A fojtószelep , más néven fojtószelep vagy fojtószelep, az olaj- és gázipar és más nagynyomású folyadékrendszerek kulcsfontosságú vezérlő eszköze. Alapvető funkciója a folyadék áramlásának és nyomásának pontos szabályozása, különösen a nagy nyomáskülönbség, a szilárd részecskék vagy a gáz-folyadék többfázisú áramlásának durva munkakörülményei mellett.
1. A fojtószelep alapfunkciója és célja
Vezérlő kútfej nyomás: Ez a legfontosabb funkció. Az olaj- és gázkút-termelés korai szakaszában, vagy a nagynyomású kutakban az alsó lyuk nyomása sokkal magasabb, mint a downstream feldolgozó rendszer toleranciája. A fojtószelep a folyadéknyomást biztonságos működési tartományra csökkenti azáltal, hogy állítható ellenállást (nyomásesés) hoz létre a csővezetékek, elválasztók és egyéb berendezések védelme érdekében.
Állítsa be a termelést: A szelepnyílás (fojtószelep) megváltoztatásával az olaj- és gázkút vagy a csővezeték térfogatáramát pontosan szabályozzák, hogy elérjék a termelési allokációs célokat vagy a tesztkövetelményeket.
A kavitáció/vaku megelőzése: Bizonyos munkakörülmények mellett (például a folyékony párologtatáshoz vezető hirtelen nyomásesés) egy megfelelően kialakított fojtószelep (például többlépcsős fojtószelep) lelassíthatja a nyomásesést, csökkentheti vagy kiküszöböli a szelep pusztító kavitációját és erózióját.
Kútvezérlésbiztonság: A fúrás, befejezés és a javítás -műveletek során az állítható fojtószelep a Blowout Preventer csoport kulcsfontosságú eleme, amelyet a jól gyilkossági műveletek végrehajtására, a kútrúgások vagy a robbantások vezérlésére használnak, és a jól ellenőrzési biztonság egyik utolsó akadálya.
Áramlásbiztosítás: Az áramlás ellenőrzése segít lelassítani a problémákat, például a hidrátképződést, a viaszlerakódást vagy a méretezést.
Tesztelés és mérés: Biztosítson stabil hátsó nyomást és áramlási körülményeket a termelési tesztelés vagy az áramlásmérés során.
2. A fojtószelepek fő típusai
Szerkezetük és beállításuk szerint elsősorban két kategóriába sorolják:
Rögzített fojtószelep (rögzített fojtószelep)
Alapelv: A be nem állítható fojtószelep elem van beépítve (általában egy kerámia vagy karbid persely, pontos fúrási méretű - bab).
Jellemzők:
Egyszerű szerkezet, tartós és viszonylag alacsony költség.
Erős eróziós ellenállás (különösen kerámia vagy karbid perselyek).
Az áramlás/nyomásszabályozás rögzített. Ha meg kell változtatni, akkor a gépet le kell állítani, hogy a fojtószelep perselyét különböző rekeszekkel cserélje.
Alkalmazás: Elsősorban olyan helyzetekben, ahol hosszú távú stabil áramlásra/nyomásra van szükség, vagy biztonsági másolat/kiegészítő fojtószelep elemként az állítható fojtószelepekhez. Szintén általában használják a tesztelési folyamatokban.
Állítható fojtószelep (állítható / változó fojtószelep)
Alapelv: A szelepmag és a szelep ülés közötti nyílást (fojtószelep) folyamatosan beállítják egy külső működési mechanizmuson (kézi, hidraulikus, pneumatikus vagy elektromos), hogy megváltoztassák az áramlást és a nyomáscsökkenést.
Magszerkezet (általános típusok):
Tűszelep típus: Kúpos tűszelepet (tűt) helyeznek be a megfelelő szelep ülés (ülés) lyukba, és a tűszelep tengelyirányú mozgása megváltoztatja a gyűrűs fojtószelepet. Nagy pontosságú, tiszta folyadékokhoz alkalmas.
Ketrec típusú/több lyukú típus: A szelepmag (dugattyú vagy hüvelytípus) egy speciális lyukakkal rendelkező ketrecben (ketrecben) mozog, hogy megváltoztassa az áramlási területet. A lyuk kialakítása (méret, alak, szám -eloszlás) a ketrecben optimalizálhatja az áramlási jellemzőket, csökkentheti a zajt, a kavitációt és az eróziót. A legszélesebb körben használt.
GATE/KÁT KAPCSOLÓ TÍPUS: Hasonlóan a kapuszelephez, de egy speciálisan megtervezett vágóéllel, a szilárd részecskéket tartalmazó kagylókban levágási és fojtószelepeket biztosíthat.
Jellemzők:
Folyamatosan és finoman beállíthatja az áramlást és a nyomást a működés közben, és gyorsan reagálhat.
Magas fokú automatizálás, könnyen integrálható a vezérlőrendszerekbe (például a SCADA, DCS).
A szerkezet viszonylag összetett, a költségek magas, és érzékenyebb a kopásra (rendszeres karbantartásra van szükség).
Meghajtó mód:
Kézi: Kézkerekkel és sebességváltóval üzemeltetve. Egyszerű és megbízható, olcsó, ritka beállításra vagy készenléti állapotra alkalmas.
Hidraulikus/pneumatikus: Használjon hidraulikus olajat vagy sűrített levegőt a szelepmozgató vezetéséhez. Biztosítson erős tolóerőt, robbanásbiztos, távoli vagy durva környezethez. Leggyakoribb.
Elektromos: A szelepmozgatót motor hajtja. Fontolni kell a nagy ellenőrzési pontosságot, a kényelmes jelátvitelt, a robbanásbiztosságot és a megbízhatóságot.
3. Kulcsfontosságú tervezési jellemzők és kihívások
A fojtószelep szélsőséges körülmények között működik, és a tervezésnek a következő kihívásokkal kell foglalkoznia:
Eróziós ellenállás:
A kulcs alkatrészek megkeményedése: A szelepmag, a szelep ülés és a ketrec felületének megkeményedése (például volfrám -karbid permetezés, nitrid és a csillagötvözet felülete).
A szuperharmat -anyagok kiválasztása: kerámia (alumínium -oxid, szilícium -karbid), volfrám -karbid ötvözött perselyek vagy alkatrészek.
Folyamat -csatorna optimalizálása: Vezesse a folyadékot simán a fojtószelep területén, hogy elkerülje a turbulenciát és a közvetlen ütést.
Kavitációs ellenállás:
Többlépéses nyomáscsökkentés: Diszpálja el a teljes nyomáscsökkenést több sorozathoz kapcsolódó kis nyomásesés szakaszában (többlépcsős fojtószelep), hogy megakadályozzák, hogy az egypontos nyomás a folyékony gőznyomás alá esjen.
Kavitációs ellenállás ketrec kialakítása: Különleges lyuktípusok (például labirintus típus) elősegítik a buborékok összeomlását a nagynyomású kamrában, csökkentve a fém felületére gyakorolt közvetlen hatást.
Anyagválasztás: A kemény anyagok ellenállnak a kavitációs károsodásnak.
Tömítés:
Fém-fém tömítés: A szelepmag és a szelep ülés kemény ötvözetből készül, hogy biztosítsák a megbízható tömítést és a hosszú élettartamot nagy nyomáskülönbség mellett. Fő pecsét típusa.
Kiegészítő tömítés: A szelep szár csomagolása (például grafit, PTFE) megakadályozza a külső szivárgást. Az API 6A szelepek szigorú tömítési szinteket igényelnek (például PR2, PR2F).
Működési erő és vezérlés:
Kiegyensúlyozott kialakítás: Csökkentse a szelep működéséhez szükséges tolóerő/nyomatékot (különösen a nagy átmérőjű nagynyomású differenciálszelepeknél).
A hajtóműválasztás: elegendő tolóerő a folyékony erő és a súrlódás leküzdéséhez a pontos és megbízható pozicionálás biztosítása érdekében.
4. Tipikus alkalmazási forgatókönyvek
Olaj- és gáztermelés:
Az olajkút, a gázkút és a kondenzátum gázkút kútfej -fojtása (vezérli a kútfej nyomását és a termelést).
A teszt elválasztó bemeneti nyomásvezérlése.
Vízbefecskendezés/gázbefecskendezés kút áramlás -ellenőrzése.
Gázmennyiség -szabályozás a mesterséges emelő (például a gázlövés) rendszerekben.
Fúrás és befejezés:
A BOP alapkomponensei, amelyeket jól gyilkossághoz és fojtáshoz használnak.
Áramlás/nyomásszabályozás a fúrási és befejező folyadék (sár) keringési rendszerekben.
Áramlás és nyomásszabályozás a képződés tesztelése során (DST).
Egyéb iparágak:
Nagynyomású gőzrendszerek vegyi növényekben és erőművekben.
Hagyó csővezetékek bányákban.
Nagynyomású vízsugaras rendszerek.
5. A kiválasztás kulcsfontosságú megfontolásai
A megfelelő fojtószelep kiválasztása elengedhetetlen, és a következők értékelését igényli:
Folyadék tulajdonságai: Olaj, gáz, víz, többfázisú áramlás, homoktartalom, H₂S/CO₂ tartalom (anyagkövetelmények), hőmérséklet, viszkozitás.
Működési paraméterek:
Upstream nyomás (P1)
Downstream nyomás (P2)
Várható nyomásesés (ΔP = P1 - P2) - A legkritikusabb paraméter
Maximális/minimális áramlás (q)
Folyadékhőmérséklet
Funkcionális követelmények: A nyomás, az áramlás vagy mindkettő szabályozásának fő célja? Szükség van -e a gyakori beállításra? Szükség van az automatikus vezérlésre?
Méret és csatlakozási módszer: csővezeték mérete (NPS/DN), nyomásszint (például ANSI osztály, PN), karima szabvány (ASME, API, DIN) vagy tompa hegesztési csatlakozás.
Anyagminőség: A szeleptestnek és a burkolatanyagoknak meg kell felelniük a nyomás, a hőmérséklet, a korrózió és az erózió ellenállás követelményeinek. Összpontosítson a szelepmagra, a szelep ülésre, a ketrecre/perselyre (például 316SS, duplex acél, 625 ötvözet, volfrám -karbid, kerámia). Kövesse a NACE MR0175/ISO 15156 (savanyú szolgáltatás).
Működési mód: Kézi, hidraulikus, pneumatikus, elektromos? Mennyi toló-/nyomatékra van szükség? Szüksége van -e a pozíció -visszajelzésre?
Szabványok és specifikációk: Alapvető fontosságú az ipari szabványok betartása:
API 6A: Wellhead és karácsonyfa berendezések előírásai - Az upstream olaj- és gázok legfontosabb szabványa, amely a nyomásszintet, az anyagokat, a tervezést, a tesztelést és a dokumentációs követelményeket fedezi (például a PSL, PR szint).
API 14C/ISO 10418: offshore platform biztonsági rendszer elemzése, tervezése és telepítése.
API 6D/ISO 14313: Pipeline szelep specifikációk.
ASME B16.34: Szelep karimák, szálak és hegesztési végek.
NACE MR0175/ISO 15156: Kőolaj- és földgázipar - Anyagok az olaj- és gáztermelés H₂S -tartalmú környezetéhez.
6. A működés és a karbantartás kulcsfontosságú pontjai
Művelet:
Lassan állítsa be: Kerülje az áramlás/nyomás hirtelen változásait, amelyek sokkot okozhatnak a rendszer számára.
Kerülje a kis nyílást: A rendkívül kicsi nyílás növeli az erózió és a kavitáció kockázatát. Értse meg a szelep minimális ajánlott kinyitását.
Monitoring paraméterek: Figyeljen nagy figyelmet az upstream és a downstream nyomásra, a hőmérsékletre, az áramlásváltozásokra és a rendellenes zajra/rezgésre.
Karbantartás:
Rendszeres ellenőrzés:
Külső szivárgás (szárcsomagolás, karima csatlakozás).
Hogy a szelepmozgató zökkenőmentesen működik -e.
Hogy a nyomásmérő és a helyzetjelző normális -e.
Megelőző karbantartás:
Ellenőrizze/cserélje ki a szelepmagot, a szelep ülését, a ketrec/perselyet és az egyéb kopási alkatrészeket a gyártó által ajánlott ciklus szerint.
Kenje meg a mozgó alkatrészeket.
Ellenőrizze/cserélje ki a szelep szárának csomagolását.
Pótalkatrészek: Tartalékkulcs viselése Alkatrészek (különösen a rögzített fojtószelepek tartalék kézi szelepei).
