本文介紹了井下安全閥的工作原理和發(fā)展概況，分析了井下安全閥在活塞密封、閥板開關以及自平衡等方面在設計上的獨特之處。重點介紹了井下安全閥的技術改進、結構特征，以供同行的工作人員參考。本文由上海五岳泵閥制造有限公司轉載分享，上海五岳為專業(yè)的安全閥廠家，主要生產各類彈簧式安全閥，代理德國LESER安全閥，并終身為使用單位提供相關產品技術支持。

關鍵詞井下安全閥 技術分析 原理

在海洋油氣井進行生產過程中，為防止井噴，常在生產管柱上連接井下安全閥，當井下流體出現(xiàn)異常，可以通過地面控制裝置迅速關閉生產管柱的生產通道，防止井中高壓流體涌出地面。

1 井下安全閥的結構和工作原理

1.1 井下安全閥的結構

井下安全閥在結構上分為活塞運動部分、動力彈簧部分、自平衡部分和閥板開關部分。

活塞運動部分主要由活塞和液控管線組成，該部分主要是用來傳遞地面液壓系統(tǒng)的壓力，并在液壓力的作用下推動中心管；動力彈簧部分主要包括彈簧和中心管，中心管預先壓縮彈簧，使彈簧在安裝后就有一定的預緊力，當彈簧壓縮中心管時，中心管需要繼續(xù)壓縮彈簧，因此動力彈簧部分決定著井下安全閥的開啟壓力大小，自平衡部分主要由鋼球和自平衡本體組成，在閥板上下壓力不相等的情況下可輕易實現(xiàn)閥板上下壓力平衡的功能，閥板開關部分主要由閥板、橡膠密封件和閥座組成，是井下安全閥的核心，閥板和橡膠密封件與閥座的密封程度決定井下排氣閥應對井噴等異常情況的能力大小。1.2 井下排氣閥的工作原理

井下安全閥的開啟：井下安全閥隨油管下入井中設計深度，其側面連有液控管線，延伸至地面，與地面的壓力自動控制系統(tǒng)進行密封連接，組成一套完整的井下安全閥操作系統(tǒng)。當油井進行正常生產時，地面的壓力控制系統(tǒng)通過液控管線將壓力傳給井下安全閥的活塞部分，活塞推動中心管，并繼續(xù)壓縮彈簧，隨著液控管線內的壓力的升高，中心管先推開自平衡機構中的鋼球，使閥板上下壓力平衡，并最終推開閥板。地面液控系統(tǒng)保持在設定的壓力下，讓井下安全閥保持在開啟的狀態(tài)。

井下安全閥的關閉：當井下流體的壓力出現(xiàn)異常，則需在地面通過液壓系統(tǒng)緊急切斷液控管線內壓力，在井下安全閥的彈簧的回復力的作用下，安全閥將緊急關閉閥板，使生產管柱的生產通道緊急關閉，從而實現(xiàn)安全閥的防井噴功能。

2 井下安全閥的技術分析

（1）采用平面較寬的閥座和閥板表面，一些安全閥的閥板周圍用硬度較小的橡膠進行初始密封，壓力較小的時候主要通過橡膠與閥座進行密封，當壓力較大時主要依靠閥板與閥座的金屬對金屬的密封，以此保證閥板即使在含雜質較多的環(huán)境中仍可以有效地進行密封，同時也避免其在打開和閉合的過程中因為高壓差而造成密封性和穩(wěn)定性不好的問題。

（2）井下安全閥的閥體接頭的連接處采用技術先進的螺紋，這種螺紋具有精確定位、強度高和應力低等優(yōu)良性能。而且采用的是雙層不同大徑的接頭，插口部位直接加工成與閥體想配合的結構。在涂層方面，井下安全閥的中心管和閥座的外表面進行了涂層處理，從而減少了摩擦，延長了使用壽命，該涂層在外界惡劣的環(huán)境下不會脫落，因此能夠防止化學藥品的侵蝕和污垢物的累積，保證井下安全閥的正常開啟和關閉。當井下安全閥需要提高壓力時，控制系統(tǒng)的控制氣閥需自動打開，卸壓閥及時關閉，電磁閥通過電流接通管道，控制系統(tǒng)根據要求輸出液壓，給電氣化比例閥一個設定的控制電流信號，控制它的比例占有量來調節(jié)氣壓驅動泵形成氣源的壓力值，因為氣動增壓泵增壓的比例很固定，所以氣動增壓活塞可以往復進行工作，把液體加壓輸出，直接達到了設定的控制液體壓力值。

（3）井下安全閥的側面小孔采用自平衡的設計，用1個小彈簧推動鋼球的結構，鋼球的表面需要打磨光滑，且閥座內部的錐形密封面需與鋼球的外表面進行金屬密封，在井下安全閥的開啟過程中，中心管推動鋼球的外圓面使鋼球脫離閥座內部的錐形密封面，從而打開閥板附近的平衡通道，當閥板上下壓力平衡后，中心管便輕易推開閥板。以前，由于安全閥的活塞直徑大，活塞密封件與配合件的摩擦力較大，另一方面有時地層壓力在短期聚集，也使閥板上下壓力相差很大，導致活塞在使用的過程中無法順利移動，同時也容易出現(xiàn)密封件磨損而泄壓。安全閥的閥板和閥座采用了最新研究出來的三點式接觸，減小了接觸表面的沖擊力，防止了閥板因為液體的沖擊而被損壞，增加了閥板和閥座的接觸時間，讓我們使用起來更加快捷、高效、省時。

（4）井下安全閥在失效時可以鋼絲下入永久開啟工具，永久開啟工具鎖定在井下安全閥內部的臺階內，利用原液控管線進行液壓控制，將閥板強制打開，從而恢復生產并延緩修井時間。

（5）壓力的控制比較智能，井下安全閥主要是通過氣動增壓泵和電氣比例閥聯(lián)合控制輸出控制油液的壓力。其中電力比例閥這個本身就是一個閉路環(huán)狀的控制系統(tǒng)，壓力控制回路使用的是PID的控制方式，只要依靠PID控制器進行調節(jié)，具體的比較詳細的PID調節(jié)參數(shù)可以通過實驗進行核定。

3 結語

井下安全閥技術的發(fā)展已經經過了很多年，國外公司由于比我們起步早，他們都形成了標準化、產業(yè)化和高科技化，從密封方式、控制的操作等等各方面都要比我們先進很多。而我國還處在比較落后的發(fā)展階段，在這個領域內，我們沒有核心的關鍵的技術，缺乏這方面的高科技技術團隊進行開發(fā)研究，我們應該奮勇直追，提高我國的安全閥技術，為我國海洋事業(yè)的發(fā)展提供技術支持。（完）