新式髙压差迷宫式蒸气流量控制阀的科学研究

稠油供热采掘进到蒸汽驱采掘之后，产生较为固定不动的注气阀门网、蒸气分派和测量的常见步骤。稠油开发设计注蒸气步骤中非常重要的三个问题是蒸气的分派、计量检定和管控。有效的蒸气管控能完成科学合理注汽，提升热采的油汽比和石油的采出程度，进而得到满足的经济收益。稠油热采有单井吞吐量和汽驱两个阶段。在全部区块链的热采整个过程中，除前期仅有单井吞吐量外，一般是单井吞吐量和汽驱同时进行。因而配汽站要与此同时给吞吐量井和汽驱井配注。在新疆克拉玛依油田的热采当场，吞吐量井工作压力高（5～10MPa）， 注汽流量大（6～10t/h），而汽驱井注汽工作压力低（2～5MPa），注汽总流量小（1.5～5t/h）。换句话说，调节器到各注汽井中间的压力差大小不一，相距3MPa或大量，务必在调节器和注汽井中间提高一流动阻力阶段来消化吸收剩下的工作压力。显而易见，这儿应用的流量控制阀理应能在小流量时具备很大的降血压作用，但在大流量时具备小一点压力降。这就是稠油热采注汽生产流程对调节阀门的特别要求。

2、目前蒸气流量控制阀和髙压差流量控制阀存在的不足

现阶段热采生产流程中，为了能降血压，所采用的调节阀门以很小开启度工作中，阀内蒸气流动速度非常高，可特性差，没办法做到预订总流量值。加上一个调节器相匹配多接头注汽井，调整在其中一口井的数据流量会干扰其他井的总流量，这又增强了总流量调整的难度系数。胜利油田与西安市高压阀门厂联合开发的JT65y250V型高压蒸汽调整截止阀门的摩擦阻力件为活塞杆通孔式调整构造。依据热采当场运作数据测试制作的总流量百分比与开启度百分比的影响曲线图如下图1。从线条看得出，开启度从0％～10％时，总流量百分比超出60％，调节灵敏度很大，阀门手轮一动，要不蒸汽流量太大，要不过小。但在10％开启度之上时调节灵敏度又太低了，在40％～100％开启度范围之内则无调节功能。因而无法在全行程安排范围之内合理地调整蒸汽流量。与此同时阀门开度较钟头，阀内的液体做到临界值流动速度，随着造成震动和磨蚀等明显难题。

图1JT65y250V型高压蒸汽调整截止阀门总流量百分比与开启度百分比的影响曲线图

西安交大的科技人员设计了GYY髙压差调节阀门（图2），实现了髙压降，并使总流量调整特点明显改善，但临界值流动速度太高促使磨蚀、震动、噪音等难题比较严重，迫不得已选用高韧性、耐磨损原材料。那样，不但提高了闸阀成本费，并且总流量随行程安排的弹性系数仍非常大，调整特点并没有获得大大提高。除此之外，临界值流一般规定通道工作压力与背压式比例超过2，这就限制了其应用范围。比如一些热采注汽井必须工作压力8～12MPa或更高一些，而加热炉的出入口较大工作压力为18MPa，不太可能产生临界值流。在现场运用中，这类调节阀门还不能合理地完成超高压高温下大范围里的总流量调整和压力降调整，其总流量调整关键在于最终一级的安全通道总面积。这个调整办法与一般闸阀并没有压根的差别，仍难以根据调整阀门开度来确保预估总流量。目前髙压差流量控制阀的一个一同特点是髙压差必定造成高流动速度，而高流动速度又产生震动、磨蚀、噪音等明显难题。怎样解决这些问题是摆放在科研人员眼前的一项关键课题研究。

图2GYY髙压差调节阀门

3、新式髙压差迷宫式蒸气流量控制阀的研发

海外在控制阀的科学研究层面提出了一些有价值的设计思想和方式。图3为国外设计方案的一种调节阀门的可变性流体密度阀心。与一般闸阀的不同点就在于，其流动总面积随过程转变，并且闸阀的节流阀等级、阻力系数也随行程安排变大而减少，即商品流通总面积自变量与阻力系数反比转变。因此此阀心在很多步骤的自动控制系统中可调整当然压力降的误差，完成小流量大压力降或大流量小压降，得到开阔的原有调节幅度。除此之外，选用多级别压力降、坎坷过流道使流动速度减少而具备低噪音特性。具体液体可根据的过流道总数与阀门开度正相关，即闸阀的行程安排一开始时，只有一个过流道外露，而开启度贴近100％时，外露的流遍数较大，阀心处在如下图的部位时，描黑一部分才算是具体过流道。但却造成此外一些问题，如节流阀件选用竖直弯管的顺―顺联接（或逆―逆联接，即正方向直角弯头）而限制了流体密度指数；密闭性较弱，漏泄比较严重，加工工艺繁杂，生产成本高，因此这类闸阀未发生在美国国内销售市场上。

图3国外设计方案的可变性流体密度阀心

总的来说，稠油热采注蒸气生产流程必须是指一种髙压差调节阀门，除融入持续高温、髙压的碳酸饮料气固两相流物质外，还将碰到髙压差、宽调整范畴、震动、磨蚀等特殊性难题。因此，新疆省石油管理局油田加工工艺研究所与清华核技术技术性设计研究院进行了联合攻关，其基本思路是尽量地扩大闸阀的阻力系数， 完成低流动速度下的髙压差，从源头上缓解了磨蚀和噪音，得到了优良的控制特性和开阔的原有总流量调节幅度。新设计的迷宫式流量控制阀（已申报国家发明专利，其阀心构造见图4）在克拉玛依市红浅热采稠油区进行了现场试验，测量结果见图5 。

图4迷宫式流量控制阀阀心

图5总流量百分比与开启度百分比关联曲线图

更改阀门开度时，总流量转变轻缓、平稳。当开启度百分比从0％到100％（行程安排随时变化）时，总流量百分比从0％升高到100％。相反，则降低，全部行程安排近100mm可便捷调整。由图5中曲线图可看得出阀门开度百分比与总流量百分比类似成线性相关，因此便于调整，且闸阀实现了髙压差下的低流动速度。在闸阀进口p进=9.4MPa，出口p出=3.2MPa时，评测闸阀（距闸阀30cm）噪音70dB（一般调节阀门噪音做到84dB之上），说明这类迷宫式流量控制阀具备优良的应用推广市场前景和极大的经济收益。