. Zawór dławika , znany również jako zawór przepustnicy lub zawór dławiki, jest kluczowym urządzeniem kontrolnym w przemyśle naftowym i gazowym oraz innych systemach płynów pod wysokim ciśnieniem. Jego podstawową funkcją jest dokładne kontrolowanie przepływu i ciśnienia płynu, szczególnie w trudnych warunkach pracy o wysokiej różnicy ciśnienia, cząsteczkach stałych lub przepływu wielofazowego gazu.
1. Podstawowa funkcja i cel zaworu dławika
Kontrola ciśnienia na głowie: jest to najważniejsza funkcja. Na wczesnym etapie produkcji studni ropy i gazu lub w studniach wysokociśnieniowych ciśnienie dolnego otworu jest znacznie wyższe niż tolerancja systemu przetwarzania. Zawór dławika zmniejsza ciśnienie płynu do bezpiecznego zakresu roboczego, tworząc regulowany opór (spadek ciśnienia) w celu ochrony dalszych rurociągów, separatorów i innych urządzeń.
Dostosuj produkcję: Zmieniając otwieranie zaworu (obszar dławiki), przepływ objętości studni lub gazu ropy i gazu jest dokładnie kontrolowany w celu osiągnięcia celów alokacji produkcji lub wymagań testowych.
Zapobiegaj kawitacji/lampy błyskowej: W określonych warunkach pracy (takich jak nagłe spadek ciśnienia prowadzący do odparowania cieczy) odpowiednio zaprojektowany zawór dławiki (taki jak wieloetapowe dławianie) może spowolnić szybkość spadku ciśnienia, zmniejszyć lub wyeliminować niszczycielską kawitację i erozję zaworu.
Bezpieczeństwo kontroli studni: podczas operacji wiercenia, ukończenia i naprawy studzienki regulowany zawór dławika jest kluczowym elementem grupy zapobiegającej wydmuchu, służącym do wdrażania operacji zabijania dobrze, stwierdzeń kontrolnych lub wybuchów, i jest jedną z ostatnich barier w zakresie bezpieczeństwa kontrolnego.
Zapewnienie przepływu: kontrolowanie przepływu pomaga spowolnić problemy, takie jak tworzenie się hydratu, osadzanie wosku lub skalowanie.
Testowanie i pomiar: Zapewnij stabilne warunki ciśnienia wstecznego i przepływu podczas testowania produkcji lub pomiaru przepływu.
2. Główne typy zaworów dławika
Zgodnie z ich strukturą i metodą dostosowania są one głównie podzielone na dwie kategorie:
Naprawiono zawór dławika (ustalony dławik)
Zasada: Wewnątrz zainstalowany jest nieskorygowany element dławiający (zwykle tuleja ceramiczna lub węglika z precyzyjnym rozmiarem wiercenia - fasola).
Cechy:
Prosta struktura, trwały i stosunkowo niski koszt.
Silna odporność na erozję (zwłaszcza tuleje ceramiczne lub węglika).
Kontrola przepływu/ciśnienia jest ustalona. Jeśli trzeba go zmienić, maszyna musi zostać zatrzymana, aby zastąpić puszki dławiące różnymi otworami.
Zastosowanie: Głównie stosowane w sytuacjach, w których wymagany jest długoterminowy stabilny przepływ/ciśnienie, lub jako element kopii zapasowej/pomocniczego dławiania dla regulowanych zaworów dławika. Powszechnie stosowane w procesach testowych.
Regulowany zawór dławika (regulowany / zmienny dławik)
Zasada: Otwarcie (obszar dławiania) między rdzeniem zaworu a siedziskiem zaworu jest stale dostosowywana za pomocą zewnętrznego mechanizmu obsługi (ręcznego, hydraulicznego, pneumatycznego lub elektrycznego), aby zmienić przepływ i spadek ciśnienia.
Struktura podstawowa (typy wspólne):
Rodzaj zaworu igły: stożkowy zawór igły (igła) jest wstawiany do otworu pasującego zaworu (siedzisko), a ruch osiowy zaworu igły zmienia pierścieniową powierzchnię dławiki. Wysoka precyzja, odpowiednia do czystych płynów.
Typ klatki/Multi-Hole Typ: Rdzeń zaworu (typ tłoka lub typ rękawa) porusza się w klatce (klatce) ze specjalnymi otworami, aby zmienić obszar przepływu. Projektowanie otworów (rozmiar, kształt, rozkład liczb) na klatce może optymalizować charakterystykę przepływu, zmniejszyć hałas, kawitację i erozję. Najczęściej używane.
Brama/nóż Typ bramy: podobny do zaworu bramki, ale ze specjalnie zaprojektowaną tnącą krawędzią może zapewnić funkcje odcięcia i dławiania w zawiesinach zawierających cząstki stałe.
Cechy:
Może ciągle i drobno dostosowywać przepływ i ciśnienie podczas pracy i szybko reagować.
Wysoki stopień automatyzacji, łatwy do zintegrowania z systemami sterowania (takimi jak SCADA, DCS).
Struktura jest stosunkowo złożona, koszt jest wysoki i jest bardziej wrażliwy na zużycie (wymagana jest regularna konserwacja).
Tryb jazdy:
Instrukcja: obsługiwane za pomocą koła ręcznego i skrzyni biegów. Prosty i niezawodny, niski koszt, odpowiedni do rzadkiej regulacji lub gotowości.
Hydrauliczne/pneumatyczne: Użyj oleju hydraulicznego lub sprężonego powietrza, aby napędzać siłownik. Zapewnij silny ciąg, odporny na eksplozję, odpowiedni do odległych lub trudnych środowisk. Najczęściej.
Elektryczny: Siłownik napędzany jest przez silnik. Należy wziąć pod uwagę wysoką dokładność kontroli, wygodną transmisję sygnału, odporność na eksplozję i niezawodność.
3. Kluczowe funkcje projektowe i wyzwania
Zawór dławika działa w ekstremalnych warunkach, a projekt musi rozwiązać następujące wyzwania:
Odporność na erozję:
Hartowanie kluczowych elementów: Hartowanie powierzchniowe rdzenia zaworu, siedziska zaworu i klatki (takie jak natryskiwanie węglików wolframowych, azotowanie i powierzchnia stopu stelitycznego).
Wybór materiałów superhardowych: ceramika (glina, węglika krzemu), tuleje ze stopu węgla wolframowego lub komponenty.
Optymalizacja kanału przepływowego: Płynnie poprowadź płyn przez obszar dławiania, aby uniknąć turbulencji i bezpośredniego uderzenia.
Odporność na kawitację:
Wielostopniowe redukcja ciśnienia: Rozproszenie całkowitego spadku ciśnienia w wielu podłączonych szeregowych etapach spadku ciśnienia (wieloetapowa klatka dławika), aby zapobiec spadkowi na ciśnienie pary z cieczy.
Projekt klatki oporności na kawitację: Specjalne typy otworów (takie jak typ labiryntu) sprzyjaj zapadnięciu się pęcherzyków w komorze wysokociśnieniowej, zmniejszając bezpośredni wpływ na powierzchnię metalową.
Wybór materiału: Twarde materiały są bardziej odporne na uszkodzenie kawitacji.
Opieczętowanie:
Uszczelnienie metal-metal: rdzeń zaworu i siedzenie zaworu są wykonane ze stopu twardego, aby zapewnić niezawodne uszczelnienie i długą żywotność pod wysokim ciśnieniem. Główny typ pieczęci.
Uszczelnienie pomocnicze: pakowanie macierzystej zaworu (takie jak grafit, PTFE) zapobiega wyciekom zewnętrznym. Zawory API 6A wymagają ścisłych poziomów uszczelnienia (takich jak PR2, PR2F).
Siła robocza i kontrola:
Zrównoważona konstrukcja: Zmniejsz ciąg/moment obrotowy wymagany do działania zaworów (szczególnie w przypadku zaworów różnicowych wysokiego ciśnienia o dużej średnicy).
Wybór siłownika: wystarczający ciąg, aby przezwyciężyć siłę płynów i tarcie, aby zapewnić dokładne i niezawodne pozycjonowanie.
4. Typowe scenariusze aplikacji
Produkcja ropy i gazu:
Dokładanie odwiertów studzienek olejowych, studni gazowych i studzienek gazowych kondensatowych (ciśnienie na głowie kontrolnej i dostosowanie produkcji).
Test separator wlotowy kontrola ciśnienia.
Wtrysk wody/wtrysk wtrysku gazu kontrola przepływu.
Kontrola objętości gazu w systemach sztucznego podnoszenia (takich jak podnośnik gazowy).
Wiercenie i ukończenie:
Komponenty rdzeniowe BOP, używane do zabijania i dławienia.
Kontrola przepływu/ciśnienia w układach krążenia wiertniczego i ukończenia (błoto).
Kontrola przepływu i ciśnienia podczas testowania formowania (DST).
Inne branże:
Systemy parowe pod wysokim ciśnieniem w roślinach chemicznych i elektrowniach.
Rurociągi zawiesiny w kopalniach.
Systemy odrzutowców pod wysokim ciśnieniem.
5. Kluczowe rozważania dotyczące wyboru
Wybór odpowiedniego zaworu dławika jest kluczowy i wymaga oceny:
Właściwości płynu: olej, gaz, woda, przepływ wielofazowy, zawartość piasku, zawartość H₂s/CO₂ (wymagania materiałowe), temperatura, lepkość.
Parametry operacyjne:
Ciśnienie w górę (P1)
Ciśnienie w dół (P2)
Oczekiwany spadek ciśnienia (δp = p1 - p2) - najbardziej krytyczny parametr
Maksymalny/minimalny przepływ (Q)
Temperatura płynu
Wymagania funkcjonalne: Czy głównym celem kontroli ciśnienia, przepływu lub obu? Czy wymagana jest częsta regulacja? Czy wymagana jest automatyczna kontrola?
Metoda rozmiaru i połączenia: rozmiar rurociągu (NPS/DN), poziom ciśnienia (taki jak klasa ANSI, PN), standard kołnierza (ASME, API, DIN) lub połączenie spawania tyłka.
Stopień materiału: Materiały korpusowe i wykończenia zaworu muszą spełniać wymagania dotyczące ciśnienia, temperatury, korozji i odporności na erozję. Skoncentruj się na rdzeniu zaworów, fotelu zaworów, materiału klatki/tulei (takich jak 316SS, stal dupleksowa, stop, 625, węglika wolframu, ceramika). Śledź NACE MR0175/ISO 15156 (Sour Service).
Tryb uruchamiania: Podręcznik, hydrauliczny, pneumatyczny, elektryczny? Ile wymagane jest pchnięcie/moment obrotowy? Czy wymagana jest informacja zwrotna po pozycji?
Standardy i specyfikacje: kluczowe jest przestrzeganie standardów branżowych:
API 6A: Specyfikacje urządzeń odwiertów i choinek - najbardziej podstawowy standard dla oleju i gazu w górę, obejmujący poziomy ciśnienia, materiały, projektowanie, testowanie i dokumentacja (takie jak PSL, poziom PR).
API 14C/ISO 10418: Analiza systemu bezpieczeństwa platformy na morzu, projektowanie i instalacja.
API 6D/ISO 14313: Specyfikacje zaworu rurociągu.
ASME B16.34: Zakończenia zaworów, nici i spawanie kończy się.
NACE MR0175/ISO 15156: Przemysł ropy naftowej i gazu ziemnego - Materiały do środowisk zawierających H₂s w produkcji ropy i gazu.
6. Kluczowe punkty do obsługi i konserwacji
Działanie:
Dostosuj powoli: Unikaj nagłych zmian przepływu/ciśnienia, które mogą powodować szok w systemie.
Unikaj małego otwarcia: wyjątkowo małe otwarcie zwiększa ryzyko erozji i kawitacji. Zrozum minimalne zalecane otwarcie zaworu.
Parametry monitorowania: Zwróć szczególną uwagę na ciśnienie powyżej i dolnej części, temperaturę, zmiany przepływu i nieprawidłowe szum/wibracje.
Konserwacja:
Regularna inspekcja:
Zewnętrzny wyciek (pakowanie łodygi, połączenie kołnierza).
Czy siłownik działa płynnie.
Czy wskaźnik ciśnienia i wskaźnik położenia są normalne.
Konserwacja zapobiegawcza:
Sprawdź/wymień rdzeń zaworu, siedzisko zaworu, klatkę/tuleję i inne części noszenia zgodnie z zalecanym cyklem producenta.
Smaruj ruchome części.
Sprawdź/wymień pakowanie trzonu zaworu.
Części zamienne: Klucz rezerwowy noszący części (zwłaszcza zawory ręczne dla stałych zaworów dławiących).
