一种新型油管安全阀的研制和应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学2)0o8月JournalofOilandGasTechnologyj·j上jUJPIFeb200一·．20V6u。i．。·364·一种新型油管安全阀的研制和应用董霞(茎耄4山34东023东营5。。。)皇甫洁，吕芳蕾(胜利油田有限公司采油工艺研究院，山东东营257000)[摘要]海上油田开发对安全生产的要求与陆地相比更为严格，当遭遇风暴潮、火灾等突发灾难时，要求能迅速关闭油管生产通道。针对这种特殊要求，研制了一种新型井下油管安全

2、阀。该型阀由液压控制总成和碟阀总成组成，其各项控制指标均达到设计要求，并符合APISpec14A中1级阀标准。该安全阀已在胜利埕岛浅海油田投入应用25井次。现场应用证明，该井下油管安全阀的各项性能指标能够满足浅海及海洋油井井控要求。[关键词]油管安全阀；安全控制；结构；浅海油田[中图分类号]TE927．7[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2008)01—0364—03海上油田开发多数采用卫星平台加海底管线的方式，工作环境恶劣；在油井安全控制技术上的任何失误都可能导致油井和人身事故，造成直接经济损失，而且可能污染海洋环境，其后果

3、不可估量。确保海上油井安全生产是海上油田开发工作的首要目标和重中之重。为有效地保证海上油井的安全生产，浅海石油作业井控要求所有油井均应安装井控安全设备口]。针对胜利浅海油田的井况，研制了一种适合于5in套管的非平衡式井下油管安全阀，在胜利浅海油田应用了25口井，为实现“安全、经济、高速、高效”地开发海上油田提供了技术保障。1结构原理及主要技术参数这种新型地面液压控制井下安全阀(以下简称安全阀)是一种油管连接、非平衡式安全阀。它是参照API标准并结合浅海油田实际情况开发设计的引，适用于标准工况的油井。该阀属于常闭阀，从地面液压操作可控制井下安

4、全阀的开关。其主要作用是在油井出现异常情况(如地震、火灾)或者调节生产参数需要关井时，能够实现油管内流体阻断。、1)结构组成这种新型井下安全阀主要由要有活塞、弹簧、阀板、缸套等几部分组成(图1)。23456789101112卜上接头2一缸套3一活塞4一组合盘根5一弹簧6一卡环及组合盘根7一阀座8-T型盘根9一扭簧10-销轴1卜阀板l2一下接头圈1安全阀结构[收稿曰期]2007—12—10[作者简介]董社霞(1970_)，女，1993年大学毕业，高级工程师，硕士生，现主要从事采油工艺技术研究工作。维普资讯http://www.cqvip.co

5、m学兔兔www.xuetutu.com第30卷第1期董社霞等：一种新型油管安全阀的研制和应用2)工作原理这种新型井下安全阀的地面控制管线压力经缸套传至活塞，推动活塞及中心管下行，压缩弹簧并撑开阀板；稳定地面控制管线压力，则可保持油管通道畅通。当地面控制管线压力泄去后，活塞及中心管在弹簧作用下复位，阀板失去支撑而在扭簧与液体流压作用下关闭，与阀座保持紧密接从而达到对油管通道的安全控制作用。3)特点①安全阀为碟式结构，具有操作简单、开关灵活可靠、密封性好等特点。②组合式密封结构使控制腔可长期承受高压，稳定性好。③油井关闭时，阀板与与阀座的接触为

6、橡胶软接触，密封可靠，并且可保护阀板。4)参数①最大外径93mm；②最小内径46mm~③长度1800mm；④碟阀开启压差16MPa；⑤碟阀关闭压差7MPa；⑥额定工作压差35MPa~⑦变形极限92MPa~⑧设计拉伸极限载荷1126kN；⑨安全系数1．25；⑩两端螺纹2UPTBG。2设计关键与室内试验2．1设计关键1)主弹簧的设计是安全阀设计的关键，设计的主弹簧能承受103~105次的频繁载荷。2)阀板是井下安全阀的核心部件，设计时计算了阀板开关时的受力支点和接触强度。3)井下安全阀在工作时，一直处于高压打开状态，设计时充分考虑了采用的密封方

7、式。螺纹两端的静密封采用普通的“0”型耐油橡胶圈；活塞内的动密封采用特殊的“V”型盘根，同时在材料上采用金属、硬聚合物和耐油橡胶相结合的方式]，确保动密封长效可靠；阀板处的冲击密封采用先软接触后线密封的办法，减小了阀板处的冲击载荷。4)由于弹簧承受的力有限，在设计时，计算了井下安全阀的最大下人深度。由井下安全阀的工作原理知，井下安全阀最大极限下人深度条件为：P液控≤P弹簧。P液控为井下安全阀下人深度处控制管线内液体对活塞的作用力；P弹簧为井下安全阀弹簧给活塞的作用力。．主要参数计算过程如下：主弹簧自由高度L一0．639m，井下安全阀关闭时主

8、弹簧高度Lc一0．539m，主弹簧刚度k一1．53×104N／m，活塞面积A一2．38×10fir，海水密度DfW=10269．7N／m。，液压油密度Dfd一8000．8N／m。