井下安全阀的技术分析
井下安全阀简介解读
•4 test stands达到四种测试标准
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Deep Well Simulator 深井模拟装置
•Simulates High Temperature & Pressure
Tubing Retrievable Sub-Surface Safety Valves 油管携带可回收式井下安全阀
Gary Stephenson
SSSV Global Technical Advisor(井下安全阀全球技术顾问)
20/04/2006 “Confidential - For Internal Use Only. © 2005 Halliburton. All Rights Reserved.”
•Test pressures to 15,000 psi测试压力达到15000psi
•Capable of flow testing with water at temperatures from ambient to 195°F压力测试时温度从环境温度到华氏 195°可调 •Up to 30,000 psi below grade gas test cell高达30， 000psi的气体测试装置 •Remotely actuated pneumatic controls远程气压控制
Storm Choke Valves阻流阀
Depth Star
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井下安全阀
SC35－120A型井下安全阀
一、简介
SC35－120A型井下安全阀是连接在油管上，下至井口以下一定深度，由地面液压控制的非平衡式安全阀。
通过改变安全阀活塞腔内的压力来控制阀板的开关，以实现油管流道的安全控制。
它是防止井喷和环境污染的有效工具。
该工具主要有活塞、弹簧、阀板、中心管等几部分组成。
二、技术特点
SC35－120A型井下安全阀为碟式安全阀，具有操作简单、开关灵活可靠、密封性好等特点。
适用于海上自喷井和电泵井的安全控制。
已在胜利浅海使用，应用效果较好。
三、技术参数
(1)钢体最大外径φ120mm
(2)最小通径φ59mm
(3)长度2100mm
(4)开启压力14MPa
(5)关闭压力5MPa
(6)额定工作压力 35MPa
(7)两端螺纹2-7/8UPTBG
上接头
液压孔承压套
活塞
中心管
弹簧
弹簧套
阀板座
阀板
下接头。
井下安全阀新国标
井下安全阀新国标近年来，随着石油、天然气等能源资源的开发利用不断增加，井下安全阀的作用愈发重要。
为了确保井下作业的安全性和有效性，我国发布了新的井下安全阀国家标准，旨在规范井下安全阀的设计、制造和使用。
本文将围绕井下安全阀新国标展开，介绍其背景、主要内容以及对井下作业的影响。
一、背景井下作业是指在地下进行的石油、天然气开采、注水、压裂等工艺操作。
由于工作环境具有高温、高压、易燃等特点，一旦发生事故，往往会造成严重的人员伤亡和财产损失。
井下安全阀作为一种重要的安全装置，能够监测井下压力变化，并在压力超过设定值时自动打开，释放压力，保障井下作业的安全运行。
二、新国标的主要内容新国标对井下安全阀的设计、制造和使用提出了明确的要求。
其中，设计方面要求安全阀的结构紧凑、材料耐腐蚀、密封可靠等；制造方面要求安全阀的加工精度、装配质量等；使用方面要求安全阀的安装、维护、检修等。
此外，新国标还对井下安全阀的试验方法和检验规则进行了详细规定，包括压力试验、密封性能试验等。
三、新国标的影响新国标的发布对井下作业具有重要的影响。
首先，新国标规范了井下安全阀的设计和制造，提高了其质量和可靠性，减少了事故的发生概率。
其次，新国标明确了井下安全阀的使用要求，包括安装位置、维护周期等，使得井下作业人员能够更好地操作和管理安全阀，降低了事故风险。
此外，新国标对井下安全阀的试验方法和检验规则进行了规定，保证了安全阀的性能和有效性。
四、新国标的意义新国标的发布具有重要的意义。
首先，它提升了井下作业的安全性，减少了事故发生的可能性，保护了工作人员的生命安全。
其次，新国标规范了井下安全阀的设计、制造和使用，提高了产品的质量和可靠性，推动了行业的发展。
此外，新国标的实施还有利于提高井下作业的效率和效益，降低生产成本，增强我国能源产业的竞争力。
井下安全阀新国标的发布对于保障井下作业的安全和有效进行具有重要的意义。
新国标的实施将推动井下安全阀的质量提升，降低事故风险，促进能源产业的可持续发展。
井下安全阀培训手册
BAKER油管携带井下安全阀培训手册井下安全阀是井中流体非正常流动的控制装置，海上生产设施发生火警，管线破裂等非正常情况时，能自动关闭，实现井中流体的流动控制，是海上完井生产管柱的重要组成部分。
一般要求至少要下在海底泥线以下20m。
井下安全阀按其控制方式分地面液压控制和井下流体自动控制两类，地面液压控制分钢丝回收式、油管携带环空安全阀。
本手册将针对油管携带环空安全阀的结构、原理、规格、操作规程及注意事项等进行逐一阐述。
一、井下安全阀的结构油管携带井下安全阀主要由控制管线连接口、活塞、活塞接头、弹簧、流动管、活瓣等组成。
各部分元件的分布及结构详见附图。
二、井下安全阀的工作原理安全阀下入井筒内后，通过地面加压，压力经液控管线传至两个密封盘根之间的传压孔到活塞上，推动活塞向下移动，并压缩弹簧，将活瓣打开，如果保持控制管线压力，安全阀处于打开位置，释放控制管线压力，靠弹簧张力向上推动活塞上移，阀处于关闭状态。
如果安全阀失去作用，可下入永久锁定打开工具，通过地面加压或向下振击，剪断常开锁定滑块的销钉，使滑块向下移动推动活塞，使安全阀处于永久打开位置。
再通过钢丝下入可回收插入式安全阀，形成新的安全阀系统；如果要保证在安全阀以下进行钢丝作业，通过钢丝下入临时打开工具，向上振击，使临时锁定滑块向上移动与活塞底部锁定在一起，安全阀处于临时打开位置，钢丝作业完成后，液控管线加压，安全阀重新处于正常工作状态。
三、井下安全阀主要技术参数井下安全阀主要技术参数有尺寸、型号、工作压力、温度、工作环境及下入深度等。
常规的油管携带安全阀与60.3mm、73.0mm、88.9mm、114.3mm 油管配合，由于安全阀与工作筒制成一体，允许通过的井下工具尺寸较小，因此在进行完井生产管柱设计时，要考虑安全阀下部井下工具的尺寸。
附表中列出了井下安全阀的主要技术参数。
-可编辑修改-四、安全阀操作规程1、起下井下安全阀作业准备及要求a 滚筒架（绞车），吊环，小工具箱（内含割刀、活动扳手、开口扳手（系列），大力钳，生料带等），直通阀，井下安全阀接头配件，手压泵、液压油及压力表，接箍若干；b 井下安全阀；c 所有设备要求在陆地检验完好。
地面安全阀工作原理范文（二篇）
地面安全阀工作原理范文地面安全阀（Ground Safety Valve）是一种用于保护石油、天然气等能源传输管道系统的安全设备。
它的工作原理主要包括四个方面：装置启闭、安全阀座密封、工作压力监控和阀芯位置监测。
首先，地面安全阀的装置启闭是指阀门的开启和关闭过程。
当管道系统中的压力超过了设定的安全阀的开启压力阀值时，安全阀开始启动工作。
启动的过程中需要阀门的动力装置。
常见的动力装置有手动、电动和气动装置。
手动装置是最基础的方式，通过人工操作旋钮或手柄使安全阀启闭。
电动装置则通过电动机来驱动阀门的启闭。
气动装置则利用压缩空气的动力来控制阀门的启闭。
动力装置能够提供更加准确和灵活的启闭控制。
其次，地面安全阀的工作原理还包括安全阀座密封。
安全阀的座密封用于确保阀门关闭时的密封性能。
阀门的座密封通常由金属与金属之间的接触面来实现。
当阀门关闭时，阀芯与阀座紧密贴合，有效阻止管道中的流体泄漏。
阀座密封的质量对于阀门的安全和可靠性起着至关重要的作用。
为了确保阀门密封性能，需要定期检查和维护阀门的座密封。
另外，地面安全阀的工作原理还包括工作压力的监控。
安全阀在工作过程中需要不断地监控管道系统的压力状态。
当管道系统中的压力超过预设的安全阀工作压力范围时，安全阀开始启动，阀门开启，从而减低管道系统的压力。
当管道系统的压力降低到安全阀关闭压力阀值以下时，安全阀又会自动关闭。
这种监控工作压力的机制可以保证管道系统中压力不会超过安全范围，从而避免意外事故的发生。
最后，地面安全阀的工作原理还涉及阀芯位置的监测。
阀芯位置的监测是为了确保安全阀在工作过程中的稳定性。
阀芯位置的监测可以通过安全阀的位置传感器来实现。
当阀芯位置在预设的范围内时，安全阀继续保持关闭状态。
但是，一旦阀芯位置偏移超过预设的范围，安全阀会自动启动，阀门开启，从而降低管道系统中的压力，保证系统的安全运行。
综上所述，地面安全阀的工作原理主要包括装置启闭、安全阀座密封、工作压力监控和阀芯位置监测。
毕业设计开题答辩-井下安全阀
环保材料
为了降低环境污染，井下 安全阀将采用环保材料， 减少对环境的负面影响。
市场前景预测
市场需求增长
随着能源和矿井安全领域的不断发展，井下安全 阀的市场需求将持续增长。
技术创新推动
技术创新将推动井下安全阀行业的快速发展，提 高市场竞争力。
竞争格局变化
随着新企业的进入和技术的不断更新，井下安全 阀市场的竞争格局将发生变化。
器和执行器等。
关键技术实现
01
02
03
关键技术一
选择合适的材料，确保安 全阀在高温、高压、腐蚀 等恶劣环境下仍能正常工 作。
关键技术二
优化结构设计，提高安全 阀的密封性能和抗疲劳性 能。
关键技术三
设计高效的控制系统算法， 确保安全阀的快速响应和 准确性。
创新点与特色
创新点一
采用智能控制算法，实现安全阀 的自动调节和控制。
测试方法与流程
测试方法
采用实际工况模拟法，通过调节测试 环境参数和安全阀的工作状态，观察 安全阀的性能表现。
测试流程
先进行空载性能测试，再进行加载性 能测试，最后进行疲劳寿命测试。
测试结果分析与评估
数据分析
对采集到的数据进行分析，包括压力、温度、流量等参数的变化规律，以及安全阀的开启和关闭响应 时间等。
阀的需求将持续增加。
矿井安全
02
在矿井安全领域，井下安全阀能够起到关键作用，保障矿工的
生命安全。
核能工业
03
核能工业对安全要求极高，井下安全阀作为防止核泄漏的重要
设备，具有广阔的应用前景。
技术发展趋势
智能化
随着技术的发展，井下安 全阀将趋向于智能化，实 现远程控制和自动调节。
井下安全阀讲解
克 拉 1/4"×0.049" INC825 17000Psi HIF(50000Psi)
迪 那、 1/4"×0.065"
大北
INC825
25000Psi HIF(50000Psi)
控制管线操作要点
1、对控制管线打压时，控管线压力不 要超过其额定工作压力。如果是开 关井下安全阀，控管线压力不要超 过前面推荐的公式允许压力；
流管
活塞杆
控制管线打压打入液压油
安全阀的工作示意图
Hydraulic Control Line
Subsurface Safety Valve
COLOPESNED
P
Pressure
Formation Pressure
液压
• 阀的关闭 由挡板承载地层压力
• 液压通过控制管线 作用在活塞 开启安全阀. 液压 ≥ 油压. + 开启压力.
井下安全阀介绍
目录
天然气事业部所用井下安全阀、控管线规格及型号 井下安全阀介绍 控制管线的基数参数和操作要点 井下安全阀配套接头介绍
一、各区域使用的井下安全阀及管线规格型号
区域名 称
规格
材质
压力等级 工作环境 油 管
牙哈 英买 力
NE 井下安全阀 781HXE28516-F
NE 井下安全阀 781HXE23516-F
1/4" 0.049" 316L
1/4" 0.049"
316L
1/4" 0.049"
825
1/4" 0.065"
825
1/4" 0.065"
825
井下安全阀培训
安全阀半开
-----地层能量很大，上冲阀瓣 地层能量很大， 地层能量很大 -----解决办法：停井打平衡压。关油嘴憋 解决办法：停井打平衡压。 解决办法 压3~5mpa，停泵，利用液体回击瞬间 ，停泵， 压力打开scssv。 压力打开 。
关不上
-----比较少见，阀瓣弹簧断裂 比较少见， 比较少见
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井下安全阀知识培训
主要内容
1.井下安全阀作用 井下安全阀作用 2.井下位置及阀结构 井下位置及阀结构 3.动作原理 动作原理 4.故障案例分析 故障案例分析
2
1.井下安全阀作用 井下安全阀作用
正常情况下进行生产井的关停，如正常 正常情况下进行生产井的关停， 停产，维修，避台等。 停产，维修，避台等。 紧急情况下生产井的井下关断， 级及 紧急情况下生产井的井下关断，如2级及 以上级别关停。 以上级别关停。 灾难情况下最后一道阀门关井， 灾难情况下最后一道阀门关井，如平台 倾覆，被撞，地面阀门失效。 倾覆，被撞，地面阀门失效。 Scssv：surface controld subsurface safety ： valve
5.结束 结束
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2.安装位置及结构 安装位置及结构
井下安全阀
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2.安装位置及结构 安装位置及结构
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2. 安 装 位 置 及 结 构
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2.类型及结构 类型及结构
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油腔油量
3. 动 作 原 理
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4.故障案例分析 故障案例分析
阀打不开
-----液压不够 液压不够30mpa、液压管漏失、井下 液压不够 、液压管漏失、 查液压管线，手动泵增 解决办法：检查液压管线， 解决办法 加压力，但不超过40mpa。从油管内 加压力，但不超过 。 打平衡压3~5mpa。 打平衡压 。 -----从油管内钢丝下铁棒砸开 风险大。 -----从油管内钢丝下铁棒砸开，风险大。 从油管内钢丝下铁棒砸开，
安全阀结构及其工作原理
安全阀结构及其工作原理安全阀是一种用于保护设备或系统的压力释放装置。
它的主要作用是在设备或系统内部压力超过设定值时，自动打开并释放压力，以防止设备或系统因压力过高而发生事故。
本文将详细介绍安全阀的结构和工作原理。
一、安全阀的结构安全阀的结构通常包括以下几个主要部分：1. 主体部分：主体部分是安全阀的主要结构，通常由铸铁或铸钢制成。
它包括进口和出口管道连接口、压力调节装置和阀芯座等。
2. 弹簧：安全阀的弹簧用于控制阀芯的开启和关闭。
弹簧的刚度决定了安全阀的开启压力，通常通过调整弹簧的预紧力来调节开启压力。
3. 阀芯：阀芯是安全阀的关键部件，它的开启和关闭决定了安全阀的工作状态。
阀芯通常由不锈钢或铜制成，具有良好的密封性能和耐腐蚀性能。
4. 导向装置：导向装置用于引导阀芯的运动轨迹，保证阀芯在开启和关闭过程中的稳定性和可靠性。
5. 排污装置：排污装置用于排放安全阀内部的杂质和污物，保证安全阀的正常工作。
二、安全阀的工作原理安全阀的工作原理基于压力平衡和弹簧力的作用。
当设备或系统内部的压力超过安全阀的设定值时，压力将作用在阀芯上，压力的作用力将逐渐克服弹簧的预紧力，当压力作用力超过弹簧的预紧力时，阀芯将被推开，从而打开安全阀，释放压力。
具体的工作过程如下：1. 初始状态：当设备或系统内部的压力低于安全阀的设定值时，阀芯被弹簧压紧，安全阀处于关闭状态。
2. 压力升高：当设备或系统内部的压力逐渐升高，当压力超过安全阀的设定值时，阀芯开始受到压力的作用力。
3. 阀芯开始移动：当压力作用力超过弹簧的预紧力时，阀芯开始移动，打开安全阀。
4. 压力释放：一旦安全阀打开，过高的压力将通过安全阀的出口管道释放出去，从而保护设备或系统的安全。
5. 压力下降：当设备或系统内部的压力下降到安全阀设定值以下时，阀芯受到弹簧的作用力，开始关闭安全阀。
通过上述工作原理，安全阀能够实现在设备或系统内部压力超过设定值时自动打开，并在压力下降到设定值以下时自动关闭，从而保护设备或系统的安全运行。
安全阀的特性及使用维护（二篇）
安全阀的特性及使用维护安全阀是锅炉等压力容器设备上不可缺少的超压保护装置，是基本的安全附件之一，也是一种基本的机械性保护装置。
精细化工公司在氢气高压缓冲罐和氢气反应釜上都安装了安全阀，由于安全阀在整个设备中所占价值和体积较小，易被人们所忽视，如果安全阀性能达不到运行要求，很容易留下事故隐患，所以有必要介绍一下安全阀的特性和常见事故及处理方法。
一、安全阀的主要类型及结构特点：安全阀是一种自动阀门，在受压设备超压的情况下，能自动开启，泄放掉多余的介质，保证了设备的安全，待压力降到规定值时，能自动关闭并恢复密封，阻止介质的进一步流失。
安全阀的种类很多，主要有静重式，杠杆式和弹簧式3种。
其中弹簧式安全阀用途最为广泛，这里重点介绍一下弹簧式安全阀。
众所周知，弹簧压得越紧，所需的力越大，也就是说弹簧的压紧力同变形量成正比。
随着阀芯开启高度的增加，弹簧的压缩量也增加，产生的反作用力也相应增大，这也正是安全阀及时回座所需要的工作受力。
弹簧式安全阀种类很多，现在主要采用圆柱螺旋式，钢丝截面一般为圆形的压缩弹簧，这种弹簧有典型的线性受力特性，符合胡克定律。
二、安全阀的使用保养及常见故障：安全阀在安装使用前，应在试验台上调整到规定的压力，并检查安全阀的密封性，对调整和检查好的安全阀应铅封。
在使用中的安全阀应作定期检查，并按有关安全技术监察规程，对其进行定期校验。
安全阀常见的故障及其消除方法主要有：1.阀门泄漏：阀门在正常工作压力下，阀芯与阀座密封面发生超过允许程度的渗漏。
主要原因及处理方法：1）脏物落到密封面上，可使用提升扳手将阀门开启几次，将脏物冲去。
2）密封面损伤。
应根据损伤程度，采用研磨或车削后研磨的方法加以修复。
3）弹簧松弛从而使整定压力降低，并引起阀门泄露，采取更换弹簧或将调整螺杆适当拧紧。
2.阀门启闭不灵敏的原因及处理方法。
1）调节圈调整适当，使阀门开启过程延长时间或回座迟缓，应重新调整。
2）因内部零件有卡阻现象，可能装配不当，脏物混入或零件腐蚀等造成，应查明原因并消除。
井下安全阀-使用说明书
目录设计思想. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . . .3设计原理. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . .3安全问题及警告. . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . . . .4最大关闭失效下入深度. . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . ..6开启程序.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .7保持开启压力的准则. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. ..8最大保持开启压力 . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... ..8最小保持开启压力. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . (8)推荐的保持开启压力. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . ... ..8 TRSV最大控制管线压力. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . . ..9测试程序 . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .... . . . .10安装程序. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... .. . . . .11概述. . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .11隔离总成.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .12 TRSV的安装.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . .12操作及保养 . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . .13保养及修理 . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... .. . . . .. . . . .14新阀及检修过阀的测试. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . .. . . . .14复制不受限制弹簧压缩及阀座插入工具.. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . . .15单个弹簧阀的装配工具. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. .. . . . .15两个弹簧阀的装配工具. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .. . . . .15拆卸指导. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . .. . . . .16拆卸指导(单个弹簧的阀). . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .17拆卸指导（双弹簧阀）. . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .20装配指导. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . .23单弹簧阀的装配. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . .24双弹簧阀的装配. .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . .. .. . . . .28油管可回收式SCSSV通径指南.. . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . .33故障排除 . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . .34确定活塞的位移. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . . .34故障排除表. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . .35将阀锁定在开启状态的程序. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . ... . . . .37在已锁定在开启状态的TRSV内安装钢丝安全阀. . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . (38)装配图(单弹簧阀).. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .... . . . .39装配图(双弹簧阀) . .. . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. . . .. . . . . .. . . . . .. . . . .. . . .. . . . .. . . . .40设计思想哈里伯顿WellStar™油管可回收式安全阀是一种自平衡的瓣阀，它设计用于在井下某个位置实施关井。
井下安全阀的工作原理及技术分析
井下安全阀的工作原理及技术分析【摘要】本文介绍了井下安全阀的工作原理和发展概况，分析了井下安全阀在活塞密封、阀板开关以及自平衡等方面在设计上的独特之处。
重点介绍了井下安全阀的技术改进、结构特征，以供同行的工作人员参考。
【关键词】井下安全阀技术分析原理在海洋油气井进行生产过程中，为防止井喷，常在生产管柱上连接井下安全阀，当井下流体出现异常，可以通过地面控制装置迅速关闭生产管柱的生产通道，防止井中高压流体涌出地面。
1 井下安全阀的结构和工作原理1.1 井下安全阀的结构井下安全阀在结构上分为活塞运动部分、动力弹簧部分、自平衡部分和阀板开关部分。
活塞运动部分主要由活塞和液控管线组成，该部分主要是用来传递地面液压系统的压力，并在液压力的作用下推动中心管；动力弹簧部分主要包括弹簧和中心管，中心管预先压缩弹簧，使弹簧在安装后就有一定的预紧力，当弹簧压缩中心管时，中心管需要继续压缩弹簧，因此动力弹簧部分决定着井下安全阀的开启压力大小，自平衡部分主要由钢球和自平衡本体组成，在阀板上下压力不相等的情况下可轻易实现阀板上下压力平衡的功能，阀板开关部分主要由阀板、橡胶密封件和阀座组成，是井下安全阀的核心，阀板和橡胶密封件与阀座的密封程度决定井下排气阀应对井喷等异常情况的能力大小。
1.2 井下排气阀的工作原理井下安全阀的开启：井下安全阀随油管下入井中设计深度，其侧面连有液控管线，延伸至地面，与地面的压力自动控制系统进行密封连接，组成一套完整的井下安全阀操作系统。
当油井进行正常生产时，地面的压力控制系统通过液控管线将压力传给井下安全阀的活塞部分，活塞推动中心管，并继续压缩弹簧，随着液控管线内的压力的升高，中心管先推开自平衡机构中的钢球，使阀板上下压力平衡，并最终推开阀板。
地面液控系统保持在设定的压力下，让井下安全阀保持在开启的状态。
井下安全阀的关闭：当井下流体的压力出现异常，则需在地面通过液压系统紧急切断液控管线内压力，在井下安全阀的弹簧的回复力的作用下，安全阀将紧急关闭阀板，使生产管柱的生产通道紧急关闭，从而实现安全阀的防井喷功能。
关于井下安全阀的调研报告
关于井下安全阀的调研报告长孙立刚学号2009630166随着全球经济的发展，整个世界对于能源的要求与日俱增，供需矛盾也日益突出。
世界各国越来越重视环境保护和安全生产，很多国家对油气井的安全生产都有详细的法律规定，强调位于人口稠密地区、重要经济区、海洋和内陆水域的、有自喷及外溢能力的油气井都要安装井下安全阀。
海洋石油开采环境相比陆地石油开采环境恶劣，安全性要求高。
目前，我国海上有自喷能力的油气井都安装有井下安全阀，陆上的一些油田也越来越多地在油气井中使用安全阀。
海洋采油法规规定：在油气开采过程中，凡具有自喷或自溢能力的井都必须安装井下安全阀。
井下安全阀是一种安放于井筒内的连接于油管上设定位置的安全装置,其作用是在井口装置失控时，油气井就能够自动关闭，从而避免严重的人员伤亡、井喷和海洋污染等恶性事故的发生。
井下安全阀有很多种类型，井下安全阀按控制方式分为地面控制和井下控制; 按回收方式分为油管回收式和钢丝回收式, 目前，地面控制油管下入式应用最广泛。
下面以这种类型的井下安全阀的结构说明其工作原理。
如图2.1 所示，工作原理是将井下安全阀连接到油管某一深度，同时连接一条小直径不锈钢控制管线，从阀体连到地面并与自动控制系统连接起来，组成一套井下安全阀系统。
油气井正常生产时，地面控制系统通过泵给安全阀提供液压油并使其自动保持在设定的打开压力下，液压力推动柱塞及中心管移动，同时压缩弹簧，中心管顶开阀板，井下安全阀处于打开状态。
一旦出现紧急情况，地面控制系统可泄掉控制管线内的压力。
这时，中心管和柱塞在弹簧力的作用下回到原位，阀板在扭簧的作用下关闭，封住油管的生产空间，井下安全阀处于关闭状态。
井下安全阀从产生到现在已经历了几十年每个零部件都经历了多次改进、完善, 从而使结构发生了较大的变化。
下面按井下安全阀的主要零部件的完善、发展来说明其技术现状。
a 阀体密封方式1—上接头；2、6、10、14、16、23—密封圈；3—活塞套；4—活塞;5—上密封总成；7—下密封总成；8—中间接头；9—中心管；11—弹簧垫圈；12—弹簧；13—弹簧套；15—阀板座；17—阀板套；18—密封垫；19—销轴；20—扭簧；21—阀板；22—阀板总成套；24—下接头图2.2 井下安全阀结构图早期的井下安全阀采用球阀密封方式，球阀密封的缺点是球阀转动时摩擦力大、可靠性差，更换密封件时球体和球座必须同时更换。
井下安全阀系统操作、安全阀测试、控制安全阀和井下注入安全阀的尺寸、故障报告
（资料性）使用A.1 总则以下有关操作的推荐作法旨在作为指南。
它不包括所有产品，只涉及大部分在用的常用产品。
本附录提供的信息也适用于其他系统。
特定阀的安装和操作要求应在该产品的操作手册中加以规定。
地面控制阀上使用的元件通常都是关闭的。
这种安全模式要求阀通过信号才能打开。
失去信号会导致地面控制井下安全阀关闭。
阀的信号源来自控制系统。
它是整个地面控制井下安全阀系统中的一个部件，并由安全装置紧急关闭系统控制。
如果发生紧急关闭情况，井下安全阀才能关闭。
应避免井下安全阀在完全流通的情况下关闭。
因此应在紧急关闭系统上装一个延迟机构，这样就可以使地面安全阀或水下安全阀系统在地面控制井下安全阀前关闭。
当采油（气）设备恢复正常工作时，阀门开启的顺序应相反。
应仔细分析这个延迟机构，以确保不会因为它的存在使得系统更容易失效。
A.2 操作和测试在安全防护系统启动之前，它失效可能不会被发现，所以在规定周期内检查仪表和地面控制系统是非常重要的。
控制系统的作用是使所有可动部件活动自如和功能正常，并且能及早发现故障。
另外，应经常对所有测量仪器和其他显示控制器进行检查。
推荐所有安全防护系统每六个月测试一次，除非地方法规，状态和（或）形成文件的历史资料显示有不同的测试周期。
以下作业期间，应进行检查和测试：a)通过操作越过控制开关，正常作业。
隔断阀在正常操作中不应动作；b)预定的关闭期间。
通过启动一个单独的隔断阀将系统关闭，对整个系统进行测试；c)由于其它原因引起的非预期关闭。
重新打开井下安全阀时，无论井下安全阀是否具有平衡机构，都建议使关闭机构上方和下方的压力相等。
A.3 推荐和要求的文件应可获得以下文件：a)所有系统文件，包括报警和关闭图、回路图表等；b)全面的、最新的试验程序；c)所有设备应正确或清楚地进行识别（贴标签或标志）；d)涉及到试验中的所有人员应具有资质，并熟悉测试程序。
应保留所有跳闸和测试结果（如果要求，应包括错误跳闸和跳闸故障）。
安全阀结构及其工作原理
安全阀结构及其工作原理一、安全阀的概述安全阀是一种用于保护设备和系统的压力释放装置，它能够在超过设定压力时自动打开，释放过量的压力，以确保系统的安全运行。
安全阀广泛应用于石油化工、电力、制药、航空航天等领域。
二、安全阀的结构安全阀一般由阀体、阀盖、弹簧、阀芯、导向部件等组成。
1. 阀体和阀盖：阀体是安全阀的主体部分，通常由铸铁、钢铁或不锈钢制成。
阀盖则用于固定阀芯和弹簧。
2. 弹簧：弹簧是安全阀的重要组成部分，它通过弹性变形来提供阀芯关闭力和开启力。
弹簧的刚度决定了安全阀的工作压力范围。
3. 阀芯：阀芯是安全阀的关键部件，它能够根据压力变化来控制阀门的开启和关闭。
阀芯通常由不锈钢或镍基合金制成，以确保其耐腐蚀性和耐高温性。
4. 导向部件：导向部件用于引导阀芯的运动轨迹，以确保阀门的正常工作。
导向部件通常由铜、铝或聚四氟乙烯等材料制成。
三、安全阀的工作原理安全阀的工作原理基于压力平衡和弹簧力的作用。
当系统内部压力超过设定值时，阀芯会受到压力的作用而被推开，从而打开阀门，释放过多的压力。
此时，系统内部压力开始下降，阀芯受到弹簧力的作用而重新关闭阀门，停止压力释放。
在安全阀的工作过程中，弹簧的刚度决定了阀门的开启和关闭压力范围。
当系统内部压力达到设定值时，弹簧力和压力力达到平衡，阀门保持关闭状态。
而当系统内部压力超过设定值时，压力力大于弹簧力，阀门被打开，释放过多的压力。
安全阀的工作原理保证了系统在超压时能够及时释放压力，防止设备和系统发生事故，确保运行的安全性。
四、安全阀的应用安全阀广泛应用于各种设备和系统中，以下是一些常见的应用场景：1. 锅炉系统：安全阀用于锅炉系统中，以防止锅炉压力过高导致爆炸。
2. 石油化工：炼油、化工生产过程中的压力容器、管道等系统中，安全阀用于保护系统的安全运行。
3. 电力系统：发电厂和输电系统中，安全阀用于防止过高的压力对设备和系统造成损坏。
4. 航空航天：航空发动机和航天器中使用安全阀，以确保系统在高压环境下的安全运行。
探究井下安全阀的发展方向
探究井下安全阀的发展方向摘要笔者结合自身的学习工作经验，以井下安全阀的工作模式为出发点，其着重关注的特点是简单可靠、安全智能，针对国内外井下安全阀的发展方向做初步论述，并展望井下安全阀今后的发展趋势，为业内相关研究者提供参考。
关键词井下安全阀；发展；方向1 井下安全阀的工作原理地面控制油管回收式井下安全阀是日常生产中最为常见的类型，其工作原理如下图所示，通常在油管上安装时要考虑到深度要求，而地面控制系统则是经过一条不锈钢控制管线连接，其管径较小，加以地面自动化控制，才能构成一套完整的井下安全阀系统。
当油井处于日常安全作业状态时，井下安全阀的液压值设定为常态，由地面控制系统通过泵供油施加压力，在正常状态下时，活塞和中心管移动压缩弹簧，并且推开阀板，井下安全阀是开启状态。
但当出现险情时，地面控制系统释放控制管线中的压力，由于缺少压力，活塞与中心管被弹簧的恢复力顶回原位置，在扭簧的作用下，阀板会被关闭，此时，井下安全阀被关闭。
图1 井下安全阀结构原理1.上接头；2.小直径控制管线；3.中腔；4.活塞；5.接头；6.中心管；7.弹簧；8. 弹簧挡块；9. 扭簧；10.阀板；11.下接头2 井下安全阀的发展井下安全阀的相关研究已有70多年，在不断的实践中得到改进、完善，期间井下安全阀的结构、工作方式都经历了比较大的转变，笔者结合其应用发展做相关论述：2.1 阀体密封方式在井下安全阀刚面世时，其最初的密封方式为球阀式，但在实际使用过程中，球阀的运转摩擦损耗比较严重，工作状态不够稳定，此外，零件更换时球座与球体必须整体更换，浪费比较严重。
此后，为了解决球阀密封稳定性差、损坏严重、更换繁琐的特点，提出了世界阀板密封式的井下安全阀，阀板式密封的原理是利用锥面和密封座的贴合达到目的。
但阀板密封也有一定的局限性，当油管深度达到一定值时，使得活塞运动的行程增加，导致的问题便是控制压力难以满足深度更大油管的要求，此外，阀体机构长度的增加也会导致成本的增加，并且控制的单位效率更低。
井下安全阀
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井下安全阀结构设计 ........................................................................................ 14 4.1 4.2 4.3 液压缸设计计算 ..................................................................................... 14 活塞设计计算 ......................................................................................... 15 弹簧设计计算 ......................................................................................... 16 4.3.1 材料选用和初始设计数据 ............................................................... .. 17 4.4 4.5 4.6 4.7 阀板设计计算 ......................................................................................... 19 平衡孔结构设计 ..................................................................................... 20 阀板座结构设计 ..................................................................................... 21 井下安全阀密封圈的选用 ..................................................................... 22 4.7.1 密封 .................................................................................................. 22 4.7.2 密封分类 ........................................................................................... 22 4.7.3 密封理论 ........................................................................................... 22 4.7.4 活塞密封泄漏计算 ........................................................................... 23 4.7.5 O 型橡胶密封圈 ................................................................................ 23 4.7.6 O 型橡胶密封圈 ................................................................................ 25
井下安全阀
井下安全阀井下安全阀（以油管携带式安全阀为例）目录一、井下安全阀功能 (2)二、井下安全阀作用原理 (2)三、井下安全阀分类及结构 (2)四、井下安全阀技术参数 (3)五、井下安全阀及其附件的选择、施工准备、安装操作规范及控制压力选择、维护保养要求 (9)六、液压控制管线、液压油的规格及选用 (14)井下安全阀（以油管携带式安全阀为例）一、井下安全阀功能井下安全阀是井中流体非正常流动的控制装置，如海上生产设施发生火警、管线破裂、发生不可抗拒的自然灾害，如地震、冰情、强台风等非正常情况时，能紧急自动关闭，实现井中流体的流动控制，是海上完井管柱极为重要的组成部分。
二、井下安全阀作用原理通过地面加压，液压油通过压力液控管线传至液压孔到活塞，推动活塞向下移动并压缩弹簧、将活瓣活门或阀球打开，如果一直保持液控压力，安全阀处于打开状态，释放液控管线压力，靠弹簧张力向上推动活塞上移，阀板或阀球处于关闭状态。
三、井下安全阀的分类和结构1、井下安全阀的分类（1）钢丝可回收井下安全阀，此种安全阀是采用钢丝下入坐在预先随完井生产管柱下入的安全阀工作筒内，也可以坐在其他工作筒内作二次安全阀。
此种安全阀在生产中很少用。
（2）套管环空安全阀，此种安全阀通常叫油管悬挂器安全阀。
适用于需要同时控制油管和套管环空流动的完井生产管柱。
如：a、气举：除提供气举通道外，还能保证油井环空的流动控制。
b、双油管完井：与其他封隔器配合，实现双油管隔离和生产。
此种安全阀在生产中也很少用。
（3）井下自动控制安全阀：井下自动控制安全阀指安全阀的开关由井内压力、流速变化来控制的，此种安全阀在生产中也很少用到。
（4）油管携带式安全阀：此种井下安全阀在海上油田的生产管柱中是最常用的安全阀，按国际惯例，在海上生产管柱中必须携带此种安全阀，为此就着重概述一下此种安全阀。
油管携带式安全阀与可回收安全阀的最大差别是，安全阀与工作筒制成一体，随管柱一起下入，兼有二次安全阀的功能，即如果安全阀失去作用时，又通过钢丝作业方法，使其处于常开状态，再下入相应尺寸的钢丝可回收安全阀，使其再次工作。
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收稿日期:2003 03 19
作者简介:魏忠华(1971 ),男,山东高青人,工程师,1995年毕业于曲阜师范大学,现主要从事化工机械等方面的工作。
文章编号:1001 3482(2003)06 0093 02
井下安全阀的技术分析
蔡 涛1
,魏忠华1
,蔡秀玲
2
(1.胜利石油管理黄河钻井固井公司,山东东营257064;2.胜利石油学校,山东东营257000)
摘要:文章介绍了井下安全阀的分类、工作原理和发展情况,分析了贝壳石油工具公司T 5型井下安全阀在活塞、
永久锁开、连通转换方式、阀板密封、金属密封等方面在设计上的独到之处。
关键词:井下安全阀;密封;活塞
中图分类号:T E931.202 文献标识码:A
Technical analysis of surface controlled subsurface safety valve
CAI T ao 1
,WEI Zhong hua 1
,CAI Xiu ling
2
(1.H uanghe Dr illing and Well Cementing Comp any ,Shengli Petr oleum A dministr ation,Dongying 257000,China;
2.Shengli Petroleum School,Dongying 257000,China)
Abstract:This paper briefly introduces the types,development and working principals of the surface controlled subsurface safety valve(SCSSV),emphasizing on the analysis of the character of M odel T 5SCSSV of Baker Oil T ools in piston,permanent lock open,interacting change ,flapper seal and m etal to metal seal designing.Key words:subsurface safety valve,sealing ,piston 井下安全阀是一种装在油井内防止井喷、保证油井生产安全的井下工具,按控制方式分为地面控制和井下控制2种,按回收方式分为油管回收式和钢丝回收式2种,现在多使用地面控制的油管回收式井下安全阀(SCSSV)。
井下安全阀从产生到现在已经历了约70a,其结构发生了较大变化,最早的井下安全阀是提升杆式,它中间不能通过任何工具;后来又研制出球阀式井下安全阀,中间可通过工具,但当控制系统失效后安全阀将无法再打开,这将导致油井停产,并给油井作业带来很大危险。
现在使用的多是阀板式井下安全阀,它克服了前2种井下安全阀的缺点。
阀板式井下安全阀的结构如图1,工作原理是将井下安全阀联接到油管某一位置,通过液孔管线给井下安全阀加压,压力推动柱塞,使内管压缩弹簧下行将阀板打开,井下安全阀全部打开后阀板位于内管外面被保护起来。
达到控制压力后,弹簧推动内管上行,阀板在扭簧的作用下关闭,阻碍了井内液
体向外流动,起到了安全保护作用。
当阀板密封失效后,可在打孔段开孔,然后下入更小直径的钢丝回收式井下安全阀,将其挂在卡槽内,仍然通过液孔管
线在地面进行控制。
图1 T 5型井下安全阀示意
1 将大直径活塞变为小直径柱塞
井下安全阀的活塞是用来压缩弹簧推动内管打开阀板。
其内部要保存压力以防止井下安全阀关闭,所以,井下安全阀对活塞的密封性能要求严格。
在井下工具设计中常用不同截面的轴管来作活塞,由于活塞直径大,活塞密封圈长,从而增加了漏失的可能性。
另外,为了保证井下安全阀能下到某一深度,并防止控制管线损坏后井内液柱压力将阀板打
2003年第32卷 石油矿场机械
第6期 第93页 OIL FIELD EQUIPMENT 2003,32(6):93~94
开导致井下安全阀无法关闭,所以,采用的活塞面积很小,致使活塞压差面直径非常接近,这样加工中的误差就会对活塞面积产生影响。
而T 5型井下安全阀则将大直径活塞改为小直径柱塞,将柱塞置于通道外面。
由于柱塞直径小,所以,从密封圈上漏失的可能性就大大减小,且直径尺寸上的误差对面积影响可忽略。
当然,这种设计需要加工较高精度的细长孔,在加工上有一定难度。
2 止密封结构
普通活塞只是依靠密封圈将压力密封在活塞内,但在T 5型井下安全阀的柱塞上设计了止密封(如图2)。
当柱塞推到位后,柱塞前端的金属密封面就会与止密封座紧密接触形成可靠的金属密封。
这样柱塞就形成了双密封,提高了密封的可靠性,即使柱塞密封圈发生轻微漏失,仍能够保证安全阀正常工作。
当压力释放后,柱塞被弹簧推回复位后,也有一个密封面形成止密封,
防止井液进入活塞内。
图2 止密封示意
3 阀板的3点接触设计
普通阀板与阀座的接触过程为一次性完全接触,这种方式在井喷流速很大时有可能将阀板打碎,针对这一问题,贝壳石油工具公司设计出了3点接触式阀板,这种阀板与阀座接触时有3个点先接触,其他密封部分后接触,这种结构增加了阀板与阀座的接触时间,减小接触时的冲击力,防止阀板损坏。
4 连通转换方式的改变
井下安全阀液控管线内的压力在正常时与井下安全阀内部通道不连通,当井下安全阀阀板密封失效后,要在安全阀内挂上一个小直径的钢丝回收式安全阀,并通过原来的液控管线对钢丝回收式安全阀进行控制,这就需要将液控管线压力与井下安全阀内部通道连通。
原来的结构方式如图3,正常情况下,液控压力被内密封套密封在液腔内,当内密封套被撞击并将剪钉剪断下移后,液控压力就会传到
井下安全阀的内部通道内。
在钢丝作业过程中,有可能因某种原因而将内密封套撞掉,从而导致井下安全阀失效。
T 5型井下安全阀对连通方式进行了改进,由打掉密封套式改为打眼式,该结构消除了此处密封圈漏失的可能性,也不会因钢丝作业而造成损坏。
当需要连通时,只需下入打眼工具在其薄弱
部分钻眼就可完成。
图3 密封套示意 图4 金属密封示意
5 永久锁打开方式的变化
当井下安全阀液控系统因漏失而失效后,井下安全阀将关闭并失去安全保护作用,这时,只能将阀板打开并锁住,使井下安全阀处于永久打开状态,以保证生产的正常进行,待油井作业时对井下安全阀进行更换。
原来的永久锁打开机构非常复杂,且不完全可靠,有时还有副作用。
T 5型井下安全阀改变了永久锁打开方式,省去了复杂的锁开机构,只是在阀板处下入一个弹性的钢圈将阀板撑开,这种设计既完成了井下安全阀的永久锁开,又简化了井下安全阀的结构,大大减小了井下安全阀的长度和质量,给施工带来很大方便。
6 金属密封
T 5型井下安全阀壳体部分的联接螺纹采用了RBT 形螺纹,该螺纹是一种带金属密封的两级螺纹,当受到压力时,液压力在金属密封部位会产生一个帮助密封的力,使其在高压下也能起到可靠的密封作用。
该螺纹比单级螺纹具有更高的强度,其金属密封可承受内部和外部压力;具有极好的防脱螺纹效果。
另外,井下安全阀的关键是保证阀板密封和活塞密封的可靠性,在设计中要尽量减少泄漏点的数量和长度,并要简化结构,提高井下安全阀的可靠性,其次要减小井下安全阀的尺寸和质量,以便于其搬运和安装。
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