李人望 刘旭辉

摘 要：文章主要介绍页岩气压裂用超高压20000PSI阀门的设计，从设计标准、产品应用及理论计算上逐步阐述设计的要点，使相关设计人员对产品的设计有一定的认识，为其提供设计参考。

关键词：页岩气；阀门；20000PSI；设计计算

中图分类号：TE37 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）29-0100-02

Abstract： This paper mainly introduces the design of super high pressure 20000PSI valve for shale gas pressure crack， and expounds the main points of design step by step from the design standard， product application and theoretical calculation， so that the related designers have a certain understanding of the product design and provide the design reference for it.

Keywords： shale gas； valve， 20000PSI； design calculation

超高压大口径阀门应用于页岩气压裂施工作业的井口装置设备上，主要功能是连接压裂油管头与压裂羊角头，相比普通API 6A阀门，具有大口径、耐超高压、密封可靠的特点。相关行业规范API 6A和GB 25513上的具体规定有限，不足以指导产品实际设计，本文从结构、材料、计算上分别予以重点讲述。

1 结构

阀门的内外部结构见图1，在井场的安装位置见图2：

1.液压缸；2.阀盖；3.阀杆；4.支撑板；5.阀体；6.阀座；

7.阀板；8.尾盖；9.尾杆

2 材料

按照API 6A《井口装置和采油树设备规范》，悬挂器的材料需要符合规范要求，见图1，对于DD/EE/FF/级别的悬挂器选择材料时一定要考虑材料是否符合NACE MR0175的要求，碳钢和低合金钢要考虑硬度要求，不锈钢需要考虑H2S分压，比如：AISI 4140 110K低合金钢不能用于DD级别，硬度超过了HRC22；17-4PH不锈钢材料不能用于EE级别、H2S分压超过1.5psi的场合。

除标准之外，通常在压裂作业时，需要进行酸化作业。强酸作业不属于上述标准，根据现场使用经验及为了加强使用寿命，材料的选用修改为：本体关键密封部位堆焊镍基Inconel 625耐腐合金，阀板及阀座的金属密封面进行超音速喷涂碳化钨硬质合金，并作表面抛光处理；阀杆及尾杆選用318双相不锈钢，以保证强度的同时保证强耐腐蚀性。……