نحوه عملکرد شیر دروازه در استخراج روغن: مکانیسم، انواع و کاربردهای میدانی

الف شیر دروازه کار می کند با بالا بردن یا پایین آوردن یک دروازه (دیسک) مسطح یا گوه‌شکل از طریق مسیر جریان از طریق یک ساقه رزوه‌ای و چرخ دستی - وقتی دروازه کاملاً بالا می‌رود، سوراخ کاملاً بدون مانع است و جریان با حداقل افت فشار عبور می‌کند. هنگامی که به طور کامل پایین می آید، صندلی در برابر دو وجه صندلی موازی یا گوه ای شکل قرار می گیرد تا یک خاموشی دو طرفه و ضد نشتی ایجاد کند. در استخراج نفت، دریچه‌های دروازه، دستگاه اصلی جداسازی روشن/خاموش در سرچاه‌ها، درخت‌های کریسمس، خطوط جریان و منیفولدهای تولید هستند، زیرا جریان تمام سوراخ را با یکپارچگی فشار مورد نیاز برای نفت خام، گاز طبیعی و خدمات آب تولیدی با درجه‌بندی‌های 2000 psi (API 6A Class 2K, 00002) ترکیب می‌کنند. -60 تا 180 درجه سانتی گراد

چرا شیرهای دروازه ای استاندارد در سیستم های تولید روغن هستند؟

شیرهای دروازه ای بر سیستم های لوله کشی استخراج نفت غالب هستند زیرا مسیر جریان مستقیم و تمام سوراخ آنها باعث ایجاد افت فشار تقریبا صفر در موقعیت کاملاً باز می شود - یک مزیت حیاتی زمانی که هر psi فشار سر چاه مستقیماً به نرخ تولید و راندمان بالابری ترجمه می شود. در مقابل، دریچه‌های گلوب با سوراخ اسمی یکسان، ضریب افت فشار (Cv) را معمولاً 5 تا 10 برابر بیشتر می‌کنند، که آنها را به عنوان شیرهای جداسازی اولیه در خطوط تولید با حجم بالا نامناسب می‌کند.

بازار جهانی شیر نفت و گاز تقریباً ارزش گذاری شد 5.4 میلیارد دلار در سال 2023 ، با شیرهای دروازه ای که بزرگترین دسته محصول را بر اساس تعداد واحدهای نصب شده در سراسر تأسیسات تولید بالادست نشان می دهد. یک پد چاه خشکی معمولی ممکن است حاوی 40 تا 80 دریچه دروازه در هر چاه در سراسر درخت کریسمس، خط جریان و سربرگ تولید باشد. یک درخت زیردریایی آب های عمیق ممکن است حاوی 12 تا 24 دریچه دروازه با درجه بندی های مختلف سوراخ و فشار باشد که هر کدام برای عملکرد قابل اعتماد به مدت 20 تا 25 سال با حداقل دسترسی مداخله لازم است.

درک کردن شیر دروازه چگونه کار می کند - مکانیک داخلی، اصل آب بندی، الزامات مواد و حالت های شکست - بنابراین دانش اساسی برای مهندسان نفت، تکنسین های تولید و مهندسین مشخصات شیر است که در عملیات بالادستی نفت و گاز کار می کنند.

چگونه یک شیر دروازه ای کار می کند: مکانیسم داخلی گام به گام

مکانیسم عملکرد یک شیر دروازه، حرکت چرخشی در چرخ دستی یا محرک را به حرکت خطی دروازه از طریق یک ساقه رزوه‌دار تبدیل می‌کند و موقعیت دروازه در داخل بدنه شیر تعیین می‌کند که آیا جریان کاملاً باز، کاملاً بسته یا مسدود شده است. پنج جزء اصلی درگیر در این مکانیسم عبارتند از:

• بدنه و کاپوت: پوسته حاوی فشار در خدمات میدان نفتی، بسته به محتوای H2S و CO2 سیال تولید شده، بدنه معمولاً فولاد آلیاژی AISI 4130 یا 8630، فولاد ضد زنگ Inconel یا دوبلکس است. API 6A کلاس های مواد بدن (AA تا FF و HH) را مشخص می کند که با شدت خدمات ترش مطابقت دارند.
• دروازه (دیسک): عنصر مسطح یا گوه ای شکل که به طور فیزیکی مسیر جریان را مسدود یا باز می کند. در شیرهای دروازه دال - رایج ترین نوع در سر چاه ها - دروازه یک دال فلزی مستطیل شکل با یک پورت دایره ای است که در هنگام باز شدن با سوراخ در یک راستا قرار می گیرد و در صورت بسته شدن از سوراخ خارج می شود.
• صندلی ها: دو سطح مهر و موم حلقوی، یکی در هر طرف دروازه، که دروازه در حالت بسته به آن فشار می آورد. در طرح‌های فلزی، صندلی‌ها معمولاً با استلیت یا کاربید تنگستن برای مقاومت در برابر فرسایش ناشی از سیالات تولیدی مملو از شن، روکش سختی دارند. طرح‌های دارای صندلی نرم از درج‌های PTFE یا الاستومری برای خاموش کردن محکم‌تر در فشارهای دیفرانسیل پایین‌تر استفاده می‌کنند.
• ساقه: میله رزوه ای که چرخ دستی یا محرک را به دروازه متصل می کند. در طراحی ساقه بالارونده، با باز شدن دریچه، ساقه به صورت محوری به سمت بالا حرکت می کند و نشانگر موقعیت بصری را ارائه می دهد. در طراحی ساقه بدون بالا آمدن، ساقه در جای خود می چرخد ​​و دروازه روی رشته های داخلی حرکت می کند - ترجیحاً در جایی که فضای سر عمودی محدود است، مانند درخت کریسمس با پشته BOP در بالا.
• بسته بندی و مهر و موم ساقه: مهر و موم دینامیکی بین ساقه متحرک و کاپوت که از خروج فشار چاه در امتداد ساقه جلوگیری می کند. در سرویس گاز ترش (H2S بالاتر از 0.0003 مگاپاسکال فشار جزئی به ازای NACE MR0175)، بسته بندی باید الاستومرهای سازگار با H2S (معمولا HNBR (لاستیک نیتریل هیدروژنه) یا AFLAS باشد - دارای درجه بندی فشار کامل سر چاه.

چرخه باز و بسته شدن در عملیات میدان نفتی

چرخاندن چرخ دستی در جهت عقربه‌های ساعت، دریچه را می‌بندد (دروازه پایین می‌آید)، و در خلاف جهت عقربه‌های ساعت باز می‌شود (دروازه به سمت بالا می‌رود) - قرارداد جهانی که توسط یادداشتی "راست-سفت، چپ-لوس" تأیید شده است، اگرچه تمرین میدان نفتی همیشه قبل از عملیات در چاه زنده جهت را تأیید می کند. توالی عملیاتی در یک شیر دروازه سر چاه به شرح زیر است:

• سکته مغزی باز: چرخش خلاف جهت عقربه های ساعت چرخ دستی باعث بالا آمدن ساقه می شود (نوع ساقه بلند). دروازه متصل به پایین ساقه از مسیر جریان خارج می شود. پورت در گیت دال با سوراخ شیر در یک راستا قرار می گیرد و یک گذرگاه جریان مستقیم با قطر داخلی برابر با سوراخ اسمی لوله ایجاد می کند. باز شدن کامل بسته به گام ساقه و اندازه دریچه معمولاً به 10 تا 40 چرخش نیاز دارد.
• موقعیت باز کامل: دروازه به طور کامل به داخل حفره کاپوت بالای مسیر جریان جمع می شود. سیال چاه از داخل سوراخ کامل با تلاطم یا افت فشار ناچیز جریان می‌یابد - یک مزیت کلیدی برای عملیات پیگینگ و اندازه‌گیری جریان چند فازی.
• بسته شدن سکته مغزی: چرخش در جهت عقربه های ساعت دروازه را در مسیر جریان پایین می آورد. همانطور که دروازه به صندلی نزدیک می شود، فشار پایین دست به حرکت دروازه در مقابل صندلی پایین دست کمک می کند (در طرح های صندلی پایین دست). چرخش های نهایی نیروی مکانیکی نشستن را از طریق نخ ساقه اعمال می کند و دروازه را محکم روی هر دو صندلی فشار می دهد تا مهر و موم خاموش کننده ایجاد شود.
• صندلی عقب: اکثر شیرهای دروازه میدان نفتی دارای یک صندلی عقب هستند - یک مهر و موم ثانویه فلز به فلز بین ساقه و درپوش که در موقعیت کاملا باز قرار می گیرد و بسته بندی را از فشار سوراخ چاه جدا می کند. این امکان تعویض بسته بندی تحت فشار در مواقع اضطراری را فراهم می کند، اگرچه این عمل فقط توسط پرسنل آموزش دیده تحت پروتکل های ایمنی دقیق انجام می شود.

چه نوع شیرهای دروازه ای در استخراج روغن استفاده می شود؟

استخراج روغن از چندین طرح مجزای شیر دروازه ای استفاده می کند که هر کدام برای عملکرد خاصی در سیستم تولید بهینه شده اند - و انتخاب نوع اشتباه یکی از دلایل اصلی خرابی زودرس شیر و مداخلات برنامه ریزی نشده چاه است.

1. دریچه های دروازه ای اسلب (شیرهای دروازه ای کشویی موازی)

دریچه های دروازه اسلب طراحی استاندارد روی سر چاه ها و درختان کریسمس هستند و از یک دروازه مستطیلی مسطح با سوراخ عبوری استفاده می کنند که در هنگام باز بودن با سوراخ دریچه هماهنگ می شود و در صورت بسته شدن به سمت حفره بدنه جابجا می شود. دروازه با فشار خط در موقعیت بسته در برابر صندلی پایین دست نگه داشته می شود - یک عمل آب بندی خود انرژی که عملکرد خاموش شدن را با افزایش فشار چاه بهبود می بخشد. اکثر شیرهای سرچاهی API 6A از 2 اینچ تا 7-1/16 اینچ سوراخ اسمی از این طرح استفاده می کنند. درجه بندی فشار تا 20000 psi (138 مگاپاسکال) در دسترس است که نیازهای چاه HPHT (دمای بالا فشار بالا) را برآورده می کند.

2. دریچه های گیت گسترش یافته

دریچه های گیت انبساطی از مجموعه گیت دو بخش استفاده می کنند که با رسیدن شیر به موقعیت کاملاً باز یا کاملاً بسته به صورت شعاعی منبسط می شود و بخش های دروازه را به طور همزمان در مقابل هر دو صندلی بالادست و پایین دست مجبور می کند تا یک آب بندی دو طرفه و دوبلوک ایجاد کند. این طراحی عملاً حجم حفره بین بخش‌های دروازه و صندلی‌ها را حذف می‌کند و آن را در برابر تجمع زباله بسیار مقاوم می‌کند - یک مزیت مهم در چاه‌های تولید شن و ماسه که در آن حفره‌های دروازه‌های دال استاندارد شن تشکیل را به دام می‌اندازند که از بسته شدن کامل جلوگیری می‌کند. گیت های انبساط معمولاً روی شیرهای دروازه اصلی و شیرهای سوآب درخت کریسمس مشخص می شوند که در آن قابلیت اطمینان قطع مطلق غیرقابل مذاکره است.

3. شیرهای دروازه ای از طریق مجرا

دریچه های دروازه از طریق مجرا یک مسیر جریان صاف و تمام سوراخ را در هر دو موقعیت باز و بسته حفظ می کنند، با دروازه طراحی شده به گونه ای که حفره بدنه هرگز با سوراخ خط لوله ارتباط برقرار نمی کند - آنها را به نوع مورد نیاز برای عملیات پیگینگ خط لوله و برای کاربردهایی که هیچ حجم مرده حفره ای قابل قبول نیست تبدیل می کند. در تولیدات فراساحلی، شیرهای دروازه عبوری در وظایف جداسازی خط لوله صادراتی مشخص می‌شوند که در آن ابزارهای بازرسی خطی (خوک‌های هوشمند) باید بدون انسداد عبور کنند. آنها همچنین در خطوط لوله نفت خام سنگین و مومی ترجیح داده می شوند که در آن سیال محبوس شده در حفره های شیر استاندارد در حین خاموش شدن جامد می شود و از بازگشایی مجدد جلوگیری می کند.

4. شیرهای دروازه زیر دریا

دریچه‌های دروازه زیر دریا، طراحی‌های دال یا دروازه‌های توسعه‌دهنده مهندسی شده‌ای هستند که برای نصب بر روی سر چاه‌های بستر دریا، منیفولدها و پایانه‌های خط لوله (PLET) در عمق آب تا 3000 متر، با عمر عملیاتی 25 سال بین مداخلات خدماتی هستند. تفاوت‌های کلیدی با شیرهای سطحی عبارتند از: محرک‌های هیدرولیکی جبران‌شده با فشار (برای جبران فشار آب هیدرواستاتیک در عمق)، مواد بدنه مقاوم در برابر خوردگی (فولاد ضد زنگ دوبلکس یا فوق دوبلکس، یا روکش اینکونل 625)، رابط‌های گشتاور نادیده گرفته شده قابل اجرا با ROV، و رده‌بندی صلاحیت‌بندی فشار هیدروستا در هر API کامل1. یک دریچه دروازه زیردریایی 4-1/16 اینچ 10000 psi برای درخت کریسمس در آب های عمیق معمولاً 200 تا 400 کیلوگرم وزن دارد و بسته به درجه مواد و مشخصات محرک، 25000 تا 80000 دلار هزینه دارد.

نحوه مقایسه انواع شیر دروازه ای در خدمات استخراج روغن

جدول زیر چهار مورد اولیه را با هم مقایسه می کند انواع شیر دروازه ای مورد استفاده در تولید روغن در میان ویژگی های مرتبط با عملیات بالادستی.

جدول 1: مقایسه انواع شیر دروازه ای مورد استفاده در استخراج روغن از نظر درجه بندی فشار، مقاومت شن و ماسه، قابلیت پیگینگ، جهت آب بندی، محل کاربرد و هزینه نسبی.

چگونه یک شیر دروازه ای با سایر انواع شیر در تولید روغن مقایسه می شود؟

دریچه‌های دروازه برای وظایف جداسازی روشن/خاموش در تولید روغن بهینه‌سازی شده‌اند و هرگز نباید برای مهار جریان استفاده شوند - وقتی نیمه باز است، دریچه در جریان جریان می‌لرزد و به سرعت صندلی‌ها و صفحه‌های دروازه را فرسایش می‌دهد و منجر به شکست زودرس آب‌بند می‌شود. درک کردن where gate valves are superior — and where they are not — prevents costly mis-specification.

جدول 2: مقایسه شیرهای دروازه ای در برابر انواع دیگر شیرها که معمولاً در تولید روغن استفاده می شوند، بر اساس عملکرد جریان، تناسب دریچه گاز، افت فشار و کاربرد معمولی.

کدام استانداردها بر شیرهای دروازه ای در استخراج نفت حاکم هستند؟

الفPI 6A (Wellhead and Christmas Tree Equipment) is the primary standard governing gate valves used directly at the wellhead, while API 6D governs pipeline gate valves and ASME B16.34 covers general-purpose industrial gate valves used in oil production facilities. هر استاندارد کلاس‌های فشار، الزامات مواد، پروتکل‌های آزمایش و انتظارات مدیریت کیفیت را تعریف می‌کند.

الفPI 6A — Wellhead Gate Valves

الفPI 6A defines the most rigorous performance and material requirements for gate valves in direct wellbore service ، منعکس کننده ماهیت حیاتی ایمنی یکپارچگی سر چاه است. مفاد کلیدی عبارتند از:

• کلاس های فشار: 2000 / 3000 / 5000 / 10000 / 15000 / 20000 psi (13.8 مگاپاسکال تا 138 مگاپاسکال). هر کلاس دارای درجه بندی فشار-دما و ضخامت دیواره و مواد مورد نیاز است.
• طبقات مواد: الفA (general service), BB (low temperature to -46°C), CC, DD (H2S service per NACE MR0175), EE (H2S low temperature), FF, HH (high H2S, high temperature). A deepwater HPHT well may require Class EE or HH valves throughout the Christmas tree.
• سطوح مشخصات محصول (PSL): PSL 1 تا PSL 4، با PSL 3G و PSL 4 که نیاز به بررسی 100٪ غیر مخرب، قابلیت ردیابی کامل همه مواد، آزمایش پذیرش شاهد کارخانه، و آزمایش عملکرد PR2 (از جمله شرایط فشار و دما در چرخه کامل) دارد.
• کلاس های دما: K (60- تا 82 درجه سانتیگراد)، L (46- تا 82 درجه سانتیگراد)، P (29- تا 82 درجه سانتیگراد)، R (18- تا 121 درجه سانتیگراد)، S (18- تا 149 درجه سانتیگراد)، T (18- تا 177 درجه سانتیگراد)، U (18- درجه سانتیگراد تا 18 درجه سانتیگراد)، (18- درجه سانتیگراد تا 1)

الفPI 6D — Pipeline Gate Valves

الفPI 6D specifies requirements for pipeline gate valves in the gathering, transmission, and distribution of oil and gas, with pressure classes aligned to ASME B16.34 (Class 150 through Class 2500). دریچه های دروازه خط لوله تحت پوشش API 6D باید الزامات مربوط به ابعاد سوراخ را مطابق با پیگینگ هوشمند خط لوله، آب بندی دو طرفه، طراحی ضد الکتریسیته ساکن (برای جلوگیری از تجمع الکترواستاتیک در سرویس گاز) و بسته بندی انتشار فراری کم انتشار مطابق با ISO 15848-1 داشته باشند.

شیرهای دروازه ای در سیستم های تولید روغن چگونه فعال می شوند؟

شیرهای دروازه در استخراج روغن بسته به سرعت بسته شدن مورد نیاز، منبع انرژی موجود و اینکه آیا شیر بخشی از یک سیستم خاموشی اضطراری (ESD) است، توسط چرخ دستی، محرک هیدرولیک، محرک پنوماتیک یا محرک الکتریکی کار می کنند.

• چرخ دستی: برای شیرهای جداسازی نادر در خطوط جریان و تاسیسات کم فشار استفاده می شود. گشتاور عملیاتی معمولی برای شیر دروازه‌ای 4 اینچی 5000 psi در برابر فشار دیفرانسیل کامل 200 تا 600 نیوتن متر است - با قابلیت دستی با یک چرخ دستی استاندارد اما برای شیرهای بزرگتر و فشار بالاتر حاشیه‌ای است.
• محرک هیدرولیک (بازگشت فنر بدون خرابی): روش فعال سازی استاندارد برای شیرهای دروازه چاه و درخت کریسمس. تامین هیدرولیک از پانل کنترل سر چاه (WHCP) دریچه را در برابر فشار فنر باز می کند. از دست دادن فشار هیدرولیک باعث می شود که فنر به طور خودکار دریچه را ببندد - پیکربندی Fail-safe-closed (FSC) مورد نیاز برای عملکردهای ESD در چاه های تولید. فشار هیدرولیک باز کردن معمولی: 140-210 بار (2000-3000 psi).
• محرک پنوماتیک: در دریچه‌های دروازه پلت فرم تولید از بالا که در آن هوای ابزار در دسترس است استفاده می‌شود. در شیرهای دریچه سر چاهی که سیال هیدرولیک از قبل برای عملکردهای BOP و کنترل وجود دارد، کمتر رایج است. برگشت فنری بدون خرابی در همان پیکربندی FSC موجود است.
• محرک موتور الکتریکی (EMA): به طور فزاینده ای در چاه های راه دور، دریچه های ESD خشکی و سیستم های تولید زیر آب در زیر آب که برق در دسترس است اما زیرساخت های هیدرولیکی در دسترس است استفاده می شود. محرک‌های الکتریکی به پشتیبان باتری یا UPS برای قابلیت ESD در سناریوهای قطع برق نیاز دارند.
• محرک هیدرولیک زیر دریا: دریچه های دروازه ای زیردریایی آب های عمیق از محرک های هیدرولیکی جبران شده با فشار استفاده می کنند که از تاسیسات سطحی به ناف زیر دریا متصل می شوند. فشار هیدرولیک فعال باید بر نیروی فنر و فشار آب هیدرواستاتیک خارجی غلبه کند - در عمق 3000 متری آب، تقریباً 300 بار (4350 psi) فشار برگشتی در سمت برگشت محرک اضافه می کند.

سوالات متداول: چگونه یک شیر دروازه در استخراج روغن کار می کند

س: چرا نمی توان از شیر دروازه برای کاهش جریان در دهانه چاه استفاده کرد؟

دریچه گیت - نگه داشتن آن تا حدی باز برای محدود کردن جریان - در عمل میدان نفتی ممنوع است زیرا جت با سرعت بالا سیال تولید شده از طریق دروازه نیمه باز باعث فرسایش شدید صفحه دروازه و سطوح صندلی در عرض چند ساعت تا چند روز پس از کار می شود. نفت خام یا گاز مملو از شن و ماسه با سرعت دهانه چاه 5-30 متر بر ثانیه به عنوان یک محیط برش ساینده در برابر فلز دروازه در معرض دید عمل می کند. دریچه دروازه ای که گاز گرفته شده است معمولاً آسیب دیدگی صندلی را نشان می دهد که از خاموش شدن کامل در یک دوره عملیاتی منفرد جلوگیری می کند. دریچه های خفه کننده اختصاصی - طراحی شده با کاربید تنگستن یا تریم سرامیکی قابل تعویض - برای همه عملکردهای کنترل سرعت جریان در سر چاه استفاده می شود، در حالی که شیرهای دروازه فقط به طور کامل باز یا کاملا بسته عمل می کنند.

س: چه چیزی باعث می شود شیر دروازه سر چاه به طور کامل بسته نشود؟

سه دلیل رایج برای شکست کامل دریچه دریچه سر چاه عبارتند از تجمع شن و ماسه در حفره دروازه، آسیب فرسایش به دروازه یا صندلی ها و خرابی محرک هیدرولیک به دلیل از دست دادن فشار منبع تغذیه یا خستگی فنر. تجمع شن و ماسه به ویژه موذیانه است - ماسه تشکیلی که در طول دوره های تولید وارد حفره بدن می شود می تواند طی هفته ها تا ماه ها فشرده شود و به طور مکانیکی از پایین آمدن کامل دروازه به موقعیت بسته جلوگیری کند. به همین دلیل است که توسعه طرح‌های دریچه دروازه (که حجم حفره را به حداقل می‌رساند) و برنامه‌های تمرین منظم شیر (بهره‌برداری از شیر در طول فصلی کامل یا همانطور که در سیستم مدیریت تعمیر و نگهداری مشخص شده است) یک روش استاندارد در چاه‌های تولید شن و ماسه است. فرسایش صندلی ناشی از آسیب های دریچه گاز قبلی دلیل اصلی دیگر است - شیار صندلی به صورت بصری باز در بازرسی نشانگر قطعی این است که شیر نیاز به نوسازی یا تعویض دارد.

س: تفاوت بین دریچه گیت ساقه بالارونده و دریچه ساقه غیربالا در سرویس میدان نفتی چیست؟

الف rising stem gate valve provides a direct visual position indicator — the stem extends upward from the bonnet as the valve opens, and personnel can confirm open/closed status at a glance — while a non-rising stem valve uses a stem that rotates in place with the gate travelling internally on threads, providing no external visual position indication. در خدمات میدان نفتی، طرح‌های ساقه بالارونده در تجهیزات سرچاهی سطحی ترجیح داده می‌شوند که در آن تأیید موقعیت دریچه یک الزام ایمنی در طول عملیات چاه است. طرح‌های ساقه بدون بالا آمدن در درخت‌های کریسمس با فاصله بالای سر محدود (مخصوصاً در جایی که یک BOP سیمی یا لوله‌های سیم پیچی BOP باید بالای درخت چیده شود) و در دریچه‌های زیر دریا که امتداد ساقه ارتفاع غیرقابل قبولی به مجموعه درخت اضافه می‌کند استفاده می‌شود. تمام شیرهای دروازه فعال در سرویس ESD باید سیگنال های بازخورد موقعیت (سوئیچ های محدود باز/بست) بدون در نظر گرفتن نوع ساقه، برگشت به صفحه کنترل سر چاه و سیستم ایمنی تاسیسات داشته باشند.

س: هر چند وقت یکبار باید دریچه های دروازه روی درخت کریسمس اجرا شوند؟

بهترین روش صنعت و بیشتر چارچوب‌های نظارتی مستلزم آن است که شیرهای دروازه درخت کریسمس به طور کامل (از طریق حرکت باز کردن، بسته شدن و باز کردن کامل آنها) با حداقل فرکانس یک بار در هر سه ماه برای درختان سطحی، با نتایج مستند شده در سیستم مدیریت نگهداری، اعمال شوند. شیرهای دروازه ای که برای مدت طولانی در یک موقعیت ثابت باقی می مانند - به ویژه در سرویس های ترش یا با شن و ماسه بالا - در معرض خطر چسبندگی دروازه به صندلی (به ویژه در سرویس H2S که ترکیبات سولفیدی می توانند به عنوان عامل اتصال بین سطوح فلزی عمل کنند) یا بسته بندی شنی که از حرکت جلوگیری می کند، هستند. برخی از اپراتورها در چاه های شن و ماسه بالا ماهیانه شیرهای دروازه اصلی را تمرین می کنند. API 6A و اکثر استانداردهای یکپارچگی چاه شرکت عامل مستلزم آن است که عدم موفقیت در دستیابی به یک تست تمام سکته موفقیت آمیز باعث بازرسی فوری و دستور کار تعمیر شود قبل از اینکه شیر برای عملکرد ESD متکی باشد.

س: چه موادی برای شیرهای دروازه در خدمات تولید روغن ترش (H2S) استفاده می شود؟

شیرهای دروازه در سرویس H2S باید با NACE MR0175 / ISO 15156 مطابقت داشته باشند، که برای جلوگیری از ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) - نوعی از شکنندگی فشردگی هیدروژنی که می‌تواند باعث شکنندگی فولاد سخت شود، باید تمام اجزای فلزی خیس‌شده دارای مقادیر سختی کمتر از HRC 22 (معادل تقریباً 250 HBW) باشند. مواد قابل قبول بدنه و کاپوت شامل فولاد نرمال و تمپر شده AISI 4130 (با سختی کنترل شده)، فولاد ضد زنگ 316L برای سرویس فشار کمتر و فولاد ضد زنگ دوبلکس یا فوق دوبلکس برای سرویس ترکیبی ترش و کلرید است. آلیاژهای روکش سخت صندلی و دروازه نیز باید برای مقاومت SSC انتخاب شوند - کاربید تنگستن با چسب نیکل (به جای چسب کبالت) برای روکش‌های صندلی سرویس ترش مشخص شده است. فنرها، پیچ و مهره ها و مواد ساقه همگی به تأیید انطباق NACE نیاز دارند.

س: آیا می توان شیر دروازه را در محل بر روی سر چاه زنده تعمیر کرد؟

تعمیر و نگهداری محدود در محل در شیرهای دروازه چاه زنده امکان پذیر است - مخصوصاً تعویض بسته بندی با استفاده از عملکرد صندلی عقب - اما تعمیر دروازه یا صندلی مستلزم جداسازی شیر از فشار سوراخ چاه است که در عمل به معنای از بین بردن چاه یا نصب یک ابزار جداسازی موقت در بالادست است. تدارک صندلی عقب در شیرهای دروازه API 6A به غده بسته‌بندی اجازه می‌دهد زمانی که دریچه در موقعیت کاملاً باز و با صندلی عقب درگیر است، به غده بسته‌بندی با فشار کامل سوراخ چاه دسترسی داشته باشید، اما این یک عملیات پرخطر است که نیاز به تجزیه و تحلیل ایمنی شغلی اختصاصی و مجوز کار دارد. هر گونه تعمیر دروازه، صندلی یا بدنه نیاز به جداسازی فشار کامل دارد. به همین دلیل، چاه های خشکی معمولاً حداقل دارای یک شیر دروازه اصلی و یک شیر بال در هر مسیر جریان هستند که قابلیت جداسازی اضافی را فراهم می کند به طوری که یک شیر می تواند حفظ شود در حالی که دیگری مهار چاه را فراهم می کند.

خلاصه: درک نحوه عملکرد شیر دروازه در استخراج نفت

درک کردن شیر دروازه چگونه کار می کند در استخراج نفت فراتر از مکانیزم اصلی باز/بستن است - فیزیک آب بندی، علم مواد خدمات ترش و فرسایشی، مهندسی محرک برای عملیات ایمن، انطباق با استاندارد API، و نظم و انضباط تعمیر و نگهداری مورد نیاز برای عملکرد این دستگاه های جداسازی حیاتی در طول عمر چاه را در بر می گیرد.

• دریچه های دروازه ای اسلب اسب کاری استاندارد برای جداسازی سر چاه و درخت کریسمس هستند که جریان تمام سوراخ را با حداقل افت فشار در درجه بندی فشار از 2000 تا 20000 psi ارائه می دهند.
• دریچه های دروازه ای گسترش دهنده مقاومت در برابر شن و ماسه و آب بندی دو طرفه را برای وظایف دریچه اصلی و شیر سواب در چاه های تولید شن ارائه می دهد.
• دریچه های دروازه ای از طریق مجرا پیگینگ خط لوله را فعال می کند و در خطوط صادرات و جمع آوری آب بندی بدون حفره فراهم می کند.
• دریچه های دروازه زیر دریا این قابلیت ها را به محیط های آب های عمیق با نیازهای عمر سرویس 25 ساله بدون مداخله گسترش دهید.
• الفll wellhead gate valves must be فقط کاملاً باز یا کاملاً بسته عمل می‌کند، هرگز گاز نمی‌گیرد، به طور منظم ورزش می‌کند، و برای فشار، دما و ترکیب سیال چاه با کلاس مواد API 6A و PSL مناسب است.

برای هر مهندس نفت یا تکنسین تولید، درک کاملی از شیر دروازه چگونه کار می کند - و مهمتر از آن، نحوه شکست آن - یکی از با ارزش ترین اقلام دانش فنی برای حفظ یکپارچگی چاه و راندمان تولید در طول عمر تولیدی یک چاه نفت یا گاز است.