În procesul de extragere a uleiului, fiabilitatea sistemului de control al fluidelor este direct legată de siguranța producției, protecția mediului și beneficiile economice. Ca dispozitiv cheie de tăiere, Supapă de poartă S sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele de cap, conductele de ulei și sistemele de depozitare și transport din cauza caracteristicilor lor structurale. Cu toate acestea, în spatele funcției sale aparent simple de deschidere și închidere, există o logică complexă de siguranță.
1.. Caracteristici structurale și avantaje de siguranță ale valvelor de poartă
Valva de poartă este deschisă și închisă prin ridicarea plăcii de poartă perpendicular pe direcția fluidului. Dreptimitatea canalului de flux în stare complet deschisă îi conferă două avantaje de siguranță de bază:
Proiectare scăzută a rezistenței la flux: Când este deschisă complet, placa de poartă este complet separată de canalul fluid, ceea ce poate evita uzura corpului valvei cauzată de turbulență sau de presiune ridicată locală, în special adecvată pentru conductele de ulei brut cu flux ridicat.
Abilitatea de etanșare bidirecțională: Valvele de poartă de înaltă calitate (cum ar fi supapele de poartă plană cu etanșare dură) pot menține în continuare etanșarea înainte și inversă în mediul de înaltă presiune, ceea ce este crucial pentru puțurile de injecție de apă sau pentru câmpurile de ulei și gaz care conțin sulf cu fluctuații de presiune.
Cazurile companiilor petroliere internaționale arată că rata accidentelor de scurgere cauzate de eșecul de etanșare în dispozitivele de cap de puț, folosind supapele de poartă standard API 6A este cu 37% mai mică decât cea a altor supape.
2. Analiza riscurilor potențiale de siguranță și a modurilor de eșec
Deși supapele de poartă au avantaje semnificative, există încă trei pericole tipice de siguranță în condiții de muncă extreme:
1. Eșecul de funcționare cauzat de scalare și blocare
Într -un mediu de petrol brut ceară și foarte mineralizat, asfaltenul sau scala de sare se depune cu ușurință între poartă și scaunul supapei. Statisticile de la American Petroleum Institute (API) arată că 23% din defecțiunile valvei de poartă sunt cauzate de creșterea anormală a cuplului de deschidere și închidere cauzat de scalare. În 2019, un accident de explozie a avut loc într -un câmp petrolier din Kazahstan, din cauza incapacității de întrerupere de urgență din cauza valvei de poartă blocată, ceea ce a dus la pierderi economice directe de peste 8 milioane de dolari SUA.
2. etanșarea etanșării sub fluctuații diferențiale de presiune
Atunci când conducta este depresurizată rapid (cum ar fi efectul ciocanului de apă), poarta tradițională elastică își poate pierde forța de etanșare din cauza inversării diferențialului de presiune. Datele experimentale arată că fluctuația diferențială a presiunii instantanee a ΔP ＞ 10MPa poate determina creșterea ratei de scurgere a valvelor de poartă obișnuite de 40 de ori.
3..
Într -un mediu acid de ulei și gaze care conține H₂s, supapele de poartă din oțel cu aliaj scăzut sunt predispuse la fisurarea coroziunii de stres de hidrogen sulfură (SSCC). Conform standardului NACE MR0175, materialele din aliaj bazate pe nichel Duplex trebuie utilizate în astfel de condiții de muncă, dar 15% din supapele de poartă în serviciu au încă riscuri de fractură potențiale din cauza selecției necorespunzătoare.
Iii. Strategia sistemică de prevenire și control al riscurilor
Pentru a îmbunătăți performanța de siguranță a supapelor de poartă, este necesar să se construiască un sistem de protecție din trei aspecte: selecția proiectării, funcționarea și întreținerea și tehnologia de monitorizare:
1.. Optimizarea selecției pentru adaptarea condițiilor de lucru
Valvele de poartă elastice de tip pană sunt preferate pentru câmpurile de petrol și gaze care conțin sulf de înaltă presiune, iar plăcile de poartă în formă de V pot compensa deformarea temperaturii;
Valvele de poartă a plăcilor cu structuri de raclet sunt recomandate pentru medii solide de particule;
Duritatea impactului la temperaturi scăzute a materialelor trebuie verificată în medii de temperatură scăzută de mare adâncime (consultați standardul ASTM A370).
2. Proceduri de întreținere preventivă
Efectuați în mod regulat injecția de grăsime a tulpinii de supapă (se recomandă grăsime de temperatură ridicată care conține MOS₂);
Efectuați teste de cuplu în fiecare trimestru pentru a stabili o bază de date de bază pentru deschiderea și închiderea cuplurilor;
Testarea cu grosime cu ultrasunete (UT) combinată cu testarea particulelor magnetice (MT) pentru a monitoriza coroziunea corpului supapei.
Iv. Tendințe industriei: îndreptarea către siguranță intrinsecă
Odată cu progresele tehnologice, noile proiecte ale valvei de poartă se rup prin limitări tradiționale:
Structura corpului de supapă sudată: elimină punctele de scurgere a flanșei și este potrivită pentru conductele de permafrost arctic;
Tehnologia de acoperire nano: Poarta acoperită cu CR-AL-N dezvoltată de FMC în Statele Unite are o creștere de trei ori a rezistenței la uzură;
Gemeni digitali: prezice durata de viață a valvei prin simularea dinamică și optimizarea ciclurilor de înlocuire.
Ca „paznic de siguranță” al industriei petroliere, fiabilitatea valvelor de poartă afectează în mod direct integritatea întregului lanț de producție. Prin selecția științifică, întreținerea minuțioasă și inovația tehnologică, riscurile pot fi evitate în cea mai mare măsură și se poate obține trecerea de la răspunsul pasiv de urgență la apărarea activă. În conformitate cu scopul neutralității carbonului, iterația tehnologică în acest domeniu va continua să conducă industria petrolului și a gazelor către o direcție mai sigură și mai eficientă.
