本發(fā)明屬于氣田采氣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于氣田地面排液的遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥方法。

背景技術(shù)：

在氣田天然氣開采的過程中，隨著氣田的持續(xù)開發(fā)，以及地層能量的逐漸下降，氣井產(chǎn)量降低、氣流流速下降、天然氣攜液能力減弱，導(dǎo)致單井采氣管線積液嚴(yán)重，個(gè)別輸氣管線壓降明顯，造成氣井無法以要求配產(chǎn)生產(chǎn)，嚴(yán)重影響氣井產(chǎn)能發(fā)揮。目前現(xiàn)場排除采氣管線積液主要采取向采氣管線加注起泡劑、站內(nèi)放空帶液、利用通管球和通管塞清除積液等措施。

采氣管線加注起泡劑，通過產(chǎn)生大量的氣泡，增加天然氣流動(dòng)時(shí)的攜液能力，把大量管線積液帶走，但是存在加注量大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大和工作效率低等問題；氣田采用站內(nèi)脫水工藝，加注起泡劑會(huì)影響脫水效果，因此采用站內(nèi)放空帶液措施，該措施工作量巨大，且大量放空浪費(fèi)能源，污染環(huán)境；利用通管球、通管塞清除管線積液，需要在井口安裝投球裝置，同時(shí)在站內(nèi)安裝收球裝置，流程復(fù)雜，有一定的適用性，投收球存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是利用遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥，克服現(xiàn)有站內(nèi)放空排液成本高、污染環(huán)境，加注起泡劑、利用通管球或通管塞工藝流程復(fù)雜的問題。

為此，本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置，包括由閥芯和閥座組成的針閥，閥芯安裝在閥座內(nèi)，還包括步進(jìn)電機(jī)，所述閥芯的頂端通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接，步進(jìn)電機(jī)電連接著驅(qū)動(dòng)電源和放大器，放大器電連接著單片機(jī)，單片機(jī)電連接著上位機(jī)。

一種遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥方法，包括以下步驟：

步驟一，判斷采氣管線積液，并關(guān)井

將遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置安裝在井口的采氣管線上，開井進(jìn)行氣井生產(chǎn)，并觀察采氣管線上的油壓表，若油壓下降到1MPa以下，則判斷為采氣管線積液，此時(shí)上位機(jī)向單片機(jī)發(fā)送關(guān)閥的時(shí)序脈沖，單片機(jī)再將時(shí)序脈沖發(fā)送給放大器，放大器把時(shí)序脈沖的小電流信號(hào)放大后發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)，然后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的步距角，步進(jìn)電機(jī)再通過聯(lián)軸器進(jìn)一步操縱閥芯沿直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在上位機(jī)上增加輸入的時(shí)序脈沖數(shù)，改變針閥關(guān)量的大小，直至針閥處于關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)井；

步驟二，開井，并排出采氣管線內(nèi)的積液

關(guān)井7.5～8.5小時(shí)后，待采氣管線的油壓升至2MPa以上，通過上位機(jī)向單片機(jī)發(fā)送開閥的時(shí)序脈沖，然后重復(fù)步驟一內(nèi)對遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的操控，改變針閥開量的大小，直至針閥處于打開狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)開井，開井后利用開井時(shí)的高速氣流激蕩吹掃采氣管線，進(jìn)而排出采氣管線內(nèi)的積液。

所述的閥芯上安裝著傳感器，傳感器與單片機(jī)電連接。

步驟二中所述的待采氣管線的油壓升至2MPa以上是指油壓自升恢復(fù)至2MPa以上或者抽汲升至2MPa以上。

步驟二中關(guān)井8小時(shí)以上。

一種遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的應(yīng)用，將遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置安裝在井口的采氣管線上，用于氣田地面排液。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置及其方法和應(yīng)用，采用了可以精確位置控制的步進(jìn)電機(jī)機(jī)構(gòu)，遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥控制氣井開關(guān)井，原理簡單，排液安全高效，由單片機(jī)發(fā)出時(shí)序脈沖，通過放大器把時(shí)序脈沖的小電流信號(hào)放大，足以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，步進(jìn)電機(jī)發(fā)出的角位移作為指令，通過螺紋配合，來操縱閥芯的直線位移，進(jìn)而控制針閥的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)變量針閥的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而促使針閥控制氣井井口氣量大小，最終改變氣井井口開關(guān)狀態(tài)，利用開井時(shí)高速氣流激蕩吹掃管線排除地面管線積液，合理利用氣井自身能量排液，不引入外來物質(zhì)，運(yùn)行成本低廉。本發(fā)明獨(dú)特之處在于可以遠(yuǎn)程安全控制針閥開關(guān)狀態(tài)，僅充分利用氣井自身能量排除地面管線積液，且裝置結(jié)構(gòu)簡單，可隨時(shí)遠(yuǎn)程啟停機(jī)，減少人力勞動(dòng)。

裝置工作時(shí)，安全環(huán)保，噪音污染小。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的控制原理圖。

附圖標(biāo)記說明：1、針閥；2、閥芯；3、閥座；4、步進(jìn)電機(jī)；5、放大器；6、驅(qū)動(dòng)電源；7、單片機(jī)；8、上位機(jī)；9、傳感器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

為了克服現(xiàn)有站內(nèi)放空排液成本高、污染環(huán)境，加注起泡劑、利用通管球或通管塞工藝流程復(fù)雜的問題，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置，包括由閥芯2和閥座3組成的針閥1，閥芯2安裝在閥座3內(nèi)，還包括步進(jìn)電機(jī)4，所述閥芯2的頂端通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)4的輸出軸連接，步進(jìn)電機(jī)4電連接著驅(qū)動(dòng)電源6和放大器5，放大器5電連接著單片機(jī)7，單片機(jī)7電連接著上位機(jī)8。

該遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的工作原理是：

將遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置安裝在井口的采氣管線上，正常氣井生產(chǎn)過程中，采氣管線壓降明顯，判斷為管線積液，是因?yàn)闅饩a(chǎn)量下降，氣流流速降低，攜液能力減弱，導(dǎo)致部分采氣管線積液。此時(shí)在上位機(jī)8遠(yuǎn)程控制數(shù)字針閥，向井口數(shù)字針閥上的單片機(jī)7（微機(jī)控制器）傳送關(guān)閥信號(hào)即發(fā)出脈沖序列，通過放大器5把時(shí)序脈沖的小電流信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)4旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的步距角轉(zhuǎn)換成閥芯位移，通過螺紋配合，來操縱閥芯2的直線位移（可以按輸入的脈沖數(shù)和實(shí)際走的步數(shù)）來改變針閥關(guān)量的大小，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)井的目的。

關(guān)井一段時(shí)間后，等待氣井恢復(fù)壓力，此時(shí)在上位機(jī)8遠(yuǎn)程控制數(shù)字針閥，向井口數(shù)字針閥上的單片機(jī)7（微機(jī)控制器）傳送開閥信號(hào)即發(fā)出脈沖序列，通過放大器5把時(shí)序脈沖的小電流信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)4旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的步距角轉(zhuǎn)換成閥芯2位移，通過螺紋配合，來操縱閥芯2的直線位移（可以按輸入的脈沖數(shù)和實(shí)際走的步數(shù)）來改變針閥開量的大小，從而實(shí)現(xiàn)開井的目的，利用開井時(shí)高速氣流激蕩吹掃管線，排出管線積液，合理利用氣井自身能量排液，不引入外來物質(zhì)，運(yùn)行成本低廉。

需要說明的是，驅(qū)動(dòng)電源6向步進(jìn)電機(jī)4提供電源，步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為"步距角"，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

本實(shí)施例提供的遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置克服了現(xiàn)有站內(nèi)放空排液成本高、污染環(huán)境，加注起泡劑、利用通管球或通管塞工藝流程復(fù)雜等問題，遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置可以遠(yuǎn)控周期性開關(guān)氣井，實(shí)現(xiàn)低壓氣井有效安全環(huán)保低成本排除地面管線積液的目的。

實(shí)施例2：

如圖2所示，本實(shí)施例提供了一種遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥方法，包括以下步驟：

步驟一，判斷采氣管線積液，并關(guān)井

將遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置安裝在井口的采氣管線上，開井進(jìn)行氣井生產(chǎn)，并觀察采氣管線上的油壓表，若油壓下降到1MPa以下，則判斷為采氣管線積液，此時(shí)上位機(jī)8向單片機(jī)7發(fā)送關(guān)閥的時(shí)序脈沖，單片機(jī)7再將時(shí)序脈沖發(fā)送給放大器5，放大器5把時(shí)序脈沖的小電流信號(hào)放大后發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)4，然后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)4旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的步距角，步進(jìn)電機(jī)4再通過聯(lián)軸器進(jìn)一步操縱閥芯2沿直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在上位機(jī)8上增加輸入的時(shí)序脈沖數(shù)，改變針閥1關(guān)量的大小，直至針閥1處于關(guān)閉狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)井；

步驟二，開井，并排出采氣管線內(nèi)的積液

關(guān)井7.5～8.5小時(shí)后，待采氣管線的油壓升至2MPa以上，通過上位機(jī)8向單片機(jī)7發(fā)送開閥的時(shí)序脈沖，然后重復(fù)步驟一內(nèi)對遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的操控，改變針閥1開量的大小，直至針閥1處于打開狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)開井，開井后利用開井時(shí)的高速氣流激蕩吹掃采氣管線，進(jìn)而排出采氣管線內(nèi)的積液。

本實(shí)施例是針對遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的一個(gè)主要應(yīng)用方法，綜上所述，本實(shí)施例提供的遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥的方法，采用了可以精確位置控制的步進(jìn)電機(jī)機(jī)構(gòu)，由單片機(jī)7發(fā)出時(shí)序脈沖，通過放大器5把時(shí)序脈沖的小電流信號(hào)放大，足以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)4工作，步進(jìn)電機(jī)4發(fā)出的角位移作為指令，通過螺紋配合，來操縱閥芯2的直線位移，進(jìn)而控制針閥1的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)變量針閥1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而促使針閥1控制氣井井口氣量大小，最終改變氣井井口開關(guān)狀態(tài)，利用開井時(shí)高速氣流激蕩吹掃管線排除地面管線積液。該方法獨(dú)特之處在于可以遠(yuǎn)程安全控制針閥開關(guān)狀態(tài)，僅充分利用氣井自身能量排除地面管線積液。

實(shí)施例3：

在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，所述的閥芯2上安裝著傳感器9，傳感器9與單片機(jī)7電連接。在實(shí)施例2的步驟一和步驟二中，閥芯2直線運(yùn)動(dòng)到一定狀態(tài)，可通過傳感器9反饋針閥1狀態(tài)來判斷是否關(guān)井或者開井完畢，起到安全可控的作用。

通過多次試驗(yàn)，作為優(yōu)選，步驟二中所述的待采氣管線的油壓升至2MPa以上是指油壓自升恢復(fù)至2MPa以上或者抽汲升至2MPa以上。且步驟二中關(guān)井8小時(shí)以上。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例提供了一種遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置的應(yīng)用，將遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置安裝在井口的采氣管線上，用于氣田地面排液。

本發(fā)明提供的這種遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥裝置及其方法和應(yīng)用，合理利用氣井自身能量排液，不引入外來物質(zhì)，運(yùn)行成本低廉；采用遠(yuǎn)程自控?cái)?shù)字針閥控制氣井開關(guān)井，原理簡單，排液安全高效；裝置結(jié)構(gòu)簡單，可隨時(shí)遠(yuǎn)程啟停機(jī)，減少人力勞動(dòng)；裝置工作時(shí)，安全環(huán)保，噪音污染小。

以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。