浅析智能节流阀在海洋石油平台上的应用研究

史宜涛等

【摘 要】一直以来，在国内海洋石油的常规项目中，常用的节流阀是手动机械控制节流阀，该种节流阀的应用在国内海洋石油工程领域得到了成功的应用。近年来，随之无人采油平台越来越多，尤其中国承接越来越多的国际项目，我们开始了解智能型节流阀在国际项目中的应用情况。本文对智能节流阀进行了简单介绍，从技术和成本角度简单分析了智能节流阀和手动节流阀，为今后国内深入研究智能节流阀的应用价值起到抛砖引玉的目的。

【关键词】节流阀；智能；海洋平台；应用

引言

节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门，由于其强大的功能作用，节流阀在很多工业行业得到了充分应用，而且多内外很多学者以及工程技术人员对其进行了研究：有人通过对层板式节流阀的节流原理进行分析，在节流原理基础之上，重新对其进行了数学建模[1]。2014年，有人通过利用超磁致伸缩材料制作的精密节流阀来解决节流阀调节精度不高等问题，提出了一种创新型节流阀的设计[2]。而在海洋采油平台上，它主要在采油树和管汇之间使用，以控制原油流量过大对后面管汇的影响，生产和测试管汇需要在稳定的流体流量和压力下才能正常工作，所以有效控制原油进入管汇前的原油流量和压力对采油平台的正常工作有着举足轻重的作用。然而，目前国内常规项目所使用的节流阀全部是较简单的手动式节流阀，虽然价格低，但其调解精度不高，所以在如何提高海上采油系统节流阀精度问题上需要做更加系统的研究分析。

1手动节流阀的控制原理及优缺点

手动节流阀即用人工直接控制阀门的开关，如下图所示，该节流阀的操作是通过阀体上面的手轮旋转完成。

手动节流阀的使用需要与该阀出入口管线的压力变送器或流量计配合使用，但现场的变送器或流量计检测出入口的压力或流速异常增大时，其测量信号将通过中控系统报警，中控室值班人员接到报警信号后，去出事地点检测，必要时人工操作节流阀，确保节流阀下游的设备正常工作以及不被损坏。

节流阀按通道方式可分为直通式和角式两种；按启闭件的形状分，有针形、沟形和窗形三种。在海洋采油平台上，大多使用角式节流阀。手动节流阀的最大优点就是结构简单，便于维修，采购成本低。

2智能节流阀的控制原理及优缺点

所谓智能节流阀是指将原来的手动变为自动控制，增加执行机构，阀体不变，如下图所示：

根据上图所示，其在手轮位置上使用了通过电磁阀控制的执行机构，该执行机构具有一定调节作用，当现场出现井喷等极端异常情况时，中控系统将自动通过电磁阀控制执行机构，进而调节节流阀的开度，自动保证节流阀下游的流速和压力稳定。

智能节流阀与人工节流阀相比，在无人平台上发挥着巨大的优势。

1）当现场出现异常情况，操作人员不到现场大大降低了人员伤害的风险。

2）现场出现异常情况时，需要及时操作节流阀来解决问题，如果此时无人在中控间值班，及时有人值班发现报警信号，再安排相关人員去维修操作，这很有可能错过了最佳问题解决时间，也有可能导致事故的发生。

3）智能节流阀比人工节流阀的操作过程精准，人工节流阀需要不停地调整试验才能达到理想状态，而智能节流阀能够根据参数值设定，快速准确的调整节流阀达到理想状态。虽然智能节流阀比人工节流阀有这很多优势，但它也有很多不足之处。

1）成本较高。由于采油过程发生井喷的极端情况很少见，如果以高成本为代价换回的确实不常用到的高级设备，很多投资方则认为这是得不偿失的选择。

2）由于节流阀的每次操作对于阀的损害较大，如果频繁调节，必然导致节流阀出现故障的几率增大。

3选型分析

根据上述对智能节流阀和人工节流阀优缺点的分析，在两者之间选择时，需根据情况选择不同的类型。

1）根据油质特点不同地理位置的油田其油质各不相同，可根据其粘稠度以及含气量大小等参数进行选型，对于粘稠度小且不易发生井喷，同时含气量小等情况，或者完全是气井则可以选择智能节流阀。相反，对于含气量较大的油井或年度较大且易发生井喷的井口则选择人工节流阀。

2）根据油田开发成本由于智能节流阀和人工节流阀价格相差悬殊，对于部分小油田，其开发成本低，投入少，则需要选择价格低廉的人工节流阀。

3）根据油藏情况根据油藏情况，油藏含量大的较大油田一般开发投入大，采油平台设备设施完善，对设备要求高，此时可以选择智能节流阀。

结论

根据以上对智能和人工节流阀的对比分析，可知智能节流阀最大的优点是能够降低操作风险，而且操作精准，最大的确定是成本高，维护不便；人工节流阀最大的优点是成本低，最大的缺点是过程操作不方便等。根据两者特点可以根据不同的具体情况选择不同类别的节流阀，事实上，在节流阀选型时，需要考虑的因素很多，需要对两者进行深入的研究分析，还需要有大量的应用经验报告等资料进行充分论证，方能得出最后的选型结果。

参考文献：

[1]张玮.紫层板式节流阀设计参数的数模重建及验证，液压气动与密封，2013，（01）：32

[2]双超军.一种新型精密节流阀的设计与建模，科技广场，2013，（01）：236-239

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