方向控制阀是水下电液复合控制系统的核心部件。以方向控制阀为研究对象,首先介绍水下生产控制系统的国际标准对方向控制阀的具体规定,了解方向控制阀的脱锁压力、性能要求、泄漏测试及清洁度要求等;其次分析国外知名厂家生产的方向控制阀的设计参数、结构原理及解决方案等,介绍了国外知名特种化学品公司提供的特制液压油;再次总结了国内方向控制阀的技术研究现状;最后结合我国海洋油气田开发迫切需求,提出方向控制阀研制建议,为方向控制阀国产化奠定基础。

随着海洋油气资源的勘探水深不断增加、规模不断扩大和电子信息技术的不断更新,依托水上设施、利用水下电液复合控制系统开发海洋油气田逐渐成为一种主流的开发模式,液压换向阀是水下电液复合控制系统的核心部件。本文以两位三通液压换向阀为研究对象,首先,在Solidworks Flow Simulation仿真软件上对液压换向阀模型进行流场分析,解释了旋涡的产生,并引出加入阻尼的重要性;其次,基于流阻计算公式和流场分析结果优化液压换向阀阻尼结构;最后,通过Solidworks制作阻尼器并集成到液压换向阀中,流场分析验证阻尼器的优化效果。本文所做的研究对于水下油气生产领域的液压换向阀的研制有一定的参考价值,对于该阀的国产化研制也有一定的现实意义。

作为水下生产系统的重要组成部分,水下生产控制系统具备数据采集、远程控制和异常情况监测处理等功能。由于受到水下井口分布范围广、管缆截面积较小、传输距离远等因素影响,水下生产控制系统液压子系统性能的分析较为复杂。为了提高液压子系统性能和验证设计方案合理性,通过建立液压控制系统模型,针对多种工况进行仿真分析,得到液压子系统充压时间、操作时间和关断时间等仿真结果,并对系统的性能和稳定性进行了分析。同时,通过对锁型电磁阀和紧急关断电磁阀的分析和建模仿真,提出液压子系统设计优化方法。优化方法有效缩短了系统响应时间、优化了系统性能,可作为水下生产控制系统研究、设计的参考。