شیرهای دوشاخه میدان نفتی در عملیات بالادستی: طراحی، استانداردها و راهنمای کاربرد

یک شیر پلاگین میدان نفتی دریچه ایزوله و کنترل جریان یک چهارم دور است که از یک پلاگین استوانه ای یا مخروطی با گذرگاه حفاری برای شروع، توقف یا منحرف کردن جریان در سیستم های نفت و گاز بالادست استفاده می کند. دریچه‌های دوشاخه به طور گسترده در سرچاه‌ها، منیفولدها، سیستم‌های جمع‌آوری و انتقال آب تولیدی استفاده می‌شوند، زیرا خاموشی محکم، عملکرد سریع یک چهارم چرخشی و مقاومت قوی در برابر سیالات ساینده یا چند فازی در مقایسه با بسیاری از طرح های دروازه یا شیر توپی.

شیر برقی میدان نفتی چگونه کار می کند

شیر پلاگین جریان را از طریق دوشاخه کنترل می کند - یک بدنه استوانه ای یا کمی مخروطی با سوراخ عبوری - که 90 درجه در داخل بدنه شیر می چرخد. هنگامی که سوراخ با خط لوله هم تراز می شود، جریان از آن عبور می کند. وقتی یک ربع دور بچرخد، بخش جامد دوشاخه مسیر جریان را به طور کامل مسدود می کند. این مکانیزم به شیرهای پلاگین یک روش آب بندی ساده و قوی می دهد که به حلقه صندلی جداگانه که در برابر توپ قرار دارد متکی نیست، که یکی از دلایلی است که آنها در سیالات بالادست ساینده یا مملو از ماسه مورد علاقه قرار می گیرند.

از آنجا که پلاگین خود سطح آب بندی را تشکیل می دهد، شیرهای پلاگین به طور کلی ارائه می شوند گشتاور عملیاتی کمتر و زمان چرخه سریعتر نسبت به دریچه های دروازه ای قابل مقایسه، آنها را به انتخابی متداول تبدیل می کند که در آن جابجایی مکرر بین مسیرهای جریان مورد نیاز است، مانند منیفولدهای آزمایشی و سیستم های جمع آوری چند چاهی.

انواع شیرهای برقی مورد استفاده در عملیات بالادستی

همه شیرهای پلاگین به یک شکل ساخته نمی شوند. انتخاب نوع مناسب بستگی به سیال مورد استفاده، اختلاف فشار و تعداد دفعات چرخش شیر دارد.

شیرهای پلاگین غیرعادی سزاوار توجه ویژه در خدمات بالادستی هستند زیرا چرخش خارج از مرکز دوشاخه آن را از صندلی در هنگام باز و بسته شدن جدا می کند و به شدت سایش صندلی را در هنگام دست زدن به آب تولید شده با ماسه یا رسوب کاهش می دهد - یک نقطه خرابی رایج برای دریچه های پلاگین و توپی استاندارد در همان سرویس.

استانداردها و گواهینامه های حاکم

شیرهای پلاگین میدان نفتی که در برنامه‌های تولید سر چاه، خط لوله و سطح استفاده می‌شوند، معمولاً بر اساس ترکیبی از استانداردهای API و ASME طراحی و آزمایش می‌شوند، بسته به اینکه دریچه در کجا نصب شده است.

استانداردهای کلیدی

• API 6D: شیرهای خط لوله، از جمله شیرهای پلاگین مورد استفاده در خطوط جمع آوری و انتقال را کنترل می کند
• API 6A: هنگامی که دریچه های پلاگین به عنوان بخشی از تجهیزات سرچاهی یا درخت کریسمس استفاده می شود اعمال می شود
• API 599: به طور خاص طراحی، ابعاد و الزامات تست دریچه پلاگین فلزی را پوشش می دهد
• ASME B16.34: رتبه بندی فشار و دما را برای مواد و کلاس های شیر ارائه می دهد
• NACE MR0175/ISO 15156: زمانی که شیر در معرض سرویس ترش (حاوی H2S) قرار می گیرد، ضروری است

دریچه های ساخته شده بر اساس API 599 باید یک آزمایش پوسته را در آن بگذرانند 1.5 برابر فشار کاری نامی و تست صندلی در فشار نامی، با حداکثر میزان نشتی مجاز که توسط جدول کلاس نشتی استاندارد تعریف شده است. اپراتورهایی که شیرهای پلاگین را برای سرویس خط لوله یا سر چاه مشخص می کنند باید همیشه تأیید کنند که کدام استاندارد بر نقطه نصب خاص حاکم است، زیرا شیری که فقط برای ASME B16.34 تأیید شده است ممکن است الزامات اسناد API 6D را برای اتصالات خط لوله برآورده نکند.

طبقات مواد و فشار

بسته به خورندگی سیال و شرایط محیطی، بدنه شیرهای دوشاخه در سرویس بالادست معمولاً از فولاد کربنی، فولاد کربنی با دمای پایین (LTCS) یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند. طبقات استاندارد فشار ASME از کلاس 150 تا کلاس 2500 ، مربوط به فشار کاری نامی از تقریبا 285 psi تا 6170 psi در دمای استاندارد، با منحنی های درجه بندی که با افزایش دما اعمال می شود.

برای چاه های خدمات ترش، بدنه و مواد تزئینی باید با محدودیت های سختی و متالورژی NACE MR0175/ISO 15156 مطابقت داشته باشند تا از ترک خوردگی استرس سولفیدی جلوگیری شود، که معمولاً مواد بدنه را به گریدهای فولاد کربنی با سختی پایین یا آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی محدود می کند.

جایی که شیرهای دوشاخه در سیستم های بالادستی استفاده می شوند

دریچه‌های دوشاخه در سراسر مسیر جریان بالادست، از محل چاه گرفته تا تأسیسات جمع‌آوری و پردازش یافت می‌شوند. نکات رایج نصب عبارتند از:

• منیفولدهای سایت چاه: هدایت جریان بین چاه های تولیدی و هدرهای آزمایشی یا تولیدی
• خطوط جمع آوری: جداسازی بخش های خط لوله برای عملیات تعمیر و نگهداری یا پیگینگ
• سیستم های آب تولیدی: مدیریت آب ساینده و مملو از مواد جامد با طرح‌های پلاگین غیرعادی
• جداکننده های تست: شیرهای پلاگین چند پورت که جریان را بین چند جریان چاه سوئیچ می کنند
• اسکیدهای تزریق مواد شیمیایی: کنترل روشن/خاموش دقیق بازدارنده های خوردگی و سایر مواد شیمیایی تصفیه

در کاربردهای آزمایشی منیفولد به طور خاص، شیرهای پلاگین ترجیح داده می شوند زیرا عملکرد یک چهارم چرخشی آنها به اپراتورها اجازه می دهد تا یک چاه را از تولید به جریان آزمایشی در عرض چند ثانیه تغییر دهند، بدون تاخیر چند دور مربوط به شیرهای دروازه - یک مزیت معنی دار هنگام اجرای آزمایش های مکرر چاه روی یک پد چند چاهی.

نحوه انتخاب شیر برقی مناسب برای سرویس Upstream

انتخاب شیر دوشاخه صحیح مستلزم تطبیق طرح و مواد سوپاپ با ویژگی‌های خاص سیال و شرایط فشار در نقطه نصب است، به جای اینکه به صورت پیش‌فرض در یک پیکربندی استاندارد در سراسر میدان عمل کند.

چک لیست انتخاب

1. نوع سیال را شناسایی کنید - گاز تمیز، آب تولید شده با مواد جامد یا جریان چند فازی - برای تعیین اینکه آیا طراحی پلاگین استاندارد، غیرعادی یا روغن کاری شده مناسب است یا خیر.
2. فشار کاری نامی را تأیید کنید و یک کلاس ASME با حاشیه کافی بالاتر از حداکثر فشار کاری پیش بینی شده انتخاب کنید.
3. الزامات خدمات ترش را بررسی کنید و در صورت وجود H2S مواد منطبق با NACE MR0175/ISO 15156 را مشخص کنید.
4. فرکانس چرخش را تعیین کنید - کاربردهای با چرخه بالا مانند منیفولدهای آزمایشی از طرح‌های آستین بدون روغن کاری شده سود می‌برند که از تزریق مکرر درزگیر جلوگیری می‌کند.
5. تأیید کنید که نوع اتصال انتهایی (فلنج دار، رزوه ای یا جوشی) با لوله های جفت مطابقت دارد.
6. در مورد روش فعال سازی تصمیم بگیرید - اهرم دستی برای عملکرد نادر، یا تحریک پنوماتیک/الکتریکی برای سوئیچینگ منیفولد از راه دور یا خودکار

به عنوان مثال، یک خط آب تولید شده حمل ماسه ریز در 600 psi معمولاً برای شیر پلاگین غیرعادی با نشیمنگاه تقویت شده با PTFE برای مقاومت در برابر سایش فرسایشی، در حالی که یک خط جمع‌آوری گاز تمیز با فشار مشابه می‌تواند از یک شیر پلاگین استاندارد بدون روغن کاری شده با هزینه کمتر استفاده کند.

روش های تعمیر و نگهداری که عمر سرویس را افزایش می دهد

شیرهای دوشاخه معمولاً تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به شیرهای دروازه ای دارند، اما شرایط بالادستی - تولید شن و ماسه، تجمع رسوب، و قرار گرفتن در معرض H2S - هنوز به یک برنامه تعمیر و نگهداری ساختاریافته برای جلوگیری از خرابی زودرس نیاز دارند.

• برای شیرهای پلاگین روغن کاری شده، درزگیر را در فواصل زمانی توصیه شده توسط سازنده دوباره تزریق کنید تا یکپارچگی آب بندی حفظ شود.
• آستین ها یا آستین های صندلی را به طور دوره ای از نظر فرسایش بررسی کنید، به ویژه در سرویس های پر از مواد جامد
• بررسی کنید که گشتاور عملیاتی به طور قابل توجهی افزایش نیافته است، که می تواند نشان دهنده تجمع رسوب یا مسدود شدن دوشاخه باشد
• آزمایش‌های دوره‌ای نشت صندلی را انجام دهید تا مطمئن شوید که شیر هنوز هم کلاس نشتی نامی خود را دارد.
• عملکرد محرک و خطوط تامین هوا/هیدرولیک در شیرهای برقی خودکار مورد استفاده در مکان‌های منیفولد از راه دور را بررسی کنید.

بسیاری از اپراتورها هر بار بازرسی کامل شیر و تأیید مجدد را برنامه ریزی می کنند 2 تا 3 سال برای شیرهای منیفولد تست چرخه بالا و نزدیکتر به 5 سال برای شیرهای جداسازی چرخه پایین تر در خطوط جمع آوری، تنظیم فاصله بر اساس نرخ سایش مشاهده شده و ویژگی های سیال تولید شده در هر سایت خاص.