液动节流阀的改进设计

　　前 言

　　在石油钻井作业中，节流阀是节流管汇中的关键部件，它的性能好坏直接关系到井控作业的成败。在某些高压地层条件下，地层压力大多在50 MPa 以上，个别地层压力甚至达到 120 MPa。为了保障钻井安全，必须对其实施井控，通过调节节流阀的开度来维持一定的套压，维持稳定的井底压力，避免地层流体进一步流入井眼，防止井涌、井喷 等事故的发生^[1]。

　　为了保障操作人员的安全并保证节流阀的正常工作，在节流管汇上一般设有两只节流阀，一只为手动操作，另一只为液动操作。一般情况下，由司钻通过钻台上的节流控制箱进行远程控制，因此，节流阀

　　的液动性能将关系到节流效果的好坏。

　　1 问题分析

　　目前，液动节流阀的液控装置一般都采用液压缸式结构(图 1)，液流流向为高进低出，其过流面积的控制是靠作用在活塞上的液压力来实现的。但来自地层的流体压力并不恒定。一般地说，如果保持输入的钻井液性质不 变，随着井涌和溢流的进一步发展，流出井眼进入节流阀的流体压力会不断增大，也就是作用在阀心上的作用力会逐渐变小。如果液压缸活塞向上的作用力恒定，那 么此时阀心就会向下移动，过流面积减小，回压增大，套管憋压而压破地层，产生更大的高压，进而酿成井喷事故。为满足钻井安全的需要，钻井司钻必须时刻注意 套压和出液流量的变化，随时调节节流阀的开度，努力使井底压力保持恒定，这给井控操作带来了不便，存在安全隐患。

　　2 结构的改进设计

　　鉴于普通液缸式节流阀的诸多弊端，对节流阀的液控装置进行了改进，新型液动节流阀（图 2）以液压马达作为驱动装置[2]，以丝杠作为动力传动机构，其结构与手动节流阀相似，阀杆具有自锁功能，其节流口不随压力变化。

　　2.1 结构

　　该阀以叶片式液马达为驱动力，采用 1:3 的减速比对其转子进行减速增扭。在螺母与阀杆之间采用具有自锁功能而传动效率较高的梯形螺纹连接。阀杆与齿轮减速机构输出轴采用一体化结构设计，结构紧 凑，安装精度要求相对较低，制造容易。在阀杆螺母与压盖间设有导向平键，使阀杆螺母带动阀芯只能上下移动，而不能旋转，将阀杆的旋转运动转化为直线运动， 调节阀门的开度。阀心通过螺钉与阀杆螺母连接为一体，可增大阀心振动系统中振子的质量，减小阀心的振动。

　　2.2 主要技术参数

　　型号 JLK35/65

　　工作压力 PN35MPa

　　通径 DN65 mm

　　齿轮减速比 1:3