本文從節流閥流量特性、節流閥的結構、執行機構的動作、節流閥籠套材料四個方面論述了國外知名公司節流閥在塔里木油田的使用狀況。在四種表現中，節流閥流量特性不匹配對閥的使用性能影響最為突出，應特別注意額定流量系數的選擇，重視閥的流量特性與氣井流量特性的匹配。

　　節流閥(俗稱油嘴)是用于高壓、大流量氣田開采節流的特殊專用裝置，為適應塔里木油田高壓高產氣田的惡劣工況，均使用國外知名公司的產品，進口的節流閥平均價格在5萬美元以上。但在實際使用中，這些閥無一例外出現了不同程度的沖蝕磨損、沖蝕失效，存在著穩定性差、失效周期不確定等缺陷。塔里木油田使用的節流閥主要類型有兩種，一是外套—籠套式;二是籠套—柱塞式，兩種節流閥都以水壓能量消耗原理為基礎，利用外套在籠套上滑動(或柱塞在籠套內滑動)產生不同的過流面積來控制流量與壓力。

　　為保證高壓高產氣田源源不斷地為“西氣東輸”管道輸送天然氣，對節流閥在塔里木油田使用中出現的問題應進行認真的研討。

1、節流閥流量特性不匹配

　　節流閥流量特性不匹配主要有兩方面，一是流量系數Cv與氣井的產量不匹配;二是節流閥的流量特性曲線與氣井的流量特性不匹配。

1.1、節流閥流量系數Cv與氣井的產量不匹配

　　最典型的實例為3口井用的A公司節流閥，其特征是：長期在小開度下運行且產量波動大。三口井的基本狀況見表1。

表1 A-3、A-8、-14井基本狀況

　　從表1可看出，A-3和A-8井節流閥長期在小開度下工作，若按該態勢發展，有可能出現節流閥開度為零，而產量不為零的現象。節流閥長期在小開度下運行是使用的最大禁忌，這將大大降低節流閥的壽命。正確的方法是讓節流閥一開始就盡量在最大開度上工作，如90%。這樣沖蝕等破壞發生在閥籠套前部。隨著籠套孔逐步被破壞，流量增加，閥再關小一點，不斷破壞，逐步關閉，使整個籠套全部得到利用。有資料指出，大開度工作時過流面積大，沖蝕減弱，可比一開始讓閥在中開度和小開度上工作提高壽命1～5倍以上。如某化工廠采用此法，閥的使用壽命提高了2倍。

　　對于A-3、A-8井，小開度下工作和產量波動的主要原因是，額定流量系數Cv值與井的實際流量不匹配，即閥的Cv280選大了，也即閥的口徑選大了。流量系數又稱流通能力，是節流閥選型的主要參數之一。在節流閥計算時，可用兩種流量系數，一為公制，另一為英制。兩種定義分別如下：AV定義(公制)：為節流閥全開時，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度1g/cm3，每小時流經節流閥的流量數，以t/h表示單位;Cv定義(英制)：當節流閥全開時，閥兩端壓差為1磅/英寸2，介質為60°F清水時，每分鐘流經節流閥的流量數，以加侖/分計。

1.2、閥的流量特性曲線與氣井的流量特性不匹配

　　對于A-14井，進口壓力較高(50～52Mpa)、日產量較低(通常為55萬方)，閥的額定流量系數Cv值=70是較恰當的(見表1)。但節流閥仍然在小開度下運行，產量照樣波動，顯然，不僅是閥的口徑選擇不當，而是閥的流量特性與氣井的流量特性不匹配的問題。

　　閥的流量特性是指介質流經節流閥時相對流量與相對位移(即開度)間的關系，具體體現在籠套中孔的大小、數量及分布規律。當孔的大小、數量和分布規律發生變化時，閥的流量特性亦隨之而改變。節流閥理想的流量特性曲線如圖1(a)所示，有快開型、直線型(線性)、拋物線型、等百分比型、雙曲線型和修正拋物線型。用得最多的是直線型和等百分比型，有許多種調節閥的流量特性居于直線型與等百分比型之間。

　　圖2為A公司節流閥籠套的失效照片并標出了1、2、3、4、5排孔，1、2、3排孔損壞嚴重，尤以1排孔最甚。這是長期小開度運行造成的，意味著第3排孔對應的開度已滿足實際流量要求，而第4排孔所對應的流量將超過實際流量，顯然，第4排孔以后的開度范圍均起不到調節作用，如果把籠套上的孔改小一些，或把孔的數量減少一些，則實際流量要求的開度范圍會加大，閥的壽命由此而延長。

圖1 理想流量曲線及三種閥的開度與過流面積曲線

圖2 A公司節流閥籠套失效狀況

2、節流閥結構各不相同

　　塔里木油田使用了兩種結構形式的節流閥，一種是外套—籠套式節流閥，以A公司和C公司的產品為代表;另一種是籠套—柱塞式節流閥，以B公司產品為代表。由于結構形式不統一，由此引起使用性能不同，失效特征亦不同。

2.1、外套—籠套式節流閥使用特性

　　該種節流閥，籠套與外套均為懸臂安裝，對中要求較高，外套與籠套間的間隙較大，形成較大的環隙流動，外套移動后，在籠套上形成了凹陷的外徑表面，改變了介質流體力學特性，易形成擾流，引起沖蝕磨損。外套—籠套式節流閥的沖蝕磨損主要在籠套外表面，損傷較嚴重。

2.2、籠套—柱塞式節流閥使用特性

　　該種節流閥，由于籠套嵌裝在閥體中，剛度好，且有徑向密封，能在一定程度上減少環隙流動;籠套外徑無凹陷或凸部，能有效減少擾流的產生;籠套與柱塞間的間隙較小，對中性較好。籠套—柱塞式節流閥的沖蝕磨損主要在籠套內表面。從總體損傷程度看，籠套—柱塞式節流閥要比外套—籠套式節流閥損傷要輕一些。

3、執行機構動作不確定

　　執行機構動作的不確定是指：(1)執行機構結構不同對節流閥正常工作造成波動;(2)輸入信號可能受到干擾;(3)執行機構沒有很好標定;(4)執行機構位移后沒有鎖定;(5)節流閥的流量系數Cv值不匹配，Cv值過大時波動越突出;(6)系統內部可能存在滲漏等。

　　節流閥由閥體和執行機構兩部分組成。執行機構可以是手動、氣動、電動和液動，氣動、電動和液動執行機構可根據自動化系統中的控制信號，自動調節閥門的開度，實現對流量、壓力、溫度和液位的調節。塔里木油田主要使用的執行機構有手動、電動和液動，其表現為：

3.1 手動執行機構節流閥開度平穩

　　手動執行機構節流閥投用以來，開度一直平穩。因每次節流閥開度調節后，需要上緊鎖緊螺母，閥的開度處于保位狀態，手動執行機構能夠把開度鎖定。但是，開度讀取不夠準確，因為節流閥手輪上的刻度套不便于讀取，且容易轉動，零刻度不易校對。

3.2 電動執行機構節流閥開度波動不明顯

　　電動執行機構節流閥投用以來，讀取的開度一直較平穩。電動執行機構節流閥開度變化小的原因與位移的傳動機構有關，如果傳動副為螺旋—螺桿的話，由于螺桿的自鎖作用，能夠較好地避免因振動而引起開度增大的現象。

3.3、液動執行機構節流閥開度影響明顯

　　現場使用報告指出：液壓節流閥開度無保位功能。在生產過程中，節流閥開度每天都呈現波動變化，變化范圍在每天1～2%，導致產量不穩定，頻繁波動。液壓執行機構節流閥造成產量波動的主要原因，一是執行機構沒有鎖定;二是溫度對液壓油產生影響。

4、節流閥籠套材料存在差異

　　塔里木油田使用的三種進口節流閥籠套均為硬質合金，材料性能分析及現場使用情況表明，三種進口閥的籠套材料性質存在明顯差異，性能最優者為B公司節流閥，其次為A公司節流閥，最后是C公司節流閥，后兩者實際上相差不大。

　　上述節流閥的四種特性表現中，節流閥流量特性不匹配對閥的使用性能的影響最為突出。使用者應當注意額定流量系數的選擇，重視閥的流量特性與氣井流量特性的調整和匹配。