[发明专利]一种基于差分阀的气井采气系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于差分阀的气井采气系统，其特征在于：系统内包括采气树和控制装置，所述采气树设置有套压信号采集装置、油压信号采集装置、流量信号采集装置、电动执行器和差分阀，所述差分阀的输入端连接于电动执行器，所述电动执行器的供电输入端连接于设有的供电机构；所述套压信号采集装置套压于系统内设有的变送器及套压无线发射模块；所述油压信号采集装置油压设置于所述变送器及油压无线发射模块；所述流量信号采集装置压差于所述变送器及流量无线发射模块，所述控制装置包括无线通信模块和定位模块，所述控制装置由供电机构分设的供电端口提供工作电源，电动执行器设置于差分阀的顶部且电动执行器的输出端置于差分阀内。

2.按照权利要求1所述的气井采气系统，其特征在于，所述供电机构包括主太阳能供电装置和与所述主太阳能供电装置电连接的电池箱，且该电池箱埋地安装，主太阳能供电装置和电池箱设置为一体，电池箱内设置有蓄电池，且设置有与蓄电池相连的充放电保护模块，所述电动执行器与所述电池箱电连接。

3.按照权利要求1所述的气井采气系统，其特征在于，所述差分阀与电动执行器之间设置有传递动力的阀杆，该阀杆的前端设置有阀芯密封圈和笼套，电动执行器通过控制阀杆带动阀芯密封圈和笼套压紧或松开差分阀，以实现阀门开启和关闭，阀杆内还设置有导压气道，以通过该导气道使阀杆两侧等压，并减少阀门开启及关闭的推拉力，阀杆的外表面设置有位置指示片，电动执行器内设置有连接支架，连接支架内设置有位置指示牌、前位置传感器和后位置传感器，该前位置传感器和后位置传感器的信号输出端与所述控制装置相连，并且为控制系统提供开启、关闭及开度调节的信号输入。

4.按照权利要求1所述的气井采气系统，其特征在于，所述差分阀包括阀体和阀盖，阀体和阀盖之间通过螺丝固定，所述阀体设置有阀腔、进气道和出气道，所述阀腔内安装有笼套，所述笼套内安装有可轴向移动的阀芯，所述阀芯连接有伸出所述阀盖外的推力阀杆，推力阀杆和阀盖之间设有用于密封的填充物；所述笼套的侧壁设置有与所述进气道连通的进气孔，所述笼套的前端设置有与所述出气道连通的出气孔，所述阀芯的前端端面设有高强度的阀芯密封圈，在阀芯的前端端面设置有凹槽，阀芯密封圈镶嵌设在凹槽内，所述阀芯密封圈的直径大于所述出气孔的直径，笼套和阀芯之间通过推力阀杆的轴向力实现对冰堵的水合物形成剪切破碎力。

5.按照权利要求4所述的气井采气系统，其特征在于，所述阀芯的侧壁与所述笼套之间设置有套芯密封圈，所述套芯密封圈位于所述进气孔的后侧。所述笼套的前端和所述阀腔之间设置有前腔套密封圈，所述笼套的侧壁和阀腔之间设置有后腔套密封圈，所述后腔套密封圈位于所述进气孔的后侧。

6.按照权利要求3所述的气井采气系统，其特征在于，所述电动执行器包括外壳，所述连接支架设置在该外壳的一端，另一端安装有防爆筒，所述防爆筒内安装有步进电机，该步进电机内设置有无线通信模块，所述外壳内通过设有的双轴承与对应设置传动螺母相连，所述传动螺母的传动方向上设置有螺纹啮合的推力螺杆，所述推力螺杆的端部伸入所述连接支架；所述步进电机通过减速器与所述传动螺母连接，所述传动螺母安装在螺母驱动盘内，所述减速器与螺母驱动盘相连接，所述推力阀杆的一端伸入所述连接支架内与所述推力螺杆相对接。

7.按照权利要求6所述的气井采气系统，其特征在于，所述步进电机的轴的末端位置伸出所述防爆筒外部，并在所述步进电机的输出端设置有带位置指示表的手轮。

8.一种基于差分阀的气井采气控制方法，包括权利要求1至7任一所述的基于差分阀的气井采气系统，其特征在于，该系统处于自动控制下可以根据油压、套压、流量信号按照控制装置内设定的程序完成对电动执行器的开启、关闭和差分阀的开度控制，当气井的油压不足时调差分阀关闭，气井关井憋压恢复，当油压压力升高至控制软件设定的阈值时，差分阀缓缓打开，气井开始生产，通过系统内收集流量计采集的流量信号，以控制差分阀的开度，确保井筒内的气体流速在最大携液量范围内，同样也可以实现按照预设定的套压、油压条件通过差分阀的启闭实现对气井的间歇控制，实现气体携液量最大化；

反之，系统处于远程模式下，通过无线通信传输方式输入系统内控制信号调节截止复合阀的开启、关闭。