高压节流阀的失效与受力分析

节流阀是节流压井的关键设备，其性能的好坏直接影响石油天然气勘探开发成96本和质量。在高压油气藏的勘探开发中，多次因节流阀失效而发生井喷失控险情，甚至导致井喷事故。文章分析了现场普遍使用的高压针形节流阀的失效形式主要是冲蚀磨损、阀芯脱落和阀杆断裂等，并在此基础上讨论了这些失效形式产生的原因；以锥形阀为例分析了导致针形节流阀阀芯受轴向液压推力和横向振动原因，得出了阀芯受轴向液压推力计算公式，提出了结构改进和使用方面的建议，具有一定的参考价值。     

气井针型节流阀失效因素模拟分析

在气井中可调针型阀节流时常因高压高速及含砂出现阀杆脱落断裂、针阀冲蚀、水合物冰堵等失效现象,影响测试和生产地面流程安全。利用Fluent数值模拟,建立针型节流阀数值模型,通过模拟计算,得到节流前后速度、压力、温度流场,认识针型节流阀节流规律;分析水合物冰堵潜在成因,认为温度最低部位在锥形油嘴芯后半部分;分析阀杆受力情况,得到阀杆脱落原因主要在于对阀杆及阀芯的直接冲击、进入节流段前绕流引起的横向振动、进入节流段后锥面上漩涡脱落引起的横向和纵向振动;结合冲蚀离散模型计算,得到针阀冲蚀速率分布规律,冲蚀部位主要为针形阀芯中部及阀座突缩处。模拟计算得到的冲蚀损伤部位与实际损伤部位较符合。该分析适用于类似流场和冲蚀速率分布规律研究。     

大导流面柱塞型节流阀冲蚀规律研究

为了探究柱塞型节流阀在节流过程中因受到高速颗粒冲击和流体冲蚀而导致节流阀失效的问题,以PCG,2-9/16×15M型节流阀为研究对象,采用欧拉-拉格朗日法和离散模型,研究了不同开度、 质量流量、 流体速度及颗粒直径对阀座和阀芯的冲蚀规律.研究结果表明:随着开度的减小,节流阀主要冲蚀区域从阀体内腔节流处转为导流面节流处;...     

电控液动远程节流阀控制系统

大规模加砂压裂排液过程中,用于节流降压的节流阀常存在本体耐腐蚀性弱,造成阀体易损坏、节流阀失效,以及油嘴调节精度不能满足实际需要的情况。根据常规节流阀结构及工作特点,研制出电控液动远程节流阀控制系统。采用电控液的方式,节流阀阀位传感器接收信号,系统自动控制比例电磁阀的阀芯开口度,调整高压液体流量,实现对管汇节流阀的开大或关小的速度及位置控制;若遇现场电源中断,还可由电动模式切换到手动模式,不影响正常施工。2019年,经在大庆深层气井上应用,对节流阀进行远程精确调控,提高了节流阀应用的安全性,实现了连续排液精细控砂。该系统可确保连续施工,降低加砂压裂排液过程的风险,确保排液求产过程的顺利进行。     

高温掺合阀阀芯的改进

介绍了高温掺舍阀的结构特点,并针对目前高温掺合阀实际操作使用中阀芯容易烧损、脱落等问题,从阀芯的结构及材料入手提出了改进措施。改进后的碳化钨硬质合金阀芯使用寿命有了很大的提高,较改进前阀芯使用寿命延长了3倍以上。     

采气用笼套式节流阀阀芯尺寸和节流开度研究

笼套式节流阀具有多孔道的特点,可改善通过的高压高速天然气流场的分布,进而降低振动和噪声,在采气生产中广泛使用。分析了笼套式节流阀在气田开采中的常见故障及失效原理。根据流量与压力值的关系计算出阀芯的推荐尺寸。通过有限元软件分析了产出流量相同时,不同阀芯尺寸、节流开度对节流阀阀芯的速度场和压力场的影响。两种方法得到的结论相同,可指导笼套式节流阀的阀芯选型。     

节流阀失效的流固耦合分析研究

在节流阀的现场使用过程中,阀芯常出现振动现象,严重时可能振断阀芯,导致节流阀失效,对节流阀进行CFD流场分析,却难以找出其中的原因。从结构力学角度来研究阀芯的变形及应力分布情况,进行流固耦合分析,研究其失效的可能原因。     

元坝高含硫气田笼套式节流阀损毁原因及改进措施

元坝气田投产初期,站场地面工艺流程的二级笼套式节流阀频繁出现节流失效现象,造成工艺管道超压触发站场三级关断。通过拆卸节流失效的二级节流阀,发现节流阀的内部阀件普遍损毁。为了查明节流阀损毁原因,从节流阀结构、阀套材质、生产工况条件和现场操作等四方面进行深入分析,并采取了更换新型节流阀、预防水合物形成、规范开井操作、调整气田联锁逻辑等四项具体的改进措施,有效地降低了二级笼套式节流阀的损坏概率,保障了元坝气田安全、平稳生产。     

超高压气井地面测试安全控压技术

压力控制技术是地面测试作业的关键技术,对压力的控制普遍采用节流装置实现,节流装置的可靠性是保障地面测试安全作业的重点,超高压气井地面测试作业节流阀压差大,节流装置易损坏,采用多级节流可以降低节流阀的压差,降低节流阀被损坏的机率,保障地面测试安全作业。文章阐述了节流装置失效现状、节流装置失效原因分析、多级节流压差分配的原则和计算方法。     

楔形节流阀冲蚀磨损规律研究

为了明确楔形节流阀冲蚀磨损规律,降低其工作过程中的冲蚀磨损速率,为现场施工提供开度-压降关系的理论依据,基于伯努利方程确定了楔形节流阀开度与节流速度、节流压降的关系曲线。运用两相流计算流体动力学,建立了流体携岩冲蚀楔形节流阀的CFD仿真模型,研究了楔形节流阀开度与冲蚀速率的关系。结果表明,节流阀开度小于40%时,节流压降和节流平均速度较大;开度大于60%时,节流压降和节流平均速度较小且与开度呈近似线性关系;楔形节流阀最大冲蚀磨损位于阀芯楔形面顶部和轴向导流面中间,同时对下游短节内壁面外侧造成强烈冲蚀;阀芯开度小于23%时,冲蚀速率较大且随阀芯开度减小迅速递增;阀芯开度大于23%时,冲蚀速率非常小且与开度呈近似线性关系。研究结果为降低楔形节流阀冲蚀磨损提供了理论依据。     

高压井控锥阀流场数值模拟研究

在高压油气藏勘探开发过程中，节流管汇中的锥阀常常发生阀杆断裂和阀芯脱落等事故，主要是由于阀内流体不稳定导致阀杆振动造成的。采用有限体积法建立了锥阀的计算模型，完成了锥阀内部流场的稳态和瞬态计算。通过对计算结果的分析，认为锥阀内流体不稳定主要包括下阀腔漩涡有规律的脱落和流动方向的摇摆，这是导致锥阀阎杆振动断裂的主要原因，为高压锥阎的结构改进提供了理论依据。     

节流阀阀芯失效分析及其结构改进

节流阀在现场使用中,时常有阀芯断裂失效的情况发生,对油气的稳定可靠生产造成了不利影响。鉴于此,借助CAD及有限元软件建立了节流阀的力学模型,对其在不同工作压力中的阀芯受力进行了分析研究,并基于研究成果对节流阀的阀芯结构进行了一定改进。研究结果表明:阀芯在安装及使用中,在阀芯台肩及阀芯销孔处一直存在较大的拉应力,但拉应力始终小于阀芯材料的许用应力,阀芯的失效形式为低应力下的断裂损坏;通过增加台肩的倒圆半径以及合理的设计销孔位置能够在一定程度上降低阀芯拉应力,大幅延长节流阀的使用寿命。研究结果可为节流阀及其他类似阀芯的结构优化设计提供一定的理论参考。     

调节阀芯的保安装置(简介)

本实用新型涉及一种保安装置,特别是用于调节阀芯的保安装置。现有调节阀芯,在调节阀投用后,受到流体的不平衡力作用而产生剧列振动,时间一久,阀杆与阀芯的联接处就会产生疲劳,从而造成阀杆在与阀芯的连接处断裂,致使阀芯脱落,阀门关闭,生产中断,造成巨大的损失。     

控压并联节流管汇压降特性研究

控压钻井技术是近年来发展起来的一项解决复杂钻井问题的重要技术,节流管汇中节流阀是控制井口回压关键部件,传统研究节流阀压降特性线性关系方法是通过改进节流阀阀芯结构.文章利用现有节流管汇,采用并联节流阀新方法,运用计算流体力学并结合一元线性回归分析方法,研究并联节流阀压降特性线性关系,得出并联管汇节流线性度均比单节流阀节流的线性度高,并联节流管汇中副节流阀开度调至15％时,整体线性度比单个节流阀提高了23.1％.     

PSA气动程控阀阀芯阀杆损伤原因分析及故障处理

变压吸附装置运行中,程控阀阀芯阀杆损伤后导致损坏、阀芯内漏外漏、气缸内件损坏,造成生产运行不稳定,产品收得率和质量下降。如损坏严重,将导致阀门停运,PSA无法运行,生产线降负荷甚至停运,后工序无法安全稳定运行。本文就变压吸附装置程控阀阀芯阀杆损伤的判断、原因分析、处理方法进行了分析研究。     

高压井控楔形节流阀三维流场模拟及阀芯失效分析

井控节流阀是钻井井控管汇中的关键设备,直接关系到压井的成败。根据节流阀实际流场情况,建立了楔形节流阀三维有限元模型,并基于流体动力学理论,运用流体分析软件对高压井控节流阀内的三维流场进行了模拟,得出节流阀内部流场分布规律及特点。结果表明,由于内部流体的高速流动,阀芯在楔形面沿轴向处以及前端处会首先发生冲蚀失效。将该分析结果与现场阀芯失效的实际情况进行了比较,结果非常吻合。     

多级节流井控系统的研究

多级节流智能控制系统是一套复杂的机、电、液一体化系统,涉及多项技术,其关键技术是对井控节流阀压降的实时控制。系统采用计算机电液比例闭环控制,建立了系统的数学模型,并结合石油天然气井控的相关知识采用PID控制算法,对液动节流阀的阀芯位移和阀压降进行比较准确的控制。通过现场试验表明,该系统工作平稳,控制精度高,其安全性、可靠性和可操作性完全能够满足现场压井作业的需要。     

控压钻井节流阀阀芯轮廓曲线设计

控压钻井节流阀是钻井系统中控制压力的关键部件,控制系统通过一定策略来改变阀的开度从而快速、精确地控制井口压力,要求节流阀开度和阀两端压降呈近似线性关系。根据节流阀流量、压差与过流面积的数学关系,采用曲线包络的数学方法建立了控压钻井节流阀阀芯轮廓线的数学模型,绘制出开度-压降呈线性关系的阀芯轮廓曲线,并通过计算各个开度下的过流面积和压降对所建模型进行了验证。该数学模型可针对不同工况下的MPD节流阀设计提供理论依据,具有一定的工程实际意义。     

新型节流/密封阀的研制

根据国家“863”计划项目“套管井双封隔器单元研制”中液压控制系统的要求,研制了一种用于井下测试器液压控制系统中控制液流方向的新型节流/密封阀。该阀不仅具有密封阀的通断功能,还具有节流阀的流量控制功能。由于其特殊的功能要求和性能要求使其在组成和结构等方面有别于常规的两位两通阀。通过阀杆、保护套、弹簧等零件的巧妙设计和配合,并选择合适的直流电动机控制方案,达到了预期目的。室内和现场实验表明,节流/密封阀各方面性能均达到了设计要求。     

膨胀管用井下增压装置换向阀改进

在进行膨胀管加固作业时,因为井下增压装置的液压换向阀失效,导致膨胀头卡死,膨胀管未完全膨胀,使施工失败。分析原因是换向阀阀杆磨损造成的。对阀杆进行陶瓷喷涂处理,提高其耐磨性能。将压力换向改为增压活塞运动位置控制换向。改进后的换向阀提高了使用寿命,为井下增压膨胀管加固技术的施工安全提供保障。