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     

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。     

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。     

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。     

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。     

方钻杆旋塞阀流场的三维数值模拟研究

以Ф114.3 mm整体式方钻杆旋塞阀为例,采用CFD软件对其速度场和压力场进行数值模拟研究,以揭示流场的速度和压力分布,弄清流体在球阀关闭过程中的变化规律。建模时采用有限体积法对控制方程进行离散,用Quick格式处理对流项,压力修正采用二阶格式,方程组的求解采用分离求解和Simple算法。研究结果表明,旋钮水平面处的作用力存在3 MPa差异,增加了该处的疲劳损坏,使得裂纹沿水平面扩展;方钻杆旋塞阀的失效形式均与流场数值模拟计算结果一致,说明流场数值模拟结果是正确的。     

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。     

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。     

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。     

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。     

国内外长输管道线路阀室设计标准差异研究

线路截断阀是保证长输管道安全运行的重要设施,可减少油品泄漏损失和环境污染。我国管道阀室设计存在若干问题,应在标准层面进行统一和规范,例如阀室选址和间距缺乏灵活性、河流穿跨越阀室做法不一致、单向阀设计导致清管困难、偏远地区阀室供电可靠性差。选取了美国、俄罗斯、加拿大等国家的管道阀室设计标准,研究了国内外阀室设计标准的重要技术差异,介绍了国外管道阀室设计运行管理方面的实践经验,包括基于减少油品泄漏风险和经济损失的选址原则,特殊地区油气管道阀室进行10%和25%距离调整,RTU阀室设置原则,河流穿跨域阀室推荐做法,根据阀室供电功率需求确定供电方式,优先采用阀室地上敷设方式等。最后,针对提高完善我国管道阀室设计标准,提出了改进建议。     

钻井泵泵阀失效的动力学分析及泵阀变螺距弹簧设计

从动力学角度阐明了钻井泵泵阀失效的原因。由于各种参数的相互影响，使阀盘产生纵向振谐窜动和径向失稳漂移，这不但延长了阀隙存在时间，还会使三体（阀盘、阀座、磨粒）产生不均匀磨粒磨损（偏磨），最终导致泵阀早期失效。鉴于此，笔者试图设计泵阀的变螺距弹簧，以消除阀盘的纵向振谐窜动和径向失稳漂移，提高泵阀工作寿命。还叙述了变螺距弹簧的设计原则和程序，并进行了设计计算。     

电液控制机构在主风机放风阀和防阻塞阀的技术应用及分析

因催化主风机控制调节系统的放风阀和防阻塞阀存在问题 ,多次引起两阀的误操作、失灵、卡涩等故障 ,影响了装置的正常生产。经可行性研究 ,决定采用 BDY9型电液控制滑阀和 DYD型电液控制蝶阀对二台放风阀和一台防阻塞阀的执行机构进行技术改造。改造后 ,取得了良好的效果     

高可靠性阀门控制回路的应用

原有的阀门控制方案存在电磁阀失效导致关断阀误动作引起生产关停的风险,为此对关断阀控制回路进行了改造,增加了调压阀、电磁阀、梭阀及泄压阀等少量的控制器件,提高了阀门控制回路的可靠性,改造后的高可靠性阀门控制回路获得国家专利授权（ZL201120354700．2）。在生产现场运用高可靠性阀门控制回路改造现有重要关断阀的控制回路,可提高阀门控制回路的可靠性,同时降低控制回路维修风险,效果良好。     

导向浮阀塔板和F1型浮阀塔板的比较

应用空气－水系统，在１６００×４００ｍｍ的矩形塔内，对导向浮阀塔板和Ｆ１型浮阀塔板的流体力学进行了试验研究，测定了塔板压降、雾沫夹带和泄漏。应用空气－水－ＣＯ２系统，测定了导向浮阀塔板和Ｆ１型浮阀塔板的效率。试验结果和工业应用表明，导向浮阀塔板的流体力学和传质性能均优于Ｆ１型浮阀塔板     

旋转浮阀塔板的流体力学性能研究

在内径600 mm的有机玻璃塔内,以空气-水为物系,对旋转浮阀塔板的流体力学性能进行研究。测定了塔板压降、漏液量和雾沫夹带等流体力学性能参数,并与F1型浮阀塔板进行对比。实验结果表明,旋转浮阀塔板的关闭平衡点的阀孔动能因子(F0)比F1型浮阀塔板约高3.70%,开启平衡点的F0比F1型浮阀塔板高3.54%;当F0大于关闭平衡点而小于开启平衡点时,旋转浮阀塔板的压降和F1型浮阀塔板压降基本相同;当F0大于开启平衡点时,旋转浮阀塔板的压降比F1型浮阀塔板高3.79%～9.73%;旋转浮阀塔板的漏液分率比F1型浮阀塔板约低21.19%;旋转浮阀塔板的雾沫夹带率比F1型浮阀塔板低50%以上;旋转浮阀塔板的操作弹性大于F1型浮阀塔板。     

程控球阀在S Zorb装置上的应用

闭锁料斗程控耐磨球阀故障频繁已成为S Zorb装置生产的共性问题,其使用工况苛刻,设计要求较高。介绍了该类球阀的结构特征,分析了装置运行中球阀故障的原因。以XV2408程控球阀为例,得出在工艺操作压力变化下,球阀反向受压迫使碟簧发生形变,吸附剂颗粒有机会进入阀球与阀座形成硬质粘附物是球阀故障的主要原因。分别从安装、操作及设备管理方面提出延长球阀使用寿命的方法,提出了安装方向的判别原则,减少输送介质带液的手段,开工时的注意事项等。     

钢管水压试验机充水阀密封失效的解决措施

分析了钢管水压试验机充水阀的结构形式与密封失效的关系,提出拆除充水阀阀芯和控制油缸,使充水阀成为一简单三通,并在低压水入口端加装一只旋启式止回阀,在止回阀与充水阀之间用法兰连接成承压管道,可很好地解决充水阀密封失效问题.     

直通单座快开阀替代O形球阀的应用

通过对O形球阀与直通单座快开阀特点的对比分析，提出了选用直通单座快开阀来取代O形球阀的新概念，同时对直通单座快开阀的计算选型方法作了详尽的说明。     

零泄漏的三偏心金属密封蝶阀

三偏心蝶阀由于其突出的优点，如适用的温度压力范围广、切断性能好及使用寿命长等，常用来替代传统的闸阀和截止阀、球阀，在过去很多其他阀门难于取得良好效果的场合，已有很多成功的应用经验。