專利名稱：阻風(fēng)門裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制閥，尤其涉及一種用于控制流體壓力和流速的控制閥，其中使經(jīng)入口流進(jìn)控制閥的流體圍繞主流軸線(main flow axis )旋動(dòng)， 并使至少降低了壓能或速度能的流體經(jīng)出口流出控制閥。至少一個(gè)與入口相 通的進(jìn)入口優(yōu)選正切地被設(shè)置在與主流軸線相距一段徑向距離之處且被設(shè) 置在位于控制閥內(nèi)的減速室的入口部分處，該減速室被設(shè)置成基本與主流軸 線同中心，在主流方向的至少第一部分范圍內(nèi)擴(kuò)展(diverging)。本發(fā)明的控制閥的適用范圍非常廣。以下所述基于與石油相關(guān)的應(yīng)用， 但這并不限制本發(fā)明的范圍。
背景技術(shù)：
在石油的生產(chǎn)過(guò)程中，井內(nèi)流體(well fluid)往往含有大量水。在井內(nèi) 開(kāi)采的最后階段，井內(nèi)流體中的水高達(dá)90%并非罕見(jiàn)。井內(nèi)流體從井中流出后可通過(guò)幾個(gè)步驟使水和石油分離。但是，在進(jìn)行 這種分離之前及在多個(gè)步驟之間，需對(duì)流速和流體壓力進(jìn)行控制。這類控制通常借助被定位在討論中的工序之前的流動(dòng)路徑內(nèi)的控制閥 來(lái)實(shí)現(xiàn)。不可混合的流體之間的分離過(guò)程的理論描述通常基于斯托克斯定律 (Stoke、s law):對(duì)于油/水分離來(lái)說(shuō)，Vt代表水中油滴的上升速率，g代表重力，D代表 小滴直徑，A代表連續(xù)相(水)的相對(duì)密度(specific gravity), / 2代表分散 相(油)的相對(duì)密度，p代表連續(xù)相的粘度。斯托克斯定律揭示出分離過(guò)程的理論效率隨分散相中小滴尺寸的平方 而提高。因此，相當(dāng)重要的是，這種控制閥應(yīng)使流過(guò)其中的流體內(nèi)的這些相的小滴尺寸減小的可能程度最小?，F(xiàn)有的控制閥使流體承受較大的剪力。其原因是，連同其他情況一道能 量損失率很大，即，例如以速度能和壓能形式的流體能量的能量損失太快。 流經(jīng)現(xiàn)有阻風(fēng)門的流體顯示出在分散流體相(一或多種)中的小滴尺寸(一 或多種)顯著降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)或克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一種缺陷。 根據(jù)本發(fā)明，所述目的可通過(guò)以下描述和所附權(quán)利要求中給出的特征來(lái) 實(shí)現(xiàn)。在用于控制壓力和流速的控制閥內(nèi)，使經(jīng)入口流入控制閥內(nèi)的流體在至少降4氐壓能或流速能(flow rate energy )之前圍繞主流軸線旋轉(zhuǎn)，該流體通 過(guò)出口流出控制閥。至少一個(gè)與入口相通的進(jìn)入口優(yōu)選正切地^皮設(shè)置在與主 流軸線相距一段徑向距離之處且被設(shè)置在位于控制閥內(nèi)的減速室的入口部 分處。該減速室被設(shè)置成基本與主流軸線同中心，在主流方向的至少第一部 分范圍內(nèi)擴(kuò)展。流體的主流方向與沿從減速室的入口部分到減速室的出口部分的方向 的主流軸線基本一致。優(yōu)選將減速室設(shè)計(jì)成基本沒(méi)有內(nèi)部主要部分(bodies )。在進(jìn)入口內(nèi)圍繞主流軸線旋轉(zhuǎn)的流體開(kāi)始增加旋轉(zhuǎn)直徑，因此具有較低 的旋轉(zhuǎn)速度，由于減速室直徑沿主流方向增大，在所述流體流經(jīng)減速室時(shí)沿 主流方向的流速也降低。減速室沿主流方向的直徑可呈指數(shù)地增加，由此減速室可以成為雙曲面 形，也可成為線性，使其呈圓錐形形狀，或其可為這兩種形狀的容積的結(jié)合。 此外，直徑的增加可以是臺(tái)階式的。所有這些幾何形狀都可包括于擴(kuò)展的措 辭中，其還可包括其他合適的形狀。通常將減速室的出口 ( 一或多個(gè))定位在該減速室(retardation chamber) 的中央，當(dāng)然也可將其設(shè)置在減速室的周邊或設(shè)置在中間位置?？蓪⒊隹?( 一 或多個(gè))軸向安置和/或相對(duì)于主流軸線正切安置。優(yōu)選可對(duì)控制閥的至少一個(gè)進(jìn)入口進(jìn)行控制，例如，可通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入口 的橫截面進(jìn)行控制。通常進(jìn)入口處于可控制的流量進(jìn)給岡內(nèi)。進(jìn)入口可包括控制翼或其他流動(dòng)控制物。此外，進(jìn)入口可沿軸向設(shè)置且 可被控制成影響流體，使其以要求的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入減速室的入口部分。如前面所提到的那樣，最好將一進(jìn)入口 /一些進(jìn)入口設(shè)置在減速室的入口 部分上。為使入口部分的幾何形狀與減速室相適應(yīng)，需要使入口部分在該區(qū) 域構(gòu)成過(guò)渡部分。入口部分可呈圓柱形或沿主流方向呈收斂狀。試驗(yàn)顯示，控制本發(fā)明的控制閥可使分散相中小滴尺寸的減小明顯小于 采用現(xiàn)有阻風(fēng)門時(shí)小滴尺寸的減小。


下文給出了附圖所示的一優(yōu)選實(shí)施例的非限制性實(shí)例。附圖中圖1示出了通過(guò)本發(fā)明控制閥的軸向截面，其中示出了沿圖3中沿線III-III剖切的控制閥的進(jìn)給閥截面；圖2放大地示出了圖l所示的一部分；圖3示出了圖2中沿線II-II剖切的截面；圖4示出了一可供選擇的實(shí)施例中的控制閥軸向截面。附圖中，附圖標(biāo)記1表示控制閥，控制閥1的閥套2包括進(jìn)給閥4和被設(shè)置在進(jìn)給閥4下游的減速室6。
具體實(shí)施方式
進(jìn)給閥4被定位在閥套2的端部部分。在閥套2的相對(duì)端設(shè)有帶密封端 板10的出口部分8。端板IO具有中央出口通孔12。參見(jiàn)圖3,在該優(yōu)選實(shí)施例中的進(jìn)給閥4設(shè)有兩個(gè)正切的進(jìn)入口 14。流 體經(jīng)過(guò)入口 16、入口通道18流入進(jìn)給閥4內(nèi)并流到進(jìn)入口 14內(nèi)，由于其正 切地流入減速室6的入口部分22，流體猛烈地圍繞與減速室6的中心軸線基 本一致的主流軸線20 ^_轉(zhuǎn)。圍繞主流軸線20旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的流體/人進(jìn)入口 14經(jīng)過(guò)入口部分22沿主流 方向流過(guò)減速室6流向阻風(fēng)門1的出口部分8,因而流體的旋轉(zhuǎn)速度隨減速 室6直徑的增加而降低。參見(jiàn)圖4,在另一實(shí)施例中，減速室6設(shè)有兩個(gè)圓錐形部分24及一個(gè)雙 曲面部分26,而出口開(kāi)口 12被定位在減速室6的周邊處。如圖所示，減速 室6被設(shè)計(jì)成為相應(yīng)的流體提供有利的阻滯。進(jìn)給閥4設(shè)有沿控制閥1的軸線方向可調(diào)節(jié)地運(yùn)動(dòng)的控制活塞28?？刂苹钊?8包括突出到相應(yīng)的進(jìn)入口 14內(nèi)的突起30。控制活塞28的位移可改 變進(jìn)入口 14的橫截面。
權(quán)利要求
1.一種用于控制流體的壓力和流速的控制閥(1)的結(jié)構(gòu)，其中使流經(jīng)入口(16)進(jìn)入所述控制閥(1)的、至少在被降低壓能或速度能之前圍繞主流軸線(20)旋轉(zhuǎn)的流體通過(guò)出口開(kāi)口(12)從所述控制閥(1)流出，其特征在于，至少一個(gè)與所述入口(16)相通的進(jìn)入口(14)相對(duì)于位于所述控制閥(1)內(nèi)的減速室(6)的入口部分(22)正切設(shè)置，所述減速室(6)被設(shè)置成與所述主流軸線(20)基本同中心，在所述主流方向的至少第一部分范圍內(nèi)擴(kuò)展。
2. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減速室(6)基本沒(méi) 有其他主要部分。
3. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減速室(6)包括至 少一個(gè)雙曲面部分(26)。
4. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減速室包括至少一個(gè) 圓錐形部分(24)。
5. 如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減速室(6)包括連 貫的至少一個(gè)圓錐形部分(24)和至少一個(gè)雙曲面部分(26)。
6. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述進(jìn)入口 (14)構(gòu)成入 口閥(4)的一部分，所述進(jìn)入口 (14)的橫截面面積是可控的。
全文摘要
概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于控制流體壓力和流速的控制閥(1)的結(jié)構(gòu)，其中使流體流經(jīng)入口(16)進(jìn)入控制閥(1)，在至少降低壓能或速度能之前圍繞主流軸線(20)旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過(guò)出口開(kāi)口(12)從控制閥(1)流出，且至少一個(gè)與入口(16)相通的進(jìn)入口(14)被設(shè)置成正切于位于控制閥(1)內(nèi)的減速室(6)的入口部分(22)，而被設(shè)置成基本與主流軸線(20)同中心的減速室(6)在主流方向的至少第一部分的范圍內(nèi)擴(kuò)展。
文檔編號(hào)B01DGK101242904SQ200680030428
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者特里格維·休斯維格 申請(qǐng)人:泰福尼克斯公司