笼套式节流阀开度与流通面积变化规律的研究

节流阀的流通面积是天然气生产调节流量的重要参考因素。本文以笼套式节流阀为实例,计算了不同开度下的流通面积并分析了开度与流通面积变化规律。研究表明,笼套式节流阀开度与流通面积呈近似线性变化规律且流通面积随开度增大而增大,对高效精确控制使用笼套式节流阀提供了数据支持,具有参考意义。     

笼套式节流阀冲蚀磨损计算研究

针对笼套式节流阀的冲蚀磨损难以计算的问题,提出利用节流阀实际工作时的流量系数变化的方法来计算和比较现场各种节流阀的耐冲蚀磨损性能。应用某气田现场A、B、C 3种节流阀在现场初期的工作数据计算了其初期冲蚀磨损情况,并利用流场分析,通过对各类节流阀过流孔入口周围的速度和入射角对比,验证了该方法的可靠性。应用节流阀整个使用期内的工作数据计算得出了3种笼套式节流阀的平均冲蚀磨损性能指标。结果表明,A类节流阀冲蚀最严重,B类次之,C类耐冲蚀磨损性能最稳定,与现场使用情况相符。     

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。     

新型双层笼套式节流阀分析

为提高节流阀的节流效果,提出了一种新型双层笼套式节流阀。该节流阀由2个开有小孔的笼套同轴线地嵌套在一起,在1个节流阀内有2个节流元件,可对流体进行2次节流,从而起到2次节流的作用。探讨了笼套上小孔轴线重合和小孔轴线成45°角的2种不同结构的节流阀的节流情况,并分别对2种结构的节流阀进行了流场仿真分析,分析结果表明,轴线不重合的结构要比轴线重合结构的节流效果好,笼套受冲刷程度也相对较严重。     

液压驱动可调节式水下节流阀阀芯结构设计

根据中国南海某油田工况,依托1 500 m水下智能井口和采油树项目,开发一种液压驱动可调节式节流阀。对该水下节流阀阀芯的结构设计方法进行着重介绍。针对现有的一般阀芯结构设计方法,通过理论分析,考虑不同过流孔孔径、过流孔轴向排布、过流总面积等因素,采用有限元分析工具分析不同情况下节流阀阀芯的流动特性,保证节流阀的可调节性,延长阀芯防冲蚀寿命。     

浅谈笼套式节流阀现场高效解堵方法

本文通过故障原因分析和现场试验,找出了笼套式节流阀现场高效解堵方法,有效避免了节流阀堵塞造成的管线憋压、气井关断等事件发生。     

控压钻井自动节流管汇压力调节特性研究

现代控压钻井作业中,依靠自动节流管汇施加和控制井口回压,从而间接控制井底压力。但由于阀门的压力调节特性与阀门开度存在较大的非线性,常规节流管汇很难通过单个节流阀实现全开度范围内的精确调节。为了提高控制精度,利用节流阀工作的3个状态,建立了压力调节特性与流量调节特性的对应关系,进而建立了节流管汇的压力调节特性模型,并对压力调节精度及流量对压力调节特性的影响进行了分析。 研究分析表明,现有节流阀压力调节特性呈现一定非线性;通过优化阀芯可以增大节流阀的有效工作区间,但不能完全消除超调区间;钻井液排量对节流阀的压力调节特性影响较大,设计节流管汇时应考虑排量问题。      

节流阀在塔里木油田应用中的几个问题

本文从节流阀流量特性、节流阀的结构、执行机构的动作、节流阀笼套材料四个方面论述了国外知名公司节流阀在塔里木油田的使用状况。在四种表现中,节流阀流量特性不匹配对阀的使用性能影响最为突出,应特别注意额定流量系数的选择,重视阀的流量特性与气井流量特性的匹配。     

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。     

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。     

高压孔板式节流阀流固耦合分析

在高压地层条件下,节流管汇中的锥形节流阀经常发生阀心断裂事故,不能满足井控作业安全生产的要求,需要选用孔板式节流阀进行压井作业。鉴于此,应用先进的有限元计算软件ANSYS,对高压工况下孔板式节流阀进行了流场和结构场的耦合分析,研究了孔板式节流阀的流场分布和阀板的受力情况,为油田科学选用孔板式节流阀进行压井作业以及研制新型高压孔板式节流阀提供了理论依据。     

微流量控压钻井中节流阀动作对环空压力的影响

为解决窄安全密度窗口的复杂压力剖面问题,基于质量守恒方程及动量守恒方程,建立了节流阀动作引发的环空波动压力模型,并应用中心差分法对模型进行了求解。研究表明,随钻井液排量增大、节流阀动作时间减小,环空所受波动压力呈增大趋势;阀芯所受波动压力大于环空段;钻井液排量从36 L/s增至56 L/s时,阀芯所受波动压力峰值从1.26 MPa增至1.56 MPa,钻铤段波动压力峰值为0.22 MPa;节流阀动作时,套管鞋处引发故障的概率比井底高至35%。研究结果表明,两步、多步线性关阀较一步关阀,不但关阀手段灵活,更可有效减小环空波动压力峰值。      

天然气井下节流临界状态的判别方法

临界状态参数，尤其是临界压力比，这是天然气井下节流嘴设计计算以及判断节流嘴内是否达到临界流动，能否实现气井稳产的关键数据。以往对天然气井下节流临界流动状态的判别往往基于经验公式。由于井下节流，节流嘴上游压力的不易测得，使得临界流动状态判别困难。以空气动力学的基本原理对井下节流过程进行了理论分析，分析指出实际临界压力比要小于理论临界压力比，理论临界压比只是临界流状态的必要而非充分条件。进而提出了临界状态判别的新方法，即用临界流动的原始定义（即马赫数）来判定。若节流嘴出口处的马赫数大于1，则说明流动已处于超临界状态，在节流嘴的最小截面处即喉部可以达到临界流动；若截面2处的马赫数小于1，则节流嘴中流动处于亚临界状态。该方法物可有效的判别井下节流的流动状态，在此基础上，可进一步完成节流嘴入口处、井底的气体流动预测研究。     

欠平衡钻井多相流动模型研究

针对欠平衡钻井多相流动循环系统的难题，把欠平衡钻井循环流动分为钻柱内向下流动和环空向上流动来进行分析，按气、液两相流动问题研究该混合体系流动过程，建立了新的适用于钻柱内和环空的统一理论模型。采用时间有限差分离散，空间有限体积离散的方法求问题的数值解。举例分析了在环空和钻柱内的稳定流动过程中，沿井深增加的压力、含气率、多相流体密度等的变化规律；在环空流动过程中，沿井深增加斜井段与相应垂直井段的压力值不同；并分析了在关小出口节流阀开度的不稳定流动过程中，环空流动压力值沿井深增加的变化过程。该模型可以指导现场欠平衡钻井施工。     

A new plotting technique for modeling critical flow through Multi-Orifice wellhead chokes

Well production rate is one of the most crucial parameters for reservoir modeling, management and surveillance. In most cases, this parameter is known by using empirical correlations to estimate the flow rate passing through fixed wellhead choke. However, in offshore and hostile environments, the multi orifice valve (MOV) choke is installed as a substitute to control the well production remotely. Due to complexity of flow in this type of restriction, theoretical choke modeling is impossible and the available empirical correlations for fixed chokes can’t be used for rate calculation. In this paper, a new, yet simple plotting technique is proposed for modeling the flow of gas condensate type fluid in MOV wellhead choke to estimate well gas rate. By using a set of test separator data including 164 well rate, choke opening and wellhead flowing pressure, gathered from an offshore gas condensate reservoir located in Middle East, the technique was developed and validated. The results revealed that proposed methodology can estimate well rate with an absolute average percent deviation of 5%. The critical need for rate data, make the findings of this paper attractive for petroleum industry.     

气井气水两相节流实验研究及模型评价

为了提高有水气井井下节流工艺技术水平,在930 m模拟实验井上,配套了两相嘴流测试装置,开展了气水两相嘴流实验研究,对气液两相嘴流现象及特点进行了观察和分析.获得30多组较宽范围的实验数据,在其基础上对机理模型、Gilbert三参数类型、Gilbert四参数类型、Omana类型共16个气液两相节流嘴流模型进行了综合评价.经对比分析,对于有水气井井下节流参数嘴径设计,临界流条件下推荐使用Elibaly发展的Gilbert类型三参数关系式,亚临界流条件下推荐使用Sachdeva模型.     

平衡钻井井底压力自动控制技术研究

在欠平衡钻井期间，钻井液密度确定后，如何适时适量控制井口回压是个难题。其核心问题是如何在钻井过程中保持井底循环压力低于地层孔隙压力或储层压力在一个合适的范围内（即设计负压值） 。目前，现场普遍采用的调节井底压力的方法是通过手动调节节流阀改变套压使井底压力保持在合适的范围内，但该方法存在不少问题。为此，提出了对井底压力实施自动控制来保证欠平衡钻井过程中井底压力的精确、有效控制的方法，采用理论计算和现场试验相结合的技术，总结出了一套节流阀压降随开度的变化规律，从而很好地解决了欠平衡钻井过程中井底压力自动控制的技术难题，适合现场推广应用。