石油、天然气钻采行业用节流阀

节流阀是石油、天然气行业井控装置用于节流管汇中的核心部件，其功能是在实施油气井压力控制技术时，借助它的开启和关闭维持一定的套压，将井底压力变化稳定在一定窄小的范围内。节流阀的节流元件，大多数采用针形阀结构；也有的是筒形橡胶，由气液驱动橡胶筒外壁来改变其内孔大小；还有的是利用两块重叠金属板，靠其相对转动来改变孔口大小。尽管节流阀结构各异，但原理都是通过改变流体通道大小，使钻井液流过节流元件的阻力大小不同，造成的井口回压也不同，通孔越小阻力越大，回压也越大；通孔越大阻力越小，回压也越小，从而达到节流的目的。

节流管汇中的节流阀主要分为两大类，固定式节流器和可调式节流阀。可调式节流阀按照阀瓣的结构可分为针形节流阀、筒形节流阀、笼套式节流阀和孔板式节流阀等。其操作方式有手动、气动、电动和液动。

节流阀是石油、天然气行业井控装置用于节流管汇中的核心部件，其功能是在实施油气井压力控制技术时，借助它的开启和关闭维持一定的套压，将井底压力变化稳定在一定窄小的范围内。节流阀的节流元件，大多数采用针形阀结构；也有的是筒形橡胶，由气液驱动橡胶筒外壁来改变其内孔大小；还有的是利用两块重叠金属板，靠其相对转动来改变孔口大小。尽管节流阀固定式节流器的流量是固定不变的，可根据需要更换不同尺寸的节流嘴而得到不同的排量，固定式节流器与可调节流阀配合使用，通常先使用可调节流阀，当井涌量大时才用固定式节流器配合。

固定式节流器不是一个阀，而是一个整体装置，里 面有一短接或一节管子。它的尺寸在APISpec6A中有描述。这种提供节流嘴的短节是可以更换的，通过改变其尺寸大小可得到所希望的流量。流量的变化是靠更换具有另一孔径的节流嘴来实现的。固定式节流器适用于压力固定的情况，例如采油树。

固定式节流器用于油井（采油树）上，有加热式和非加热式两种。加热式节流器由节流阀体、加热套和油嘴构成，如图11-4所示。

（1） 针形节流阀

针形节流阀用于节流管汇、髙压油气井口装置等。 针形节流阀有手动和液动两类。此处仅简介手动针形节流阀。

针形节流阀主要由法兰、阀体、〇形密封圈、盘根盒、压盖、阀杆、手轮、阀座、轴承、压帽、阀针、螺母、键等组成。一对隐入式节流头和阀座，减少禽速流体造成的损害，一个顶盖大螺母，方便维护保养，测试口便于安装压力检测仪表，如图11-5所示。针形节流阀广泛用于井口系统、管汇、测试等目的。

（2） 筒形节流阀

筒形节流阀其阀芯为筒形，为整体硬质合金；阀座内圈镶硬质合金；阀盖与介质接触端堆焊有硬质合金， 使之具有良好的耐磨性和耐蚀性。在阀的出口通道上嵌有尼龙的耐磨衬套，以保护阀体不受磨损。

筒形节流阀靠液压的推动（图11-6）或手轮的转动 （图11-7）来调节阀瓣的开关，具有流体流动性能好、 振动小的特点。筒形阀瓣由前后止动帽、带槽圆螺母等固定在阀杆上，随阀杆的上下移动调节流量，阀瓣和阀座内套均采用YG8制成，具有耐腐蚀、耐冲刷的性能。 阀体与阀盖、阀体与液缸间用0形密封圈、唇形圈密封。用螺栓连接，且连接部位凸出，远离内腔，消除

了腐蚀介质对螺栓和螺孔的侵蚀，并减小了螺栓载荷。手动节流阀由手轮直接与阀杆连接驱动阀芯工作，为减轻操作力矩，也可以在手轮和阀杆之间增加一个带有伞齿轮结构的省力机构（图11-8）。

液动筒形节流阀的阀盖尾部是液缸及活塞，靠液压油推动活塞带动阀杆，再带动阀芯前后推进，使阀芯与阀座之间的流道面积改变达到节流目的。为使操作控制台的人员能知道节流阀的开度，故在阀盖的液缸外端装有阀位变送器。

液动筒形节流阀具有如下特点：

①它具有较好的耐蚀性，耐冲刷性能；

②筒形阀芯和阀座内圈为硬质合金，且能颠倒使用，增长了使用寿命；

③较大的阀体腔和筒形阀体结构，较之通常的针形节流阀，它具有较大的流量，采用侧进正出的流向，其筒形阀板周围的导筒减少了节流时的振动，减少了噪声；

④阀位变送器能借助气压信号，将节流阀阀芯的实际开关位置输送到控制台上显示出来；

⑤操作者通过控制台能远程控制节流阀的开关。 操作手动筒形节流阀时，顺时针旋转手轮，开启度变小并趋于关闭；逆时针旋转手轮，开启度变大，节流

阀的开启可以从护罩上的刻度显示出来。在旋转手轮快到行程终点时，不可太快，以免损伤阀杆和限位帽。

节流阀只能控制压力和流量用，绝不能作截止用，即阀芯与阀座之间不能起密封作用。

（3）笼套式节流阀

笼套式节流阀利用带孔的笼套结构来改变流体方向，并利用流体力学原理使流体沿笼套的中心线运动，避免对节流元件的冲损和腐蚀，减少运行噪声。 笼套式节流阀可以提供一个可变的流量，且节流通径有较大的调节范围，但是如果要求流量不变时，该节流阀也能够在某一位置，提供固定的流量，这样可以满足用户的不同的流量需求。

笼套式节流阀阀芯组合的内部和节流阀阀杆头部都采用碳化钨材料，耐蚀、耐冲损，具有很长的使用寿命。阀体上设有泄压阀，以方便操作者在打开阀盖前安全地释放腔内的压力。阀盖的密封采用了特殊的结构形式和密封材质，耐高压、密封可靠、寿命长。 笼套式节流阀的节流元件采用碳化钨材料，上下多点固定，节流范围广，噪声低，耐高冲损，环形空间有助于减少阀本体腐蚀。

笼套式节流阀多孔多向消除能量，可消除紊流冲损现象，大大延长了安全使用寿命，降低了停产维修率。笼套式节流阀维护方便，而针式节流阀由于结构本身的特点使其具有结构简单、价格低廉的特点，同时节流阀针头易损坏，寿命短，针头破损的碎块冲入管道中存在着潜在的危险。这些情况增加了油气井开采后期的作业成本，而且还造成由于更换节流阀而停井的间接油气产量的损失。

笼套式节流阀分为活塞笼套式和套筒笼套式。

①活塞笼套式如图11-9所示，利用活塞在笼套位置不同实现节流目的，主要用于高流速、中压降的工况。主要应用于海洋及陆地的井口、管汇、分离器、气举、注气。

泥浆循环和地面高压注采气等管汇设备。

孔板式节流阀（图11-11）分为手动孔板式节流阀和液动孔板式节流阀。

孔板式节流阀具有以下特点：

①阀杆与阀体之间采用螺栓相连，具有连接安全可靠等优点。

②手动孔板式节流阀采用省力结构，靠手轮的传动来改变节流口径，孔板式节流阀采用四缸连动的液动驱动器来驱动，具有开关灵活，操作方便等优点。

③流动孔板式节流阀在驱动器上安装有角位变送器，可在液控箱中能瞬间观察到节流孔的面积。

④阀杆密封采用0形圈及其四氟圈的双重密封， 在保证密封性能的情况下，降低了阀门开关力矩。

⑤阀板是以轴线为旋转轴的关闭件，既起调节流体节流面积的作用，又起关闭流体的作用。

⑥手轮以逆时针方向旋转为幵，顺时针方向旋转为关。

⑦孔板式节流阀同其他各种节流阀相比，具有zui长的使用寿命，zui具抗冲损及磨损的能力。

⑧孔板式节流阀适用于钻井、压裂、泥浆循环和地面高压注气采气等设备。该阀zui显著的特点是在于当被关闭时，进、出口之间的压力差，能使两块孔板紧紧地压在一起，实现密封切断的功能。尤其是在遇到压力突然升高或因泄漏造成的压力突然降低等紧 急突发事件的情况下，可通过预先设置的高、低压传感器压力信号值，使其自动关闭和切断，因此可避免重大危险事故的发生。

节流阀用于调节介质流量和压力。截止型节流阀够在较大范围内调节，也能进行调节，但口径较小，适用于中、小口径，蝶式节流阀适用于大口径。节流阀不宜作为截断阀用，节流阀若是长期用于节流，其密封面必然会被冲蚀，而不能保证密封性。