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【摘 要】笔者结合自身的学习工作经验，以井下安全阀的工作模式为出发点，其着重关注的特点是简单可靠、安全智能，针对国内外井下安全阀的发展方向做初步论述，并展望井下安全阀今后的发展趋势，为业内相关研究者提供参考。
【关键词】井下安全阀；发展；方向
1 井下安全阀的工作原理
地面控制油管回收式井下安全阀是日常生产中最为常见的类型，其工作原理如下图所示， 通常在油管上安装时要考虑到深度要求， 而地面控制系统则是经过一条不锈钢控制管线连接，其管径较小，加以地面自动化控制，才能构成一套完整的井下安全阀系统。当油井处于日常安全作业状态时，井下安全阀的液压值设定为常态，由地面控制系统通过泵供油施加压力，在正常状态下时，活塞和中心管移动压缩弹簧，并且推开阀板， 井下安全阀是开启状态。但当出现险情时，地面控制系统释放控制管线中的压力，由于缺少压力，活塞与中心管被弹簧的恢复力顶回原位置，在扭簧的作用下，阀板会被关闭，此时，井下安全阀被关闭。
图1 井下安全阀结构原理
1.上接头； 2.小直径控制管线；3.中腔；4.活塞；5.接头；6.中心管；7.弹簧；8. 弹簧挡块；9. 扭簧；10.阀板；11.下接头
2 井下安全阀的发展
井下安全阀的相关研究已有70多年，在不断的实践中得到改进、完善，期间井下安全阀的结构、工作方式都经历了比较大的转变，笔者结合其应用发展做相关论述：
2.1 阀体密封方式
在井下安全阀刚面世时，其最初的密封方式为球阀式，但在实际使用过程中，球阀的运转摩擦损耗比较严重，工作状态不够稳定，此外，零件更换时球座与球体必须整体更换，浪费比较严重。此后，为了解决球阀密封稳定性差、损坏严重、更换繁琐的特点，提出了世界阀板密封式的井下安全阀，阀板式密封的原理是利用锥面和密封座的贴合达到目的。但阀板密封也有一定的局限性，当油管深度达到一定值时，使得活塞运动的行程增加，导致的问题便是控制压力难以满足深度更大油管的要求，此外，阀体机构长度的增加也会导致成本的增加，并且控制的单位效率更低。
2.2 活塞
活塞、中心管的运动传递形成维持在一条直线上，其工作性能的可靠性可以得到很好的保证，具体的工作原理是经过压力推动，压缩弹簧之后，传递到中心管，顶开阀板，为了防止安全阀被弹簧顶回到原位，在中腔内必须维持一定的压力。而腔体内的压力不能泄漏，活塞的密封效果至关重要。但在应用当中，也面临不足之处，如活塞的直径过大，增加了密封圈的周长和密封面积，增大了泄漏的几率， 造成液压控制的失效；此外，在一些油管深度较大的场合，安全阀的质量比较大，活塞的质量增大会导致弹簧的压缩回弹能力会受到削弱，间接降低了安全阀运行的工作精度，并且对弹簧的精度和性能的要求也相应的提高，另一方面，活塞的直径又不宜过小，小直径的活塞加工直线度、平行度都难以达到搞的精度要求，很容易导致活塞与中心管运动传递的准确性受到影响。
2.3 锁定方式
井下安全阀的控制是在液压力为基础的，但当工作压力过高时，装置内的密封圈会受到破坏，影响密封效果 严重的会导致卸压，使井下安全阀将关闭，不能发挥其生产保护的功能。为了保证正常的生产作业，只能将安全阀打开并且锁住，直到维修作业时才能将安全阀进行更换。以我国研究的SC35-120型井下安全阀为例，其锁定装置的组成部分包括锁套、锁簧、剪钉等部分， 一旦液压压力过高，造成密封破坏时，通过钢丝剪断剪钉，强制顶开阀板，并且将中心管永久锁定，保持安全阀的开启状态，这种方式虽然能够保证事故发生后正常作业，但由于其结构的十分繁杂，可靠程度不高。针对上述局限， T-5 型井下安全阀机构比较简单，克服了永久锁定的工作方式，由于其简单可靠的特点，在油井作业的应用中十分广泛。
2.4 连通转换方式
正常工作状态时，井下安全阀液的控制压力阀体内部的液体并不相通，一旦安全阀的密封受到破坏或工作不正常时，一般需要经过钢丝通到控制管线内，以原有的的液控管线为基础，保护油井安全。比较早的井下安全阀，其控制压力是密封在液压腔体内部的， 一旦密封受到破坏，通过剪钉作用会造成控制压力和阀体内腔相通，此类井下安全阀的不足之处是：其一， 内部机构比较复杂，对密封套的密封要求也比较高，使用过程中维修、更换的成本过过高；其二，当下入钢丝进行连接时，有可能会破坏内部密封装置，是使井下安全阀的可靠性受到削弱，导致工作不稳定，甚至会使安全阀失去功能。针对上述两大缺陷，T-5 型井下安全阀由内密封套下移式改为钻孔式，改进了对连通方式，其连通方式比较简易，只需要在装置的薄弱部分进行钻孔就能达到目的。与传统的连通方式相比，T-5型使得维修、连通更加快捷方便，适应生产及时性的需要，并且一定程度上降低了维修成本，提高了生产的经济效益。
3 井下安全阀的发展趋势
井下安全阀的使用会受到环境、深度、压力、温度等多方面的因素影响，而为了使其工作性能更加出色，满足未来的油井作业，其该井发展有如下加大趋势：
（1）针对井下安全阀机构复杂、稳定性难以得到保证的情况，采用齿轮齿条机构对阀板经行控制， 不仅简单灵活，而且锁定方式稳定可靠，简化了尺寸，具有很好的经济性。
（2）利用传感装置监控井下安全阀的运行状态，实时掌握安全阀的运行参数， 从而合理科学的经行调度调控，在日常生产作业中效果明显。
（3）针对井下安全阀的密封进行改进，采用新材料替换原有的密封件，使密封装置在抗冲击、耐腐蚀、耐高温高压方面得到显著提升，密封效果的好坏直接决定了安全阀的运行良好与否。
4 结论
随着井下安全阀技术研究进展，耐高温、高压、抗腐蚀能力强的井下安全阀已经得到应用，性能可靠、拆卸简易、智能化程度高的井下安全阀是未来的发展方向，但同时也应该注意到我国的井下安全阀的研究落后与发达国家，市场应用也不够成熟，相关领域的发展值得业内人士深思。
参考文献：
[1]谢梅波.各类井下安全阀系统的安装的特点及安装设计概述[J].中国海上油气，1995（4）.
[2]王增林.埕岛油田油水井安全控制系统[J].石油机械，2001（6）.
[3]张桂林.井下作业井控技术[M].北京：中国石化出版社，2006.
【关键词】井下安全阀；发展；方向
1 井下安全阀的工作原理
地面控制油管回收式井下安全阀是日常生产中最为常见的类型，其工作原理如下图所示， 通常在油管上安装时要考虑到深度要求， 而地面控制系统则是经过一条不锈钢控制管线连接，其管径较小，加以地面自动化控制，才能构成一套完整的井下安全阀系统。当油井处于日常安全作业状态时，井下安全阀的液压值设定为常态，由地面控制系统通过泵供油施加压力，在正常状态下时，活塞和中心管移动压缩弹簧，并且推开阀板， 井下安全阀是开启状态。但当出现险情时，地面控制系统释放控制管线中的压力，由于缺少压力，活塞与中心管被弹簧的恢复力顶回原位置，在扭簧的作用下，阀板会被关闭，此时，井下安全阀被关闭。
图1 井下安全阀结构原理
1.上接头； 2.小直径控制管线；3.中腔；4.活塞；5.接头；6.中心管；7.弹簧；8. 弹簧挡块；9. 扭簧；10.阀板；11.下接头
2 井下安全阀的发展
井下安全阀的相关研究已有70多年，在不断的实践中得到改进、完善，期间井下安全阀的结构、工作方式都经历了比较大的转变，笔者结合其应用发展做相关论述：
2.1 阀体密封方式
在井下安全阀刚面世时，其最初的密封方式为球阀式，但在实际使用过程中，球阀的运转摩擦损耗比较严重，工作状态不够稳定，此外，零件更换时球座与球体必须整体更换，浪费比较严重。此后，为了解决球阀密封稳定性差、损坏严重、更换繁琐的特点，提出了世界阀板密封式的井下安全阀，阀板式密封的原理是利用锥面和密封座的贴合达到目的。但阀板密封也有一定的局限性，当油管深度达到一定值时，使得活塞运动的行程增加，导致的问题便是控制压力难以满足深度更大油管的要求，此外，阀体机构长度的增加也会导致成本的增加，并且控制的单位效率更低。
2.2 活塞
活塞、中心管的运动传递形成维持在一条直线上，其工作性能的可靠性可以得到很好的保证，具体的工作原理是经过压力推动，压缩弹簧之后，传递到中心管，顶开阀板，为了防止安全阀被弹簧顶回到原位，在中腔内必须维持一定的压力。而腔体内的压力不能泄漏，活塞的密封效果至关重要。但在应用当中，也面临不足之处，如活塞的直径过大，增加了密封圈的周长和密封面积，增大了泄漏的几率， 造成液压控制的失效；此外，在一些油管深度较大的场合，安全阀的质量比较大，活塞的质量增大会导致弹簧的压缩回弹能力会受到削弱，间接降低了安全阀运行的工作精度，并且对弹簧的精度和性能的要求也相应的提高，另一方面，活塞的直径又不宜过小，小直径的活塞加工直线度、平行度都难以达到搞的精度要求，很容易导致活塞与中心管运动传递的准确性受到影响。
2.3 锁定方式
井下安全阀的控制是在液压力为基础的，但当工作压力过高时，装置内的密封圈会受到破坏，影响密封效果 严重的会导致卸压，使井下安全阀将关闭，不能发挥其生产保护的功能。为了保证正常的生产作业，只能将安全阀打开并且锁住，直到维修作业时才能将安全阀进行更换。以我国研究的SC35-120型井下安全阀为例，其锁定装置的组成部分包括锁套、锁簧、剪钉等部分， 一旦液压压力过高，造成密封破坏时，通过钢丝剪断剪钉，强制顶开阀板，并且将中心管永久锁定，保持安全阀的开启状态，这种方式虽然能够保证事故发生后正常作业，但由于其结构的十分繁杂，可靠程度不高。针对上述局限， T-5 型井下安全阀机构比较简单，克服了永久锁定的工作方式，由于其简单可靠的特点，在油井作业的应用中十分广泛。
2.4 连通转换方式
正常工作状态时，井下安全阀液的控制压力阀体内部的液体并不相通，一旦安全阀的密封受到破坏或工作不正常时，一般需要经过钢丝通到控制管线内，以原有的的液控管线为基础，保护油井安全。比较早的井下安全阀，其控制压力是密封在液压腔体内部的， 一旦密封受到破坏，通过剪钉作用会造成控制压力和阀体内腔相通，此类井下安全阀的不足之处是：其一， 内部机构比较复杂，对密封套的密封要求也比较高，使用过程中维修、更换的成本过过高；其二，当下入钢丝进行连接时，有可能会破坏内部密封装置，是使井下安全阀的可靠性受到削弱，导致工作不稳定，甚至会使安全阀失去功能。针对上述两大缺陷，T-5 型井下安全阀由内密封套下移式改为钻孔式，改进了对连通方式，其连通方式比较简易，只需要在装置的薄弱部分进行钻孔就能达到目的。与传统的连通方式相比，T-5型使得维修、连通更加快捷方便，适应生产及时性的需要，并且一定程度上降低了维修成本，提高了生产的经济效益。
3 井下安全阀的发展趋势
井下安全阀的使用会受到环境、深度、压力、温度等多方面的因素影响，而为了使其工作性能更加出色，满足未来的油井作业，其该井发展有如下加大趋势：
（1）针对井下安全阀机构复杂、稳定性难以得到保证的情况，采用齿轮齿条机构对阀板经行控制， 不仅简单灵活，而且锁定方式稳定可靠，简化了尺寸，具有很好的经济性。
（2）利用传感装置监控井下安全阀的运行状态，实时掌握安全阀的运行参数， 从而合理科学的经行调度调控，在日常生产作业中效果明显。
（3）针对井下安全阀的密封进行改进，采用新材料替换原有的密封件，使密封装置在抗冲击、耐腐蚀、耐高温高压方面得到显著提升，密封效果的好坏直接决定了安全阀的运行良好与否。
4 结论
随着井下安全阀技术研究进展，耐高温、高压、抗腐蚀能力强的井下安全阀已经得到应用，性能可靠、拆卸简易、智能化程度高的井下安全阀是未来的发展方向，但同时也应该注意到我国的井下安全阀的研究落后与发达国家，市场应用也不够成熟，相关领域的发展值得业内人士深思。
参考文献：
[1]谢梅波.各类井下安全阀系统的安装的特点及安装设计概述[J].中国海上油气，1995（4）.
[2]王增林.埕岛油田油水井安全控制系统[J].石油机械，2001（6）.
[3]张桂林.井下作业井控技术[M].北京：中国石化出版社，2006.