supapă de sufocare , cunoscut și sub denumirea de supapă de accelerație sau supapă de sufocare, este un dispozitiv cheie de control în industria petrolului și a gazelor și a altor sisteme de fluide de înaltă presiune. Funcția sa de bază este de a controla cu exactitate debitul și presiunea fluidului, în special în condițiile dure de muncă ale diferenței de presiune ridicată, a particulelor solide sau a fluxului multifazic de gaze-lichid.
1. Funcția de bază și scopul supapei de sufocare
Controlează presiunea Wellhead: Aceasta este cea mai importantă funcție. În stadiul incipient al producției de puțuri de petrol și gaze sau în puțurile de înaltă presiune, presiunea găurii de jos este mult mai mare decât toleranța sistemului de procesare în aval. Supapa de sufocare reduce presiunea fluidului la un interval de funcționare sigur prin crearea unei rezistențe reglabile (cădere de presiune) pentru a proteja conductele, separatoarele și alte echipamente din aval.
Reglați producția: prin modificarea deschiderii valvei (zona de accelerație), fluxul de volum al puțului de petrol și gaze sau conductă este controlat cu exactitate pentru a atinge ținte de alocare a producției sau cerințe de testare.
Prevenirea cavitației/blițului: în anumite condiții de muncă (cum ar fi căderea bruscă a presiunii care duce la vaporizarea lichidului), o supapă de sufocare proiectată corespunzător (cum ar fi accelerarea în mai multe etape) poate încetini rata de cădere a presiunii, poate reduce sau elimina cavitația distructivă și eroziunea valvei.
Siguranța de control a puțurilor: în operațiuni de foraj, finalizare și reparații de puțuri, supapa de sufocare reglabilă este o componentă cheie a grupului Preventter Blowout, utilizat pentru a implementa operațiuni de ucidere a puțurilor, de a controla loviturile de puțuri sau de explozii și este una dintre ultimele bariere în calea siguranței de control a puțurilor.
Asigurarea fluxului: Controlul debitului ajută la încetinirea problemelor, cum ar fi formarea hidratului, depunerea de ceară sau scalarea.
Testare și contorizare: asigurați condiții stabile de presiune și debit în timpul testării producției sau contorizarea debitului.
2.. Tipuri principale de supape de sufocare
Conform structurii și metodei lor de ajustare, acestea sunt împărțite în principal în două categorii:
Supapă de sufocare fixă (sufocare fixă)
Principiu: Un element de accelerație neajustabil este instalat în interior (de obicei o bucșă ceramică sau carbură cu o dimensiune precisă de foraj - fasole).
Caracteristici:
Structura simplă, costuri durabile și relativ reduse.
Rezistență puternică de eroziune (în special bucșele ceramice sau din carbură).
Controlul debitului/presiunii este fixat. Dacă trebuie schimbat, mașina trebuie oprită pentru a înlocui bucșa de accelerație cu diferite deschideri.
Aplicație: Utilizat în principal în situațiile în care este necesar un flux/presiune stabil pe termen lung sau ca element de accelerare a copiilor de rezervă/auxiliare pentru supape de sufocare reglabile. De asemenea, utilizat în mod obișnuit în procesele de testare.
Supapă de sufocare reglabilă (sufocare reglabilă / variabilă)
Principiul: deschiderea (zona de accelerație) între miezul supapei și scaunul supapei este reglată continuu printr -un mecanism de funcționare extern (manual, hidraulic, pneumatic sau electric) pentru a schimba debitul și căderea de presiune.
Structura de bază (tipuri comune):
Tipul valvei de ac: O supapă conică a acului (ac) este introdusă în gaura scaunului supapei potrivite, iar mișcarea axială a valvei de ac schimbă zona de accelerație inelară. Precizie ridicată, potrivită pentru lichide curate.
Tip cușcă/tip multi-gaură: miezul supapei (tip de piston sau tip manșon) se deplasează într-o cușcă (cușcă) cu găuri speciale pentru a schimba zona de curgere. Proiectarea găurii (dimensiunea, forma, distribuția numărului) pe cușcă poate optimiza caracteristicile debitului, reduce zgomotul, cavitația și eroziunea. Cel mai utilizat.
Poarta/cuțitul Poarta de poartă: Similar cu supapa de poartă, dar cu o margine de tăiere special concepută, poate oferi funcții de decupaj și accelerare în suspensii care conțin particule solide.
Caracteristici:
Poate regla continuu și fin debitul și presiunea în timpul funcționării și răspunde rapid.
Un grad ridicat de automatizare, ușor de integrat în sisteme de control (cum ar fi SCADA, DCS).
Structura este relativ complexă, costul este ridicat și este mai sensibil la purtare (este necesară întreținerea regulată).
Mod de conducere:
Manual: operat de roata de mână și cutii de viteze. Simplu și fiabil, cost scăzut, potrivit pentru ajustarea rare sau de așteptare.
Hidraulic/pneumatic: utilizați ulei hidraulic sau aer comprimat pentru a conduce actuatorul. Oferiți o tracțiune puternică, rezistentă la explozie, potrivită pentru medii îndepărtate sau dure. Cel mai frecvent.
Electric: actuatorul este condus de un motor. Trebuie luată în considerare o precizie ridicată de control, transmisie convenabilă a semnalului, rezistență la explozie și fiabilitate.
3. Caracteristici și provocări cheie ale proiectării cheie
Valva de sufocare funcționează în condiții extreme, iar proiectarea trebuie să abordeze următoarele provocări:
Rezistență la eroziune:
Întărirea componentelor cheie: întărirea suprafeței miezului de supapă, a scaunului supapei și a cuștii (cum ar fi pulverizarea carburii de tungsten, nitrizarea și suprafața aliajului de stellite).
Selecția materialelor superhard: ceramică (alumină, carbură de siliciu), bucșe sau componente din aliaj din carbură de tungsten.
Optimizarea canalului de flux: Ghidul fluidului fără probleme prin zona de accelerație pentru a evita turbulența și impactul direct.
Rezistență la cavitație:
Reducerea presiunii pe mai multe etape: dispersați scăderea totală a presiunii în mai multe etape de cădere a presiunii mici conectate în serie (cușcă de accelerație cu mai multe etape) pentru a împiedica presiunea cu un singur punct de a scădea sub presiunea de vapori lichid.
Proiectarea cuștii de rezistență la cavitație: Tipurile speciale de găuri (cum ar fi tipul labirintului) promovează prăbușirea bulelor în camera de înaltă presiune, reducând impactul direct pe suprafața metalului.
Selectarea materialelor: Materialele dure sunt mai rezistente la deteriorarea cavitației.
Sigilare:
Sigilarea metal-metalului: miezul supapei și scaunul supapei sunt confecționate din aliaj dur pentru a asigura etanșarea fiabilă și o viață lungă sub diferență de înaltă presiune. Tipul principal de etanșare.
Sigiliu auxiliar: ambalarea tulpinii de supapă (cum ar fi grafitul, PTFE) previne scurgerea externă. Supapele API 6A necesită niveluri stricte de etanșare (cum ar fi PR2, PR2F).
Forța de operare și controlul:
Proiectare echilibrată: Reduceți tracțiunea/cuplul necesar pentru funcționarea valvei (în special pentru supapele diferențiale de înaltă presiune cu diametru mare).
Selecția actuatorului: o lovitură suficientă pentru a depăși forța și frecarea fluidului pentru a asigura o poziționare exactă și fiabilă.
4. Scenarii tipice de aplicare
Producție de petrol și gaze:
Accelerația de puțuri a puțurilor de petrol, a puțurilor de gaz și a puțurilor de gaz condensate (controlează presiunea capului de puț și ajustează producția).
Controlul presiunii de intrare a separatorului de testare.
Injecție de apă/Injecție de gaz Controlul debitului de puțuri.
Controlul volumului de gaz în sistemele de ridicare artificială (cum ar fi ridicarea gazelor).
Foraj și finalizare:
Componente de bază BOP, folosite pentru uciderea și accelerarea bine.
Controlul fluxului/presiunii în sistemele de circulație a fluidului de foraj și finalizare (MUD).
Controlul debitului și al presiunii în timpul testării formării (DST).
Alte industrii:
Sisteme de abur de înaltă presiune în plante chimice și centrale electrice.
Conducte de suspensie în mine.
Sisteme de jet de apă de înaltă presiune.
5. Considerații cheie pentru selecție
Alegerea supapei de sufocare potrivite este crucială și necesită evaluarea:
Proprietăți fluide: ulei, gaz, apă, flux multifazic, conținut de nisip, conținut H₂S/CO₂ (cerințe materiale), temperatură, vâscozitate.
Parametri de funcționare:
Presiune în amonte (P1)
Presiune în aval (P2)
Căderea presiunii preconizate (ΔP = P1 - P2) - Cel mai critic parametru
Fluxul maxim/minim (Q)
Temperatura fluidă
Cerințe funcționale: este principalul scop de a controla presiunea, debitul sau ambele? Este necesară reglarea frecventă? Este necesar controlul automat?
Metoda mărimii și conexiunii: dimensiunea conductei (NPS/DN), nivelul de presiune (cum ar fi clasa ANSI, PN), standardul de flanșă (ASME, API, DIN) sau conexiunea de sudare cu fund.
Gradul materialului: Corpul supapei și materialele de decupare trebuie să îndeplinească cerințele de rezistență la presiune, temperatură, coroziune și eroziune. Concentrați -vă pe miezul supapei, scaunul supapei, cușca/materialul de bucșă (cum ar fi 316SS, oțel duplex, 625 aliaj, carbură de tungsten, ceramică). Urmați NACE MR0175/ISO 15156 (Serviciu acru).
Mod de acționare: manual, hidraulic, pneumatic, electric? Cât de multă tracțiune/cuplu este necesară? Este necesar feedback -ul poziției?
Standarde și specificații: este crucial să respectați standardele industriei:
API 6A: Specificații ale echipamentelor de cap de Crăciun și de Crăciun - cel mai de bază standard pentru cerințe de petrol și gaze din amonte, care acoperă nivelurile de presiune, materiale, proiectare, testare și cerințe de documentare (cum ar fi PSL, nivel de PR).
API 14C/ISO 10418: Analiza, proiectarea și instalarea sistemului de siguranță a platformei offshore.
API 6D/ISO 14313: Specificații ale valvei conductelor.
ASME B16.34: Flanșe de supapă, fire și capete de sudare.
NACE MR0175/ISO 15156: Industria petrolului și a gazelor naturale - Materiale pentru medii care conțin H₂S în producția de petrol și gaze.
6. Puncte cheie pentru funcționare și întreținere
Funcționare:
Reglați lent: evitați modificările bruște ale debitului/presiunii care pot provoca șoc la sistem.
Evitați deschiderea mică: deschiderea extrem de mică crește riscul de eroziune și cavitație. Înțelegeți deschiderea minimă recomandată a supapei.
Parametri de monitorizare: acordați o atenție deosebită presiunii în amonte și în aval, temperaturii, modificărilor de curgere și zgomotului/vibrației anormale.
Întreţinere:
Inspecție regulată:
Scurgeri externe (ambalare tulpină, conexiune flanșă).
Indiferent dacă actuatorul funcționează fără probleme.
Indiferent dacă indicatorul de presiune și indicatorul de poziție sunt normale.
Întreținere preventivă:
Inspectați/înlocuiți miezul supapei, scaunul supapei, cușca/bucșa și alte piese de purtare în funcție de ciclul recomandat al producătorului.
Ungeți piesele mobile.
Inspectați/înlocuiți ambalarea tulpinii supapei.
Piese de schimb: Rezervați piese de purtare a cheii (în special supape de mână de rezervă pentru supape de sufocare fixe).
