نظرة عامة سريعة
A ارتفاع ضغط صمام الكرة مرتكز الدوران يوفر عزلًا ربع دورة في أنظمة النفط والغاز المطلوبة. بالنسبة لمحطات تجميع حقول النفط، ومرافق الفصل وخطوط نقل الضغط العالي، يجب على المشترين تقييم فئة الضغط وترتيب المقاعد والسوائل المسببة للتآكل وتخفيف ضغط التجويف وعزم دوران التشغيل ومتطلبات الفحص معًا. يساعد دعم مرتكز الدوران على تثبيت الكرة وإدارة تحميل المقعد، ولكنه لا يلغي الحاجة إلى هندسة خاصة بالتطبيقات.
أولوية المشتري: حدد ما إذا كانت الخدمة تنتمي إلى مواصفات خطوط الأنابيب/أنابيب العمليات API 6D أو مواصفات معدات رأس البئر API 6A قبل اختيار الصمام.
1. حيث يتم استخدام الصمامات الكروية ذات الضغط العالي في حقول النفط
البنية التحتية لإنتاج النفط والغاز ليست خدمة موحدة. قد تحتوي السوائل على الغاز الطبيعي والنفط الخام والمياه المنتجة وثاني أكسيد الكربون المذاب وكبريتيد الهيدروجين والرمل وبقايا المعالجة الكيميائية. يمكن أن تتقلب الضغوط أثناء بدء التشغيل، وإيقاف التشغيل، والتقطيع، وتشغيل الضاغط. قد يفشل صمام العزل الذي يعمل على خط أنابيب المنتجات النظيفة قبل الأوان على خط التجميع الرطب الكاشط.
تشمل المواقع المشتركة مجمعات التجميع أسفل مجموعة رأس البئر، وفواصل الإنتاج، ومزالج ضغط الغاز، وخطوط نقل النفط الخام، ومحطات إطلاق الخنازير واستقبالها، وممرات القياس، وخطوط أنابيب التصدير. يحتاج المشغل عادةً إلى وظيفة عزل إيجابية، بدلاً من الاختناق المستمر.
تمييز النطاق: يمكن أن تسقط المعدات التي تشكل جزءًا من رأس البئر أو شجرة عيد الميلاد API 6A; صمامات خطوط الأنابيب مرجعية عادة API 6D. تحدد مواصفات معدات المشروع وسلطة التصميم قابلية التطبيق. صمام API 6D ليس مؤهلًا تلقائيًا لـ API 6A وذلك ببساطة لأن معدل الضغط الخاص به يبدو مرتفعًا.
2. البناء المثبت على مرتكز الدوران مقابل تصميم الكرة العائمة
مع تصميم الكرة العائمة، يمكن للكرة أن تتحرك قليلاً تحت الضغط التفاضلي وتحميل المقعد السفلي. من خلال الترتيب المثبت على مرتكز الدوران، يتم دعم الكرة ميكانيكيًا من خلال مرتكز الدوران السفلي ونظام الجذع/الدعم، في حين تعمل مجموعات المقاعد المحملة بنابض على إنشاء اتصال مانع للتسرب. غالبًا ما يُفضل هذا الترتيب للتجويف الأكبر أو الضغوط التفاضلية الأعلى لأنه يمكن أن يجعل تحميل المقعد وتشغيله أكثر سهولة في الإدارة.
ومع ذلك، فإن "عزم الدوران المنخفض" ليس خاصية ثابتة. يمكن أن يتغير عزم الدوران عند الفتح مع الضغط التفاضلي، وتصميم المقعد، ودرجة حرارة السائل، والرواسب، والتشحيم، والوقت الذي يقضيه مغلقًا. بالنسبة للصمامات الآلية، اطلب عزم الدوران الانفصالي والتشغيل وإعادة التثبيت الذي أنشأته الشركة المصنعة في الظروف المحددة، وليس رقم الكتالوج العام.
قد يؤدي ترتيب الجسم المنقسم إلى تبسيط بعض إجراءات الإصلاح. تسمح تصميمات المدخل العلوي بالوصول من أعلى في ظل ظروف صيانة منخفضة الضغط مناسبة، في حين تعمل الأجسام الملحومة بالكامل على تقليل مسارات التسرب لمفاصل الجسم ولكن لها قيود إصلاح مختلفة. انظر مجموعة منتجات صمام الكرة مرتكز الدوران و صمام الكرة مرتكز الدوران مزورة لتكوينات المشروع.
3. اختيار الفئة 600 أو 900 أو 1500 أو 2500
فئة الضغط هي تصنيف تصنيف موحد؛ لا تعني الفئة 900 أن الصمام مصنّف بـ 900 رطل لكل بوصة مربعة في كل حالة. يتغير الضغط المسموح به مع مجموعة المواد ودرجة الحرارة. تحديد ضغط التصميم والحد الأقصى والحد الأدنى لدرجة حرارة التصميم والظروف العابرة وتقييم الضغط ودرجة الحرارة ذات الصلة قبل طلب العروض.
قد تناسب الفئة 600 بعض أنظمة تجميع أو نقل الضغط العالي، في حين يتم استخدام الفئتين 900 و1500 حيث يتطلب ضغط التصميم تقييمات أعلى. يتم استخدام الفئة 2500 لواجبات الضغط المحددة الأكثر شدة، والتي تخضع لقيود الحجم والطراز. هذه فئات تطبيقية إرشادية، وليست بدائل لجداول الضغط ودرجة الحرارة.
عند الاتصال، قم بتمييز RF عن واجهة RTJ وحدد معيار وسلسلة الحافة المناسبة؛ بالنسبة لنهايات اللحام التناكبي، حدد القطر الخارجي للأنبوب، والجدول الزمني، وسمك الجدار، وإعداد اللحام. لا يحل الصمام عالي الجودة مشكلة عدم التطابق في الوصلات النهائية.
مثال لجدول مواصفات الشراء
| المعلمة | ما يجب تحديده |
|---|---|
| التطبيق | تجميع الضغط العالي عند المنبع، أو مشعب الإنتاج أسفل رأس البئر، أو الفصل، أو الضاغط، أو عزل خطوط الأنابيب |
| الحجم والتصنيف | NPS / DN وASME فئة 600 أو 900 أو 1500 أو 2500 كما يدعمها التصميم المحدد |
| تصميم الصمام | مثبت على مرتكز الدوران، مكون من قطعتين أو ثلاث قطع/جسم منقسم، تجويف كامل أو مخفض |
| مادة الجسم | المطروقات A105 أو LF2؛ المسبوكات WCB أو LCC؛ الدرجات غير القابل للصدأ أو المزدوجة حيثما كان ذلك مبررا |
| الكرة / الجذعية | المواد والطلاء المحدد للتآكل والتآكل والضغط؛ التحقق من تصميم الجذع المضاد للانفجار |
| المقعد / الأختام | RPTFE أو PEEK أو اللدائن المؤهلة أو المقاعد المعدنية؛ التحقق من الحدود الكيميائية ودرجة الحرارة |
| ينتهي | ASME B16.5 RF/RTJ ضمن نطاق الحجم؛ ASME B16.47 للفلنجات الأكبر القابلة للتطبيق؛ بعقب اللحام لكل تفاصيل الأنابيب المعتمدة |
| وظائف خاصة | ترتيب مقعد DBB / DIB المحدد، والتهوية والصرف، وتخفيف التجويف، وتصميم مضاد للكهرباء الساكنة وتم اختباره ضد الحريق |
| المشغل | يتم تحديد حجم علبة التروس أو المحرك الهوائي أو الكهربائي أو الهيدروليكي وفقًا لبيانات عزم الدوران الخاصة بالشركة المصنعة |
| الاختبارات والسجلات | اختبار API 6D المحدد، وتقارير اختبار الضغط، وMTC / EN 10204 3.1 إذا لزم الأمر، وPMI، وNDE، وسجلات الطلاء |
4. DBB، DIB، اتجاه المقعد وضغط التجويف
بالنسبة لعزل المواد الهيدروكربونية، غالبًا ما تتطلب مواصفات الشراء كتلة مزدوجة وتسييلًا مزدوجًا (DBB) أو عزلًا وتسييلًا مزدوجًا (DIB). تشير هذه المصطلحات إلى ترتيبات العزل المحددة وسلوك الاختبار، وليس مجرد "مقعدين في صمام واحد". مع المقاعد ذات التأثير الأحادي المكبس (SPE)، يمكن تخفيف ضغط التجويف المحصور عبر المقعد وفقًا للتصميم. يمكن أن توفر المقاعد ذات تأثير المكبس المزدوج (DPE) استجابة عزل مختلفة، ولكن قدرتها على الاحتفاظ بضغط التجويف تخلق التزامًا منفصلاً بالتنفيس.
عندما ينحصر السائل بين المقاعد المغلقة، يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى رفع ضغط التجويف بشكل حاد. حدد اتجاه التنفيس المسموح به، وتكوين المقعد ذي الصلة، وأي جهاز تنفيس خارجي، وكيفية اختبار التجميع. لا يمكن استبدال وجهة الإغاثة النهائية بوجهة المنبع عندما تتطلب العملية عزلًا إيجابيًا.
للحصول على علاج أكثر تفصيلا انظر تخفيف التجويف في الصمامات الكروية والموجودة دليل تصميم مرتكز الدوران. في أمر الشراء، قم بوصف المقعد الدقيق وأداء التسييل الذي سيتم مشاهدته بدلاً من الاعتماد فقط على الاختصار DBB.
5. مواد حقول النفط: الفولاذ الكربوني، والفولاذ منخفض الحرارة، والخدمة الحامضة
يبدأ اختيار مواد الجسم بالسائل، ودرجة حرارة التصميم، ونسبة التآكل حيثما كان ذلك مناسبًا، والتعرض البيئي، وفئة أنابيب المشروع. يعد الفولاذ الكربوني المطروق ASTM A105 والفولاذ الكربوني المصبوب A216 WCB من المرشحين المألوفين لدرجات الحرارة والبيئات المناسبة غير القابلة للتآكل. يتم اعتبار ASTM A350 LF2 وA352 LCC للتصميمات ذات درجات الحرارة المنخفضة عند الحاجة إلى خصائص التأثير المؤهلة الخاصة بها. قد تكون المواد غير القابلة للصدأ أو المزدوجة مناسبة لظروف تآكل معينة ولكنها تتطلب تقييمًا دقيقًا للكلوريد ودرجة الحرارة والتصنيع.
بالنسبة للغاز الرطب أو خط السوائل المنتجة مع H2S، تقييم المعمول بها NACE MR0175 / ISO 15156 المتطلبات. وتعتمد حدود المواد على بيئة الخدمة الحامضة الفعلية، ومكونات المعادن، والصلابة، والمعالجة الحرارية، وظروف التعرض. لا يمكن للشهادة العامة التي تقول "متوافقة مع NACE" أن تحل محل مراجعة اختيار المواد الموثقة.
قد تستخدم الأسطح الكروية والساقية مواد مناسبة غير قابلة للصدأ أو طلاءات هندسية. يمكن لطلاء النيكل غير الكهربائي (ENP) أن يحسن بعض خصائص السطح، ولكنه ليس حاجزًا عالميًا للتآكل في جميع كيمياء حقول النفط. التحقق من مواصفات الطلاء وسمكه والتصاقه ومساميته وملاءمته لآلية التآكل المتوقعة.
6. المقاعد والأداء الآمن للحريق والانبعاثات الهاربة
يمكن للمقاعد الناعمة القائمة على خلائط PTFE أو PTFE أو PEEK المعززة أن توفر إيقافًا فعالًا ضمن ظروف الضغط ودرجة الحرارة والتعرض للسوائل المعتمدة. قد يكون التآكل الشديد أو المواد الصلبة أو ركوب الدراجات المتكرر أو ارتفاع درجة الحرارة مبررًا للمقاعد المعدنية المصممة هندسيًا، وغالبًا ما يكون ذلك على حساب خصائص التسرب وعزم الدوران المختلفة. تتطلب الأختام المطاطية التحقق من الهيدروكربونات والأمينات والميثانول والضغط السريع للغاز وأي مواد كيميائية للحقن موجودة بالفعل.
قد يتم تحديد البناء الآمن للحريق من خلال التحقق من المعايير المعمول بها مثل API 607 أو ISO 10497، ولكن المطالبة بالتصميم الآمن للحريق ليس هو نفس الدليل على التكوين المختبر ذي الصلة. وبالمثل، فإن الاستمرارية المضادة للكهرباء الساكنة، وتصميم الجذع المقاوم للانفجار، والتعبئة منخفضة الانبعاثات تتطلب فحوصات خاصة بها. اطلب تقارير أو شهادات مع تحديد النموذج والحجم وقابلية تطبيق التكوين.
تستحق الخدمة متعددة المراحل المحملة بالرمال اهتمامًا خاصًا: يمكن للمواد الصلبة خدش طبقات الطلاء الكروية وتسبب تلف المقعد حتى عندما تكون فئة الضغط الاسمي كافية. تأكد من مخاطر تحميل المواد الصلبة والتآكل المتوقعة قبل التعامل مع صمام خط الأنابيب التقليدي ذو المقاعد الناعمة على أنه مقبول.
7. اختيار التشغيل اليدوي أو الهوائي أو الكهربائي أو الهيدروليكي
يمكن لمشغل التروس أن يناسب الصمامات التي يمكن الوصول إليها محليًا حيث يكون تردد التشغيل منخفضًا ووقت الإغلاق ليس حرجًا. تعد المحركات الهوائية شائعة عند توفر الهواء أو الغاز النظيف للأجهزة. تناسب المحركات الكهربائية التحكم عن بعد حيثما توجد بنية تحتية كهربائية. يمكن للحزم الهيدروليكية أو الكهروهيدروليكية توفير عزم دوران عالي وتشغيل طوارئ متحكم فيه، ولكن يجب أخذ تعقيدها بعين الاعتبار.
بالنسبة لواجب إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ (ESD)، يجب على المهندس تحديد الموقع الآمن، ووقت الإغلاق، والطاقة المتاحة عند فقدان الطاقة أو الإشارة، ومتطلبات الشوط الجزئي والواجهة مع نظام التحكم. يمكن أن يؤدي الإغلاق بسرعة كبيرة إلى حدوث ضغط عابر غير مقبول. يجب على الشركة المصنعة تحديد حجم العبوة وفقًا لمنحنى عزم الدوران الذي تم التحقق منه بهامش مناسب معتمد من المشروع.
8. التفتيش والاختبار والتوثيق لشراء EPC
API 6D هي مواصفات رئيسية لصمامات خطوط الأنابيب تتناول التصنيع والفحص والاختبار والتوثيق. يجب تحديد الإصدار والتعديلات المعمول بها بموجب العقد، ولا ينبغي افتراض تضمين الاختبارات الخاصة في اختبار المتجر القياسي. ال تحديث API 6D لمعهد البترول الأمريكي يوضح سبب أهمية التحكم في الإصدار لمشتري المعدات.
يمكن لخطة فحص واختبار المشروع (ITP) تحديد نقاط المراقبة والمراقبة لاختبار الهيكل والمقعد، وتنفيس التجويف، واختبار الغاز منخفض الضغط عند تحديد ذلك، وفحص الأبعاد، ومؤشر مديري المشتريات (PMI)، وتجربة الاقتراب من الموت، وفحص الطلاء، والفحوصات الوظيفية النهائية. ويجب الاتفاق على وسط الاختبار والمدة والضغط ومعايير القبول وحالة الشاهد قبل الإنتاج.
تشتمل حزم المستندات النموذجية على رسم ترتيب عام (GA) معتمد، وورقة بيانات، وقائمة المواد، وشهادات اختبار المواد (MTCs) مع أرقام الحرارة التي يمكن تتبعها، وتقارير اختبار الضغط، وأي دليل قابل للتطبيق لاختبار الحريق، وسجلات الطلاء، وحساب عزم الدوران، وأسلاك المحرك أو التخطيطي الهيدروليكي. قم بتأكيد التنسيق واللغة المطلوبة قبل عرض الأسعار.
9. صمام كروي لحقول النفط أكثر فائدة RFQ
بدلاً من السؤال فقط عن "الصمام الكروي فئة 900 مقاس 10 بوصات"، اذكر: الحجم والتجويف؛ فئة الضغط وتواجه النهاية. تكوين السوائل، H2S وشركاه2 تركيز؛ الحد الأقصى والحد الأدنى للضغط ودرجة الحرارة. جدول خطوط الأنابيب؛ ترتيب المقعد والتجويف. التسرب المسموح به متطلبات مقاومة للحريق ومكافحة ساكنة. المشغل والضوابط. ونظام التفتيش وإصدار الشهادات.
للمقارنة التجارية، اطلب أيضًا شروط التجارة الدولية EXW / FOB / CIF / CPT (المكان المحدد وإصدار شروط التجارة الدولية)، سعر الوحدة، موك إن وجد، مهلة الإنتاج، أبعاد التعبئة، الوزن الصافي والإجمالي، بلد المنشأ، شروط الضمان وصلاحية عرض الأسعار. اجعل مهلة التصنيع مختلفة عن وقت عبور الشحن.
يمكن للمشترين أيضًا مراجعة حلول خطوط الأنابيب الملحومة صمامات كروية ملحومة بالكامل، بينما يتوفر ملخص اختيار أوسع على صفحة منتج صمام الكرة عالي الضغط.
10. قائمة الاختيار النهائية
تبدأ حزمة عزل حقول النفط الموثوقة بحدود تصميم واضحة ومتطلبات يمكن التحقق منها. تأكد من أن نطاق API الخاص بالصمام يناسب الموقع، وأن معدل الضغط ودرجة الحرارة الخاص به يناسب حالة التصميم، وأن تكوين مقعده يوفر سلوك العزل المحدد، وأن مواده تناسب السائل الفعلي. ثم قم بمراجعة حجم المشغل واختبارات القبول الموثقة. غالبًا ما يمنع سير العمل هذا إجراء تغييرات متأخرة ومكلفة على الشفاه أو المقاعد أو المحركات أو الشهادات.
للحصول على عرض خاص بالمشروع، أرسل إلى Vcore Valve ظروف التشغيل ومواصفات الأنابيب والمستندات المطلوبة وكمية الطلب المقدرة. يمكن بعد ذلك إجراء مقارنة فنية مع المواصفات المعتمدة وليس مع الحجم الاسمي والفئة فقط.
الأسئلة المتداولة
هل الصمام الكروي مرتكز الدوران مناسب لخط أنابيب حقول النفط عالي الضغط؟
نعم، بشرط أن يتوافق تصميم الصمام المحدد ومعدل الضغط ودرجة الحرارة والمواد والمقاعد والوصلات ومتطلبات التأهيل مع ظروف الخط الفعلية. لا ينبغي استبدال صمامات خطوط الأنابيب API 6D تلقائيًا بمعدات رأس البئر API 6A.
هل يجب أن أختار الفئة 900 أو 1500 أو 2500؟
اختر فئة الضغط باستخدام الحد الأقصى لضغط التصميم والحد الأدنى والحد الأقصى لدرجة حرارة التصميم ومجموعة المواد وجداول درجة حرارة الضغط المطبقة. رقم الفئة ليس قيمة ضغط التشغيل بالرطل لكل بوصة مربعة.
ما هو الفرق بين DBB و DIB؟
يصف DBB وDIB أداءً مختلفًا لعزل المقعد وأداء النزيف. قد يستخدم ترتيب DIB مقاعد ذات تأثير مكبس مزدوج ويتطلب حلاً هندسيًا لتخفيف ضغط التجويف. قم دائمًا بتحديد الاختبار المطلوب وترتيب المقعد.
هل الأجسام الفولاذية المطروقة دائمًا أفضل من الأجسام المصبوبة؟
ليس بالضرورة. يمكن أن تكون الأجسام المطروقة والمصبوبة مقبولة عندما تتوافق المواد وتصميم الضغط وجودة التصنيع والفحص مع مواصفات المشروع. كثيرا ما يتم أخذ المطروقات في الاعتبار عند طلب خدمة الضغط العالي.
ما الذي يتغير عندما يحتوي سائل البئر على H2S؟
تتطلب المواد المعرضة لسائل المعالجة مراجعة الخدمة الحامضية مقابل الإصدار المطبق من NACE MR0175/ISO 15156، بما في ذلك الصلابة والمعالجة الحرارية والحدود البيئية. بيان NACE العام ليس كافيًا.
هل تحتاج جميع صمامات مرتكز الضغط العالي إلى مشغل هيدروليكي؟
لا. تتوفر خيارات تعمل بالتروس والهوائية والكهربائية والهيدروليكية. يعتمد الاختيار على عزم الدوران المنفصل والتشغيل، والمرافق المتاحة، ووقت الإغلاق، ودورة العمل وأي متطلبات إيقاف تشغيل طارئة.
ما هي المستندات التي يجب توفيرها مع عرض أسعار صمامات حقول النفط؟
اطلب ورقة بيانات موقعة، ورسم الترتيب العام، وقائمة المواد، وتقييم الضغط ودرجة الحرارة، وتخطيط المقعد، وبيانات عزم الدوران، وخطة الاختبار والفحص، وMTCs وأدلة الامتثال المعمول بها، بالإضافة إلى شروط التسليم والشروط التجارية.
المراجع الفنية: إشعار نشر API 6D; تطبيقات صمامات النفط والغاز SLB WKM 370D. تخضع المعايير والمؤهلات والامتثال للإصدار المحدد والتكوين الدقيق للصمام.
