井下安全阀是一种用于海上油气田作业管柱的安全控制装置。为确保油气田生产安全、顺利进行,有必要对井下安全阀阀板实施关闭瞬时的冲击性能有限元模拟分析。根据安全阀现场实际工况,建立了阀板瞬时冲击模型和载荷。通过有限元分析,得出了阀板设计时的强度要求,得出了阀板增加缓冲机构的必要性和适用条件。为安全阀阀板和阀座的设计提供了理论参考,也为安全阀自平衡机构的设计提供了设计依据。

井下安全阀作为必须使用的安全装置,被广泛应用于高含硫气田和海上油气田的开发中,螺纹密封性能是井下安全阀研发的重要环节之一。针对井下安全阀螺纹密封结构研究相对较少的现状,设计了一种锥面对球面密封的螺纹密封结构,采用4节点双线性轴对称减缩积分单元CAX4R对密封结构进行建模,基于几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元隐式积分算法,分析了结构参数对密封性能的影响,优选了密封锥面倾角75°、密封球面半径20 mm、密封球面弹性体厚度3.5 mm、过盈量0.7 mm作为最终设计参数,并通过有限元模拟和室内试验,验证了有限元仿真模型的正确性以及结构参数设计的合理性,同时表明优选的设计参数能够满足70 MPa密封设计要求。研究结果有效解决了井下安全阀螺纹连接气密封问题,同时为气密封螺纹结构的设计提供了一个新的方向。

针对油田带压作业起下管柱过程中,井口环控设备会对管外液压管线造成剪切和损坏,导致无法顺利起下井下安全阀和其液压动力管线的问题,提出了一种适用于带压作业井下安全阀起下的可穿越油管和井下安全阀的起下办法。该油管通过其内部可穿越通道为井下安全阀提供液压动力,可在带压作业过程中顺利实现井下安全阀的起下,且具有操作简单、成本低和机械结构简单的优势,具有广阔的应用前景。

根据井下安全阀工作原理,认真分析研究井下安全阀气体综合试验系统对高压气体的要求,设计了空气增压系统,以提供井下安全阀气体综合试验所需的高压气体。该系统是基于PLC的空气增压系统,文中主要介绍了空气增压系统的结构、工作原理,以及控制部分的主要组成。

井下安全阀是在油气井生产中发生紧急情况时,能够及时关闭生产管柱的一种井下工具,其使用需要涉及多种工具,简要概述了配套工具的使用条件,详细介绍了哈里伯顿、贝克休斯等国外四大油服公司的井下安全阀配套工具,如液压连通工具、永久锁开启工具、二次安全阀等的结构及其工作原理,最后概述了安全阀其他一些工具,并提出了国产化研制建议,为井下安全阀全面国产化成功应用提供了参考。

根据井下安全阀的工作原理，分析了井下安全阀试验对控制油液压力加栽的要求，设计了此液压控制试验系统，以提供井下安全阀性能检测试验所需的控制液压油。该试验系统是基于PLC与LabVIEW的压力控制试验系统，主要介绍了试验系统的液压加载结构和工作方式，以及电气控制部分主要组成和控制的基本原理。

针对现有自平衡井下安全阀的自平衡时间和中心管下移时间匹配与协调的问题，建立自平衡安全阀振动力学模型，确定其输出的响应函数，推导了自平衡式井下安全阀开阀时自平衡响应时间与平衡阀的几何尺寸及位置之间的函数关系。通过实例分析了FYL型井下安全阀开启时的自平衡响应时间，为自平衡井下安全阀分段加压提供了指导，有效地改善了井下安全阀工作可靠性，也为自平衡井下安全阀的结构优化设计提供了参考。

井口液压控制系统是高压气井安全生产的重要保护装置，针对目前各类系统在使用中存在的多种问题，设计了一套具备远程关井、高/低压自动关井、火灾自动关井等多功能的新型液压控制系统。实际应用结果表明：该系统具有了良好的稳定性和安全可靠性。