節(jié)流閥在塔里木油田應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題

信息來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：[2013年09月04日]

節(jié)流閥（俗稱油嘴）是用于高壓、大流量氣田開(kāi)采節(jié)流的特殊專用裝置，為適應(yīng)塔里木油田高壓高產(chǎn)氣田的惡劣工況，均使用國(guó)外知名公司的產(chǎn)品，進(jìn)口的節(jié)流閥平均價(jià)格在5萬(wàn)美元以上。但在實(shí)際使用中，這些閥無(wú)一例外出現(xiàn)了不同程度的沖蝕磨損、沖蝕失效，存在著穩(wěn)定性差、失效周期不確定等缺陷。塔里木油田使用的節(jié)流閥主要類型有兩種，一是外套—籠套式；二是籠套—柱塞式，兩種節(jié)流閥都以水壓能量消耗原理為基礎(chǔ)，利用外套在籠套上滑動(dòng)（或柱塞在籠套內(nèi)滑動(dòng)）產(chǎn)生不同的過(guò)流面積來(lái)控制流量與壓力。

為保證高壓高產(chǎn)氣田源源不斷地為“西氣東輸”管道輸送天然氣，對(duì)節(jié)流閥在塔里木油田使用中出現(xiàn)的問(wèn)題應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的研討。

1 節(jié)流閥流量特性不匹配

節(jié)流閥流量特性不匹配主要有兩方面，一是流量系數(shù)Cv與氣井的產(chǎn)量不匹配；二是節(jié)流閥的流量特性曲線與氣井的流量特性不匹配。

1.1 節(jié)流閥流量系數(shù)Cv與氣井的產(chǎn)量不匹配

最典型的實(shí)例為3口井用的A公司節(jié)流閥，其特征是：長(zhǎng)期在小開(kāi)度下運(yùn)行且產(chǎn)量波動(dòng)大。三口井的基本狀況見(jiàn)表1。

表1 A-3、A-8、-14井基本狀況

從表1可看出，A-3和A-8井節(jié)流閥長(zhǎng)期在小開(kāi)度下工作，若按該態(tài)勢(shì)發(fā)展，有可能出現(xiàn)節(jié)流閥開(kāi)度為零，而產(chǎn)量不為零的現(xiàn)象。節(jié)流閥長(zhǎng)期在小開(kāi)度下運(yùn)行是使用的最大禁忌，這將大大降低節(jié)流閥的壽命。正確的方法是讓節(jié)流閥一開(kāi)始就盡量在最大開(kāi)度上工作，如90％。這樣沖蝕等破壞發(fā)生在閥籠套前部。隨著籠套孔逐步被破壞，流量增加，閥再關(guān)小一點(diǎn)，不斷破壞，逐步關(guān)閉，使整個(gè)籠套全部得到利用。有資料指出，大開(kāi)度工作時(shí)過(guò)流面積大，沖蝕減弱，可比一開(kāi)始讓閥在中開(kāi)度和小開(kāi)度上工作提高壽命1～5倍以上。如某化工廠采用此法，閥的使用壽命提高了2倍。

對(duì)于A-3、A-8井，小開(kāi)度下工作和產(chǎn)量波動(dòng)的主要原因是，額定流量系數(shù)Cv值與井的實(shí)際流量不匹配，即閥的Cv280選大了，也即閥的口徑選大了。流量系數(shù)又稱流通能力，是節(jié)流閥選型的主要參數(shù)之一。在節(jié)流閥計(jì)算時(shí)，可用兩種流量系數(shù)，一為公制，另一為英制。兩種定義分別如下：AV定義（公制）：為節(jié)流閥全開(kāi)時(shí)，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度1g/cm³，每小時(shí)流經(jīng)節(jié)流閥的流量數(shù)，以t/h表示單位；Cv定義（英制）：當(dāng)節(jié)流閥全開(kāi)時(shí)，閥兩端壓差為1磅/英寸2，介質(zhì)為60°F清水時(shí)，每分鐘流經(jīng)節(jié)流閥的流量數(shù)，以加侖/分計(jì)。

1.2 閥的流量特性曲線與氣井的流量特性不匹配

對(duì)于A-14井，進(jìn)口壓力較高（50～52Mpa）、日產(chǎn)量較低（通常為55萬(wàn)方），閥的額定流量系數(shù)Cv值=70是較恰當(dāng)?shù)模ㄒ?jiàn)表1）。但節(jié)流閥仍然在小開(kāi)度下運(yùn)行，產(chǎn)量照樣波動(dòng)，顯然，不僅是閥的口徑選擇不當(dāng)，而是閥的流量特性與氣井的流量特性不匹配的問(wèn)題。

閥的流量特性是指介質(zhì)流經(jīng)節(jié)流閥時(shí)相對(duì)流量與相對(duì)位移（即開(kāi)度）間的關(guān)系，具體體現(xiàn)在籠套中孔的大小、數(shù)量及分布規(guī)律。當(dāng)孔的大小、數(shù)量和分布規(guī)律發(fā)生變化時(shí)，閥的流量特性亦隨之而改變。節(jié)流閥理想的流量特性曲線如圖1（a）所示，有快開(kāi)型、直線型（線性）、拋物線型、等百分比型、雙曲線型和修正拋物線型。用得最多的是直線型和等百分比型，有許多種調(diào)節(jié)閥的流量特性居于直線型與等百分比型之間。

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