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1、(10)授权公告号 CN 202039813 U(45)授权公告日 2011.11.16CN202039813U*CN202039813U*(21)申请号 201120113798.2(22)申请日 2011.04.18E21B 34/02(2006.01)(73)专利权人北京九尊能源技术股份有限公司地址 100080 北京市海淀区中关村丹棱街3号中国电子大厦B座1609室(72)发明人王桂林 李玉魁 安申强(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司 11127代理人何春兰(54) 实用新型名称针形阀(57) 摘要本实用新型公开了一种针形阀，该针形阀包括：阀体，其包括进气管道和出气管道，。
2、出气管道的一端固定连接在进气管道的外侧壁上，进气管道具有进气通道，出气管道具有出气通道，进气通道与出气通道相连通，进气管道的一端套接有与井口相连的密封短接，另一端内设有密封座；阀芯，其具有阀芯头和与阀芯头相连接的阀芯杆，阀芯杆螺纹连接在密封座内，根据阀芯杆的回转操作，阀芯头与所述密封短接相接触或分离；在阀芯杆穿出进气通道的一端连接有开启量读数装置。该针形阀能够精确控制产气量，随时可以从开启量读数装置上准确读出当前针形阀的开启量，并通过当前开启量准确算出产气通道的面积，继而还可以通过针形阀前后的压力差等参数计算出产气量。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专。
3、利权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 1 页CN 202039815 U 1/2页21.一种针形阀，所述针形阀包括：阀体，其包括进气管道和出气管道，所述出气管道的一端固定连接在所述进气管道的外侧壁上，所述进气管道具有进气通道，所述出气管道具有出气通道，所述进气通道与所述出气通道相连通，所述进气管道的一端套接有与井口相连的密封短接，另一端内设有密封座；阀芯，其具有阀芯头和与所述阀芯头相连接的阀芯杆，所述阀芯杆螺纹连接在所述密封座内，根据所述阀芯杆的回转操作，所述阀芯头与所述密封短接相接触或分离；其特征在于，在所述阀芯杆穿出所述进气通道的一端连接有开启量读数装置。2.如权利要求1所述的针形阀。
4、，其特征在于，所述开启量读数装置包括：刻度盘，在所述阀芯杆穿出所述进气通道的一端连接有直径小于阀芯杆的调整螺杆，所述刻度盘套设在所述调整螺杆上并顶抵在所述阀芯杆的外端面上；至少一个刻度尺，所述刻度尺自所述刻度盘的边缘轴向向所述进气管道的一侧延伸形成，在所述进气管道的外侧壁上设有至少一个刻度滑槽，所述刻度尺可移动地容设在所述刻度滑槽内。3.如权利要求2所述的针形阀，其特征在于，所述刻度尺为两个，所述两个刻度尺位于所述刻度盘沿其直径方向相对的两边缘上，所述刻度滑槽为两个，所述两个刻度滑槽位于所述进气管道沿其直径方向相对的两外侧壁上，所述两个刻度尺可移动的容设在所述两个刻度滑槽内。4.如权利要求2所。
5、述的针形阀，其特征在于，所述调整螺杆上螺纹连接有固定件，所述固定件位于所述刻度盘的外侧。5.如权利要求4所述的针形阀，其特征在于，所述刻度盘的外表面上沿圆周方向等分设有多个径向刻度线，所述固定件上设有径向指示线，所述径向指示线与所述径向刻度线相对；所述刻度尺上等分设有多个轴向刻度线，所述刻度滑槽上设有轴向指示线，所述轴向指示线与所述轴向刻度线相对。6.如权利要求5所述的针形阀，其特征在于，所述刻度盘上设有多个径向刻度数字，每个所述径向刻度数字与每个所述径向刻度线对应设置，所述刻度尺上设有多个轴向刻度数字，每个所述轴向刻度数字与每个所述轴向刻度线对应设置。7.如权利要求5所述的针形阀，其特征在于。
6、，所述阀芯头为圆锥形阀芯头，所述圆锥形阀芯头的锥角为，所述阀芯杆向外移动的距离为X，所述密封短接具有通孔，所述通孔的直径为D，所述阀体开启面积8.如权利要求7所述的针形阀，其特征在于，所述圆锥形阀芯头的锥角为60度。9.如权利要求7所述的针形阀，其特征在于，所述密封短接的通孔与所述阀芯头相对的一端设有导向斜面，在所述阀芯头与所述密封短接相接触的状态下，所述阀芯头的外环壁与所述导向斜面相密封接触。10.如权利要求1所述的针形阀，其特征在于，所述阀芯杆与所述密封座之间设有一个权 利 要 求 书CN 202039813 UCN 202039815 U 2/2页3以上密封圈。权 利 要 求 书CN 2。
7、02039813 UCN 202039815 U 1/6页4针形阀技术领域0001 本实用新型有关于一种针形阀，尤其有关于一种煤层气井用的针形阀。背景技术0002 在国际能源局势日趋紧张的情况下，作为一种优质高效、清洁的能源，煤层气的大规模开发利用前景诱人。现有煤层气的开发生产中，有些煤层的渗透率不是很好，为了增加煤层气井的产量，往往采取压裂工艺技术措施，即采用高压压裂车、高压管汇设施，通过井口装置及高压压裂管柱，将压裂砂压进到地层中，使煤层裂化，以提高储层内部气体的流动性。煤层于压裂后，主要依靠油嘴来控制放喷系统，以控制生产压差，该油嘴放喷系统可以方便地根据不同阶段的地层压力变化，在保持连续。
8、放喷的情况下，调整放喷的强度。但是，油嘴放喷系统如需根据地层压力调整放喷强度，就必须关井后更换不同直径的油嘴，然而煤层气的放喷和正常排采都需要其连续生产、平稳降压，反复开关井更换油嘴不仅费时费力、延误工期，而且煤层在反复升压、降压的过程中，很容易受到伤害，不利于煤层气的持续开采。0003 现有技术中，为克服传统的油嘴放喷系统不能连续放喷，必须更换不同直径的油嘴的特点，提出了一种无需更换且可实时控制放喷强度的针形阀，其安装在煤层气井的出口端，该针形阀具有阀体和设置在阀体内部的阀芯，通过阀芯在阀体内的运动，来控制煤层气的产气压力，控制气体的喷出量。但是，该针形阀由于在其外部没有任何可以计量阀体开启。
9、量的标记或刻度，使得在实际工作过程中，现场工人不能准确地根据技术人员的要求，例如：技术人员安排开0.3圈，来控制针形阀的实际开启量，其只能根据自己的经验去调整针形阀的开启面积，调整量往往不准确，误差很大；另外，在针形阀反复开启、关闭后，现场工人也很难计量或无从得知总共开了多少圈或关了多少圈，也就不能准确测量出当前针形阀的开启量，因而不能精确控制煤层气井的放喷强度。由于操作、控制煤层压降不当导致煤层堵塞时有发生，轻者需再投入60万元进行再次压裂改造煤层渗透性，重者则导致绝产，使生产井报废。0004 因此，有必要提出一种新型的针形阀，来克服上述缺陷。实用新型内容0005 本实用新型的目的是提供一种。
10、针形阀，该针形阀能够精确控制产气量，随时可以从开启量读数装置上准确读出当前针形阀的开启量，并通过当前开启量准确算出产气通道的面积，继而还可以通过针形阀前后的压力差等参数计算出产气量。0006 本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：0007 本实用新型提供一种针形阀，所述针形阀包括：0008 阀体，其包括进气管道和出气管道，所述出气管道的一端固定连接在所述进气管道的外侧壁上，所述进气管道具有进气通道，所述出气管道具有出气通道，所述进气通道与所述出气通道相连通，所述进气管道的一端套接有与井口相连的密封短接，另一端内设有说 明 书CN 202039813 UCN 202039815 U 2/。
11、6页5密封座；0009 阀芯，其具有阀芯头和与所述阀芯头相连接的阀芯杆，所述阀芯杆螺纹连接在所述密封座内，根据所述阀芯杆的回转操作，所述阀芯头与所述密封短接相接触或分离；0010 在所述阀芯杆穿出所述进气通道的一端连接有开启量读数装置。0011 在优选的实施方式中，所述开启量读数装置包括：0012 刻度盘，在所述阀芯杆穿出所述进气通道的一端连接有直径小于阀芯杆的调整螺杆，所述刻度盘套设在所述调整螺杆上并顶抵在所述阀芯杆的外端面上；0013 至少一个刻度尺，所述刻度尺自所述刻度盘的边缘轴向向所述进气管道的一侧延伸形成，在所述进气管道的外侧壁上设有至少一个刻度滑槽，所述刻度尺可移动地容设在所述刻度。
12、滑槽内。0014 在优选的实施方式中，所述刻度尺为两个，所述两个刻度尺位于所述刻度盘沿其直径方向相对的两边缘上，所述刻度滑槽为两个，所述两个刻度滑槽位于所述进气管道沿其直径方向相对的两外侧壁上，所述两个刻度尺可移动的容设在所述两个刻度滑槽内。0015 在优选的实施方式中，所述调整螺杆上螺纹连接有固定件，所述固定件位于所述刻度盘的外侧。0016 在优选的实施方式中，所述刻度盘的外表面上沿圆周方向等分设有多个径向刻度线，所述固定件上设有径向指示线，所述径向指示线与所述径向刻度线相对；所述刻度尺上等分设有多个轴向刻度线，所述刻度滑槽上设有轴向指示线，所述轴向指示线与所述轴向刻度线相对。0017 在优。
13、选的实施方式中，所述刻度盘上设有多个径向刻度数字，每个所述径向刻度数字与每个所述径向刻度线对应设置，所述刻度尺上设有多个轴向刻度数字，每个所述轴向刻度数字与每个所述轴向刻度线对应设置。0018 在优选的实施方式中，所述阀芯头为圆锥形阀芯头，所述圆锥形阀芯头的锥角为，所述阀芯杆向外移动的距离为X，所述密封短接具有通孔，所述通孔的直径为D，所述阀体开启面积0019 0020 在优选的实施方式中，所述圆锥形阀芯头的锥角为60度。0021 在优选的实施方式中，所述密封短接的通孔与所述阀芯头相对的一端设有导向斜面，在所述阀芯头与所述密封短接相接触的状态下，所述阀芯头的外环壁与所述导向斜面相密封接触。00。
14、22 在优选的实施方式中，所述阀芯杆与所述密封座之间设有一个以上密封圈。0023 本实用新型的针形阀的特点及优点是：0024 一、本实用新型的针形阀，在针形阀的阀体后部设有开启量读数装置，现场工人可以根据该开启量读数装置准确读出当前针形阀的开启量，精确控制阀体的放喷强度，进而准确计算出产气通道的面积，并通过针形阀前后的压力差等参数计算出产气量。同时，现场操作人员可依据技术人员的指令精确调整阀体生产参数，有利于稳定控制产量、平稳降压说 明 书CN 202039813 UCN 202039815 U 3/6页6保护煤层不受伤害。0025 二、本实用新型的针形阀，设在阀芯杆与密封座之间的密封圈，可使。
15、阀芯杆与密封座密封的更加严密，防止气体自密封座的一端溢出针形阀，该针形阀的进气通道内采用密封座与密封圈双极密封，密封性更强。附图说明0026 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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0027 图1为本实用新型的针形阀的主视剖视图。0028 图2为本实用新型的针形阀的立体示意图。0029 图3为针形阀开启面积的计算示意图。具体实施方式0030 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施。
16、例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。0031 如图1所示，本实用新型提供一种针形阀，所述针形阀包括阀体1和阀芯2。其中，阀体1包括进气管道11和出气管道12，所述出气管道12的一端固定连接在所述进气管道11的外侧壁上，所述进气管道11具有进气通道111，所述出气管道12具有出气通道121，所述进气通道111与所述出气通道121相连通，所述进气管道11的一端套接有与井口相连的密封短接3，另一端内设有密封座4。
17、；阀芯2具有阀芯头21和与所述阀芯头21相连接的阀芯杆22，所述阀芯杆22螺纹连接在所述密封座4内，根据所述阀芯杆22的回转操作，所述阀芯头21与所述密封短接3相接触或分离；在所述阀芯杆22穿出所述进气通道111的一端连接有开启量读数装置5。0032 具体是，进气管道11大体呈圆柱筒状，其侧壁上开设有通孔112；出气管道12大体呈圆柱筒状，其一端固定焊接在进气管道11的外侧壁对应通孔112的位置处，以使进气通道111与出气通道121可以相互连通。当然，在其它的实施方式中，进气管道11也可与出气管道12一体成型，在此不作限制。0033 密封短接3大体呈圆柱筒状，其一端设有外螺纹段，进气管道11对。
18、应密封短接3的一端设有内螺纹段，密封短接3螺纹连接在进气管道11的进气通道111内，进一步的，密封短接3与进气通道111相连接的一端呈直径渐缩状，这样可使密封短接3与进气管道11的连接更加紧密，防止漏气；密封座4大体呈圆锥台状，其设有外螺纹段，进气管道11对应密封座4的一端设有内螺纹段，密封座4螺纹连接在进气通道111内，本实用新型的密封座4整体位于进气通道111内并设计成圆锥台状，这样可使密封座4更加紧密的密封住进气通道111，防止气体从设有密封座4的进气管道11的一端泄漏，以保证从井口输送的气体仅能通过密封短接3流入进气通道111，而后经过进气管道11的通孔112流入出气通道121说 明 。
19、书CN 202039813 UCN 202039815 U 4/6页7内。0034 阀芯2位于进气管道11的进气通道111内，其阀芯头21与密封短接3相对，阀芯杆22螺纹连接在密封座4内开设的螺纹孔41中，通过阀芯杆22在密封座4内的回转操作，阀芯2可相对进气管道11进退地设置，阀芯头21在阀芯杆22的进退移动下可与密封短接3相接触或分离，从而实现针形阀的闭合或开启。0035 开启量读数装置5设置在阀芯杆22伸出密封座4的一端上，其可根据阀芯杆22的进退运动而轴向移动，本实用新型的针形阀，现场操作人员可以根据该开启量读数装置5准确读出当前针形阀的开启量，精确控制阀体的放喷强度，进而准确计算出产。
20、气通道的面积，并通过针形阀前后的压力差等参数计算出产气量。同时，现场操作人员可依据技术人员的指令精确调整阀体生产参数，有利于稳定控制产量、平稳降压保护煤层不受伤害。0036 根据本实用新型的一个实施方式，所述开启量读数装置5包括刻度盘51和至少一个刻度尺52。其中，在所述阀芯杆22穿出所述进气通道111的一端连接有直径小于阀芯杆的22调整螺杆23，所述刻度盘51套设在所述调整螺杆23上并顶抵在所述阀芯杆22的外端面221上；所述刻度尺52自所述刻度盘51的边缘轴向向所述进气管道11的一侧延伸形成，在所述进气管道11的外侧壁上设有至少一个刻度滑槽113，所述刻度尺52可移动地容设在所述刻度滑槽内。
21、113。0037 具体是，如图2所示，刻度盘51呈环形，其套设在调整螺杆23上，在另一实施方式中，阀芯杆22与调整螺杆23之间还可连接有台阶轴24，台阶轴24的直径小于阀芯杆22的直径但大于调整螺杆23的直径，且台阶轴24的长度等于刻度盘51的厚度，这样刻度盘51套设在台阶轴24上后，可以更加稳固的连接在阀芯杆22上；刻度尺52大体呈“L”型，其具有连接部521和刻度部522，刻度部522垂直连接在连接部521的一端，连接部521的另一端连接在刻度盘51的外边缘处，刻度部522位于进气管道11的外侧壁的外部，本实用新型的刻度尺52可一体成型于刻度盘51，也可通过焊接的方式连接在刻度盘51上，在。
22、此不作限制。0038 在进气管道11的外侧壁上凸设有两个相互平行的凸棱114，两个凸棱114之间形成所述刻度滑槽113，刻度尺52的刻度部522容设在刻度滑槽113内，并可沿刻度滑槽113移动。刻度滑槽113用于周向固定刻度尺52，以使与刻度尺52相连的刻度盘51仅能沿进气管道11的轴向方向移动，而不能自转。当向外旋转调整螺杆23时，阀芯杆22将相对密封座4向外移动，进而推动顶抵在其外端面221上的刻度盘51向外移动，刻度部522在刻度盘51的移动下，沿刻度滑槽113移动。0039 进一步的，在本实用新型中，所述刻度尺52为两个，所述两个刻度尺52位于所述刻度盘51沿其直径方向相对的两边缘上，。
23、所述刻度滑槽113为两个，所述两个刻度滑槽113位于所述进气管道11沿其直径方向相对的两外侧壁上，所述两个刻度尺52可移动的容设在所述两个刻度滑槽113内。本实用新型的针形阀设有两个刻度尺52，两个刻度尺52位于各自的刻度滑槽113内，其可使刻度盘51与阀芯杆22的连接更加稳固，进一步避免刻度盘51在阀芯杆22的转动下产生自转的可能，同时也可使现场工作人员读数更加方便。当然，在其它的实施方式中，刻度尺52也可设为多个，例如三个或四个，沿圆周方向均匀分布，在此不作限制。0040 根据本实用新型的一个实施方式，所述调整螺杆23上螺纹连接有固定件7，所述说 明 书CN 202039813 UCN 2。
24、02039815 U 5/6页8固定件7位于所述刻度盘51的外侧。具体是，固定件7顶抵在刻度盘51的外侧面上，并将刻度盘51夹设在阀芯杆22的外端面221与固定件7的内侧面之间，以使刻度盘51随阀芯杆22的移动而一同移动。当向内旋转调整螺杆23时，阀芯杆22将相对密封座4向内移动，进而刻度盘51在固定件7的顶抵作用下向内移动，刻度尺52在刻度盘51的移动下，沿刻度滑槽113移动。0041 进一步的，所述刻度盘51的外表面上沿圆周方向等分设有多个径向刻度线511，所述固定件7上设有径向指示线71，所述径向指示线71与所述径向刻度线511相对；所述刻度尺52上等分设有多个轴向刻度线523，所述刻度。
25、滑槽113上设有轴向指示线115，所述轴向指示线115与所述轴向刻度线523相对。更进一步的，所述刻度盘51上设有多个径向刻度数字512，每个所述径向刻度数字512与每个所述径向刻度线511对应设置，所述刻度尺52上设有多个轴向刻度数字524，每个所述轴向刻度数字524与每个所述轴向刻度线523对应设置。刻度盘51上的径向刻度数字512与刻度尺52上的轴向刻度数字524，可以使现场工作人员更加容易的读取当前针形阀的开启量。0042 具体是，刻度盘51的外表面上等分设有十个径向刻度线511，在每一径向刻度线511上对应设有一个径向刻度数字512，径向刻度数字512从阿拉伯数字0-9顺时针排列；轴。
26、向刻度数字524对应设在轴向刻度线523的下方，其从阿拉伯数字0开始自与刻度盘51相连的刻度尺一端向尾端由小向大顺序排列。轴向指示线115刻设在刻度滑槽113的两个凸棱114上，当固定件7的径向指示线71沿刻度盘51旋转一周，刻度尺52的轴向刻度线523相对刻度滑槽113的轴向指示线115移动一刻度距离。在本实施方式中，针形阀设计工作压力为25Mpa，针形阀阀芯杆22的螺距设为1mm，阀芯杆22的螺距有效行程为26mm，刻度尺52上的轴向刻度线523之间的距离也设为1mm，当阀芯头21向外移动1mm的距离，刻度尺52轴向向外移动一刻度距离，即移动1mm，此时固定件7上的径向指示线71相对刻度盘。
27、51旋转一周。0043 根据本实用新型的一个实施方式，所述阀芯头21为圆锥形阀芯头，所述圆锥形阀芯头21的锥角为，所述阀芯杆22向外移动的距离为X，所述密封短接3具有通孔31，所述通孔31的直径为D，所述阀体开启面积0044 0045 具体是，如图3所示，圆锥形阀芯头21的开启面积：0046 0047 其中，0048 0049 将公式带入中，即可得到针形阀的实际开启面积。通过该开启面积S，并配合说 明 书CN 202039813 UCN 202039815 U 6/6页9针型阀前后的压力差等参数可精确计算出产气量。0050 在本实用新型中，所述圆锥形阀芯头的锥角为60度，密封短接3通孔31的直。
28、径D为30mm，因此，针形阀的实际开启面积0051 0052 该阀芯头21的锥角设为60度，其为等边圆锥体形，并始终与通孔31的端面垂直，以使通过上述公式计算出的阀体开启量更加精确。0053 根据本实用新型的一个实施方式，所述密封短接3的通孔31与所述阀芯头21相对的一端设有导向斜面32，在所述阀芯头21与所述密封短接3相接触的状态下，所述阀芯头21的外环壁与所述导向斜面32相密封接触。导向斜面32相对增大了阀芯头21与通孔31的接触面积，使阀芯2与密封短接3的密封性更好。0054 根据本实用新型的一个实施方式，所述阀芯杆22与所述密封座4之间设有一个以上密封圈6。具体是，在阀芯杆22与密封座4之间设有四个密封圈6，当然也可设有多个，例如五个或六个，在此不作限制。密封圈6可使阀芯杆22与密封座4密封的更加严密，防止气体自密封座4的一端溢出针形阀。该针形阀的进气通道111内采用密封座4与密封圈6双极密封，密封性更强。0055 以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。说 明 书CN 202039813 UCN 202039815 U 1/1页10图1图2图3说 明 书 附 图CN 202039813 U。