一种毛细管自动注剂系统中防虹吸结构的制作方法

1.本发明涉及毛细管注剂排水采气技术，具体是一种毛细管自动注剂系统中的防虹吸结构。


背景技术：

2.排水采气工艺是提高低压、低产气井采收率的重要技术举措。毛细管（即小直径管）注剂是常见的一种排水采气工艺，其对积液量不大、矿化度不高的低压、低产气井排水采气具有良好的技术效果。
3.毛细管注剂排水采气工艺的技术原理是，将φ6.35或φ9.525的不锈钢毛细连续管从井口采气树处通入井底，以毛细管的内孔作为化学剂-即发泡剂的加注通道，通过加注泵将发泡剂注入井底积液中，利用天然气的搅拌作用而使井筒内的积液产生泡沫，降低液体密度、减少液体表面张力和气体滑脱损失，提高气体携液能力，从而达到减少井筒内积液，提高气井产量的技术目的。
4.在实际生产中，根据毛细管注剂排水采气工艺的技术要求，每天向井筒内加注的发泡剂需要分成多次进行，目前主要以自动计量泵-即自动计量的加注泵来实现。为了能够使毛细管注剂系统进行自动化运行，除了对加注泵进行定时启动/停止控制外，在井底的毛细管端部设置有向井底方向导通的单向阀门，即通过单向阀门防止虹吸现象形成。然而，在大部分工况环境下，单次加注完成后，发泡剂充满整个毛细管段，且井底压力小于井筒中毛细管内的静液柱压力，从而导致毛细管底端的单向阀门无法实现向毛细管方向的切断控制，虹吸现象产生状态下，储液罐内的发泡剂会被虹吸而自动流入井筒内，造成发泡剂过量加注而带来气井被水淹的风险；可见，现有毛细管注剂系统的自动化运行稳定性差，不够可靠。
5.针对于上述技术问题，目前没有行之有效的解决措施，主要以传统的人工操作方式对毛细管内的加注通道进行导通/切断控制。如此，需要增设专人进行岗位操作，不仅岗位工人的劳动强度大，而且此种人工操作方式无法做到可靠地精量化注剂，从而不利于排水采气技术效果按设计要求稳定实现。


技术实现要素：

6.本发明的技术目的在于：针对上述毛细管注剂排水采气工艺的特殊性和现有技术的不足，提供一种能够使毛细管注剂系统实现稳定、可靠地自动化运行的防虹吸结构-即毛细管自动注剂系统中的防虹吸结构。
7.本发明的技术目的通过下述技术方案实现：一种毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，包括排布在加注泵和井筒之间的、能够形成加注通道的毛细管，所述毛细管上连接有在所述加注泵启动状态下将加注通道导通、在所述加注泵停止状态下将加注通道切断的防虹吸机构。
8.作为优选方案之一，所述防虹吸机构主要由阀体、布置于所述阀体内的阀座和阀
碟组成，所述阀体与所述阀座之间具有能够联通排液通道/进液通道的外腔体，所述阀座内具有能够联通进液通道/排液通道的内腔体，所述进液通道联通上游毛细管段，所述排液通道联通下游毛细管段，所述阀碟配合所述加注泵的启动/停止动作而导通/切断所述外腔体和所述内腔体之间联通关系。
9.进一步的，所述阀碟上连接有能够将所述阀碟预压在所述阀座上的预紧弹簧。再进一步的，所述预紧弹簧的另一端连接有能够延伸出所述阀体的丝杆，通过所述丝杆的旋转操作能够调节所述预紧弹簧的预紧度。所述阀体内设置有能够对上行的阀碟进行限位的限位凸台，上行的阀碟导通外腔体和内腔体之间联通关系。所述阀体内设置有能够对所述预紧弹簧进行导向扶正的导向筒。所述预紧弹簧通过下弹簧座与阀碟连接，所述下弹簧座的外径对应于阀体的内径，所述下弹簧座与所述阀体之间通过密封圈配合。
10.进一步的，所述阀碟上具有能够对应于内腔体的切换挡板，所述切换挡板与所述阀碟呈台阶状排布。
11.本发明的有益技术效果是：1. 本发明在毛细管自动注剂系统的毛细管上，设置了能够配合加注泵的启动/停止状态而将毛细管内的加注通道导通/切断控制的防虹吸机构，从而在实际的运行过程中，有效防止井底虹吸现象将储液罐内的发泡剂吸入井筒内，以保障毛细管自动注剂系统能够稳定、可靠的运行，进而轻松、经济的实现发泡剂向井筒内的可靠、精量化加注，有利于排水采气技术效果按设计要求稳定实现；2. 本发明的防虹吸机构结构简单，且通/断控制稳定、可靠，这尤其是在预紧弹簧的作用下更为明显，具体的，加注泵在启动状态下能够通过泵压将阀座上的阀碟顶开而导通内腔体和外腔体之间的联通关系，加注泵在停止状态下能够使预紧弹簧将阀碟压紧在阀座上而切断内腔体和外腔体之间的联通关系，井底产生的虹吸现象有助于阀碟在阀座上稳定、可靠地压紧，换言之，在加注泵停止状态下，预紧弹簧和井底虹吸现象共同作用阀碟坐封在阀座上、以切断加注通道；3. 本发明的防虹吸机构的预紧弹簧能够通过延伸出阀体的丝杆进行预紧度调节，从而根据工况要求可以适时的调节阀碟在阀座上的预压状态；4. 本发明的防虹吸机构的阀体内限位凸台结构、导向筒结构或下弹簧座结构，有助于防虹吸机构稳定运行；5. 本发明的防虹吸机构的阀碟结构，能够确保其在运行过程中与阀座形成稳定、可靠地配合，对加注通道的切断效果稳定。
附图说明
12.图1为本发明的一种结构原理图。
13.图2为图1中所示防虹吸机构的一种结构示意图。
14.图中代号含义：1—毛细管；11—上游毛细管段；12—下游毛细管段；2—防虹吸机构；21—阀体；22—阀座；23—外腔体；24—内腔体；25—排液通道；26—进液通道；27—切换挡板；28—阀碟；29—下弹簧座；210—导向筒；211—上弹簧座；212—丝杆；213—手轮；214—预紧弹簧；215—限位凸台；3—加注泵；4—井筒；5—采气树；6—储液罐。
具体实施方式
15.本发明涉及毛细管注剂排水采气技术，具体是一种毛细管自动注剂系统中的防虹吸结构，下面以多个实施例对本发明的主体技术内容进行详细说明。其中，实施例1结合说明书附图-即图1和图2对本发明的技术方案内容进行清楚、详细的阐释，其它实施例虽未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。
16.在此需要特别说明的是，本发明的附图是示意性的，其为了清楚本发明的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本发明贡献于现有技术的技术方案。
17.实施例1参见图1和图2所示，本发明以毛细管注剂排水采气工艺的毛细管自动注剂系统为基础，其包括排布在加注泵3（具有自动计量功能）和井筒4之间的、能够形成加注通道的毛细管1，加注泵3通过管道与上游的储液罐6联接，井筒4的井口设置有用作悬挂并排布毛细管1的采气树5。
18.上述毛细管1上联接有防虹吸机构2，该防虹吸机构2处在井筒4外部的毛细管1上，即防虹吸机构2排布在加注泵3与采气树5之间的毛细管1上。防虹吸机构2在毛细管1上形成导通/切断控制节点，将毛细管1划分为上游毛细管段11和下游毛细管段12，上游毛细管段11密封对接在防虹吸机构2的进液通道26上，下游毛细管段12密封对接在防虹吸机构2的排液通道25上。
19.具体的，防虹吸机构2主要由阀体21、阀座22、阀碟28和丝杆212组成。
20.其中，阀体21为基础，阀座22布置在阀体21内部的底部中心处，阀座22的顶部与阀体21的顶部之间存在高度差，阀座22在阀体21内部围出内腔体24，阀体21与阀座22之间围出外腔体23，内腔体24和外腔体23之间隔着阀座22；内腔体24的底部开设并联接有进液通道26；外腔体23的底部开设并联接有排液通道25。
21.阀碟28为耐磨结构，例如金属材料、工程塑料或橡胶材料等成型。阀碟28的外径大于阀座22的外径（当然也就大于内腔体24的直径），但略小于阀体21的内径，阀碟28装配在阀座22顶部以上区域的阀体21内，阀碟28能够坐封在阀座22上。为了增强阀碟28在阀座22上的坐封性，在阀碟28的底部中心处连接有外径略小于内腔体24直径、能够嵌入内腔体24内的切换挡板27，该切换挡板27与阀碟28呈台阶状排布。
22.上述阀体21内的阀碟28上连接有预紧弹簧214，该预紧弹簧214的下端通过下弹簧座29连接在阀碟28的顶部。下弹簧座29的外径大于阀碟28外径，但略小于阀体21内径，下弹簧座29与阀碟28之间呈台阶状排布。下弹簧座29的外周设置有柔性密封圈，下弹簧座29与阀体21之间通过密封圈配合。
23.丝杆212的下端以可周向旋转的活动配合结构连接有上弹簧座211，该上弹簧座211连接在预紧弹簧214的上端。丝杆212从阀体21的顶部延伸出处阀体21，丝杆212与阀体21之间以螺纹结构配合，丝杆212延伸出阀体21的上端部连接有手轮213。通过对丝杆212的周向旋转能够调节丝杆212在阀体21内的伸入长度，从而调节对预紧弹簧214的压缩预紧度。
24.为了保证预紧弹簧214在阀体21内压缩、展开的运动稳定性，在阀座22上方处的阀体21上设置有内径略大于预紧弹簧214外径的导向筒210，预紧弹簧214和上弹簧座211布置在导向筒210内，导向筒210用作对运动中的预紧弹簧214进行导向扶正。前述导向筒210的
下端与阀座22的上端之间保持间距，该间距应当确保上行的阀碟28能够充分打开内腔体24和外腔体23之间的联通通道。
25.此外，在上述阀体21的内壁上还设置有处在阀座22斜上方的、对上行的阀碟28进行限位的限位凸台215，该限位凸台215与阀座22的上端之间保持间距，该间距应当确保上行的阀碟28能够充分打开内腔体24和外腔体23之间的联通通道。基于上述导向筒210对阀碟28亦有限位作用，因而当导向筒210的长度足够长时可以省去限位凸台215，由导向筒210代替限位凸台215；若限位凸台215存在，则导向筒210的下端高度应略高于限位凸台215，导向筒210不对阀碟28作限位。
26.上述防虹吸机构2在毛细管自动注剂系统的运行过程中，按如下方式配合加注泵3的动作：-在静止状态下，预紧弹簧214的弹性压力迫使阀碟28坐封在阀座22上，将内腔体24和外腔体23切断；-需要向井筒4内注入发泡剂时，加注泵3启动，将储液罐6内的发泡剂液体加压泵送，发泡剂经上游毛细管段11进入防虹吸机构2的进液通道26内，进入内腔体24内的泵压克服预紧弹簧214的弹性压力后迫使阀碟28上行，上行的阀碟28导通了外腔体23和内腔体24之间的联通关系，发泡剂经由内腔体24翻出进入外腔体23，再由外腔体23进入下游毛细管段12、直至进入井筒4内；-单次加注完成后，加注泵3停机，内腔体24内失去了泵压，预紧弹簧214的弹性压力迫使阀碟28坐封在阀座22上，将内腔体24和外腔体23之间的联通关系切断；若井底压力小于井筒中毛细管内的静液柱压力，产生虹吸现象时，虹吸力作用在阀碟28上，进一步增强阀碟28对阀座22的坐封，保障对内腔体24和外腔体23之间联通关系的切断。
27.通过上述技术可以看出，在加注泵3启动状态下，防虹吸机构2能够有效地将加注通道导通，在加注泵3停止状态下，防虹吸机构2能够可靠地将加注通道切断。
28.实施例2本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：-防虹吸机构的阀碟外径基本匹配于阀体内径，阀碟底部无切换挡板；-进液通道开设在外腔体的底部，排液通道开设在内腔体的底部；如此，加注过程是，上游毛细管段输送而来的发泡剂在外腔体处顶开阀碟上行，外腔体内的发泡剂翻入内腔体内，经由排液通道排出。
29.此技术方案，在泵压顶起阀碟时，阀碟一侧外缘受力，容易发生侧翘，不利于阀碟稳定运行，其虽能在一定程度上达到技术目的，但效果不佳。
30.实施例3本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于：防虹吸机构无丝杆结构，亦即预紧弹簧一端抵接阀体内部的顶部、另一端抵接阀碟。
31.此技术方案，无法对预紧弹簧的预紧度进行方便、灵活调节，因而只能在成型时或维护时打开阀体更换对应弹性的预紧弹簧以实现对应的预紧度控制。
32.以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并
不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

技术特征：
1.一种毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，包括排布在加注泵（3）和井筒（4）之间的、能够形成加注通道的毛细管（1），其特征在于：所述毛细管（1）上连接有在所述加注泵（3）启动状态下将加注通道导通、在所述加注泵（3）停止状态下将加注通道切断的防虹吸机构（2）。2.根据权利要求1所述毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，其特征在于：所述防虹吸机构（2）主要由阀体（21）、布置于所述阀体（21）内的阀座（22）和阀碟（28）组成，所述阀体（21）与所述阀座（22）之间具有能够联通排液通道（25）/进液通道（26）的外腔体（23），所述阀座（22）内具有能够联通进液通道（26）/排液通道（25）的内腔体（24），所述进液通道（26）联通上游毛细管段（11），所述排液通道（25）联通下游毛细管段（12），所述阀碟（28）配合所述加注泵（3）的启动/停止动作而导通/切断所述外腔体（23）和所述内腔体（24）之间联通关系。3.根据权利要求2所述毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，其特征在于：所述阀碟（28）上连接有能够将所述阀碟（28）预压在所述阀座（22）上的预紧弹簧（214）。4.根据权利要求2或3所述毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，其特征在于：所述阀碟（28）上具有能够对应于内腔体（24）的切换挡板（27），所述切换挡板（27）与所述阀碟（28）呈台阶状排布。5.根据权利要求3所述毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，其特征在于：所述预紧弹簧（214）的另一端连接有能够延伸出所述阀体（21）的丝杆（212），通过所述丝杆（212）的旋转操作能够调节所述预紧弹簧（214）的预紧度。6.根据权利要求3或5所述毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，其特征在于：所述阀体（21）内设置有能够对上行的阀碟（28）进行限位的限位凸台（215），上行的阀碟（28）导通外腔体（23）和内腔体（24）之间联通关系。7.根据权利要求3或5所述毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，其特征在于：所述阀体（21）内设置有能够对所述预紧弹簧（214）进行导向扶正的导向筒（210）。8.根据权利要求3或5所述毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，其特征在于：所述预紧弹簧（214）通过下弹簧座（29）与阀碟（28）连接，所述下弹簧座（29）的外径对应于阀体（21）的内径，所述下弹簧座（29）与所述阀体（21）之间通过密封圈配合。

技术总结
本发明公开了一种毛细管自动注剂系统中防虹吸结构，包括排布在加注泵和井筒之间的、能够形成加注通道的毛细管，所述毛细管上连接有在所述加注泵启动状态下将加注通道导通、在所述加注泵停止状态下将加注通道切断的防虹吸机构。本发明在毛细管自动注剂系统的毛细管上，设置了能够配合加注泵的启动/停止状态而将毛细管内的加注通道导通/切断控制的防虹吸机构，从而在实际的运行过程中，有效防止井底虹吸现象将储液罐内的发泡剂吸入井筒内，以保障毛细管自动注剂系统能够稳定、可靠的运行，进而轻松、经济的实现发泡剂向井筒内的可靠、精量化加注，有利于排水采气技术效果按设计要求稳定实现。求稳定实现。求稳定实现。


技术研发人员：谭显武 肖健 王旭 杨锦林 刘利 罗昊 黄显刚 唐超 王勇 周文斌 漆国权 袁玥 王浩儒 罗洋 林飞 蒋红军 张江 孙传训 付琼 刘圣琦
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司西南油气分公司
技术研发日：2020.09.08
技术公布日：2022/3/7