Как работает расширяющийся задвижной клапан в системах устьевого оборудования скважин.

Пройдитесь по любой действующей скважине на Ближнем Востоке или в Северной Африке, и вы быстро заметите, что клапаны, расположенные на вершине этих скважин, — это не типичное промышленное оборудование.

Они тяжелее, изготовлены с большей точностью и спроектированы таким образом, чтобы выдерживать условия, в которых стандартный клапан вышел бы из строя за несколько месяцев, а иногда и недель.

Один из типов клапанов, который часто упоминается в технических характеристиках устьевого оборудования, — это расширяющийся задвижной клапан. Если вы сталкивались с этим термином и задавались вопросом, чем он отличается от других, эта статья объяснит все нюансы. В ней объясняется его механика, а также рассматриваются причины его эффективной работы в условиях устьевого оборудования. Наконец, в ней изложены рекомендации по проверке перед заказом такого клапана.

Что же такое, по сути, расширяющийся задвижной клапан?

По своей сути, расширяющийся задвижной клапан — это запорный клапан. Его задача — полностью открыть или полностью закрыть поток жидкости — без дросселирования, без частичного закрытия. От стандартного задвижного клапана он отличается способом создания уплотнения.

В обычном задвижном клапане используется один цельный клин. При закрытии клапана этот клин прижимается к двум седлам по обеим сторонам корпуса клапана. Герметичность зависит от силы вдавливания клина, что создает нагрузку как на задвижку, так и на седла при каждом срабатывании клапана.

Расширяющийся задвижной клапан использует другой подход. Вместо одного цельного клина в нем применяется двухкомпонентная конструкция задвижки. Эти две половины сконструированы таким образом, чтобы оставаться в сжатом, не соприкасающемся состоянии во время движения задвижки. Они начинают давить на седла только тогда, когда задвижка достигает полностью открытого или полностью закрытого положения. Именно это расширение и дало клапану его название.

Механика: что происходит внутри, когда вы управляете механизмом?

Полезно представлять это шаг за шагом, потому что последовательность имеет значение.

Пока ворота движутся

Обе половины задвижки находятся в нейтральном, втянутом положении. Они не касаются поверхностей седла. Это очень важно. Это означает, что поверхности седла не царапаются и не повреждаются каждый раз, когда кто-то открывает клапан. Задвижка движется свободно, с гораздо меньшим трением, чем в клиновидной конструкции.

Когда ворота достигают конца пути

Между двумя половинками затвора вдавливается клиновидный элемент, обычно конусообразный шпоночный или расширительный. Это происходит, когда шток достигает предела своего хода в любом направлении. Два сегмента затвора выдвигаются наружу, каждый плотно прижимаясь к своему посадочному месту.

Сама печать

В результате получается одновременный контакт металла с металлом с обеих сторон. Герметичность обеспечивается не давлением трубопровода, а механической фиксацией. Эта двусторонняя герметизация важна, поскольку клапаны устья скважины подвергаются воздействию давления не только со стороны скважины. Во время ремонтных работ давление может поступать и со стороны поверхности.

Снова открыть клапан

Перед началом движения ворот механизм раздвигания освобождается. Клин втягивается, половинки ворот возвращаются в нейтральное положение, и только после этого ворота начинают двигаться. Именно эта последовательность “раздвигание перед началом движения” обеспечивает исправную работу сидений на протяжении сотен или тысяч циклов эксплуатации.

Почему именно такая конструкция необходима для применения в устьевых скважинах?

Условия на устье скважины очень суровые. В зависимости от месторождения давление может варьироваться от примерно 3000 фунтов на квадратный дюйм в типичной наземной скважине до 15 000 фунтов на квадратный дюйм в глубоких или высоконапорных пластах. Добываемые жидкости также не являются чистыми. Они часто содержат песок, воду, CO₂ и H₂S, которые могут быть очень коррозионными и токсичными.

Стандартные конструкции клапанов часто испытывают трудности в таких условиях. Абразивные частицы могут быстро изнашивать седла клапанов. Работа в условиях высокого давления и воздействия агрессивных сред также может со временем повредить уплотнения. Кроме того, клапаны, требующие высокого крутящего момента, сложно автоматизировать или управлять ими дистанционно.

Расширяющийся задвижной клапан помогает решить эти проблемы. Его неподвижная задвижка уменьшает износ седла от истирания. Металлическое уплотнение обеспечивает надежную работу даже при высоком давлении без использования мягких уплотнений. Поскольку задвижка свободно перемещается во время работы, клапан также требует меньшего крутящего момента, что упрощает выбор привода.

Фланцевый расширяющийся задвижной клапан для устьевого оборудования: проверка соответствия техническим характеристикам.

В большинстве расширяющихся задвижек для устьевого оборудования используются фланцевые соединения. Эти фланцы соответствуют определенным стандартам. API 6A Требования к размерам и классу давления — это не стандарт ASME B16.5, распространенный в трубопроводах технологических установок. Это важное различие при подборе клапанов к существующим. Оборудование для устьевого оборудования или фонтанная арматура.

При оценке фланцевого расширяющегося задвижного клапана для устьевого оборудования вот параметры, которые действительно имеют значение:

• Класс рабочего давления — 2000, 3000, 5000, 10000 или 15000 фунтов на квадратный дюйм в соответствии со стандартом API 6A.
• Марка материала — углеродистая сталь, низколегированная сталь или нержавеющая сталь в зависимости от химического состава добываемой жидкости.
• Температурные классы — API 6A определяет их в диапазоне от K (-75°F) до U (250°F).
• Уровень спецификации продукта — PSL 1, 2 или 3, при этом для более ответственных применений требуется PSL 3.
• Требования к эксплуатационным характеристикам — испытания PR1 или PR2 в соответствии с Приложением F стандарта API 6A.
• соответствие NACE— Для любых применений в средах, содержащих кислые среды, требования к материалам MR0175/ISO 15156 являются обязательными.

Последний пункт заслуживает особого внимания. Клапан, не имеющий специальной сертификации и не прошедший испытания на работу с сероводородом в условиях сероводородной среды, скорее всего, выйдет из строя преждевременно. В условиях скважины это не просто проблема технического обслуживания. Это потенциальная угроза безопасности.

Что предлагает Gowin для задвижек устьевого оборудования API 6A?

В Промышленный клапан GOWIN, Мы разработали специализированную линейку продукции на основе задвижек API 6A для устьевых скважин, включая расширение конструкции задвижек как для стандартных, так и для агрессивных сред.

Каждый клапан перед отгрузкой проходит внутренние испытания под давлением: гидростатическое испытание корпуса, испытание на герметичность седла и функциональное циклирование. Мы также поддерживаем независимую инспекцию для клиентов, чьи проекты требуют независимой проверки — Bureau Veritas, SGS и аналогичные агентства регулярно участвуют в отгрузках для наших клиентов.

Мы регулярно сотрудничаем с дистрибьюторами нефтепромыслового оборудования и EPC-подрядчиками на Ближнем Востоке и в Африке. Это рынки с жесткими условиями эксплуатации, где отказ клапана имеет реальные последствия, и именно поэтому точность изготовления и предоставляемая нами документация имеют такое важное значение.

Задвижка API 600

• Номинальный диаметр: 1″～42″（DN25~1050）
• Давление: 150LB-2500LB 0.6Mpa-42.0Mpa
• Конечное соединение: РФ, РТЖ, ЧБ, ТХР, ЮЗ
• Температура: -196℃-650℃

Просмотреть продукт

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между расширяющимся задвижным клапаном и стандартным задвижным клапаном?

Стандартный задвижной клапан при каждом движении задевает своим твердым клином седла. Расширяющийся задвижной клапан удерживает свою двухсекционную заслонку вдали от седел во время движения и контактирует с ними только в полностью открытом или закрытом положении, что приводит к значительно меньшему износу и более надежному уплотнению «металл к металлу».

Какие номинальные значения давления доступны для расширяющихся задвижек на устье скважины?

В соответствии со стандартом API 6A, расширяющиеся задвижки для устья скважин выпускаются с рабочим давлением 2000, 3000, 5000, 10000 и 15000 фунтов на квадратный дюйм. Выбор подходящего класса зависит от давления на устье скважины в условиях простоя для вашего конкретного месторождения.

Подходят ли расширяющиеся задвижки для работы в средах, содержащих сероводород (H2S)?

Да. При изготовлении в соответствии с требованиями к материалам NACE MR0175/ISO 15156. Это относится к конкретным маркам сплавов и протоколам термообработки, разработанным для предотвращения сульфидного растрескивания под напряжением в среде H2S.

Какие требования предъявляются к задвижке устьевого оборудования в соответствии со стандартом API 6A?

Стандарт API 6A охватывает номинальные давления, температурные классы, технические характеристики материалов, требования к размерам и протоколы испытаний оборудования для устьевого оборудования. Клапаны должны пройти испытания на давление в корпусе и седле, а также соответствовать требованиям полной прослеживаемости материалов.

Как работает гидравлический задвижной клапан на устье скважины?

Гидравлический привод использует жидкость под давлением для открытия или закрытия штока клапана. В большинстве гидравлических задвижек для устьевого оборудования используются отказоустойчивые пружинные приводы, которые автоматически закрывают клапан при потере гидравлического давления — критически важная функция для систем контроля скважины.

Заключение

Расширяющийся задвижной клапан, возможно, и не является самым сложным компонентом на устье скважины, но он играет критически важную роль в работе с высоким давлением, коррозионными жидкостями и при многократном использовании, обеспечивая при этом надежную герметизацию. Выбор правильных технических характеристик клапана имеет важное значение для безопасной и эффективной работы устья скважины.

При выборе клапанов для проекта по обслуживанию устьевого оборудования важно подтвердить класс давления, совместимость материалов с добываемыми жидкостями и соответствие требованиям испытаний API 6A. Правильный выбор помогает обеспечить долговременную надежность, особенно в сложных условиях, таких как работа с сероводородом. Если у вас есть специфические сценарии применения или требования к продукции, вы можете обратиться в компанию GOWIN Industrial Valve за дополнительной информацией о подходящих решениях по клапанам и технической поддержке.