[发明专利]闸阀

说明书

技术领域

本发明涉及闸阀。具体而言，本发明涉及用于对石油生产进行控制的闸阀，尤其是位于水下的用于对石油生产进行控制的闸阀。

背景技术

闸阀使用于石油和天然气工业中。在某些情况下，闸阀能够在流体含有颗粒的条件下来使用。含有颗粒的流体会在工作期间引起阀的阀门和阀座的磨损并且使阀损坏并失效。为了防止所述闸阀中的粘结和擦伤，通常将碳化钨覆层或硬质覆面覆层应用于在工作时经受滑动的表面上。

存在一种反对对闸阀中的其它表面进行涂覆的偏见，由于这种涂覆被设想为不具任何效果因而认为进一步的涂覆是多余的。具体而言，所述闸阀的其它部件被设想为不具有覆层的优点并且具有和水下采油系统的其它组件和零件一样长的使用寿命。或转而言之，仅仅在工作期间经受滑动作用的表面才被认为需要覆层或硬质覆面，而像闸阀的内部液流孔这样的非滑动表面则不需要。

然而，测试显示闸阀的损坏会远早于预期。

本发明的目标是提供一种具有改善的寿命的闸阀并且所述闸阀的操作性优于现有技术中的闸阀。

发明内容

本发明提供一种用于对石油生产进行控制的闸阀，其特征在于所述闸阀包括位于暴露于石油液流及相关的流体和固体下的内孔表面上的覆层或硬质覆面。

出人意料地发现的是，按照指示设置在液流孔的表面上的覆层（优选地为硬质覆层或硬质覆面）显著地改善了闸阀的使用寿命。

优选地，覆层应用于阀门或阀座的液流孔内径上。

优选地，覆层为碳化钨覆层。

在另一优选的实施例中，覆层为类金刚石碳（diamond like carbon，DLC）覆层。

如今很多闸阀在阀门和阀座之间的密封表面（所述表面在工作期间经受滑动）上使用硬质覆面技术。但是，当对所述阀进行操作使得高速液流流经所述阀时，所述液流会冲蚀掉内孔的侧部处的覆层下的较软的基体材料并且损坏密封面。对这些表面应用硬质覆面技术或涂覆覆层将使得所述阀更加不易因冲蚀或气蚀而损坏。

先前已知的是，流体中的颗粒能够引起冲蚀，并且所述冲蚀更可能发生在较软的材料上而不是硬质材料上。相同的是材料上的气蚀的效果。但是，这不能被设想到闸阀的内部液流孔上，因为所述液流孔是直的且洁净的并且所述液流孔被认为具有至少与管道的直段相近的使用寿命。

出人意料的是，行业标准的闸阀的液流孔的使用寿命短于所预期的。一个可能的解释（不希望受到理论的约束的情况下）是，打开或关闭期间的流动型式（尤其是在微小的开口和高压差的情况下）是紊乱的并且增强了气蚀。阀门打开以及关闭时压力的急剧改变能够在阀的部件上引发气蚀，从而导致泄露、进一步的损伤并且最终使阀完全失效。

内部孔覆层使得阀不易发生气蚀和冲蚀并且延长了阀的使用寿命。具有多次打开-关闭循环、打开-关闭循环开始和结束时的高压和小的流动截面积（特别是当砂粒或其它硬质颗粒是液流的一部分时）的频繁操作变成一种恶化不严重的操作方式。

如果安装在水下的阀在工作期间被损坏，就不得不停止生产并且将设备重新取回到地面上。这可能会耗费数亿克朗（kroner，挪威币）。通过本发明可显著的减少水下设备出问题的可能性。

所述阀可以应用于石油和天然气工业应用中。

为了防止冲蚀和/或腐蚀所造成的损伤，在阀门和/或阀座的内部孔上使用了覆层和/或硬质覆面。代表性但非限制性地，这可以采用超音速火焰喷涂技术（HVOF），高速火焰喷涂技术（HVAF）或化学性蒸气沉淀镀膜技术（CVD）。也可使用类似于等离子渗氮的加工来产生防止损伤所需的硬质层。

本发明提供一种用于对石油生产进行控制动的闸阀，其特征在于所述闸阀包括覆层或硬质覆面，所述覆层或硬质覆面用于防止暴露于石油液流及相关的流体和固体的阀门和/或阀座上的冲蚀和气蚀。优选地，所述闸阀为水下油气采油树上的水下闸阀或为连接到水下油气采油树上的水下闸阀。