راهنمای جامع دریچه خفگی

در دریچه ، همچنین به عنوان دریچه دریچه گاز یا شیر خفگی شناخته می شود ، یک وسیله کنترل کلیدی در صنعت نفت و گاز و سایر سیستم های مایع با فشار بالا است. عملکرد اصلی آن کنترل دقیق جریان و فشار مایعات است ، به خصوص در شرایط سخت کار اختلاف فشار بالا ، ذرات جامد یا جریان چند منظوره گاز مایع.

1. عملکرد اصلی و هدف شیر خفگی
کنترل فشار چاه: این مهمترین عملکرد است. در مراحل اولیه تولید چاه نفت و گاز یا در چاه های پر فشار ، فشار سوراخ پایین بسیار بیشتر از تحمل سیستم پردازش پایین دست است. دریچه خفگی با ایجاد یک مقاومت قابل تنظیم (افت فشار) برای محافظت از خطوط لوله پایین دست ، جداکننده ها و سایر تجهیزات ، فشار سیال را به یک محدوده عامل ایمن کاهش می دهد.
تنظیم تولید: با تغییر دهانه دریچه (منطقه دریچه گاز) ، جریان حجم چاه نفت و گاز یا خط لوله به طور دقیق کنترل می شود تا به اهداف تخصیص تولید یا الزامات آزمایش برسد.
جلوگیری از کاویتاسیون/فلاش: در شرایط خاص کار (مانند افت فشار ناگهانی که منجر به تبخیر مایع می شود) ، یک شیر خفگی به درستی طراحی شده (مانند پرتاب چند مرحله ای) می تواند سرعت افت فشار را کند ، کاهش یا از بین بردن حفره مخرب و فرسایش شیر.
ایمنی کنترل خوب: در عملیات حفاری ، تکمیل و چاه ، شیر چوک قابل تنظیم یکی از مؤلفه های اصلی گروه پیشگیری از انفجار است که برای اجرای عملیات کشتار خوب ، کنترل لگد های چاه یا انفجار استفاده می شود و یکی از آخرین موانع کنترل ایمنی است.
تضمین جریان: کنترل جریان به کاهش سرعت مشکلات مانند تشکیل هیدرات ، رسوب موم یا مقیاس گذاری کمک می کند.
تست و اندازه گیری: در طول آزمایش تولید یا اندازه گیری جریان ، شرایط فشار و جریان پایدار را فراهم کنید.

2. انواع اصلی دریچه های خفگی
با توجه به ساختار و روش تنظیم آنها ، آنها عمدتاً به دو دسته تقسیم می شوند:
شیر خفگی ثابت (خفگی ثابت)
اصل: یک عنصر دریچه غیرقابل توصیف در داخل نصب می شود (معمولاً یک بوش سرامیکی یا کاربید با اندازه حفاری دقیق - لوبیا).
ویژگی ها:
ساختار ساده ، با دوام و هزینه نسبتاً کم.
مقاومت شدید فرسایش (بویژه بوش های سرامیکی یا کاربید).
کنترل جریان/فشار ثابت است. در صورت نیاز به تغییر ، دستگاه برای جایگزینی بوشینگ پرتاب با دیافراگم های مختلف باید متوقف شود.
کاربرد: عمدتاً در شرایطی که جریان/فشار پایدار طولانی مدت مورد نیاز است ، یا به عنوان یک عنصر پرتاب پشتیبان/کمکی برای دریچه های چوک قابل تنظیم استفاده می شود. همچنین معمولاً در فرآیندهای آزمایش استفاده می شود.
شیر چوک قابل تنظیم (خفگی قابل تنظیم / متغیر)

اصل: باز شدن (ناحیه لرزش) بین هسته دریچه و صندلی دریچه به طور مداوم از طریق یک مکانیسم عملیاتی خارجی (دستی ، هیدرولیک ، پنوماتیک یا برقی) تنظیم می شود تا جریان و افت فشار را تغییر دهد.
ساختار اصلی (انواع مشترک):
نوع شیر سوزن: یک شیر سوزن مخروطی (سوزن) در سوراخ صندلی شیر (صندلی) درج قرار می گیرد و حرکت محوری شیر سوزن باعث تغییر ناحیه دریچه حلقوی حلقوی می شود. با دقت بالا ، مناسب برای مایعات تمیز.
نوع قفس/نوع چند سوراخ: هسته دریچه (نوع پیستون یا نوع آستین) در یک قفس (قفس) با سوراخ های خاص حرکت می کند تا منطقه جریان را تغییر دهد. طراحی سوراخ (اندازه ، شکل ، توزیع تعداد) در قفس می تواند خصوصیات جریان را بهینه کند ، باعث کاهش نویز ، کاویتاسیون و فرسایش شود. بیشترین استفاده
دروازه دروازه/چاقوی نوع: مشابه شیر دروازه ، اما با یک لبه برش مخصوص طراحی شده ، می تواند عملکردهای برش و پرتاب را در دوغابهای حاوی ذرات جامد فراهم کند.
ویژگی ها:
این می تواند به طور مداوم و ریز جریان و فشار را در حین کار تنظیم کند و به سرعت پاسخ دهد.
درجه بالایی از اتوماسیون ، آسان برای ادغام در سیستم های کنترل (مانند SCADA ، DCS).
ساختار نسبتاً پیچیده ، هزینه زیاد است و نسبت به سایش حساس تر است (نگهداری منظم لازم است).
حالت درایو:
دفترچه راهنما: توسط Handwheel و Gearbox اداره می شود. ساده و قابل اعتماد ، کم هزینه ، مناسب برای تنظیم نادر یا آماده به کار.
هیدرولیک/پنوماتیک: از روغن هیدرولیک یا هوای فشرده شده برای هدایت محرک استفاده کنید. رانش قوی ، ضد انفجار ، مناسب برای محیط های از راه دور یا سخت را فراهم کنید. رایج ترین
برقی: محرک توسط یک موتور هدایت می شود. دقت کنترل بالا ، انتقال سیگنال مناسب ، ضد انفجار و قابلیت اطمینان باید در نظر گرفته شود.

3. ویژگی ها و چالش های طراحی کلیدی
شیر خفگی در شرایط شدید کار می کند و طراحی باید به چالش های زیر بپردازد:

مقاومت در برابر فرسایش:

سخت شدن اجزای کلیدی: سخت شدن سطح هسته دریچه ، صندلی دریچه و قفس (مانند سمپاش کاربید تنگستن ، نیتریدر و ظاهر آلیاژ استولیت).

انتخاب مواد فوق العاده: سرامیک (آلومینا ، کاربید سیلیکون) ، بوش یا اجزای آلیاژ کاربید تنگستن.

بهینه سازی کانال جریان: مایعات را به راحتی از طریق ناحیه پرتاب راهنمایی کنید تا از تلاطم و تأثیر مستقیم جلوگیری شود.

مقاومت در برابر کاویتاسیون:
کاهش فشار چند مرحله ای: کاهش فشار کل در مراحل افت فشار کوچک به سری چندین (قفس پرتاب چند مرحله ای) را پراکنده کنید تا از کاهش فشار تک نقطه ای به زیر فشار بخار مایع جلوگیری شود.

طراحی قفس مقاومت به کاویتاسیون: انواع سوراخ های ویژه (مانند نوع هزارتوی) باعث فروپاشی حباب ها در محفظه فشار بالا می شود و باعث کاهش تأثیر مستقیم بر روی سطح فلز می شود.

انتخاب مواد: مواد سخت در برابر آسیب کاویتاسیون مقاوم تر هستند.

آب بندی:
آب بندی فلزی به فلزی: هسته دریچه و صندلی دریچه از آلیاژ سخت ساخته شده است تا از آب بندی قابل اعتماد و عمر طولانی تحت اختلاف فشار بالا اطمینان حاصل شود. نوع اصلی مهر و موم.
مهر و موم کمکی: بسته بندی ساقه دریچه (مانند گرافیت ، PTFE) از نشت خارجی جلوگیری می کند. دریچه های API 6A به سطح آب بندی دقیق (مانند PR2 ، PR2F) نیاز دارند.
نیروی عملیاتی و کنترل:
طراحی متعادل: رانش/گشتاور مورد نیاز برای عملکرد دریچه را کاهش دهید (به خصوص برای دریچه های دیفرانسیل فشار بالا با قطر بزرگ).
انتخاب محرک: فشار کافی برای غلبه بر نیروی سیال و اصطکاک برای اطمینان از موقعیت دقیق و قابل اعتماد.

4. سناریوهای برنامه معمولی
تولید نفت و گاز:
لرزش چاه چاه های نفت ، چاه های گاز و چاه های گاز میعانات (فشار چاه ها را کنترل کنید و تولید را تنظیم کنید).
کنترل فشار ورودی جداکننده را آزمایش کنید.
تزریق آب/تزریق گاز کنترل چاه جریان.
کنترل حجم گاز در سیستم های آسانسور مصنوعی (مانند آسانسور گاز).
حفاری و تکمیل:
اجزای اصلی BOP ، برای کشتن خوب و پرتاب استفاده می شود.
کنترل جریان/فشار در سیستم های گردش خون و مایعات تکمیل (MUD).
کنترل جریان و فشار در طول آزمایش تشکیل (DST).
صنایع دیگر:
سیستم های بخار فشار قوی در گیاهان شیمیایی و نیروگاه ها.
خطوط لوله دوغاب در معادن.
سیستم های جت آب با فشار بالا.

5. ملاحظات کلیدی برای انتخاب
انتخاب شیر خفگی مناسب بسیار مهم است و نیاز به ارزیابی دارد:
خواص سیال: روغن ، گاز ، آب ، جریان چند فاز ، محتوای شن و ماسه ، محتوای H₂S/CO₂ (نیاز مواد) ، دما ، ویسکوزیته.
پارامترهای عملیاتی:
فشار بالادست (P1)
فشار پایین دست (P2)
افت فشار پیش بینی شده (ΔP = P1 - P2) - مهمترین پارامتر
حداکثر/حداقل جریان (Q)
دمای سیال
الزامات عملکردی: آیا هدف اصلی کنترل فشار ، جریان یا هر دو است؟ آیا تنظیم مکرر مورد نیاز است؟ آیا کنترل اتوماتیک مورد نیاز است؟
اندازه و روش اتصال: اندازه خط لوله (NPS/DN) ، سطح فشار (مانند کلاس ANSI ، PN) ، استاندارد فلنج (ASME ، API ، DIN) یا اتصال به لب به لب.
درجه مواد: بدن و مواد تر و تمیز باید نیازهای فشار ، دما ، خوردگی و مقاومت در برابر فرسایش را برآورده کنند. روی هسته دریچه ، صندلی دریچه ، مواد قفس/بوشینگ (مانند 316SS ، فولاد دوبلکس ، 625 آلیاژ ، کاربید تنگستن ، سرامیک) تمرکز کنید. NACE MR0175/ISO 15156 (خدمات ترش) را دنبال کنید.
حالت فعال سازی: دستی ، هیدرولیک ، پنوماتیک ، برقی؟ چه مقدار رانش/گشتاور مورد نیاز است؟ آیا بازخورد موقعیت مورد نیاز است؟
استانداردها و مشخصات: پیروی از استانداردهای صنعت بسیار مهم است:
API 6A: مشخصات تجهیزات چاه و درخت کریسمس - اصلی ترین استاندارد برای نفت و گاز بالادست ، پوشش سطح فشار ، مواد ، طراحی ، آزمایش و الزامات مستندات (مانند PSL ، سطح PR).
API 14C/ISO 10418: تجزیه و تحلیل سیستم ایمنی سیستم عامل خارج از کشور ، طراحی و نصب.
API 6D/ISO 14313: مشخصات دریچه خط لوله.
ASME B16.34: فلنج های دریچه ، نخ ها و جوشکاری به پایان می رسد.
NACE MR0175/ISO 15156: صنعت نفت و گاز طبیعی - مواد برای محیط های حاوی HSS در تولید نفت و گاز.

6. نقاط کلیدی برای بهره برداری و نگهداری
عملیات:
به آرامی تنظیم کنید: از تغییرات ناگهانی جریان/فشار که ممکن است باعث ایجاد شوک در سیستم شود ، خودداری کنید.
از باز شدن کوچک خودداری کنید: افتتاح بسیار کوچک خطر فرسایش و کاویتاسیون را افزایش می دهد. حداقل باز شدن شیر را درک کنید.
پارامترهای نظارت: به فشار بالادست و پایین دست ، دما ، تغییرات جریان و سر و صدای/لرزش غیر طبیعی توجه کنید.
نگهداری:
بازرسی منظم:
نشت خارجی (بسته بندی ساقه ، اتصال فلنج).
آیا محرک هموار عمل می کند.
آیا سنج فشار و شاخص موقعیت طبیعی است.
تعمیر و نگهداری پیشگیری:
با توجه به چرخه توصیه شده سازنده ، هسته دریچه ، صندلی دریچه ، قفس/بوشینگ و سایر قطعات پوشیده را بازرسی/جایگزین کنید.
قطعات متحرک را روغن کاری کنید.
بسته بندی ساقه دریچه را بازرسی/جایگزین کنید.
قطعات یدکی: کلیدهای پوشیدن کلید را رزرو کنید (مخصوصاً دریچه های دستی یدکی برای دریچه های خفگی ثابت). $ $