Olajmező dugószelepek az upstream műveletekben: Tervezés, szabványok és alkalmazási útmutató

An olajmező dugós szelep egy negyed fordulatú leválasztó és áramlásszabályozó szelep, amely hengeres vagy kúpos dugót használ furatjárattal az áramlás elindításához, leállításához vagy eltereléséhez az olaj- és gázrendszerekben. A dugós szelepeket széles körben használják kútfejekben, elosztócsövekben, gyűjtőrendszerekben és a termelt víz kezelésében, mert szoros elzárás, gyors negyedfordulatú működés és erős ellenállás a koptató vagy többfázisú folyadékokkal szemben sok kapu- vagy golyósszelepes kivitelhez képest.

Hogyan működik egy olajmező dugós szelep

A dugószelep szabályozza az áramlást egy dugón – egy hengeres vagy enyhén kúpos testen átmenő furattal –, amely 90 fokkal elfordul a szeleptest belsejében. Amikor a furat egy vonalba esik a csővezetékkel, az áramlás áthalad rajta; negyed fordulattal elforgatva a dugó szilárd része teljesen elzárja az áramlási utat. Ez a mechanizmus egyszerű, robusztus tömítési módszert biztosít a dugós szelepeknek, amely nem támaszkodik a különálló ülékgyűrűre, amely a labdához kopik, ez az egyik oka annak, hogy előnyben részesítik a koptató vagy homokkal teli folyadékokban.

Mivel a dugó maga képezi a tömítőfelületet, általában a dugós szelepeket kínálják alacsonyabb üzemi nyomaték és gyorsabb ciklusidők mint a hasonló tolózárak, így gyakori választássá válik ott, ahol gyakori váltásra van szükség az áramlási utak között, mint például a tesztelosztókban és a többkútos gyűjtőrendszerekben.

Az upstream műveletekben használt dugaszoló szelepek típusai

Nem minden dugós szelep van megépítve egyformán. A megfelelő típus kiválasztása a kezelt folyadéktól, a nyomáskülönbségtől és a szelep ciklusának gyakoriságától függ.

Excentrikus dugós szelepek Különös figyelmet érdemelnek az upstream szervizben, mert a dugó középen kívüli forgása nyitás és záráskor kiemeli az ülésről, drasztikusan csökkentve az ülés kopását a keletkezett víz homok vagy vízkő kezelésekor – ez egy gyakori hibapont a szabványos dugó- és golyóscsapoknál ugyanabban a szolgáltatásban.

Irányadó szabványok és tanúsítványok

A kútfej-, csővezeték- és felszíni gyártási alkalmazásokban használt olajmező-dugószelepeket általában az API és az ASME szabványok kombinációja szerint tervezték és tesztelték, attól függően, hogy a szelepet a rendszerben hol helyezték el.

Kulcsfontosságú szabványok

• API 6D: A csővezeték szelepeit szabályozza, beleértve a gyűjtő- és átviteli vezetékekben használt dugószelepeket
• API 6A: Akkor érvényes, ha a dugószelepeket kútfej- vagy karácsonyfa-berendezés részeként használják
• API 599: Kifejezetten lefedi a fém dugós szelep kialakítását, méreteit és vizsgálati követelményeit
• ASME B16.34: Nyomás-hőmérséklet-értékeket biztosít a szelepanyagokhoz és -osztályokhoz
• NACE MR0175/ISO 15156: Akkor szükséges, ha a szelep savanyú (H2S-tartalmú) üzemelésnek van kitéve

Az API 599-re épített szelepeknek át kell menniük a shell teszten itt 1,5-szerese a névleges üzemi nyomásnak és egy üléspróba névleges nyomáson, a szabvány szivárgási osztálytáblázatában meghatározott maximális megengedett szivárgási arányokkal. Azoknak az üzemeltetőknek, akik dugószelepeket határoznak meg csővezeték- vagy kútfej-szolgáltatáshoz, mindig ellenőrizniük kell, hogy melyik szabvány szabályozza az adott beépítési pontot, mivel a csak ASME B16.34 szerint tanúsított szelep nem feltétlenül felel meg a csővezeték-csatlakozásokra vonatkozó API 6D dokumentációs követelményeinek.

Anyagok és nyomásosztályok

Az upstream szolgáltatásban a dugós szeleptestek leggyakrabban szénacélból, alacsony hőmérsékletű szénacélból (LTCS) vagy rozsdamentes acélból készülnek, a folyadék korróziójától és a környezeti feltételektől függően. A standard ASME nyomásosztályok tól 150-2500 osztály , ami nagyjából megfelel a névleges üzemi nyomásoknak 285 psi - 6170 psi standard hőmérsékleten, a hőmérséklet növekedésével együtt alkalmazott leértékelési görbékkel.

A savanyú üzemi kutak esetében a karosszéria- és díszítőanyagoknak meg kell felelniük a NACE MR0175/ISO 15156 keménységi és kohászati határértékeinek, hogy elkerüljék a szulfidos feszültségrepedéseket, amelyek jellemzően a karosszéria anyagokat meghatározott alacsony keménységű szénacél-minőségekre vagy korrózióálló ötvözetekre korlátozzák.

Ahol dugószelepeket használnak az upstream rendszerekben

A dugaszoló szelepek az egész áramlási útvonalon megtalálhatók, a kúttól a gyűjtő- és feldolgozó létesítményekig. A gyakori telepítési pontok a következők:

• Wellsite elosztói: Az áramlás irányítása a termelő kutak és a teszt- vagy termelési gyűjtők között
• Gyűjtősorok: Csővezeték-szegmensek leválasztása karbantartási vagy tömítési műveletekhez
• Gyártott vízrendszerek: Csiszoló hatású, szilárd anyagokkal teli víz kezelése excenteres dugókkal
• Tesztelválasztók: Többnyílású dugós szelepek, amelyek több kútáram között kapcsolják az áramlást
• Vegyi injekciós csúszdák: Korróziógátlók és egyéb kezelő vegyszerek pontos be- és kikapcsolása

Kifejezetten a tesztelosztó-alkalmazásokban a dugós szelepeket részesítik előnyben, mivel negyedfordulatú működésük lehetővé teszi a kezelők számára, hogy másodpercek alatt váltsanak át egy kutat a termelésről a tesztáramra, a tolózárral járó többfordulatú késleltetés nélkül – ez jelentős előny, ha gyakori kútteszteket hajtanak végre egy többkútos párnán.

Hogyan válasszuk ki a megfelelő dugószelepet az upstream szolgáltatáshoz

A megfelelő dugós szelep kiválasztásához a szelep kialakítását és anyagait a beépítési ponton jellemző folyadékjellemzőkhöz és nyomásviszonyokhoz kell igazítani, nem pedig egyetlen szabványos konfigurációt kell alkalmazni az egész területen.

Kiválasztási ellenőrzőlista

1. Határozza meg a folyadék típusát – tiszta gáz, előállított víz szilárd anyagokkal vagy többfázisú áramlás – annak meghatározásához, hogy a szabványos, excenteres vagy kenéssel ellátott dugó megfelelő-e.
2. Erősítse meg a névleges üzemi nyomást, és válasszon olyan ASME osztályt, amely megfelelő tartalékkal rendelkezik a maximális várható üzemi nyomás felett
3. Ellenőrizze a túlzott szolgáltatási követelményeket, és adja meg a NACE MR0175/ISO 15156 szabványnak megfelelő anyagokat, ha H2S van jelen
4. Határozza meg a ciklusfrekvenciát – a nagy ciklusú alkalmazások, például a tesztelosztók előnyeit a nem kenőhüvely-konstrukciók, amelyek elkerülik a tömítőanyag ismételt befecskendezését
5. Győződjön meg arról, hogy a végcsatlakozás típusa (karimás, menetes vagy hegesztett) megegyezik a csatlakozó csővezetékkel
6. Döntse el a működtetési módot – kézi kar a ritka működéshez, vagy pneumatikus/elektromos működtetés a távoli vagy automatizált elosztó-kapcsoláshoz

Például egy előállított vízvezetéket szállító finom homok 600 psi nyomáson jellemzően egy excenter dugós szelep PTFE-erősítésű ülékkel hogy ellenálljon az eróziós kopásnak, míg egy tiszta gázgyűjtő vezeték hasonló nyomáson alacsonyabb költséggel használhatja a szabványos, nem kenhető hüvelyes dugószelepet.

Karbantartási eljárások, amelyek meghosszabbítják az élettartamot

A dugaszolószelepek általában kevesebb karbantartást igényelnek, mint a tolózárak, de a felfelé irányuló körülmények – a homoktermelés, a vízkő felhalmozódása és a H2S-expozíció – továbbra is strukturált karbantartási programot igényelnek az idő előtti meghibásodás elkerülése érdekében.

• Olajozott dugós szelepek esetén a gyártó által javasolt időközönként fecskendezze be újra a tömítőanyagot a tömítés integritásának megőrzése érdekében
• Időnként ellenőrizze a hüvely vagy az ülékbetéteket erózió szempontjából, különösen szilárd anyagokkal terhelt üzemben
• Ellenőrizze, hogy az üzemi nyomaték nem nőtt-e meg jelentősen, ami vízkő felhalmozódására vagy a dugó elakadására utalhat
• Rendszeres időközönként végezzen ülékszivárgási teszteket, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a szelep még mindig megfelel a névleges szivárgási osztályának
• Ellenőrizze a működtető szerkezet működését és a levegő/hidraulikus ellátó vezetékeket a távoli elosztóhelyeken használt automata dugószelepeken

Sok kezelő minden alkalommal ütemezi a teljes szelepellenőrzést és újratanúsítást 2-3 év nagy ciklusú teszt elosztószelepekhez, és közelebb 5 év az alacsonyabb ciklusú leválasztó szelepeknél a gyűjtővezetékekben, az intervallum beállítása a megfigyelt kopási sebesség és az előállított folyadék jellemzői alapján az egyes helyeken.