性能独特的恒流调节阀和清管阀

１９９９年５月,江苏省国营淮海石油机械厂研制的恒流调节阀和清管阀分别获得中国国家专利。恒流调节阀结构简单紧凑,体积及安装尺寸小,进出口可实现１８０°方向的直通式设置,大大简化了管道的安装程序,减少压力损失,流量控制稳定。清管阀操作方便,清管时无需关闭管线,可带压工作,适用于各种压力管线的清理。性能独特的恒流调节阀和清管阀     

直读测调偏心恒流配水器研制

冀东油田大斜度井分注中,常规偏心配水器存在投捞困难、测调成功率低的问题,普通同心配水器则存在小注水量配注合格率低、注水量难恒定、测调扭矩大等问题。为此,研制了一种新型直读测调偏心恒流配水器。该配水器设计了V形水嘴、小直径陶瓷柱塞和偏心调节阀,采用齿轮传动方式调节水嘴开度,降低了漏失流量,提高了注水量调节精度;设计了恒流控制机构,可消除注水压力波动影响,实现恒流注水;设计了桥式通道,可在不同工况下持续提供水流通道。该配水器具有小流量精准配注、连续测调、测调效率高、注水量恒定等特点。在冀东油田大斜度井成功应用25井次,测调成功率为97.6%,配注合格率为92.7%,实现了高效精确测调和恒流注水。该技术可满足大斜度井多级分注及高效测调的需要,提高注水效果。     

气举阀特性的动力学模型

气流流经气举阀时可能有两种流态：孔口流和节流。运用气体动力学理论对由注气压力操作的气举阀进行了动力学分析，提出了两种流态时气举阀特性的动力学模型。模型指出：注气压力一定时，在孔口流范围内，气流为亚临界流时，气体流量随油压降低而增加，直至达到临界流，流量保持恒定。在节流范围内，流量随油压降低而增加，达到临界流后随油压降低而降低。影响气举阀特性的主要因素是阀的开启程度，即阀杆位移。而阀杆位移由注气压力、油压、波纹管刚度、充气室压力决定。     

气举阀特性的动力学模型

运用气体动力学理论对由注气压力操作的气举阀进行了动力学分析，建立了两种流态时气举阀特性的动力学模型，指出压力一定时，在孔口流范围内，气流为亚临界流，气体流量随油压降低而增加，直至达到临界后保持恒定；在节流范围内，流量随油压降低而增加，达到临界流后随油压降低而降低。影响气举阀特性的主要因素是阀的开启程度，即阀杆位移。阀杆位移由注气压力、油压、波纹管风景工和充气室压力决定。     

油井分层稳恒注汽装置

一种油井分层稳恒注汽装置，属油田稠油注蒸汽井井下工具类，该装置主要有封隔器，恒量注汽阀组成，其特征是恒量注汽阀由壳体内的差动感应体，回弹体、汽嘴调节体与中心体组成，工作时差动感应体可同步感应注汽管柱内压力与地层吸气压力的不断变化，并通过回弹体共同作用，及时将压力变化影响反馈到汽嘴调节体上，这样汽嘴调节体便随着注汽压力变化而同步进行调节，因而注汽阀克服了现技术中注汽阀嘴不能自动调节过流面积所造成中低渗透油层注不进蒸汽的缺陷，使用中该阀可自动调节其内部截流机构，保持注入流量不变，使通过该阀注汽流量不受注气压力及地层吸气压力变化影响，注气量准确度可达90％以上。     

调节阀的故障诊断及处理建议(一)

石油化工装置中仪表及控制系统暴露出来的各种故障原因包括:仪表设备或控制系统自身因素;工艺设备故障或工艺操作失误等。为了尽快地解决工艺生产中出现的这些故障问题,仪表运维人员除了尽快地排除仪表设备和控制系统自身的故障之外,还应具备一定的工艺知识,包括工艺设备故障和工艺操作失误可能造成的现象,从而更好地消除仪表及控制系统暴露出来的各种故障。重点讲述了调节阀气动放大器故障、恒节流孔堵塞、反馈连杆脱落或紧固螺丝松动导致的故障及解决方法。分析了调节阀阀杆卡住引起调节阀振荡的原因;探讨了调节阀膜头内积水、气源供气压力不足、气缸式气动执行机构的工作气源压力太高、手动油泵内油灌得太多、阀芯与阀座间隙太小、活塞式执行机构的气缸内加入不适当的润滑油等对调节阀工作造成的影响及处置方案。阐述了裂解炉急冷油流量调节阀阀体内部冲蚀严重的原因,以及调节阀起步动作信号未校准到位产生的后果等。     

PX装置改造项目调节阀的选型

介绍了福建PX装置改造主要工艺改造内容,结合相关管线的严苛工况,分析了闪蒸和气蚀的特点,从调节阀的结构型式分类、阀门材质的抗腐蚀性选择、调节阀的流量特性指标、阀门流量动作的选择(流开或流关),闪蒸和气蚀引起的噪音的减少,以及阀后流速时调节阀产生的影响等方面,探讨了调节阀的选型指标。实际应用结果表明,调节阀的选型是合理和成功的。     

注水智能监控技术

1．注水智能监控阀工作原理。注水智能监控阀为“双流”调节阀体，由机、电两部分构成。机体部分采用特种优质钢材，各设计有两个圆形对射式流孔，两块相互旋转运动，改变介质流通面积，调节流量，双流磨轮镜面始终紧贴在一起，无论正压、反压操作均轻松平稳，不结垢、不泄漏，使用寿命超过普通调节阀的5倍以上。电器部分采用智能控制脉宽调制输出PID流量闭环稳流控制，压力、流量变送采集精度高，控制极为平稳，安全可靠，自动实现24h稳流控制，     

迷宫式高差压流量调节阀阻力特性测试

分析了热采现场目前所用蒸气流量调节阀调控方面存在问题，改用迷宫式流量调节阀提高阀阻力系数ξ，从而获得宽广的“固有调节幅度”来实现蒸汽流量调控。介绍用水回路测量该阀的阻力系数ξ，为验证理论计算和进一步完善迷宫式高差压流量调节阀提供了重要依据。     

柱阀结构参数对涡轮式压力脉冲发生器性能的影响

针对现有水力脉冲振荡工具的动力系统及脉冲发生装置所存在的问题,提出了一种基于柱阀系统的涡轮式压力脉冲发生器,重点研究了柱阀结构参数对压力波形和波幅的影响。以阀芯柱面开口扇形角、阀座周向过流槽的轴向长度、固定节流孔数量与直径等参数为变量,并最终统一为柱阀的固定过流面积和周向过流面积,应用仿真软件Fluent模拟研究了不同结构参数对压力波形和波幅的影响规律。研究结果显示,柱阀的结构参数对脉冲发生器的性能影响非常显著:当钻井液流量一定时,固定节流总过流面积主要影响脉冲压力的最大值,不会改变脉冲压力高压区的宽度;可变的周向过流面积主要影响脉冲压力高压区的宽度,不会改变脉冲压力幅值。该研究结果对不同工况所要求的压力波形波幅的设计及井下脉冲振荡工具的优化设计具有参考价值。      

隔膜泵泄压流程改造探讨

近年来,靖边气田各采气作业区陆续对集气站上所有的注醇泵泵头进行了改造,将原来柱塞式注醇泵改为隔膜式注醇泵,现场使用效果良好。隔膜泵泵头自带泄压阀,其结构与弹簧式安全阀相似,结构简单,在性能上可以代替安全阀,起到防止注醇泵超压,保护泵头的作用。为了优化隔膜式注醇泵泄压保护功能,作出了对泄压流程进行改造的工艺设想,并进行可行性分析、现场试验及安全经济评价,同时提出了改造后的维护与管理建议。     

基于相关系数的连续波发生器转阀优化设计

在连续波发生器转阀设计中,仅以转阀的最大、最小通流面积为设计指标所得到的压力波信号畸变很大,不适合作为连续波信息传输的载波。为解决该问题,在最大、最小通流面积设计准则的基础上提出了相关系数最大的设计准则;建立了底边为直线的梯形阀口转阀通流面积的参数化计算模型;根据提出的设计准则建立了转阀阀口形状的优化模型。优化结果表明:该优化模型可以获得较理想的正弦波压力信号。为减少加工难度,对转阀的设计参数进行取整,并分析了参数取整对压力波信号特性的影响。     

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。      

温控阀控温性能验证实验及数值模拟研究

通过实验研究了新型温控阀的控温性能,并采用N-S方程和标准k-ε湍流模型对其内流场进行了数值计算。结果表明,温控阀的线性度较好且静态偏差小。当冷热水入口比例、冷水温度、水流速度都不变时,随着热水入口温度的升高,阀内的压强稍有减小的趋势,而且混合水出口的温度也明显升高,说明进口水温的变化对阀的压力有影响,由于水温主要由热水温度来决定,所以热水进口温度是影响温控阀控温的一个关键因素。     

油气管道调节阀计算选型软件设计

调节阀是油气管道重要的控制设备,也是管道自动化系统的重要组成部分。在调节阀控制系统设计中,确定调节阀口径是关键环节,口径选得过小,工艺最大流量不能通过;口径选得过大,会增加投资,造成控制系统不稳定。以往调节阀计算及选型在一定程度上受到厂家的制约,不但增加了设计周期,选型结果往往也不准确。本软件根据IEC和ISA标准推荐的公式,建立了气体和液体两种介质数学计算模型,采用VB编程语言、SQL语言等计算机技术,建立了适用于长输油气管道的调节阀数据库,解决了长期以来调节阀计算及选型效率低、精度不高的问题,该成果已成功应用于中亚管道、中缅管道、西二线等国家大型重点工程项目,应用效果良好。     

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。     

一种新型压差控制自适应节流膨胀阀

在深冷工程中，其所用制冷剂的节流膨胀由于存在着低温流体（尤其是低温两相流）流量难以准确测定的问题，很难实现流量自动控制。因此常采用固定流通截面的节流元件，但这种节流元件不能很好地适应制冷系统（尤其是在混合制冷剂制冷系统变工况运行的状况下），导致制冷系统效率下降，从而影响了整个低温系统的效率。为此，针对深冷多元混合工质节流制冷系统的变工况运行情况，设计出了一种能够根据节流前后的压差，自动调节循环流量的自适应节流阀。该节流阀是机械式自适应阀，结构简单、设计有新意，适用于低温场合，具实用价值。分别在室温和深冷环境下进行的流量实验表明，该压差控制节流阀调节流量的能力较强。     

508mm(20英寸)通径中压球阀的试制

新研制的508mm(20英寸)中压球阀广泛用于石油、天然气、市政工程供气、供水等行业,该大口径球阀设计了新型C形金属密封环组件,用于自紧阀杆密封机构;在阀座与球体之间采用整体碟形弹簧和新型阀座密封填料,以保证高压密封,提高使用寿命;采用了空心球体结构和分段冲压成形加工工艺,有效地保证了球体的加工精度和质量,降低生产成本;对其中结构复杂的球体进行了ANSYS应力和变形分析计算,在结构设计中,充分考虑了球阀的密封、防火、启闭传动及制造工艺的要求。该产品最终按照APISpec6D(20版)《管线阀门规范》进行试验验收,其各项指标均达到设计要求。     

考虑压力溶解的酸压裂缝长期导流能力模拟方法

由于酸压施工的高成本及高风险,在设计阶段需要对酸蚀裂缝导流能力这一影响酸压改造效果的关键参数进行预测。目前关于酸蚀裂缝导流能力预测的研究尚存在一些问题,通常情况未考虑酸蚀裂缝长期导流能力的变化,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。基于酸蚀裂缝闭合机理,考虑酸蚀裂缝中粗糙接触面上岩石的溶解、扩散和自由面上的溶解沉淀这3个过程的综合作用,建立了考虑压力溶解作用的酸蚀裂缝长期导流能力预测模型。研究表明,压力溶解作用对于酸蚀裂缝长期导流能力的影响不可忽略;压力溶解过程主要受控于裂缝间的化学势的影响,当体系达到平衡,反应停止;裂缝初始宽度、裂缝间初始接触面积比等因素都会影响压力溶解作用的强弱,裂缝初始宽度越大,裂缝间初始接触面积比越小,压力溶解作用越强,裂缝宽度下降越快。研究成果可以提高酸蚀裂缝导流能力的预测精度,为酸压设计提供可靠的参数,更为准确地描述酸压后产能的递减规律。     

直井测斜仪阀头流场及冲蚀特性研究

直井测斜仪在井下恶劣环境中流场特性复杂,尤其阀头部分容易发生冲蚀磨损。建立直井测斜仪阀头三维模型,并对其流场和冲蚀特性进行有限元仿真分析,其中阀头流场区域中间段作网格加密处理。结合现场工况参数,采用质量流量入口及压力出口来完成边界条件设置并求解。结果表明最大速度及最大湍流效应发生的位置在钻井液通过导流套的节流入口处,最大湍流速度为15.8 m/s。分析离散相模型的粒子运动轨迹,发现存在于阀头表面上方的粒子出现明显堆积与反弹现象,对阀头表面有一定的冲蚀效应。分析阀头表面所受到的静压力云图和剪应力云图,应力集中现象分别出现在阀头直接受钻井液冲击处和阀头流通钻井液的凹槽处。将求解结果与现场试验情况对比,验证了仿真的可行性及准确性。研究结果可解释直井测斜仪中阀头的失效现象,并为阀头的结构设计或优化提供依据。