稠油供熱采掘進(jìn)到蒸汽驅(qū)采掘之后，產(chǎn)生較為固定不動(dòng)的注氣閥門(mén)網(wǎng)、蒸氣分派和測(cè)量的常見(jiàn)步驟。稠油開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)注蒸氣步驟中非常重要的三個(gè)問(wèn)題是蒸氣的分派、計(jì)量檢定和管控。有效的蒸氣管控能完成科學(xué)合理注汽，提升熱采的油汽比和石油的采出程度，進(jìn)而得到滿足的經(jīng)濟(jì)收益。稠油熱采有單井吞吐量和汽驅(qū)兩個(gè)階段。在全部區(qū)塊鏈的熱采整個(gè)過(guò)程中，除前期僅有單井吞吐量外，一般是單井吞吐量和汽驅(qū)同時(shí)進(jìn)行。因而配汽站要與此同時(shí)給吞吐量井和汽驅(qū)井配注。在新疆克拉瑪依油田的熱采當(dāng)場(chǎng)，吞吐量井工作壓力高（5～10MPa）， 注汽流量大（6～10t/h），而汽驅(qū)井注汽工作壓力低（2～5MPa），注汽總流量?。?.5～5t/h）。換句話說(shuō)，調(diào)節(jié)器到各注汽井中間的壓力差大小不一，相距3MPa或大量，務(wù)必在調(diào)節(jié)器和注汽井中間提高一流動(dòng)阻力階段來(lái)消化吸收剩下的工作壓力。顯而易見(jiàn)，這兒應(yīng)用的流量控制閥理應(yīng)能在小流量時(shí)具備很大的降血壓作用，但在大流量時(shí)具備小一點(diǎn)壓力降。這就是稠油熱采注汽生產(chǎn)流程對(duì)調(diào)節(jié)閥門(mén)的特別要求。

2、目前蒸氣流量控制閥和髙壓差流量控制閥存在的不足

現(xiàn)階段熱采生產(chǎn)流程中，為了能降血壓，所采用的調(diào)節(jié)閥門(mén)以很小開(kāi)啟度工作中，閥內(nèi)蒸氣流動(dòng)速度非常高，可特性差，沒(méi)辦法做到預(yù)訂總流量值。加上一個(gè)調(diào)節(jié)器相匹配多接頭注汽井，調(diào)整在其中一口井的數(shù)據(jù)流量會(huì)干擾其他井的總流量，這又增強(qiáng)了總流量調(diào)整的難度系數(shù)。勝利油田與西安市高壓閥門(mén)廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)的JT65y250V型高壓蒸汽調(diào)整截止閥門(mén)的摩擦阻力件為活塞桿通孔式調(diào)整構(gòu)造。依據(jù)熱采當(dāng)場(chǎng)運(yùn)作數(shù)據(jù)測(cè)試制作的總流量百分比與開(kāi)啟度百分比的影響曲線圖如下圖1。從線條看得出，開(kāi)啟度從0％～10％時(shí)，總流量百分比超出60％，調(diào)節(jié)靈敏度很大，閥門(mén)手輪一動(dòng)，要不蒸汽流量太大，要不過(guò)小。但在10％開(kāi)啟度之上時(shí)調(diào)節(jié)靈敏度又太低了，在40％～100％開(kāi)啟度范圍之內(nèi)則無(wú)調(diào)節(jié)功能。因而無(wú)法在全行程安排范圍之內(nèi)合理地調(diào)整蒸汽流量。與此同時(shí)閥門(mén)開(kāi)度較鐘頭，閥內(nèi)的液體做到臨界值流動(dòng)速度，隨著造成震動(dòng)和磨蝕等明顯難題。

圖1JT65y250V型高壓蒸汽調(diào)整截止閥門(mén)總流量百分比與開(kāi)啟度百分比的影響曲線圖

西安交大的科技人員設(shè)計(jì)了GYY髙壓差調(diào)節(jié)閥門(mén)（圖2），實(shí)現(xiàn)了髙壓降，并使總流量調(diào)整特點(diǎn)明顯改善，但臨界值流動(dòng)速度太高促使磨蝕、震動(dòng)、噪音等難題比較嚴(yán)重，迫不得已選用高韌性、耐磨損原材料。那樣，不但提高了閘閥成本費(fèi)，并且總流量隨行程安排的彈性系數(shù)仍非常大，調(diào)整特點(diǎn)并沒(méi)有獲得大大提高。除此之外，臨界值流一般規(guī)定通道工作壓力與背壓式比例超過(guò)2，這就限制了其應(yīng)用范圍。比如一些熱采注汽井必須工作壓力8～12MPa或更高一些，而加熱爐的出入口較大工作壓力為18MPa，不太可能產(chǎn)生臨界值流。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用中，這類(lèi)調(diào)節(jié)閥門(mén)還不能合理地完成超高壓高溫下大范圍里的總流量調(diào)整和壓力降調(diào)整，其總流量調(diào)整關(guān)鍵在于最終一級(jí)的安全通道總面積。這個(gè)調(diào)整辦法與一般閘閥并沒(méi)有壓根的差別，仍難以根據(jù)調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度來(lái)確保預(yù)估總流量。目前髙壓差流量控制閥的一個(gè)一同特點(diǎn)是髙壓差必定造成高流動(dòng)速度，而高流動(dòng)速度又產(chǎn)生震動(dòng)、磨蝕、噪音等明顯難題。怎樣解決這些問(wèn)題是擺放在科研人員眼前的一項(xiàng)關(guān)鍵課題研究。

圖2GYY髙壓差調(diào)節(jié)閥門(mén)

3、新式髙壓差迷宮式蒸氣流量控制閥的研發(fā)

海外在控制閥的科學(xué)研究層面提出了一些有價(jià)值的設(shè)計(jì)思想和方式。圖3為國(guó)外設(shè)計(jì)方案的一種調(diào)節(jié)閥門(mén)的可變性流體密度閥心。與一般閘閥的不同點(diǎn)就在于，其流動(dòng)總面積隨過(guò)程轉(zhuǎn)變，并且閘閥的節(jié)流閥等級(jí)、阻力系數(shù)也隨行程安排變大而減少，即商品流通總面積自變量與阻力系數(shù)反比轉(zhuǎn)變。因此此閥心在很多步驟的自動(dòng)控制系統(tǒng)中可調(diào)整當(dāng)然壓力降的誤差，完成小流量大壓力降或大流量小壓降，得到開(kāi)闊的原有調(diào)節(jié)幅度。除此之外，選用多級(jí)別壓力降、坎坷過(guò)流道使流動(dòng)速度減少而具備低噪音特性。具體液體可根據(jù)的過(guò)流道總數(shù)與閥門(mén)開(kāi)度正相關(guān)，即閘閥的行程安排一開(kāi)始時(shí)，只有一個(gè)過(guò)流道外露，而開(kāi)啟度貼近100％時(shí)，外露的流遍數(shù)較大，閥心處在如下圖的部位時(shí)，描黑一部分才算是具體過(guò)流道。但卻造成此外一些問(wèn)題，如節(jié)流閥件選用豎直彎管的順―順聯(lián)接（或逆―逆聯(lián)接，即正方向直角彎頭）而限制了流體密度指數(shù)；密閉性較弱，漏泄比較嚴(yán)重，加工工藝繁雜，生產(chǎn)成本高，因此這類(lèi)閘閥未發(fā)生在美國(guó)國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售市場(chǎng)上。

圖3國(guó)外設(shè)計(jì)方案的可變性流體密度閥心

總的來(lái)說(shuō)，稠油熱采注蒸氣生產(chǎn)流程必須是指一種髙壓差調(diào)節(jié)閥門(mén)，除融入持續(xù)高溫、髙壓的碳酸飲料氣固兩相流物質(zhì)外，還將碰到髙壓差、寬調(diào)整范疇、震動(dòng)、磨蝕等特殊性難題。因此，新疆省石油管理局油田加工工藝研究所與清華核技術(shù)技術(shù)性設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了聯(lián)合攻關(guān)，其基本思路是盡量地?cái)U(kuò)大閘閥的阻力系數(shù)， 完成低流動(dòng)速度下的髙壓差，從源頭上緩解了磨蝕和噪音，得到了優(yōu)良的控制特性和開(kāi)闊的原有總流量調(diào)節(jié)幅度。新設(shè)計(jì)的迷宮式流量控制閥（已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，其閥心構(gòu)造見(jiàn)圖4）在克拉瑪依市紅淺熱采稠油區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖5 。

圖4迷宮式流量控制閥閥心

圖5總流量百分比與開(kāi)啟度百分比關(guān)聯(lián)曲線圖

更改閥門(mén)開(kāi)度時(shí)，總流量轉(zhuǎn)變輕緩、平穩(wěn)。當(dāng)開(kāi)啟度百分比從0％到100％（行程安排隨時(shí)變化）時(shí)，總流量百分比從0％升高到100％。相反，則降低，全部行程安排近100mm可便捷調(diào)整。由圖5中曲線圖可看得出閥門(mén)開(kāi)度百分比與總流量百分比類(lèi)似成線性相關(guān)，因此便于調(diào)整，且閘閥實(shí)現(xiàn)了髙壓差下的低流動(dòng)速度。在閘閥進(jìn)口p進(jìn)=9.4MPa，出口p出=3.2MPa時(shí)，評(píng)測(cè)閘閥（距閘閥30cm）噪音70dB（一般調(diào)節(jié)閥門(mén)噪音做到84dB之上），說(shuō)明這類(lèi)迷宮式流量控制閥具備優(yōu)良的應(yīng)用推廣市場(chǎng)前景和極大的經(jīng)濟(jì)收益。