石油、天然氣鉆采行業用節流閥

節流閥是石油、天然氣行業井控裝置用于節流管匯中的核心部件，其功能是在實施油氣井壓力控制技術時，借助它的開啟和關閉維持一定的套壓，將井底壓力變化穩定在一定窄小的范圍內。節流閥的節流元件，大多數采用針形閥結構；也有的是筒形橡膠，由氣液驅動橡膠筒外壁來改變其內孔大小；還有的是利用兩塊重疊金屬板，靠其相對轉動來改變孔口大小。盡管節流閥結構各異，但原理都是通過改變流體通道大小，使鉆井液流過節流元件的阻力大小不同，造成的井口回壓也不同，通孔越小阻力越大，回壓也越大；通孔越大阻力越小，回壓也越小，從而達到節流的目的。

節流管匯中的節流閥主要分為兩大類，固定式節流器和可調式節流閥。可調式節流閥按照閥瓣的結構可分為針形節流閥、筒形節流閥、籠套式節流閥和孔板式節流閥等。其操作方式有手動、氣動、電動和液動。

節流閥是石油、天然氣行業井控裝置用于節流管匯中的核心部件，其功能是在實施油氣井壓力控制技術時，借助它的開啟和關閉維持一定的套壓，將井底壓力變化穩定在一定窄小的范圍內。節流閥的節流元件，大多數采用針形閥結構；也有的是筒形橡膠，由氣液驅動橡膠筒外壁來改變其內孔大小；還有的是利用兩塊重疊金屬板，靠其相對轉動來改變孔口大小。盡管節流閥固定式節流器的流量是固定不變的，可根據需要更換不同尺寸的節流嘴而得到不同的排量，固定式節流器與可調節流閥配合使用，通常先使用可調節流閥，當井涌量大時才用固定式節流器配合。

固定式節流器不是一個閥，而是一個整體裝置，里 面有一短接或一節管子。它的尺寸在APISpec6A中有描述。這種提供節流嘴的短節是可以更換的，通過改變其尺寸大小可得到所希望的流量。流量的變化是靠更換具有另一孔徑的節流嘴來實現的。固定式節流器適用于壓力固定的情況，例如采油樹。

固定式節流器用于油井（采油樹）上，有加熱式和非加熱式兩種。加熱式節流器由節流閥體、加熱套和油嘴構成，如圖11-4所示。

（1） 針形節流閥

針形節流閥用于節流管匯、髙壓油氣井口裝置等。 針形節流閥有手動和液動兩類。此處僅簡介手動針形節流閥。

針形節流閥主要由法蘭、閥體、〇形密封圈、盤根盒、壓蓋、閥桿、手輪、閥座、軸承、壓帽、閥針、螺母、鍵等組成。一對隱入式節流頭和閥座，減少禽速流體造成的損害，一個頂蓋大螺母，方便維護保養，測試口便于安裝壓力檢測儀表，如圖11-5所示。針形節流閥廣泛用于井口系統、管匯、測試等目的。

（2） 筒形節流閥

筒形節流閥其閥芯為筒形，為整體硬質合金；閥座內圈鑲硬質合金；閥蓋與介質接觸端堆焊有硬質合金， 使之具有良好的耐磨性和耐蝕性。在閥的出口通道上嵌有尼龍的耐磨襯套，以保護閥體不受磨損。

筒形節流閥靠液壓的推動（圖11-6）或手輪的轉動 （圖11-7）來調節閥瓣的開關，具有流體流動性能好、 振動小的特點。筒形閥瓣由前后止動帽、帶槽圓螺母等固定在閥桿上，隨閥桿的上下移動調節流量，閥瓣和閥座內套均采用YG8制成，具有耐腐蝕、耐沖刷的性能。 閥體與閥蓋、閥體與液缸間用0形密封圈、唇形圈密封。用螺栓連接，且連接部位凸出，遠離內腔，消除

了腐蝕介質對螺栓和螺孔的侵蝕，并減小了螺栓載荷。手動節流閥由手輪直接與閥桿連接驅動閥芯工作，為減輕操作力矩，也可以在手輪和閥桿之間增加一個帶有傘齒輪結構的省力機構（圖11-8）。

液動筒形節流閥的閥蓋尾部是液缸及活塞，靠液壓油推動活塞帶動閥桿，再帶動閥芯前后推進，使閥芯與閥座之間的流道面積改變達到節流目的。為使操作控制臺的人員能知道節流閥的開度，故在閥蓋的液缸外端裝有閥位變送器。

液動筒形節流閥具有如下特點：

①它具有較好的耐蝕性，耐沖刷性能；

②筒形閥芯和閥座內圈為硬質合金，且能顛倒使用，增長了使用壽命；

③較大的閥體腔和筒形閥體結構，較之通常的針形節流閥，它具有較大的流量，采用側進正出的流向，其筒形閥板周圍的導筒減少了節流時的振動，減少了噪聲；

④閥位變送器能借助氣壓信號，將節流閥閥芯的實際開關位置輸送到控制臺上顯示出來；

⑤操作者通過控制臺能遠程控制節流閥的開關。 操作手動筒形節流閥時，順時針旋轉手輪，開啟度變小并趨于關閉；逆時針旋轉手輪，開啟度變大，節流

閥的開啟可以從護罩上的刻度顯示出來。在旋轉手輪快到行程終點時，不可太快，以免損傷閥桿和限位帽。

節流閥只能控制壓力和流量用，絕不能作截止用，即閥芯與閥座之間不能起密封作用。

（3）籠套式節流閥

籠套式節流閥利用帶孔的籠套結構來改變流體方向，并利用流體力學原理使流體沿籠套的中心線運動，避免對節流元件的沖損和腐蝕，減少運行噪聲。 籠套式節流閥可以提供一個可變的流量，且節流通徑有較大的調節范圍，但是如果要求流量不變時，該節流閥也能夠在某一位置，提供固定的流量，這樣可以滿足用戶的不同的流量需求。

籠套式節流閥閥芯組合的內部和節流閥閥桿頭部都采用碳化鎢材料，耐蝕、耐沖損，具有很長的使用壽命。閥體上設有泄壓閥，以方便操作者在打開閥蓋前安全地釋放腔內的壓力。閥蓋的密封采用了特殊的結構形式和密封材質，耐高壓、密封可靠、壽命長。 籠套式節流閥的節流元件采用碳化鎢材料，上下多點固定，節流范圍廣，噪聲低，耐高沖損，環形空間有助于減少閥本體腐蝕。

籠套式節流閥多孔多向消除能量，可消除紊流沖損現象，大大延長了安全使用壽命，降低了停產維修率。籠套式節流閥維護方便，而針式節流閥由于結構本身的特點使其具有結構簡單、價格低廉的特點，同時節流閥針頭易損壞，壽命短，針頭破損的碎塊沖入管道中存在著潛在的危險。這些情況增加了油氣井開采后期的作業成本，而且還造成由于更換節流閥而停井的間接油氣產量的損失。

籠套式節流閥分為活塞籠套式和套筒籠套式。

①活塞籠套式如圖11-9所示，利用活塞在籠套位置不同實現節流目的，主要用于高流速、中壓降的工況。主要應用于海洋及陸地的井口、管匯、分離器、氣舉、注氣。

泥漿循環和地面高壓注采氣等管匯設備。

孔板式節流閥（圖11-11）分為手動孔板式節流閥和液動孔板式節流閥。

孔板式節流閥具有以下特點：

①閥桿與閥體之間采用螺栓相連，具有連接安全可靠等優點。

②手動孔板式節流閥采用省力結構，靠手輪的傳動來改變節流口徑，孔板式節流閥采用四缸連動的液動驅動器來驅動，具有開關靈活，操作方便等優點。

③流動孔板式節流閥在驅動器上安裝有角位變送器，可在液控箱中能瞬間觀察到節流孔的面積。

④閥桿密封采用0形圈及其四氟圈的雙重密封， 在保證密封性能的情況下，降低了閥門開關力矩。

⑤閥板是以軸線為旋轉軸的關閉件，既起調節流體節流面積的作用，又起關閉流體的作用。

⑥手輪以逆時針方向旋轉為幵，順時針方向旋轉為關。

⑦孔板式節流閥同其他各種節流閥相比，具有zui長的使用壽命，zui具抗沖損及磨損的能力。

⑧孔板式節流閥適用于鉆井、壓裂、泥漿循環和地面高壓注氣采氣等設備。該閥zui顯著的特點是在于當被關閉時，進、出口之間的壓力差，能使兩塊孔板緊緊地壓在一起，實現密封切斷的功能。尤其是在遇到壓力突然升高或因泄漏造成的壓力突然降低等緊 急突發事件的情況下，可通過預先設置的高、低壓傳感器壓力信號值，使其自動關閉和切斷，因此可避免重大危險事故的發生。

節流閥用于調節介質流量和壓力。截止型節流閥夠在較大范圍內調節，也能進行調節，但口徑較小，適用于中、小口徑，蝶式節流閥適用于大口徑。節流閥不宜作為截斷閥用，節流閥若是長期用于節流，其密封面必然會被沖蝕，而不能保證密封性。