熱采平行閘閥閘板密封現(xiàn)狀及技術(shù)難點分析在稠油熱采井口裝置中，介質(zhì)的溫度到達370℃，壓力到達21MPa，常溫平行閘閥的密封構(gòu)造和密封材料已無法滿足使用要求。從密封構(gòu)造、密封機理和受力角度3個方面對現(xiàn)有熱采平行閘閥的現(xiàn)狀開展了分析和比較，并對高溫工況下密封的難點和未來研究方向開展了分析，供從事熱采井口閘閥和相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計、制造人員參考。

閘閥作為井口裝置和采油樹的主要部件，其密封的可靠性和穩(wěn)定性直接決定了井控質(zhì)量的水平。平行閘閥因具有開關(guān)力矩小、密封可靠性高、制造維護方便等諸多優(yōu)勢，在常溫井口和采油樹上獲得了廣泛的應(yīng)用，并具有逐步取代楔形閘閥的優(yōu)勢。特別是對于35MPa以上的高壓井口閘閥，浮動式平板閘閥更突顯出自壓密封的優(yōu)勢，然而在稠油熱采領(lǐng)域使用的熱采井口裝置，其工作溫度到達370℃，壓力到達21MPa，雖然強度上采取標(biāo)準(zhǔn)推薦的降壓處理方式能夠滿足高溫工況的要求，但由于高溫的原因使得已有的密封構(gòu)造已無法滿足工況要求，若要在此工況下繼續(xù)使用平行閘閥，必然要對其密封構(gòu)造做出變動。國內(nèi)外均對此做了大量的技術(shù)工作和試驗，也陸續(xù)設(shè)計了多種能夠滿足稠油熱采工況的平行閘閥并投入批量應(yīng)用。本文就此類閘閥的構(gòu)造和密封技術(shù)難點開展了分析，供從事熱采井口閘閥和相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計、制造人員參考。1、現(xiàn)狀

熱采井口平行閘閥從閘板構(gòu)造上主要有撐開式雙閘板(如圖1)和單閘板(如圖2)2種構(gòu)造型式；從閥座是否具備移動能力上又分為固定式閥座和浮動式閥座2種構(gòu)造型式。撐開式雙閘板閘閥配備固定式閥座，屬于雙面強制密封構(gòu)造。單閘板熱采平行閘閥配備浮動式閥座，主要是解決出口端密封的問題，雖然浮動式閥座按照密封機理來講存在進口端密封、出口端密封和進出口雙向密封3種密封方式，但這3種密封方式在常溫平行閘閥中容易實現(xiàn)，在高溫工況下由于密封材料的原因尚無法實現(xiàn)閥座與閥體的徑向密封，只能采取閥座與閥體端面密封的方式實現(xiàn)出口端的密封。撐開式雙閘板構(gòu)造應(yīng)用范圍相對較廣，應(yīng)用效果也相對較好，在遼河油田、勝利油田的稠油熱采井口中獲得了批量應(yīng)用。關(guān)于單閘板熱采平行閘閥的報道較多，但真正大批量應(yīng)用于油田現(xiàn)場且具有很好應(yīng)用效果的較少，只有小范圍的使用且處于試驗和驗證階段，究其主要原因在于密封件的構(gòu)造、性能和重復(fù)密封的可靠性尚不十分理想。

圖1撐開式雙閘板

圖2單閘板3、技術(shù)難點分析

比較2種構(gòu)造的閘板，通過上述計算和密封機理分析，各自存在優(yōu)越性和局限性，如何在保持優(yōu)越性的前提下防止局限性的存在，是當(dāng)前要解決的技術(shù)難題，同時也是未來的發(fā)展方向。

對于撐開式雙閘板構(gòu)造，由于初始的密封比壓是通過閥桿的軸向推力施加，因此能夠保證足夠的密封比壓以確保工作過程的密封可靠性和穩(wěn)定性，但是產(chǎn)生初始密封比壓所需的閥桿推力導(dǎo)致閘閥啟閉力矩較大，且在閘閥關(guān)閉的終點到達最大；另外，強制的雙向密封無法完全防止閘板在高溫工況下卡死的可能性；再者，關(guān)閉和開啟的終點依據(jù)行程擋塊產(chǎn)生位移約束，如何保證開啟后的全通徑尺寸而減少介質(zhì)的壓力損失也對各配合件的制造精度提出了更高的要求。如何最大限度降低啟閉轉(zhuǎn)矩和防止被卡死的可能是該構(gòu)造閘閥目前尚存在的技術(shù)難題。

對于單閘板構(gòu)造，初始比壓由波形彈簧提供，工作過程中的密封比壓由介質(zhì)壓力和彈簧共同提供，閥桿的受力僅為閘板與閥座表面的摩擦力。在產(chǎn)生初始密封比壓方面，單閘板產(chǎn)生初始密封比壓所需的閥桿力為零，因此，此類閘閥開啟輕巧、靈活；另外，閘板可根據(jù)壓力的變化浮動，從而防止了閘板被卡死的可能性。但是，此類閘板密封構(gòu)造由于只能保證出口端的密封，因此介質(zhì)可通過進口端閥座與閘板間的縫隙進入閥腔，給后期閘閥的維護帶來諸多不便。另外，該種構(gòu)造的閘閥只能單向使用，壓力源必須處于進口端才能密封。然而稠油開采工藝中，需要通過閘閥和井口向地層注入高溫高壓蒸汽，在注汽過程中壓力的來源在地面，而注汽作業(yè)完成后的燜井過程，壓力源又轉(zhuǎn)向了井筒，所以熱采井口閘閥應(yīng)當(dāng)具有雙向密封的功能，如果使用該構(gòu)造的平行閘閥，則不能保證很好的密封和使用效果。如何在保證開啟輕巧、靈活的根底上滿足雙向密封的功能和可靠性是該構(gòu)造閘閥目前尚存在的技術(shù)難題。4、結(jié)論及建議

熱采井口平行閘閥雖可以滿足低壓工況的要求，但相對于常溫平行閘閥在密封能力和操作靈活角度均存在較大差距，存在較大的研究空間。如何使平行閘閥能夠完全滿足熱采工況的要求，對今后此類閘閥的研究提出以下建議：

1)受彈性密封材料的限制，目前尚無法在閥座徑向與閥體密封，只能依靠閥座端面與閥體的密封，在這種前提下，研究和設(shè)計一種既可以實現(xiàn)端面密封又可以使閥座在壓力變化過程中浮動的閘板、閥座密封構(gòu)造將可以彌補上述2種構(gòu)造的缺陷，綜合兩者的優(yōu)點，使熱采閘閥在保持密封可靠性的前提下到達開啟靈活、輕巧的目的。

2)隨著彈性高溫密封材料的發(fā)展與進步，新型高溫密封材料的各項性能已逐步接近熱采工況的要求，從材料角度出發(fā)，研究一種新型彈性高溫密封材料亦可使熱采平行閘閥的各項性能得以改善。

3)由于原油中含有硫化氫、二氧化碳等腐蝕性氣體，特別是在火驅(qū)采油工藝過程中，如何提***封件特別是密封表面的防腐能力也是迫切需要研究和解決的問題