煤层气井防堵精细控制调节阀的制作方法

本发明属于煤层气开采领域，具体地，涉及一种用于调节气体流量的煤层气井防堵精细控制调节阀。

背景技术：

煤层气开采是一个排水降压的过程，煤储层的压降是通过排采来实现的，即利用排采设备，油管排水，套管产气，当套管中气体压力达到一定值，则缓慢调节针型阀的阀芯开度进行放产，并调节气体流量。针型阀的开度是煤层气井每天必须记录的数据之一，且针型阀开关成败关系着产气量的提升和储层的保护。

目前，由于大部分煤层气井场位于山区，工作条件恶劣且煤层气中含有水分和煤粉等特点，针型阀在实际应用过程中依然存在很多问题，比如：开关度数很难控制；由于密封橡胶圈的存在，阀芯旋转后容易发生回弹；单级节流使阀内气体流态突变，且煤层气中含有水和煤粉，温度较低时容易导致针型阀发生冻堵。针型阀控制精度降低，气体流量波动范围较大，严重影响了煤层气排采精细化控制，导致了煤层气提产速度变缓，工作效率大大降低。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种煤层气井防堵精细控制调节阀，可以代替现阶段煤层气排采所使用的针型阀。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

煤层气井防堵精细控制调节阀，包括：干燥过滤模块、调节工作模块和防回弹模块；其中，干燥过滤模块的进气端连接煤层气井的产气管口，干燥过滤模块的出气端连接调节工作模块的进气端，调节工作模块的出气端连接煤层气集气管汇，调节工作模块内安装防回弹模块，干燥过滤模块对进入调节阀内部气体进行初步过滤，从而减少水分和煤粉引起的流量波动，并采用两个油嘴进行多次节流，从而减少节流温降效应形成的冻堵现象发生；调节工作模块采用小螺距螺纹和齿轮的组合结构，达到微调以实现精细控制；防回弹模块采用棘轮结构，防止微调过程中阀芯回弹。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：两个油嘴的使用，减少节流温降效应形成的冻堵现象发生；小油嘴的倒角处理，使节流后的气体流态更平稳；小螺距螺纹和棘轮结构的使用，防止阀芯回弹，并可微调以实现精细控制；过滤装置的使用，减少水分和煤粉引起的流量波动。

附图说明

图1为煤层气井防堵精细控制调节阀的结构示意图；

图2为煤层气井防堵精细控制调节阀的干燥过滤模块结构示意图；

图3为煤层气井防堵精细控制调节阀的调节工作模块结构示意图；

图4为煤层气井防堵精细控制调节阀的防回弹模块结构示意图；

图5为煤层气井防堵精细控制调节阀的增加进气量作业防回弹原理示意图；

图6为煤层气井防堵精细控制调节阀的减少进气量作业防回弹原理示意图；

图中：1、过滤外壳，101、过滤外壳进气端，102、过滤外壳出气端，103、过滤型腔，2、除粉干燥滤网，3、一级油嘴，4、二级油嘴，5、调节阀芯，501、调节阀芯前端，502、调节阀芯后端，6、调节阀壳，601、调节阀壳进气端，602、调节阀壳出气端，603、调节阀壳调节端，7、密封橡胶圈，8、密封圈压盖，9、内盖帽，10、制动齿轮，11、端面盖帽，12、过滤壳盖帽，13、泄压阀，14、转向制动块，15、制动球，16、制动弹簧，17、齿轮安装键，18、转向拨片。

具体实施方式

如图1至图6示，煤层气井防堵精细控制调节阀，包括：干燥过滤模块、调节工作模块和防回弹模块；其中，干燥过滤模块的进气端连接煤层气井的产气管口，干燥过滤模块的出气端连接调节工作模块的进气端，调节工作模块的出气端连接煤层气集气管汇，调节工作模块内安装防回弹模块，干燥过滤模块对进入调节阀内部气体进行初步过滤，从而减少水分和煤粉引起的流量波动，并采用两个油嘴进行多次节流，从而减少节流温降效应形成的冻堵现象发生；调节工作模块采用小螺距螺纹和齿轮的组合结构，达到微调以实现精细控制；防回弹模块采用棘轮结构，防止微调过程中阀芯回弹。

干燥过滤模块，包括：过滤外壳1、干燥滤网2、一级油嘴3、二级油嘴4、过滤壳盖帽12和泄压阀13；其中，过滤外壳进气端101连接在煤层气井的产气管口，过滤外壳1中部设有过滤型腔103，干燥滤网2位于过滤型腔103内，过滤壳盖帽12安装在过滤型腔103的开口端，并在过滤壳盖帽12外侧安装泄压阀13，过滤外壳出气端103通过焊接与调节阀壳进气端601连接，一级油嘴3位于过滤外壳1与调节阀壳6交接处并通过螺纹连接安装在调节阀壳进气端601内壁，二级油嘴4通过螺纹连接安装在一级油嘴3内壁，二级油嘴4与调节阀芯5接触端开有倒角；工作时，煤层气井的产气经过干燥过滤模块时，产气中的煤粉或水分将被干燥滤网2过滤掉，由于采用了一级油嘴3和二级油嘴4两个油嘴，进行三次节流，使气体流量缓慢降低，减少节流温降效应形成的冻堵现象发生，并且二级油嘴4进行倒角处理，可以使节流后的气体流态更平稳；当干燥滤网2过滤的煤粉和水分过多时，可将煤层气井的产气管和煤层气集气管汇上的阀门关闭，之后打开泄压阀13释放本发明内部的高压气体，之后卸下过滤壳盖帽12，取出干燥滤网2，并对干燥滤网2进行清洗或更换，之后将干燥滤网2、过滤壳盖帽12和泄压阀13安装好后打开煤层气井的产气管和煤层气集气管汇上的阀门，从而恢复正常生产，该过程可实现装置的快速拆装、清洗和更换，以减小对正常生产的影响。

调节工作模块，包括：所述调节阀芯5、调节阀壳6、密封橡胶圈7、密封圈压盖8和内盖帽9；调节阀壳6为T型管柱结构，T型管柱结构的三个端口分别为调节阀壳进气端601、调节阀壳出气端602、调节阀壳调节端603，其中，调节阀壳进气端601、调节阀壳调节端603沿同一直线设置，调节阀壳出气端602垂至于调节阀壳进气端601和调节阀壳调节端603；调节阀壳进气端601与过滤外壳出气端102相连，调节阀壳出气端602连接煤层气集气管汇；调节阀壳调节端603内部开有小螺距的密封螺纹，调节阀芯5通过螺纹安装在调节阀壳调节端603，调节阀芯603靠近调节阀壳进气端601的一端为调节阀芯前端501，调节阀芯前端501为锥形，调节阀芯靠近调节阀壳调节端603的一端为调节阀芯后端502，调节阀芯后端502开为六角形；调节阀芯5上开有键槽，用来安装齿轮安装键17，调节阀芯5上套有两个密封橡胶圈7，两个密封橡胶圈7安装在调节阀壳6内部，两个密封橡胶圈7一侧接触调节阀壳调节端603、另一侧接触密封圈压盖8，内盖帽9通过螺纹安装在调节阀壳调节端603，内侧与密封圈压盖8接触，通过旋紧内盖帽9来压紧密封圈压盖8和2个密封橡胶圈7，从而实现本发明的密封；利用本发明进行流量调节作业时若要将进气量减小，利用扳子顺时针旋转调节阀芯后端502，进而带动调节阀芯5前移以减小进气口，若要将进气量增大，利用扳子逆时针旋转调节阀芯后端502，进而带动调节阀芯5后移以增大进气口。

防回弹模块，包括：制动齿轮10、端面盖帽11、转向制动块14、制动球15、制动弹簧16、齿轮安装键17和转向拨片18；其中，制动齿轮10通过齿轮安装键17安装在调节阀芯5上，端面盖帽11利用螺纹连接安装在内盖帽9上，端面盖帽11上开有制动球15和制动弹簧16的径向安装孔以及转向拨片18的轴向安装孔；转向制动块14安装在端面盖帽11内侧，并与转向拨片18固连，转向制动块14沿轴向开有两个制动球15的锁紧槽，制动球15安装在端面盖帽11的径向安装孔中，在安装孔内与制动弹簧16接触，在安装孔外与制动球15的锁紧槽接触；利用本发明进行流量调节作业时若要将进气量增大将转向拨片18拨向右侧，从而使得制动球15在制动弹簧16的压力作用下咬合在转向制动块14左侧的锁紧槽，转向制动块14右侧咬合住制动齿轮10以防止由于产气变化和密封橡胶圈作用使得调节阀芯5顺时针转动造成进气量减小，若要将进气量减小，将转向拨片18拨向左侧，从而使得制动球15在制动弹簧16的压力作用下咬合在转向制动块14右侧的锁紧槽，转向制动块14左侧咬合住制动齿轮10以防止由于产气变化和密封橡胶圈7作用使得调节阀芯5逆时针转动造成进气量增大。

在使用发明前，首先需将本发明的进气端101连接煤层气井的产气管口，出气端602连接煤层气集气管汇，之后若要将进气量增大，如图5将转向拨片18拨向右侧，从而使得制动球15在制动弹簧16的压力作用下咬合在转向制动块14左侧的锁紧槽，之后利用扳子逆时针旋转调节阀芯后端502，进而带动调节阀芯5后移以增大进气口，转向制动块14右侧咬合住制动齿轮10以防止由于产气变化和密封橡胶圈7作用使得调节阀芯5顺时针转动造成进气量减小，若要将进气量减小，如图5将转向拨片18拨向左侧，从而使得制动球15在制动弹簧16的压力作用下咬合在转向制动块14右侧的锁紧槽，之后利用扳子顺时针旋转调节阀芯后端502，进而带动调节阀芯5前移以减小进气口，转向制动块14左侧咬合住制动齿轮10以防止由于产气变化和密封橡胶圈7作用使得调节阀芯5逆时针转动造成进气量增大，在调节的过程中，由于调节阀芯5与调节阀壳6之间采用小螺距的螺纹连接，在利用调节阀芯5转动制动齿轮10转动相同齿数的角度后，可以减小调节阀芯5的进给量，从而实现进气量的精确控制；在本发明正常工作时，煤层气井的产气经过干燥过滤模块时，产气中的煤粉或水分将被干燥滤网2过滤掉，由于采用了一级油嘴3和二级油嘴4两个油嘴，进行三次节流，使气体流量缓慢降低，减少节流温降效应形成的冻堵现象发生，并且二级油嘴4进行倒角处理，可以使节流后的气体流态更平稳；当干燥滤网2过滤的煤粉和水分过多时，可将煤层气井的产气管和煤层气集气管汇上的阀门关闭，之后打开泄压阀13释放本发明内部的高压气体，之后卸下过滤壳盖帽12，取出干燥滤网2，并对干燥滤网2进行清洗或更换，之后将干燥滤网2、过滤壳盖帽12和泄压阀13安装好后打开煤层气井的产气管和煤层气集气管汇上的阀门，从而恢复正常生产，该过程可实现装置的快速拆装、清洗和更换，以减小对正常生产的影响。