀芯8与阀 座阀口 3间的节流间隙间很强的磁场B，见图1的A-A视2。标号B为节流间隙，也表 示节流间隙的磁感应强度。 由于钕铁硼永磁钢5机械强度小，所以在阀的结构上采用上下阀体分离法兰连接 方式，使钕铁硼环形永磁钢5上不承受局部机械压力，保证了其在高压下不致破碎。
采用外六方4旋入式阀座结构，阀体可采用普通铸钢，只有旋入式阀座采用高强 导磁不锈钢材，使阀成本降低。 此外，在阀杆17中段凸型阀盖13的凸起端下部绕阀杆17有动密封填料12。
本发明的工作原理过程是 扳动旋转手轮18使针锥形的阀芯8在阀座阀口 3内伸进或抽出，形成节流间隙B， 见图2所示，钕铁硼环形永磁钢5的磁场在节流阀的阀芯8与阀座阀口 3间的节流间隙间 产生很强的磁场B，当天然气垂直流经该磁场时，会产生两种效果 1)天然气中含有的凝结水被磁化，磁化后水由原来的大分子团变成小分子团，在
水的分子团结构层面上一定程度地破坏了天然气与水的水化物形成条件。 2)正常运行时节流间隙内的气流速度特别高，当天然气携带凝结水高速与磁场
方向垂直流过该具有强磁感应强度的节流间隙时，由于水分子中有大量的无机酸盐离子存
在，使之在节流间隙内产生环形电流，该电流是一种涡流电流，能使流经节流阀的天然气中
水分子温度升高，从温度层面上降低了天然气水化物的形成条件。 综合上述两种效果，本发明能在一定程度上减少天然气节流降压时水化物的形 成，进而降低了节流前阀前天然气温度，达到节约能源的目的，降低了天然气生产过程中的 能耗成本。
权利要求
减少天然气水化物的新型节流降压阀的设计方法，包括上阀体(9)、下阀体(1)、阀杆(17)、阀盖(13)和针锥形的阀芯(8)，上阀体(9)为三通结构，上阀体(9)的上下贯通；其特征是上阀体(9)的上通端通过螺纹与阀盖(13)螺纹连接，阀杆外套螺纹件(14)通过固定螺栓(15)和垫片(16)与阀盖(13)连接，阀盖(13)和阀杆外套螺纹件(14)内带螺纹，阀杆(17)中段的外螺纹与阀盖(13)和阀杆外套螺纹件(14)的内带螺纹连接；阀杆(17)的上端通过手轮固定螺栓(19)将手轮(18)进行固定，阀杆(17)的下端为针锥形的阀芯(8)；上阀体(9)的下通端通过上下阀体连接螺栓组件(10)连接下阀体(1)，上阀体(9)的下通端和下阀体(1)的上端内腔接合处共同形成一个可放置和固定环形钕铁硼永磁钢(5)的环形槽，环形钕铁硼永磁钢(5)放置在环形槽内，上阀体(9)的下通端通过上下阀体连接螺栓组件(10)连接下阀体(1)时，使环形钕铁硼永磁钢(5)得到固定。
2. 根据权利要求1所述的减少天然气水化物的新型节流降压阀的设计方法，其特征 是所述上阀体(9)的下通端通过上下阀体连接螺栓组件(10)连接下阀体(1)时，环形钕 铁硼永磁钢(5)使上阀体(9)的下通端和下阀体(1)上端之间形成间隙，有利于环形钕铁 硼永磁钢(5)的磁力线通过间隙形成上下磁力线回路。
3. 根据权利要求1所述的减少天然气水化物的新型节流降压阀的设计方法，其特征 是所述下阀体(1)带内螺纹，下阀体(1)的内螺纹与阀座与下阀体安装螺纹(6)螺纹连 接，阀座与下阀体安装螺纹(6)下端口呈外六方结构，阀座与下阀体安装螺纹(6)上端伸进 环形钕铁硼永磁钢(5)内，阀杆(17)通过手轮(18)转动上下移动时，阀杆(17)下端的针 锥形的阀芯(8)伸到阀座与下阀体安装螺纹(6)内的阀座阀口 (3)处。
全文摘要
本发明属于天然气生产中，井口输往集气站的设备，特别是减少天然气水化物的新型节流降压阀的设计方法，其特征是上阀体的上通端通过螺纹与阀盖螺纹连接；阀杆的上端通过手轮固定螺栓将手轮进行固定，阀杆的下端为针锥形的阀芯；上阀体的下通端通过上下阀体连接螺栓组件连接下阀体，上阀体的下通端和下阀体的上端内腔接合处共同形成一个可放置和固定环形钕铁硼永磁钢的环形槽，环形钕铁硼永磁钢放置在环形槽内，上阀体的下通端通过上下阀体连接螺栓组件连接下阀体时，使环形钕铁硼永磁钢得到固定。它能够破坏天然气与水的水化物形成条件，大大降低天然气生产过程中节流前的加热温度。
文档编号F16K1/04GK101769384SQ201010300828
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者何宗平, 呼延念超, 常益民 申请人:西安长庆科技工程有限责任公司