热采井口双阀杆闸阀研制与应用

针对热采井口应用的单阀杆明杆闸阀存在的不足,设计了热采井口双阀杆闸阀。该阀主要由阀体、盘根、下阀杆、连接装置、弹性挡圈、推力轴承、上阀杆和支架等组成,具有减小闸阀开关扭矩、减小闸板与阀座之间的摩擦、减小腐蚀性介质对阀杆的影响等特点。在整个启闭过程中上阀杆既旋转又升降,下阀杆只有升降动作,从而保证下阀杆对闸板不产生扭矩作用,减小了闸板与阀座之间的摩擦和磨损。现场应用中该阀效果良好,得到了用户好评。     

井口闸阀主要零件的金属材料及其处理工艺

<正> 井口闸阀是井口装置的主要部件之一,其主要零件的金属材料和处理工艺,对井口装置的控制性,可靠性和寿命有显著影响。本文在详细分析闸阀的服役条件和失效形式的基础上,论述了在特定服役条件下,阀体、闸板、阀座和阀杆的金属材料和处理工艺的概况,着重分析、比较了所用金属材料的性能特点,提出了发展我国井口闸阀用材和工艺的方向。     

关于美国卡梅伦(CAMERON)F型闸阀的分析

为设计600公斤/厘米~2工作压力的采气(采油)树,测绘了随日富士号钻井船来的美国卡梅伦(CAMERON)公司的一只闸阀。遵照毛主席“古为今用,洋为中用。”的教导,在测绘过程中对阀做了部分分析。该阀属于国外广为流行的压力自紧浮动密封的平行闸板阀。压力自紧浮动密封的平行闸板阀,在关闭时的密封是由于介质压力作用于闸板,与出口端密封座(阀座)形成密封(如阀出口端密封型的闸阀)和进口端密封座在介质压力差与承受压力的面积差的作用下,将密封座推向闸板,形成密封(如阀进口端密封型的闸阀)。密封座与闸板均是浮动的,在     

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对井口装置的失效形式及失效模式进行了深入的分析，发现失效形式有：电化学腐蚀分布面积较大；冲蚀产生蚀槽；分布不均匀的坑蚀；腐蚀产物使闸板卡死；阀杆与闸板或阀针连接处硫化物应力腐蚀，使阀杆断裂；磨损或腐蚀造成表面损伤，材料流失，影响密封性；密封盘根老化、鼓泡，永久变形；失效模式为：腐蚀、磨损及密封件老化；易损件有：针阀的阀针与阀座；闸阀的阀板与阀座；针阀、闸阀的阀杆、密封盘根及轴承。为此，文章提出了改善井口装置系统可靠性的措施。     

带压作业修井井口三闸板散热量计算

在油田采油井、注水井带压修井作业中,三闸板是主要的散热部件。计算修井井口三闸板在不同环境条件下的散热损失,并分析不同环境条件及保温状况对三闸板散热量的影响,可为井口加热保温负荷的确定提供理论依据。     

高压闸阀阀板与阀座摩擦因数的试验研究

在打开完全关闭状态的闸阀时,由于闸板与阀座密封面充分接触,使闸板与阀座密封面滑动摩擦力达到最大值,导致阀板驱动机构所受力也达到最大值.为确保设计的阀板驱动机构能在阀门全关状态下顺利打开阀门,必须较准确地计算出阀门与阀座之间的摩擦力,而阀门与阀座的摩擦因数难以确定.通过试验的方法测出了油气田现用闸阀的阀门与阀座的摩擦因数,为设计提供了重要基础数据.     

高压平板闸阀的镍磷化学镀处理

镍磷合金镀层具有耐酸、碱、盐、耐擦伤、镀层均匀等优异性能。用镍磷化学镀处理高压平板闸阀的闸板、阀座,镀层厚80～100μm,工作面粗糙度R_α0.2μm,可满足油田高压井口装置对平板闸阀的要求,且有很好的经济效益,可以替代自熔合金喷焊处理工艺。     

平板闸阀防腐蚀防擦伤试验

对平板闸阀闸板和阀座的传统材料与耐磨耐蚀的热喷涂涂层材料进行了盐酸腐蚀对比试验、硫化氢腐蚀对比试验、不同比压下的摩擦对比试验和７００平板闸阀台架模拟试验，并用扫描电镜对摩擦表面进行形貌观察和分析。试验结果表明，采用热喷涂技术喷焊镍基自熔合金，其涂层的耐盐酸和耐硫化氢腐蚀的性能优于Ｃｒ１３不锈钢和堆焊Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ合金，而耐擦伤性能比后两者高３～４倍，适合于制作平板闸阀的闸板和阀座。设计油田用高压油密封平板闸阀时，推荐选取摩擦系数０．０４较合适。     

井口防盗油装置

近年来,各大油田采油井均遭到过盗窃和严重破坏,给国家带来了巨大的经济损失。由于常规井口由丝堵密封,容易被拆卸直接进行原油盗窃,给采油管理带来了困难。为此,设计了井口防盗油装置。1　结构与工作原理井口防盗装置由三通、阀球、弹簧、弹簧座、阀座、接箍、直角弯头、丝堵等8部分组成。阀座与三通为管螺纹联接,弹簧座安装在三通内台阶处,弯头与三通出接箍联接后点焊。该装置与油井井口流程的生产阀门和回压阀门为卡箍联接。在油井正常工作时,阀球由于受油压和弹簧压力的作用与阀座密封,凡阀球由于受油压的作用克服了回位弹簧的压力,与阀…     

水下全电采油树生产阀门及执行机构设计研究

液动控制采油系统在远距离控制方面存在控制成本高、高压控制油液传输困难及控制油液泄漏等弊端。为此,设计了水下全电采油树阀门及执行机构。在介绍全电采油树阀门结构及工作原理的基础上,对全电执行机构和密封机构进行了设计,对闸阀的密封过程进行分析,利用数值计算软件模拟了闸板在动作过程中高压介质对闸板的作用,同时计算了闸板的最大开启力。分析结果表明:全电执行机构采用丝杠螺母作为传动机构,无需依赖传统的液压系统,降低了油液泄漏的风险;闸门与阀体间依靠分体式密封阀座来形成自密封;闸板在开始动作到即将开启的过程中,受到密封阀座的摩擦力最大,所对应的最大开启力为298.5 k N。所得结论可为水下全电采油树的现场应用和优化设计提供参考。     

闸阀阀座变形原因分析及改进措施

针对一起闸阀阀座变形失效事故,采用理论与试验相结合的方法,对闸阀进行了宏观分析、微观分析、阀板厚度分析以及材质理化性能检验。结果表明,阀板加工质量差和阀座装配不当导致阀座受到阀板大的挤压力和摩擦力作用产生变形。提出了改进措施,取得了良好效果。     

140MPa超高压井口闸阀阀体的有限元强度分析

PFF65-140法兰式平行闸阀是为超高压井开发设计的一类高压闸阀,适用于各类采油(气)树、井口装置、管汇和套管头.为验证其开发设计的合理性和安全性,建立超高压井口闸阀阀体的三维实体模型,在额定工作压力和静水压试验压力两种情况下,采用Solidworks及Cosmos分析软件对闸阀阀体进行有限元分析计算,证明存在高应力区.按照ASME应力分析法分析其应力组合,表明该设计是安全的.     

新型高压平板阀防砂性能试验研究

高压平板阀是石油或天然气钻井、压裂、试油试气等作业中关键的井口采油气设备，高含砂井以及含砂量较大的施工作业，极易导致阀门开关受阻甚至密封失效。为适用高压高含砂作业工况的需求，对传统高压平板阀中的阀座结构进行优化，使阀门在原有基础上增加防砂功能，并运用试验研究的方法，对比分析高压平板阀传统阀座结构以及防砂阀座结构的防砂性能。结果表明，改进后的防砂阀座结构在压砂试验过程中，无砂砾进入阀体及阀座间隙，有效的切断了砂砾进入间隙的通道，开关卡阻现象得到了明显的改善；同时长时间的压砂试验，防砂阀座结构的阀门防砂性能无影响，依然能够保持良好的防砂功能。通过试验方式针对性的对两种典型结构进行分析，也为其他结构形式的高压平板阀的工程设计提供一定的参考。     

采气闸阀密封面喷焊工艺及性能

采气井口闸阀在含硫天然气介质中工作，密封面失重腐蚀、应力腐蚀及磨损是其主要失效形式。采用2Cr13钢为基体，用氧－乙炔火焰喷焊工艺在阀板、阀座密封面上喷焊镍基自熔性合金粉末，可获得性能优良的表面防护层。喷焊层抗摩擦磨损及磨粒磨损性能与镀硬铬件相同；在5％和10％H2SO4恒温溶液中的腐蚀速率分别是镀铬件的1／14和1／16，具有优良的抗蚀性；喷焊层抗拉强度为218～294MPa，与基体的结合强度相当，完全满足采气闸阀密封面的使用要求。     

XFF52-25型采油闸阀阀体应力分析

采油闸阀作为井口装置的主要承压部件,其性能直接关系到井口装置的安全。由于阀体的结构复杂且几何形状不连续,采用常规的力学分析方法进行强度校核时误差大。应用Pro/E三维软件对闸阀阀体建模,进行载荷分析和应力、应变计算,分析了XFF52-25型闸阀阀体的受力情况。为同类产品的设计和改进提供依据。     

井口装置闸阀CAD系统软件研究

分析了阀门设计的国内外现状,提出以三维设计软件Inventor为平台开发井口装置闸阀CAD的必要性。从闸阀设计特点入手,利用可视化编程软件VB对Inventor三维设计平台进行二次开发,编制出从模块化设计、系列化设计到参数化设计,直至工程图输出、有限元分析等相结合的专用井口装置闸阀CAD系统软件。该软件与其它CAD软件相比,具有功能集成性、功能针对性和界面友好性等优点。最后提出了系统软件今后的改进意见。     

一种井控节流阀防刺短节的特性分析

节流阀是钻井井控管汇中的关键设备,现场应用中常因阀座、阀心的冲蚀磨损而失效,给井控带来了很大的安全隐患。防刺短节就是针对此问题而设计的。采用三维流场分析的方法,对带和不带防刺短节的楔形节流阀的流量特性进行对比分析。分析结果表明,防刺短节可以减小壁面上的流体速度进而减小壁面的冲蚀;防刺短节的节流效果不明显,其对节流阀的压力控制没有明显变化;加防刺短节后,流线复杂,流场漩涡增多,可能会产生振动和噪声。最后提出用普通碳钢材料来制造短节合金头以降低成本。     

BKR热采井口装置研制及推广应用

热采井自喷能力不足时需下入有杆泵抽油管柱,更换采油井口装置,增加了压井,更换井口以及下管柱的时间和成本,增加了井底的热损失,降低了注汽热采效果。为此,研制了BKR热采井口装置。该装置在设计上增加了BOP组合阀及双级光杆密封器,并改进和完善了油管头、阀门,在不动作业设备的情况下,可进行多轮次注汽、采油,实现注汽、焖井、自喷、有杆采油全过程的一体化。产品在叙利亚那塔卡油田应用表明,采用该装置后油井的平均吞吐周期延长28.6%,周期产液量增加44.9%,目前已累计增油1.58×104t。