英语
俄语
А дроссельный клапан , также известный как дроссельный клапан или дроссельный клапан, является ключевым устройством управления в нефтегазовой отрасли и других системах жидкости высокого давления. Его основная функция состоит в том, чтобы точно контролировать поток и давление жидкости, особенно в условиях труда разности высокого давления, твердых частиц или многофазного потока газа.
1. Основная функция и цель дроссельного клапана
Управление давлением скважины: это самая важная функция. На ранней стадии производства нефтегазовой и газовой скважины или в скважинах высокого давления давление в нижнем отверстии намного выше, чем устойчивость системы обработки нижней течения. Дроссельный клапан уменьшает давление жидкости до безопасного рабочего диапазона, создавая регулируемое сопротивление (падение давления) для защиты нижестоящих трубопроводов, сепараторов и другого оборудования.
Регулируйте производство: изменяя отверстие клапана (область дросселя), объемный поток нефтяной и газовой скважины или трубопровода точно контролируется для достижения целей распределения производства или требований к испытанию.
Предотвращение кавитации/вспышки: в определенных условиях труда (таких как внезапное падение давления, приводящее к испариванию жидкости), правильно спроектированный дроссельный клапан (такой как многоступенчатая дроссельная) может замедлить скорость падения давления, уменьшить или устранить разрушительную кавитацию и эрозию клапана.
Безопасность управления скважинами: при операциях по бурению, завершению и ремонту скважины регулируемый клапан дросселя является ключевым компонентом группы профилактики выдувания, используемый для реализации операций с убийством скважины, ударов или выбросов управления, и является одним из последних барьеров для безопасности скважины.
Обеспечение потока: управление потоком помогает замедлить такие проблемы, как образование гидрата, восковое осаждение или масштабирование.
Тестирование и измерение: обеспечить стабильное давление и условия потока во время производственных испытаний или измерения потока.
2. Основные виды дроссельных клапанов
Согласно их структуре и методу корректировки, они в основном разделены на две категории:
Фиксированный дроссельный клапан (фиксированный дроссельный)
Принцип: несправедливый дроссельный элемент установлен внутри (обычно керамическая или карбидовая втулка с точным размером бурения - фасоль).
Функции:
Простая структура, долговечная и относительно низкая стоимость.
Сильная эрозионная стойкость (особенно керамика или карбидные втулки).
Управление потоком/давлением фиксируется. Если это необходимо изменить, машину нужно остановить, чтобы заменить втулку дросселя различными отверстиями.
Применение: в основном используется в ситуациях, когда требуется долгосрочный стабильный поток/давление или в качестве резервного/вспомогательного дроссельного элемента для регулируемых дроссельных клапанов. Также обычно используется в процессах испытаний.
Регулируемый дроссельный клапан (регулируемый / переменная дроссель)
Принцип: отверстие (область дросселя) между ядром клапана и сиденьем клапана непрерывно регулируется через внешний эксплуатационный механизм (ручный, гидравлический, пневматический или электрический), чтобы изменить поток и падение давления.
Основная структура (общие типы):
Тип игольчатого клапана: конический игольчатый клапан (иглы) вставляется в отверстие для сиденья подходящего клапана (сиденье), а осевое движение игольчатого клапана изменяет область кольцевой дросселистики. Высокая точность, подходит для чистых жидкостей.
Тип клетки/тип нескольких отверстий: ядро клапана (тип плунжера или тип рукава) перемещается в клетке (клетке) со специальными отверстиями для изменения области потока. Конструкция отверстия (размер, форма, распределение чисел) на клетке может оптимизировать характеристики потока, уменьшать шум, кавитацию и эрозию. Наиболее широко используется.
Тип затвора/затвора ножа: аналогично клапану затвора, но со специально разработанным режущим кромкой он может обеспечить функции отсечения и дросселирования в снопках, содержащих твердые частицы.
Функции:
Он может непрерывно и мелко регулировать поток и давление во время работы и быстро реагировать.
Высокая степень автоматизации, легко интегрируясь в системы управления (такие как SCADA, DCS).
Структура относительно сложна, стоимость высока, и она более чувствительна к износу (требуется регулярное обслуживание).
Режим привода:
Руководство: управляется маховиком и коробкой передач. Простая и надежная, недорогая, подходит для нечастого корректировки или резервной системы.
Гидравлический/пневматический: используйте гидравлическое масло или сжатый воздух для управления приводом. Обеспечить сильную тягу, защищенную от взрыва, подходит для удаленных или суровых сред. Наиболее распространенный.
Электрический: привод управляется двигателем. Необходимо учитывать высокую точность управления, удобная передача сигнала, защита от взрыва и надежность.
3. Ключевые особенности дизайна и проблемы
Дроссельный клапан работает в экстремальных условиях, и дизайн должен решать следующие проблемы:
Эрозионное сопротивление:
Утверждение ключевых компонентов: поверхностное отверждение ядра клапана, сиденья клапана и клетки (например, распыление карбида вольфрама, нитрирование и всплеск стеллитного сплава).
Выбор материалов Superhard: керамика (глинозем, карбид кремния), втулки из карбида вольфрамового сплава или компоненты.
Оптимизация канала потока: плавно направляйте жидкость через область дросселя, чтобы избежать турбулентности и прямого воздействия.
Сопротивление кавитации:
Снижение многостадийного давления: рассеивает общее падение давления в подключенных к сериям стадий небольшого давления (многоступенчатая дроссельная клетка), чтобы предотвратить падение одноточного давления ниже давления паров жидкости.
Конструкция клетки сопротивления кавитации: специальные типы отверстий (такие как тип лабиринта) способствуют коллапсу пузырьков в камере высокого давления, уменьшая прямое воздействие на поверхность металла.
Выбор материала: твердые материалы более устойчивы к повреждению кавитации.
Запечатывание:
Гермезирование с металлом-металлом: ядро клапана и сиденье клапана изготовлены из твердого сплава для обеспечения надежного герметизации и длительного срока службы при высокой разнице давления. Главный тип печати.
Вспомогательное уплотнение: упаковка штока клапана (например, графит, PTFE) предотвращает внешнюю утечку. Клапаны API 6A требуют строгих уровней герметизации (например, PR2, PR2F).
Операционная сила и контроль:
Сбалансированный дизайн: уменьшите тягу/крутящий момент, необходимый для работы клапана (особенно для дифференциальных клапанов высокого давления большого диаметра).
Выбор привода: достаточная тяга для преодоления силы жидкости и трения для обеспечения точного и надежного позиционирования.
4. Типичные сценарии применения
Производство нефти и газа:
Узлова скважины нефтяных скважин, газовых скважин и конденсатных газовых скважин (управляйте давлением скважины и регулирует производство).
Проверка контроля давления на входе в сепаратор.
Инъекция воды/контроль потока потока газа.
Управление объемом газа в системах искусственного подъема (таких как газовый подъем).
Бурение и завершение:
Компоненты BOP CORE, используемые для хорошо убийства и дросселирования.
Управление потоком/давлением в системах циркуляции бурения и завершения (грязь).
Управление потоком и давлением во время тестирования формирования (DST).
Другие отрасли:
Паровые системы высокого давления на химических заводах и электростанциях.
Терриновые трубопроводы в шахтах.
Системы водных струй высокого давления.
5. Ключевые соображения для выбора
Выбор правильного дроссельного клапана имеет решающее значение и требует оценки:
Свойства жидкости: нефть, газ, вода, многофазный поток, содержание песка, содержание H₂S/Co₂ (требования к материалу), температура, вязкость.
Эксплуатационные параметры:
Давление вверх по течению (P1)
Давление вниз по течению (P2)
Ожидаемое падение давления (Δp = p1 - p2) - наиболее критический параметр
Максимальный/минимальный поток (q)
Температура жидкости
Функциональные требования: основная цель управлять давлением, потоком или обоими? Требуется ли частая корректировка? Требуется ли автоматический контроль?
Метод размера и подключения: размер трубопровода (NPS/DN), уровень давления (например, класс ANSI, PN), стандарт фланца (ASME, API, DIN) или сварка.
Уровень материала: материалы для тела и отделки клапана должны соответствовать требованиям давления, температуры, коррозии и устойчивости к эрозии. Сосредоточьтесь на сердечнике клапана, сиденье клапана, материале клетки/втулки (например, 316SS, дуплексной стали, 625 сплава, карбида вольфрама, керамика). Следуйте NACE MR0175/ISO 15156 (Sour Service).
Режим актуации: ручное, гидравлическое, пневматическое, электрическое? Сколько требуется тяга/крутящий момент? Требуется ли обратная связь по положению?
Стандарты и спецификации: крайне важно следовать отраслевым стандартам:
API 6A: Спецификации оборудования для скважины и рождественской елки - самый основной стандарт для нефти и газа вверх по течению, покрытие уровней давления, материалов, проектирования, тестирования и требований к документации (например, PSL, PR Level).
API 14C/ISO 10418: Анализ системы безопасности, проектирование и установка оффшорной платформы.
API 6D/ISO 14313: Технические характеристики конвейера.
ASME B16.34: Клаповые фланцы, резьбы и сварки.
NACE MR0175/ISO 15156: Промышленность нефти и природного газа - Материалы для H₂S -содержащих среды в добыче нефти и газа.
6. Ключевые моменты для работы и технического обслуживания
Операция:
Медленно отрегулируйте: избегайте внезапных изменений потока/давления, которые могут вызвать удар в систему.
Избегайте небольшого отверстия: чрезвычайно небольшое отверстие увеличивает риск эрозии и кавитации. Понять минимальное рекомендуемое открытие клапана.
Параметры мониторинга: обратите пристальное внимание на давление вверх и вниз по течению, температуру, изменения потока и ненормальный шум/вибрацию.
Обслуживание:
Регулярный осмотр:
Внешняя утечка (упаковка STEM, фланцевое соединение).
Действует ли привод плавно.
Являются ли индикатор датчика и индикатора положения нормальными.
Профилактическое обслуживание:
Осмотрите/замените сердечник клапана, сиденье клапана, клетку/втулку и другие ношения в соответствии с рекомендуемым циклом производителя.
Смажьте движущиеся части.
Осмотрите/замените упаковку штока клапана.
Запасные части: резервные запасные части (особенно запасные ручные клапаны для фиксированных дроссельных клапанов).
