气举阀装置是一种用来进行气举采油生产的专用装备,其结构简单,适用范围广,常被用于含砂、含气较多、海上生产和停止自喷后的油井上。但随着技术的广泛应用,对气举阀内部零件的强度和注气配气系统的可靠性提出了更高要求。本文针对气举阀装置中的关键部件进行了分析计算和仿真,根据仿真结果对气举阀波纹管、阀球阀座结构、阀腔内结构进行了优化设计,同时设计了一套稳定可靠的气举注气配气系统。通过建立气举阀的三维模型对气举阀装置的结构和组成进行了介绍,根据气举阀波纹管平衡方程对气举采油工艺原理和气举阀工作原理进行了介绍。利用数值模拟的方法,借助Workbench软件对不同充气压力和不同阀口开度条件下的波纹管受力情况进行了研究,研究表明波纹管所受等效应力与充气压力、阀口开度呈正相关;借助Workbench软件对阀球阀座在波纹管仅受内压作用时的受力情况进行了研究,研究表明阀球阀座受力与波纹管充气压力之间呈正相关,最大受力位置为阀球和阀座接触处。确定气举采油过程中阀口开度、流体类型、注气压力等不同工况的变化情况,利用数值模拟的方法,借助Fluent软件对气举采油过程中气举阀的九种不同工况进行了流场分析,研究表明阀腔内流体流速、压力与注气压力、阀口开度呈正相关,最大压力变化和最大流速位置主要为单流阀通道内。根据对波纹管、阀球阀座结构、阀腔内结构的仿真结果,对波纹管、阀球阀座结构、阀腔内结构进行优化设计。改变波纹管壁厚和波高,将阀座结构改变为与阀球曲率半径相同的圆弧形结构,将阀腔内单流阀通道改为类三角形结构。研究表明经优化后波纹管受力降低了约35%,阀球阀座结构受力降低了约60%,阀腔内流体流速降低了21%。有效降低了波纹管、阀球阀座强度破坏的风险和流体对气举阀的冲击损耗,优化结果良好。设计了一套气举注气配气系统设计,采用PLC+变频器策略,对PLC、压缩机、变频器等设备进行选型,完成了PLC的接线和控制量的匹配设计以及PLC程序的编写。根据所设计的气举注气配气系统借助MCGS组态软件完成控制、监控界面的开发,并进行了空压机输出压力仿真,仿真结果良好,注气控制稳定。