درک شیرهای دوشاخه میدان نفتی: انواع، رتبه بندی فشار، و کاربردهای کلیدی

یک شیر پلاگین میدان نفتی دریچه ایزوله یک چهارم چرخشی است که از یک پلاگین استوانه ای یا مخروطی با یک گذرگاه حفاری برای کنترل جریان استفاده می کند. چرخش 90 درجه دوشاخه شیر را به طور کامل باز یا بسته می‌کند و آن را برای خاموش کردن سریع در برنامه‌های تولید، خط لوله و سر چاه ایده‌آل می‌کند. دریچه های دوشاخه معمولاً از کلاس 150 تا کلاس 2500 (تا 15000 psi در طرح های API 6A) و هنگامی که عملیات سریع، خاموشی محکم و انحراف جریان چند پورت در یک دستگاه مورد نیاز است، از شیرهای دروازه یا توپ انتخاب می شوند.

شیر دوشاخه میدان نفتی چیست؟

شیر پلاگین شامل یک بدنه، یک پلاگ استوانه ای یا کمی مخروطی با یک سوراخ و یک ساقه است که دوشاخه را 90 درجه بین موقعیت های باز و بسته می چرخاند. بر خلاف دریچه های دروازه ای که برای فعال کردن نیاز به چرخش های متعدد دارند، شیرهای پلاگین ارائه می شوند عملیات ربع دور ، کاهش زمان فعال سازی و ساده سازی اتوماسیون. در خدمات میدان نفتی، شیرهای پلاگین معمولاً بر اساس استانداردهای API 6D (شیرهای خط لوله) یا API 6A (تجهیزات سر چاه) بسته به نقطه نصب آنها ساخته می شوند.

ویژگی های ساختاری اصلی

• هندسه پلاگین استوانه ای، مخروطی یا غیرعادی بسته به خدمات
• سیستم های آب بندی روغن کاری شده یا بدون روغن کاری (آستین دار).
• پیکربندی پورت دو طرفه، سه طرفه یا چهار طرفه برای انحراف جریان
• طراحی ایمن در برابر آتش مطابق با API 607 یا API 6FA برای خدمات حیاتی
• عملکرد اهرم دستی، گیربکس یا محرک پنوماتیک/هیدرولیک

قابلیت چند پورت یک تمایز کلیدی است: یک شیر پلاگین سه طرفه یا چهار طرفه می تواند جایگزین دو یا سه دریچه دروازه جداگانه در سیستم های منیفولد شود و نقاط نشتی و ردپا را کاهش دهد.

انواع رایج شیرهای دوشاخه میدان نفتی

انتخاب شیر دوشاخه در درجه اول به مکانیزم آب بندی و هندسه پلاگین بستگی دارد که هر کدام برای فشار و شرایط نگهداری متفاوت مناسب هستند.

شیر دوشاخه روغن کاری شده

از درزگیر تزریق شده بین دوشاخه و بدنه برای حفظ مهر و موم محکم و سهولت چرخش استفاده می کند. رایج در خدمات خط لوله فشار بالا و سیستم جمع آوری که در آن روغن کاری دوره ای از نظر عملیاتی قابل قبول است.

شیر دوشاخه غیر روغن کاری (آستین دار).

از یک آستین انعطاف‌پذیر، معمولاً PTFE یا الاستومر استفاده می‌کند که به‌طور دائمی دوشاخه را می‌پوشاند و نیاز به درزگیر را از بین می‌برد. ترجیحاً در جاهایی که دسترسی به تعمیر و نگهداری محدود است یا آلودگی درزگیر نگران کننده است، مانند سرچاهی های سرچاهی و اندازه گیری.

شیر دوشاخه غیرعادی

دارای دوشاخه ای است که خارج از مرکز می چرخد و در حین باز شدن از صندلی بلند می شود تا سایش صندلی را به حداقل برساند. اغلب در دوغاب، آب تولید شده، یا جریان پر از ذرات که در آن مقاومت به سایش حیاتی است استفاده می شود.

رتبه بندی فشار و تعیین طبقات

شیرهای دوشاخه مورد استفاده در خدمات میدان نفتی بر اساس رتبه بندی می شوند کلاس های فشار ANSI/ASME B16.34 برای کاربردهای خط لوله و فرآیند، یا کلاس های API 6A PSL/PR برای تجهیزات سر چاه . جدول زیر رتبه بندی های معمولی و نقاط استقرار رایج آنها را نشان می دهد.

شیرهای پلاگین با رتبه خط لوله معمولاً از الزامات آزمایش و طراحی API 6D پیروی می کنند، در حالی که واحدهای دارای رتبه چاه از API 6A پیروی می کنند. تأیید اینکه کدام استاندارد اعمال می شود ضروری است، زیرا این دو مشخصات از نظر قابلیت ردیابی مواد، عمق آزمایش PSL و الزامات ایمنی در برابر آتش متفاوت هستند .

کاربردهای کلیدی در تجهیزات میدان نفتی

دریچه‌های دوشاخه در چندین نقطه در سراسر سیستم‌های بالادست و میان‌دست مستقر می‌شوند که در آن عملیات سریع و انحراف جریان در اولویت هستند.

1. جداسازی سرچاه و منیفولد - خاموش شدن سریع در هنگام تغییر تولید
2. دریچه های خط اصلی و بلوک خط لوله - بخش بندی خطوط لوله برای تعمیر و نگهداری و خاموشی اضطراری
3. انحراف چند پورت - شیرهای پلاگین سه طرفه و چهار طرفه که جریان را بین جداکننده ها، مخازن یا خطوط آزمایش هدایت می کنند.
4. آب و دوغاب تولید می شود - شیرهای پلاگین غیرعادی که در برابر سایش مقاوم هستند
5. اسکیدهای جمع آوری و اندازه گیری گاز - خاموشی محکم برای دقت انتقال حضانت

در عملیات پد چند چاهی، شیرهای پلاگین اغلب در اتصالات منیفولد ترجیح داده می شوند زیرا یک شیر می تواند عملکرد دو شیر دروازه ای را انجام دهد. برش ردپای نصب تقریباً 30-40٪ در حالی که تعداد مسیرهای نشت احتمالی را کاهش می دهد.

شیر دوشاخه در مقابل شیر دروازه و شیر توپی

انتخاب بین شیرهای پلاگین، دروازه و توپی به فرکانس عملیاتی، ویژگی های جریان و فلسفه نگهداری بستگی دارد.

دریچه‌های دوشاخه برنده می‌شوند انحراف و خاموشی سریع بیشتر از سقف فشار مطلق اهمیت دارد ، در حالی که شیرهای دروازه ای پیش فرض برای نقاط جداسازی سر چاه با بالاترین فشار باقی می مانند، و شیرهای توپی در جایی که حداقل گشتاور و عمر طولانی در اولویت هستند ترجیح داده می شوند.

انتخاب مواد برای خدمات خورنده و ترش

مواد بدنه و تزئینی باید با ترکیب سیال مطابقت داشته باشند، به ویژه برای جریان های حاوی H2S و CO2 که توسط NACE MR0175/ISO 15156 . انتخاب های متداول مواد عبارتند از:

• بدنه های فولاد کربنی (WCB/WCC) برای خدمات استاندارد و غیر ترش
• فولاد کربنی با دمای پایین (LCC) برای آب و هوای سرد یا خطوط لوله قطب شمال
• فولاد ضد زنگ دوبلکس یا سوپر دوبلکس برای محیط های پر کلرید یا فراساحل
• تریم آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی (Inconel یا Monel) برای چاه های ترش با H2S بالا
• آسترهای PTFE یا PEEK برای مایعات شیمیایی تهاجمی یا ساینده

انتخاب نادرست مواد یکی از دلایل اصلی شکست زودرس شیر پلاگین در سرویس ترش است، جایی که ترک خوردگی استرس سولفیدی می تواند اجزای فولاد کربنی را در عرض چند ماه به جای چند سال به خطر بیندازد.

بهترین شیوه های انتخاب و نگهداری

انتخاب و نگهداری صحیح شیر پلاگین مستقیماً بر قابلیت اطمینان عملیاتی و هزینه طولانی مدت مالکیت تأثیر می گذارد.

• مطابقت با پیکربندی پورت به جای پیش‌فرض دریچه‌های دو طرفه، به نیازهای واقعی مسیریابی جریان
• گواهی ایمنی آتش را تأیید کنید (API 607/API 6FA) برای هر شیر نزدیک سر چاه یا مناطق خطر آتش سوزی فرآیند
• روغن کاری مجدد دوره ای را برنامه ریزی کنید برای شیرهای پلاگین روغن کاری شده در فواصل زمانی سازنده برای حفظ یکپارچگی آب بندی
• سایش آستین را بررسی کنید در شیرهای بدون روغن کاری در طول تعمیر و نگهداری
• تأیید مجوز API Monogram برای تولید کننده هنگام تهیه شیرآلات برای خدمات دارای رتبه چاه (API 6A).

پیروی از یک برنامه بازرسی و روغن کاری مستند، معمولاً عمر مفید سوپاپ را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و احتمال خاموش شدن برنامه ریزی نشده ناشی از نشت صندلی یا تشنج ساقه را کاهش می دهد.