شیرهای دروازه نفت و گاز: انواع، مواد، رتبه بندی فشار API و راهنمای انتخاب

چه چیزی یک شیر دروازه را در عملیات نفت و گاز ضروری می کند؟

دریچه‌های دروازه، موتورهای کار نفت و گاز بالادست هستند، زیرا سه کار سخت را در یک چاه انجام می‌دهند: جداسازی، خاموشی اضطراری، و کنترل جهت جریان. طراحی مستقیم آنها به این معنی است که سوراخ کاملاً با خط لوله هماهنگ است، بنابراین افت فشار حداقل است و زباله در اطراف سطوح آب بندی جمع نمی شود. به همین دلیل است که آنها بر درختان کریسمس، خطوط جریان، منیفولدها و سیستم های گلی تسلط دارند.

سه ویژگی عملیاتی تسلط آنها را توضیح می دهد:

• خاموشی محکم حباب — دروازه های فلزی یا فلزی با صندلی نرم حتی پس از سال ها سرویس مهر و موم مثبت را ارائه می دهند.
• آب بندی دو جهته - فشار می تواند از هر جهتی وارد شود بدون اینکه بر عملکرد تأثیر بگذارد.
• حداقل تلاطم - دهانه کامل سوراخ باعث کاهش فرسایش و ارتعاش در خطوط لوله با جریان بالا می شود.

برای تجهیزات سر چاه، شیرهای دروازه ای رزوه دار یا فلنجی معمولاً به عنوان شیرهای اصلی، شیرهای بال و شیرهای پوششی نصب می شوند. آنها مشخصات API 6A را برای کنترل فشار برآورده می کنند و برای الزامات عملکرد دقیق (PR1 یا PR2) آزمایش می شوند.

شیر دروازه در داخل یک چاه چگونه کار می کند؟

یک شیر دروازه با یک حرکت ساده به سمت بالا و پایین کار می کند: ساقه می چرخد، که دروازه را یا به مسیر جریان (موقعیت بسته) یا خارج از آن (موقعیت باز) حرکت می دهد. از آنجا که دروازه عمود بر جریان حرکت می کند، شیر برای باز شدن کامل نیاز به چرخش های متعدد دارد، اما این امر همچنین از آسیب تصادفی دریچه گاز جلوگیری می کند.

اجزای کلیدی که باید بدانید

درک معماری داخلی به شما کمک می کند کیفیت را ارزیابی کرده و تعمیر و نگهداری را برنامه ریزی کنید:

• بدنه و کاپوت - محفظه فولادی ریختگی یا آهنگری که حاوی فشار است. معمولاً توسط ناودانی یا اتصال رزوه ای به هم متصل می شوند.
• دروازه - دیسکی که حرکت می کند تا جریان را مسدود یا اجازه دهد. طرح های جامد، تقسیم شده یا در حال گسترش در دسترس هستند.
• ساقه - گشتاور را از چرخ دستی یا محرک به دروازه منتقل می کند. طرح‌های ساقه بالارونده یک نشانه بصری باز/بسته را نشان می‌دهند.
• حلقه های صندلی - حلقه های فشرده یا رزوه ای که سطح آب بندی را تشکیل می دهند. اینها بیشترین سایش را دارند.
• بسته بندی و مهر و موم – جلوگیری از نشت در اطراف ساقه دریچه‌های سرچاهی فشار بالا از بسته‌بندی پرانرژی استفاده می‌کنند که در نوسانات گسترده دما محکم می‌ماند.

هنگامی که دروازه در موقعیت کاملا باز است، سوراخ بدون مانع است، که اجازه می دهد تا خوک ها از آن عبور کنند و فرسایش را پایین نگه می دارد - یک مزیت مهم در آب تولید شده و جریان چند فازی.

انواع اصلی شیرهای دروازه مورد استفاده در میادین نفتی

همه شیرهای دروازه یکسان نیستند. انتخاب نوع نادرست می تواند منجر به شکست زودرس شود، بنابراین درک طبقه بندی اساسی مورد استفاده در صنعت مفید است.

در خدمات سرچاهی نفت و گاز، شیرهای دروازه انبساط اغلب ترجیح داده می شوند زیرا برای انرژی دادن به آب بندی به فشار متکی نیستند. برای چاه های گاز فشار بالا، این به معنای آب بندی حباب بند مطمئن تر حتی در فشار دیفرانسیل پایین است. در سمت حفاری، شیرهای گیت گلی به سبک DM یا OTECO رایج هستند زیرا نشیمنگاه های الاستومری آنها را می توان در میدان بدون برداشتن بدنه شیر از خط تعویض کرد.

انتخاب مواد: محرک واقعی عملکرد سوپاپ

انتخاب ماده تنها مهم ترین عاملی است که تعیین می کند شیر دروازه در گاز ترش، دمای بالا یا خدمات ساینده دوام می آورد یا خیر. نام‌گذاری‌های API 6A مانند AA، BB، CC، DD، EE، FF و HH کلاس‌های مواد را بر اساس شرایط خدمات، از جمله محتوای H2S، فشار جزئی و محدودیت‌های دما تعریف می‌کنند.

یک اشتباه رایج، مشخص کردن بدنه شیر در فولاد کربنی برای سرویسی است که نیاز به تزئینات فولادی ضد زنگ دارد. این منجر به خوردگی سریع و در نهایت مشکلات کنترل چاه می شود. در اینجا یک تفکیک عملی از کلاس های مواد آورده شده است:

• AA / BB – سرویس عمومی، بدون H2S؛ معمولاً فولاد کربنی یا فولاد کم آلیاژ. مناسب برای تزریق روغن شیرین و آب.
• CC / DD – مقاومت H2S متوسط؛ تریم فولاد ضد زنگ 316 استاندارد برای دروازه و صندلی ها است.
• EE / FF – سرویس ترش به ازای NACE MR0175؛ تمام قطعات خیس شده آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی هستند. برای چاه های گاز با فشار جزئی H2S بالای 3.5 کیلو پاسکال مورد نیاز است.
• HH - خدمات ترش شدید؛ از آلیاژهای مبتنی بر نیکل مانند Inconel 718 استفاده می کند. رایج در چاه های فشار بالا با دمای بالا (HTHP).

فراتر از متالورژی، باید بررسی کنید که شیر دروازه با الزامات فعلی مواد در محیط چاه شما مطابقت دارد. اگر سیال تکمیلی حاوی CO2 یا کلرید باشد، مواد تراش باید متناسب با آن ارتقا یابد.

اندازه، کلاس های فشار، و اتصالات انتهایی

شیرهای دروازه ای برای سرویس بالادست تنها با اندازه لوله انتخاب نمی شوند. درجه بندی فشار کامل سیستم، ابعاد رو در رو و اتصالات انتهایی باید با طراحی سر چاه یا منیفولد مطابقت داشته باشد.

رتبه بندی فشار

شیرهای دروازه ای API 6A بر اساس فشار کاری در سر چاه طبقه بندی می شوند. رایج ترین کلاس های فشار عبارتند از:

• 2000 psi – چاه های کم عمق، تزریق آب کم فشار
• 3000 psi - درختان استاندارد تولید خشکی
• 5000 psi - رایج برای چاه های با عمق متوسط و عملیات شکستگی
• 10000 psi – چاه های گاز پرفشار و حفاری عمیق
• 15000 psi - مخازن HTHP و فوق عمیق
• 20000 psi - HTHP شدید، معمولاً زیر دریا

فشار کاری نامی شیر را با فشار آزمایشی آن اشتباه نگیرید. API 6A نیاز به تست بدن با 1.5 برابر فشار کاری دارد. همیشه قبل از نصب، درجه فشار شیر را روی پلاک تایید کنید.

محدوده اندازه و اتصالات انتهایی

دریچه های دروازه ای که در تجهیزات سر چاه استفاده می شود معمولاً از اندازه های 1-13/16 اینچ تا 11 اینچ متغیر است. اتصالات انتهایی شامل فلنج های میخ دار، رزوه ای، انتهای جوش و اتصالات گیره-هاب است. برای سیستم های گل حفاری، اتصالات فلنجی یا جوش لب به لب استاندارد هستند زیرا می توانند بارهای ضربه ای ارتعاش و اتصال چکش را تحمل کنند.

شیرهای دروازه در مقابل شیرهای توپی: کدام یک را باید انتخاب کنید؟

مهندسان اغلب بین شیرهای دروازه و شیرهای توپی برای خدمات میدان نفتی بحث می کنند. پاسخ به عملکرد مورد نیاز بستگی دارد. اگر به یک شیر برای کنترل سریع روشن/خاموش در هنگام شکستگی یا آزمایش چاه نیاز دارید، یک شیر توپی عملکرد یک چهارم چرخشی را ارائه می دهد. با این حال، برای دریچه گاز یا برای جابجایی سیالات با محتوای جامد بالا، حرکت خطی شیر دروازه و سوراخ کامل بخشنده تر است.

برای سرویس جداسازی سر چاه، شیرهای دروازه ای انتخاب معمولی هستند زیرا ساقه بالارونده آنها نشانه بصری موقعیت دریچه را ارائه می دهد که در طول مداخلات چاه و عملیات جریان برگشتی ارزشمند است.

انتخاب شیرهای دروازه: معیارهای حیاتی برای تدارکات

هنگامی که برای تعیین یک شیر دروازه آماده هستید، یک چک لیست را برای جلوگیری از عدم تطابق گران قیمت بررسی کنید. ما خرابی های زیادی را دیده ایم که توسط بدنه شیری که اندازه آن را برآورده می کند اما مشخصات محیطی را برآورده نمی کند. در اینجا به ترتیب اولویت ما به مشتریان خود توصیه می کنیم:

1. فشار کاری و دمای سیستم را تایید کنید.
2. ترکیب سیال (H2S، CO2، کلریدها، محتوای جامد) را شناسایی کنید.
3. کلاس مواد را در API 6A (AA تا HH) تعیین کنید.
4. اندازه سوراخ و سازگاری اتصال انتهایی را بررسی کنید.
5. بر اساس عملکرد آب بندی مورد نیاز، طرح دروازه - جامد، دال یا منبسط شونده را انتخاب کنید.
6. نوع تحریک را مشخص کنید: دستی، هیدرولیک یا پنوماتیک.
7. اسناد گواهینامه و قابلیت ردیابی (تنوگرام API، MTR، مطابقت با NACE) را تأیید کنید.

یک راه مفید برای ارزیابی یک تامین کننده، بررسی محدوده محصولات آنهاست. سازنده ای که چندین سبک شیر دروازه را ارائه می دهد، مانند شیرهای دروازه با بدنه فولادی آهنگری و گواهینامه API 6A ، توانایی تولید مورد نیاز شما را نشان می دهد. به طور مشابه، ارائه دهنده ای که تولید می کند دریچه های دروازه ای برای سرویس گاز فشار بالا نسبت به شرایطی که فقط دریچه‌های کالایی می‌سازد، احتمال بیشتری دارد که شرایط چاله را درک کند.

تامین کنندگان دریچه گیت انبساط 5IN چین، شرکت شیر گیت انبساط کننده سفارشی 5IN Jiangsu Zhonglin Oil Equipment Co., Ltd تامین کننده شیر گیت گسترش دهنده 5IN چین و شرکت دریچه گیت گسترش دهنده 5IN است، ما متخصص ... مشاهده محصول →

چین GATE VALVE FC تامین کنندگان، سفارشی GATE VALVE FC Company- Jiangsu Zhonglin Oi Jiangsu Zhonglin Oil Equipment Co., Ltd تامین کننده GATE VALVE FC چین و شرکت GATE VALVE FC است، ما در تولید GAT سفارشی تخصص داریم... مشاهده محصول →

نصب و نگهداری: اجتناب از خرابی در میدان

یک شیر دروازه فقط به اندازه نصب آن خوب است. شایع ترین علت ریشه ای نشت زودرس شیر، عیوب ساخت نیست، بلکه نصب نامناسب است - پیچش بیش از حد کاپوت، ناهماهنگی فلنج ها، یا عدم تحمل وزن لوله. این قوانین را دنبال کنید:

بهترین روش های نصب

• قبل از نصب، خط لوله را بشویید تا سرباره و رسوب جوش که می تواند به سطوح نشیمنگاه آسیب برساند از بین ببرید.
• هنگام نصب شیر را در وضعیت کاملا بسته قرار دهید تا از گیت محافظت شود.
• لوله را به طور مستقل نگه دارید تا بدنه شیر بارهای خمشی را تحمل نکند.
• از الگوی گشتاور صحیح برای گل میخ های فلنج استفاده کنید. سفت شدن بیش از حد می تواند بدن را منحرف کرده و باعث نشتی شود.

تعمیر و نگهداری روتین

به طور دوره ای شیر را از حالت کاملا بسته به کاملا باز چرخانید تا از رسوب روی ساقه جلوگیری شود. برای شیرهای گیت گلی، سالانه صندلی ها را بررسی کنید. اگر فرسوده شده باشند اما آسیب نبینند، تعویض صندلی و مهر و موم در مزرعه ساده است. رزوه های ساقه را با یک روان کننده سازگار چرب کنید و به نشتی های بسته بندی ساقه توجه کنید - این اولین نشانه نزدیک شدن به پایان عمر شیر است.

قابلیت اتوماسیون و خاموش کردن از راه دور

سایت های چاه مدرن به طور فزاینده ای به سمت کنترل خودکار دریچه ها حرکت می کنند. محرک‌های هیدرولیک و پنوماتیک به شیرهای دروازه اجازه می‌دهند که از صفحه کنترل یا از طریق سیگنال‌های راه دور کار کنند. این امر به ویژه برای سیستم های ایمنی بسیار مهم است، جایی که دریچه دروازه باید به سرعت در هنگام ضربه یا انفجار بسته شود.

هنگام یکپارچه سازی محرک ها، بررسی کنید که گشتاور مورد نیاز شیر دروازه در حداکثر فشار دیفرانسیل در حد ظرفیت محرک باشد. دریچه دروازه ای که در هنگام خاموشی اضطراری کاملاً باز یا بسته نشده باشد، ممکن است نخورد که در سناریوهای کنترل چاه غیرقابل قبول است.

سوالات متداول

تفاوت بین شیر دروازه ای گوه ای و شیر دروازه ای دال چیست؟

دروازه گوه ای دارای سطح آب بندی زاویه دار است که برای مهر و موم محکم به داخل صندلی ها فشار می آورد. یک دروازه تخته ای تخت است و برای فشار دادن دروازه به صندلی پایین دست به فشار بالادست متکی است. دروازه‌های گوه‌ای در سرویس‌های خورنده‌تر استفاده می‌شوند، در حالی که دروازه‌های دال در درختان سرچاهی برای سرویس مایع رایج هستند.

آیا می توان از شیرهای دروازه برای دریچه گاز استفاده کرد؟

خیر. باز شدن جزئی جریانی با سرعت بالا ایجاد می کند که هم دروازه و هم صندلی را فرسایش می دهد. از شیر خفه کننده استفاده کنید، مانند یک چوک سوزنی یا آستین دار ، زمانی که تنظیم جریان مورد نیاز است.

چگونه شیر دروازه مناسب را برای سر چاه فشار قوی انتخاب کنم؟

فشار کاری اسمی (2000 تا 20000 psi) را بررسی کنید، کلاس مواد مناسب را برای خورندگی سیال خود انتخاب کنید، و اگر به یک آب بندی قابل اعتماد در فشار کم نیاز دارید، یک طرح گیت منبسط کننده را انتخاب کنید. برای مخازن پیچیده، ارزش مشاوره با سازنده ای را دارد که مجموعه های سرچاهی را مهندسی می کند.

دریچه های دریچه ای قابل اعتماد نفت و گاز از کجا می توان تهیه کرد

برای اپراتورها و تیم های تدارکاتی که به دنبال یک شریک تامین قابل اعتماد هستند، شرکت تجهیزات نفتی Jiangsu Zhonglin طیف کاملی از شیرهای دارای گواهی API، از جمله FC، FL، FLS، شیرهای دروازه هیدرولیک، و شیرهای گیت در حال گسترش را تولید می کند. تیم آنها تجهیزاتی را برای سرویس از چاه های کم عمق تا محیط های HTHP 15000 psi طراحی می کند و از پروژه های بین المللی با آزمایش و مستندات پذیرش کارخانه پشتیبانی می کند. شما می توانید کامل آنها را کشف کنید خط تولید شیر دروازه ای یا بررسی کنید گواهینامه ها و تاییدیه های کیفیت که از ادعای تولید خود حمایت می کنند.

توصیه نهایی

انتخاب شیر گیت نفت و گاز مناسب فقط به منظور تطبیق اندازه و کلاس فشار نیست، بلکه در مورد درک کل محیط تولید چاه، از شیمی سیال تا الزامات خاموش شدن اضطراری است. تولیدکنندگان را با انطباق با API 6A، قابلیت ردیابی مواد اثبات شده و آزمایش داخلی در اولویت قرار دهید. یک شیر دروازه ای که به خوبی انتخاب شده است، چندین دهه انزوای قابل اعتماد را به شما می دهد. یک نمونه ضعیف می تواند ایمنی کل عملیات چاه را به خطر بیندازد.