Понимание нефтепромысловых пробковых клапанов: типы, номинальные давления и основные области применения

Ан пробковый клапан нефтепромысла представляет собой четвертьоборотный запорный клапан, в котором для регулирования потока используется цилиндрическая или коническая заглушка с проточенным каналом. Поворот заглушки на 90 градусов полностью открывает или закрывает клапан, что делает его идеальным для быстрого перекрытия при добыче, трубопроводах и устьевых скважинах. Пробковые клапаны обычно имеют номинал от От класса 150 до класса 2500 (до 15 000 фунтов на квадратный дюйм в конструкциях API 6A) Их выбирают вместо задвижек или шаровых кранов, когда в одном и том же устройстве требуется быстрая работа, герметичное закрытие и многопортовое отклонение потока.

Что такое пробковый клапан для нефтяных месторождений

Пробковый клапан состоит из корпуса, цилиндрической или слегка конической затвора со сквозным отверстием и штока, который поворачивает затвор на 90 градусов между открытым и закрытым положениями. В отличие от задвижек, для срабатывания которых требуется несколько оборотов, пробковые клапаны предлагают четвертьоборотный режим , сокращая время срабатывания и упрощая автоматизацию. В нефтепромысловом обслуживании пробковые клапаны обычно изготавливаются в соответствии со стандартами API 6D (трубопроводная арматура) или API 6A (устьевое оборудование), в зависимости от точки их установки.

Основные структурные особенности

• Цилиндрическая, коническая или эксцентриковая геометрия плунжера в зависимости от условий эксплуатации.
• Системы уплотнений со смазкой или без смазки (втулочные)
• Конфигурации двух-, трех- или четырехходовых портов для отклонения потока
• Пожаробезопасная конструкция, соответствующая API 607 или API 6FA, для критически важных операций.
• Ручной рычаг, коробка передач или пневматический/гидравлический привод

Возможность использования нескольких портов является ключевым отличием: один трехходовой или четырехходовой пробковый клапан может заменить два или три отдельных задвижки в коллекторных системах, уменьшая занимаемую площадь и количество мест утечек.

Распространенные типы нефтепромысловых пробковых клапанов

Выбор плунжерного клапана зависит, прежде всего, от механизма уплотнения и геометрии плунжера, каждый из которых подходит для различного давления и условий технического обслуживания.

Смазанный пробковый клапан

Между плунжером и корпусом вводится герметик для обеспечения плотного уплотнения и облегчения вращения. Обычно применяется в трубопроводах высокого давления и системах сбора, где периодическая смазка допустима с эксплуатационной точки зрения.

Несмазанный пробковый клапан (с втулкой)

Использует эластичную втулку, обычно из ПТФЭ или эластомера, которая надолго покрывает заглушку и устраняет необходимость в герметике. Предпочтителен там, где доступ для технического обслуживания ограничен или существует опасность загрязнения герметика, например, в устьевых и дозирующих узлах.

Эксцентриковый пробковый клапан

Имеет заглушку, которая вращается не по центру и поднимается от седла во время открытия, чтобы минимизировать износ седла. Часто используется в шламах, пластовой воде или потоках, содержащих твердые частицы, где стойкость к истиранию имеет решающее значение.

Номинальные значения давления и обозначения классов

Пробковые клапаны, используемые в нефтепромысловом сервисе, имеют классификацию в соответствии с Классы давления ANSI/ASME B16.34 для трубопроводов и технологических приложений или классы API 6A PSL/PR для устьевого оборудования. . В таблице ниже указаны типичные номиналы и общие точки их развертывания.

Пробковые клапаны, предназначенные для трубопроводов, обычно соответствуют требованиям испытаний и проектирования API 6D, тогда как устройства, рассчитанные на устье скважин, соответствуют API 6A. Подтверждение того, какой стандарт применяется, имеет важное значение, поскольку Эти две спецификации различаются отслеживаемостью материалов, глубиной испытаний PSL и требованиями пожаробезопасности. .

Ключевые применения в нефтепромысловом оборудовании

Пробковые клапаны устанавливаются во многих точках систем верхнего и среднего течения, где приоритетом является быстрая работа и отклонение потока.

1. Изоляция устья скважины и манифольда — быстродействующее отключение при переналадке производства
2. Трубопроводная магистральная и запорная арматура — секционирование трубопроводов для проведения технического обслуживания и аварийной остановки
3. Многопортовая переадресация — трехходовые и четырехходовые пробковые клапаны, направляющие поток между сепараторами, резервуарами или испытательными линиями.
4. Обработка пластовой воды и шлама — эксцентриковые пробковые клапаны, устойчивые к абразивному износу
5. Установки сбора и учета газа — герметичное закрытие для точности коммерческого учета

При эксплуатации кустовых площадок с несколькими скважинами на стыках манифольдов часто предпочтительнее использовать пробковые клапаны, поскольку один клапан может выполнять функцию двух задвижек. сокращение занимаемой площади примерно на 30-40% при этом уменьшая количество потенциальных путей утечки.

Пробковый клапан против задвижки и шарового крана

Выбор между пробковыми, задвижками и шаровыми кранами зависит от рабочей частоты, характеристик потока и философии обслуживания.

Пробковые клапаны выигрывают там, где отвод и быстрое отключение имеют большее значение, чем потолок абсолютного давления , в то время как задвижки остаются стандартом для точек изоляции устья скважины с самым высоким давлением, а шаровые краны отдаются предпочтение там, где минимальный крутящий момент и длительный срок службы являются приоритетами.

Выбор материала для коррозийных и кислых условий эксплуатации

Материалы корпуса и отделки должны соответствовать составу жидкости, особенно для потоков, содержащих H2S и CO2, регулируемых КДЕС MR0175/ИСО 15156 . Распространенный выбор материалов включает в себя:

• Корпуса из углеродистой стали (WCB/WCC) для стандартных, некислотных условий эксплуатации.
• Низкотемпературная углеродистая сталь (LCC) для трубопроводов в холодном климате или арктическом регионе.
• Дуплексная или супердуплексная нержавеющая сталь для эксплуатации в условиях высокого содержания хлоридов или в морской среде.
• Трим из коррозионностойкого сплава (инконель или монель) для кислых скважин с высоким содержанием H2S.
• Накладки рукавов из ПТФЭ или ПЭЭК для химически агрессивных или абразивных жидкостей.

Неправильный выбор материала является одной из основных причин преждевременного выхода из строя плунжерных клапанов при работе в кислой среде, где сульфидное растрескивание под напряжением может привести к повреждению компонентов из углеродистой стали в течение нескольких месяцев, а не лет.

Лучшие практики выбора и обслуживания

Правильный выбор плунжерного клапана и его обслуживание напрямую влияют на эксплуатационную надежность и долгосрочную стоимость владения.

• Согласовать конфигурацию порта в соответствии с фактическими потребностями в направлении потока, а не использовать по умолчанию двухходовые клапаны
• Подтвердить сертификат пожарной безопасности (API 607/API 6FA) для любого клапана вблизи устья скважины или в технологических зонах пожароопасности.
• Запланируйте периодическую повторную смазку для плунжерных клапанов со смазкой в соответствии с интервалами производителя для сохранения целостности уплотнения
• Проверка износа втулки на несмазанных клапанах во время капитального ремонта
• Проверка лицензии API Monogram для производителя при закупке клапанов для эксплуатации в условиях устья скважины (API 6A)

Соблюдение документированного графика проверок и смазки обычно значительно продлевает срок службы плунжерного клапана и снижает вероятность незапланированных остановов, вызванных утечкой седла или заклиниванием штока.