节流阀在塔里木油田应用中的几个问题

信息来源：发布时间：[2013年09月04日]

节流阀（俗称油嘴）是用于高压、大流量气田开采节流的特殊专用装置，为适应塔里木油田高压高产气田的恶劣工况，均使用国外知名公司的产品，进口的节流阀平均价格在5万美元以上。但在实际使用中，这些阀无一例外出现了不同程度的冲蚀磨损、冲蚀失效，存在着稳定性差、失效周期不确定等缺陷。塔里木油田使用的节流阀主要类型有两种，一是外套—笼套式；二是笼套—柱塞式，两种节流阀都以水压能量消耗原理为基础，利用外套在笼套上滑动（或柱塞在笼套内滑动）产生不同的过流面积来控制流量与压力。

为保证高压高产气田源源不断地为“西气东输”管道输送天然气，对节流阀在塔里木油田使用中出现的问题应进行认真的研讨。

1 节流阀流量特性不匹配

节流阀流量特性不匹配主要有两方面，一是流量系数Cv与气井的产量不匹配；二是节流阀的流量特性曲线与气井的流量特性不匹配。

1.1 节流阀流量系数Cv与气井的产量不匹配

最典型的实例为3口井用的A公司节流阀，其特征是：长期在小开度下运行且产量波动大。三口井的基本状况见表1。

表1 A-3、A-8、-14井基本状况

从表1可看出，A-3和A-8井节流阀长期在小开度下工作，若按该态势发展，有可能出现节流阀开度为零，而产量不为零的现象。节流阀长期在小开度下运行是使用的最大禁忌，这将大大降低节流阀的寿命。正确的方法是让节流阀一开始就尽量在最大开度上工作，如90％。这样冲蚀等破坏发生在阀笼套前部。随着笼套孔逐步被破坏，流量增加，阀再关小一点，不断破坏，逐步关闭，使整个笼套全部得到利用。有资料指出，大开度工作时过流面积大，冲蚀减弱，可比一开始让阀在中开度和小开度上工作提高寿命1～5倍以上。如某化工厂采用此法，阀的使用寿命提高了2倍。

对于A-3、A-8井，小开度下工作和产量波动的主要原因是，额定流量系数Cv值与井的实际流量不匹配，即阀的Cv280选大了，也即阀的口径选大了。流量系数又称流通能力，是节流阀选型的主要参数之一。在节流阀计算时，可用两种流量系数，一为公制，另一为英制。两种定义分别如下：AV定义（公制）：为节流阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度1g/cm³，每小时流经节流阀的流量数，以t/h表示单位；Cv定义（英制）：当节流阀全开时，阀两端压差为1磅/英寸2，介质为60°F清水时，每分钟流经节流阀的流量数，以加仑/分计。

1.2 阀的流量特性曲线与气井的流量特性不匹配

对于A-14井，进口压力较高（50～52Mpa）、日产量较低（通常为55万方），阀的额定流量系数Cv值=70是较恰当的（见表1）。但节流阀仍然在小开度下运行，产量照样波动，显然，不仅是阀的口径选择不当，而是阀的流量特性与气井的流量特性不匹配的问题。

阀的流量特性是指介质流经节流阀时相对流量与相对位移（即开度）间的关系，具体体现在笼套中孔的大小、数量及分布规律。当孔的大小、数量和分布规律发生变化时，阀的流量特性亦随之而改变。节流阀理想的流量特性曲线如图1（a）所示，有快开型、直线型（线性）、抛物线型、等百分比型、双曲线型和修正抛物线型。用得最多的是直线型和等百分比型，有许多种调节阀的流量特性居于直线型与等百分比型之间。

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