旋塞阀开启阻力矩优化与应用

针对现场应用中通径大、压力高情况下开启旋塞阀困难的问题,对常规旋塞阀的结构和受力状况进行了分析。通过结构改进降低了开启旋塞阀的阻力,归纳整理出旋塞阀设计的一些方法,为旋塞阀的结构设计提供参考。     

旋塞阀结构流道开度推导及其冲蚀速度分析

根据自行设计的钻井旋塞阀结构尺寸及其工作原理,建立了旋塞阀内流体通道过流面积变化几何结构模型,推导出旋塞阀转角与其开度的定量数学关系,给出了φ88.9 mm(31/2英寸)和φ127 mm(5英寸)旋塞阀转角与开度变化的关系曲线。当旋塞阀旋转某一角度时,可直观地在曲线上查出相应的开度,为旋塞阀开度的调节提供了可操作的经验公式。建立了旋塞阀流体通道的计算流体动力学计算CFD模型,得到了开度与阀体内壁流体最大冲蚀速度的关系曲线以及拟合公式。研究结果表明:开度越小阀心内的冲刷速度越高,对于提高阀心的寿命越不利,在旋塞阀的开启过程中,应该尽量避开长时间小开度状态,对阀心下游的阀座应采用耐冲蚀材料,以便延长其使用寿命。     

钻井用内防喷压差自密封式旋塞阀结构改进

为了解决在役旋塞阀摩擦力矩大、阀芯旋转困难以及密封不严等问题,通过对目前旋塞阀结构的优缺点分析,找出旋塞阀失效的主要原因。利用压力自平衡和压差自密封原理,对旋塞阀的结构进行改进,设计了一种新型钻井用内防喷压差自密封式旋塞阀。通过对旋塞阀主密封面的密封比压计算和旋转系统的三维有限元接触分析,确保密封面上的材料满足强度要求,且能实现有效密封,使其更好地服务于钻井现场,同时为顶驱内防喷装置的设计和改进提供参考。     

方钻杆旋塞阀的失效分析

方钻杆旋塞阀结构简单、操作方便、使用较可靠，已成为钻井钻柱内防喷系统的重要组成部分，在现场广泛使用。方钻杆旋塞阀的主要失效形式有3种：①强度失效，主要由阀本体的早期疲劳断裂所引起，引起强度失效的原因是结构尺寸不合理、材质差、热处理不当；②阀的球体转动失效，这是因为球体与阀座间的摩擦力矩过大，严重锈蚀，阀座发生塑性变形和密封面卡住了固体颗粒，转动失效的根本原因是球体和阀座间的摩擦力过大造成的；③密封失效，旋塞阀的密封结构由3部分组成，其中球体与上阀座间的主密封尤为重要，如若失效，旋塞阀作为截止阀的功能就完全丧失。为此，在失效分析基础上提出了减少上述3种失效的措施     

方钻杆旋塞阀的失效与受力分析

针对现场使用的方钻杆旋塞阀主要存在阀体断裂、高压下阀球转不动和主密封试压无压力等问题，对方钻杆旋塞阀各种失效的原因进行了分析，对其受力情况进行了研究，并提出了结构改进和使用方面的建议，对阀的设计具有一定的参考价值。     

方钻杆旋塞阀工艺改进设计

分析了方钻杆旋塞阀的结构特点,提出了2种旋塞阀的工艺改进方法,提高了工作效率,具有推广应用价值。     

一种新型方钻杆旋塞阀的研究

一种新型方钻杆旋塞阀, 采用了完整的密封及润滑结构的转动副, 球体配合承载转轴, 有效的将转动摩擦副从球体阀座转移到转轴保持架上, 从而减小摩擦力臂, 改善摩擦配合面的工作环境。新型方钻杆旋塞阀额定工作压力７ ０ＭＰ ａ , 在３ ５ＭＰ ａ 压差下能够人工开启、 关闭, 和普通旋塞阀相比不易卡死, 关闭可靠, 能在高压差下人工轻易打开, 有效解决了普通旋塞阀在高压差情况下不易打开的缺点, 确保了井控安全。试验表明, 其开关力矩只有普通旋塞阀的１ ／ ３～ １ ／ ２ , 可在３ ５ＭＰ ａ 压差下顺利开关, 并能有效防止钻井液介质卡阻。     

旋塞阀密封失效机理分析与改进

针对现场使用的方钻杆旋塞阀主要存在旋钮处刺漏、高压下阀芯转不动等问题,对方钻杆旋塞阀的失效原因和受力情况进行了分析,并进行了结构改进,具有推广应用价值。     

DGE系列低扭矩高压旋塞阀的研制

介绍低扭矩高压旋塞阀结构的特点，液压自平衡原理和加工过程的技术关键。最后还指出进一步提高该阀性能的技术方向。     

钻柱内防喷系统研究方向探讨

目前国内在钻柱内防喷系统所取得的成果不及环形防喷器显著,没有称得上自主知识产权的产品,也看不出内防喷工具的研究动态。在此基础上,指出内防喷系统的研究方向:(1)内防喷系统的可靠性研究,了解各种典型配置的可靠度;确定不同井况的最佳配置,为钻柱设计提供参考。(2)方钻杆旋塞阀的研究,包括方钻杆旋塞阀本体的疲劳强度分析和试验,旋塞阀本体的有限元分析;减少旋塞阀球体旋转力矩的研究。(3)内防喷工具对H2S、CO2等具有腐蚀介质工况的适应性研究,以标准的形式,制定出适应腐蚀工况的材料要求。     

蒙乃尔合金旋塞阀的研制

对新型蒙乃尔合金旋塞阀的结构特点、阀门零件选材、阀门制造及使用进行了论述，并将其与美国同类产品进行比较，对产生的某些问题进行了讨论。     

方钻杆旋塞阀密封设计

密封性能是方钻杆旋塞阀主要指标之一。密封结构由主阀体孔与上下阀座衬套间的密封、球体与阀座之间的密封、旋钮与阀体旋钮之间的密封三部分组成。高压下,上、下阀座之间的密封仍然是金属对金属之间的密封起作用,但PTFE环的低摩擦系数和减摩作用对减少摩擦力矩有很大作用,容易实现初始接触密封,能加速关闭旋塞阀。文章提出旋塞阀球体与阀座之间的密封,并全面阐述它们的密封机理、密封结构以及材料的选择与强化。     

API认证动态

现有认证变化：
　　1.API 6D《管道阀门（钢制闸阀、旋塞阀、球阀和止回阀）》第24版已于2014年8月出版。该标准明确了应用于石油和天然气行业管线和管道系统球阀、止回阀、闸阀和旋塞阀的设计、制造、装配、测试和形成文件的要求。     

压力容器表面凹坑和沟槽的应力计算

压力容器制造和使用中可能产生表面凹坑和沟槽等缺陷，笔者研究了这类缺陷部位的应力计算方法，建立了圆筒形容器表面凹坑和沟槽部位的应力计算式，其椭球形凹坑应力的计算值与文献［２］中的实验值符合，沟槽应力的计算值也与实验值符合。     

方钻杆旋塞阀密封设计探讨

新设计的方钻杆旋塞阀密封结构由主阀体孔与上下阀座衬套间的密封、球体与阀座间的密封(主密封)和旋钮与阀体旋钮孔之间的密封3部分组成。球体与上下阀座间的密封采用金属对金属接触和金属对聚四氟乙烯(PTFE)接触的组合密封,即高压下,这种密封仍然是金属对金属密封起作用,PTFE环的低摩擦因数和减摩作用对降低摩擦力矩有帮助,容易实现初始接触密封,加速旋塞阀的关闭。全面论述了这种旋塞阀的密封结构、密封机理和密封材料的选择与强化处理方法。     

海洋平台用钢板状焊接接头的低温疲劳试验

在ＰＬＧ－３００ＫＮ高频疲劳试验机上配备低温环境室及其控制系统，对海洋平台用钢（Ａ５３７）焊接接头在低温和室温下进行了疲劳试验。试验结果表明：在高应力幅区，当应力幅值大于低温安全临界应力幅值时，低温环境会降低焊接接头的疲劳寿命，安全性差；在低应力幅区，当应力幅值小于低温安全临界应力幅值时，低温环境反而会增加焊接接头的疲劳寿命，安全性好。在低温环境中，大的交变载荷对接头的疲劳强度影响很大。     

四通旋塞阀的改造

在四通旋塞阀中固定阀芯的螺套，原设计为焊接件，在频繁切换操作中常发生断裂，严重时达一周达3次之多，经多次改造后，采用了整体锻造件，从1997年使至今再未发生过断裂。     

独立式带压作业旋塞抢喷装置的研制与应用

油井修井作业过程中,一旦发生井喷,若处理不及时或处理措施不当极易导致井喷失控,将直接影响作业施工人员和设备的安全;独立式带压作业操作时距离井口装置较高,旋塞阀安装不能利用现有的抢喷装置进行安装,只有靠手动安装,但是,独立式带压作业使用大通径旋塞阀,外径较大,重量是普通旋塞阀的一倍还多,因此,用人工的办法更是存在较大的安全隐患和较低的安装成功率;为此,研制出一种独立式带压作业旋塞抢喷装置,解决了独立式带压作业防喷的问题,通过现场应用,取得很好的社会效果。受到甲方的高度赞扬。     

方钻杆旋塞阀的三维有限元接触分析

为了对方钻杆旋塞阀的旋钮、十字拨块和球阀之间的互作用情况进行分析,找出旋钮和十字拨块的应力薄弱点,建立了旋钮、十字拨块和球阀的三维有限元模型。采用C3D4单元对模型进行网格划分,限制球阀底端截面的所有自由度,限制旋钮和十字拨块X方向的移动和Y、Z方向的转动自由度,扭矩通过旋钮内六方孔中心上方的耦合点施加在旋钮内六方孔上。分析结果表明,十字拨块在旋转方向一侧的外侧边缘处应力最大,且应力最大处与十字拨块的失效位置相同;十字拨块的变形状态与失效后的塑性变形相同。     

延迟焦化装置国产电动四通旋塞阀的研制

以前,国内延迟焦化装置的核心设备四通阀几乎全部被国外高温球阀所占据。由国外引进的高温球阀,具有一次性投资高、交货期长、备品备件不齐备、维修费用高、蒸汽耗量大等缺点。开发研制适用的电动四通旋塞阀,可替代进口、降低一次性投资成本、缩短交货期、降低操作和维修费用。电动四通旋塞阀采用阀体三个出口等角式分布、旋塞阀芯大锥角、无摩擦启闭操作等结构设计;在阀体铸造、密封面堆焊和研磨、双电动执行机构配套等方面属于具有自主知识产权的创新。3年多来,运行稳定可靠,降低了蒸汽耗量,性能和质量满足装置工艺操作要求。