خنق دليل شامل صمام

ال صمام الاختناق ، المعروف أيضًا باسم صمام الخانق أو صمام الاختناق ، هو جهاز تحكم رئيسي في صناعة النفط والغاز وغيرها من أنظمة السوائل ذات الضغط العالي. تتمثل وظيفتها الأساسية في التحكم بدقة في تدفق وضغط السائل ، وخاصة في ظل ظروف العمل القاسية التي تتميز باختلاف الضغط العالي ، أو الجزيئات الصلبة أو تدفق الغاز متعدد السائل.

1. الوظيفة الأساسية والغرض من صمام الاختناق
التحكم في ضغط رأس البئر: هذه هي الوظيفة الأكثر أهمية. في المرحلة المبكرة من إنتاج البئر النفط والغاز أو في آبار الضغط العالي ، يكون ضغط الفتحة السفلي أعلى بكثير من التسامح في نظام المعالجة المصب. يقلل صمام الاختناق من ضغط السائل إلى نطاق تشغيل آمن عن طريق إنشاء مقاومة قابلة للتعديل (انخفاض الضغط) لحماية خطوط الأنابيب والفواصل والمعدات الأخرى.
ضبط الإنتاج: عن طريق تغيير فتح الصمام (منطقة الخانق) ، يتم التحكم في تدفق حجم بئر الزيت والغاز أو خط الأنابيب بدقة لتحقيق أهداف تخصيص الإنتاج أو متطلبات الاختبار.
منع التجويف/الفلاش: في ظل ظروف عمل معينة (مثل انخفاض الضغط المفاجئ الذي يؤدي إلى تبخير السائل) ، يمكن أن يؤدي صمام الاختناق المصمم بشكل صحيح (مثل الاختناق متعدد المراحل) إلى إبطاء معدل انخفاض الضغط أو تقليل أو القضاء على التجويف المدمر وتآكل الصمام.
سلامة التحكم في الآبار: في عمليات الحفر والإكمال وإصلاح الآبار ، يعد صمام الاختناق القابل للتعديل مكونًا رئيسيًا لمجموعة مانع الانفجار ، ويستخدم لتنفيذ عمليات قتل الآبار ، والتحكم في عمليات الركلات أو الانفجارات ، وهو أحد الحواجز الأخيرة التي تعترض سلامة التحكم في الآبار.
ضمان التدفق: يساعد التحكم في التدفق على إبطاء مشاكل مثل تكوين هيدرات أو ترسب الشمع أو التحجيم.
الاختبار والقياس: توفير ظروف الضغط والتدفق المستقرة أثناء اختبار الإنتاج أو قياس التدفق.

2. الأنواع الرئيسية من صمامات الاختناق
وفقًا لهيكلها وطريقة التعديل ، يتم تقسيمها بشكل أساسي إلى فئتين:
صمام خنق ثابت (خنق ثابت)
المبدأ: يتم تثبيت عنصر اختناق غير قابل للتعديل في الداخل (عادةً ما يكون من خلال جلبة سيراميك أو كربيد بحجم حفر دقيق - الفول).
سمات:
بنية بسيطة ، متينة ومنخفضة نسبيا.
مقاومة التآكل القوية (وخاصة البطانات السيرامية أو كربيد).
يتم إصلاح التدفق/التحكم في الضغط. إذا كان هناك حاجة إلى تغيير ، يجب إيقاف الجهاز لاستبدال جلبة الاختناق بفتحات مختلفة.
التطبيق: يستخدم بشكل أساسي في المواقف التي يلزم فيها تدفق/ضغط مستقر طويل الأجل ، أو كعنصر خلع احتياطي/مساعدة في صمامات الاختناق القابلة للتعديل. أيضا شائع الاستخدام في عمليات الاختبار.
صمام خنق قابل للتعديل (خنق قابل للتعديل / متغير)

المبدأ: يتم ضبط الفتحة (منطقة الاختناق) بين قلب الصمام ومقعد الصمام بشكل مستمر من خلال آلية تشغيل خارجية (يدوي أو هيدروليكي أو هوائي أو كهربائي) لتغيير التدفق وانخفاض الضغط.
الهيكل الأساسي (الأنواع الشائعة):
نوع صمام الإبرة: يتم إدخال صمام إبرة مخروطي (إبرة) في فتحة مقعد الصمام المطابقة (مقعد) ، وتغير الحركة المحورية لصمام الإبرة منطقة الاختناق الحلقي. دقة عالية ، مناسبة للسوائل النظيفة.
نوع القفص/نوع متعدد الفتحات: يتحرك قلب الصمام (نوع المكبس أو نوع الأكمام) في قفص (قفص) مع ثقوب خاصة لتغيير منطقة التدفق. يمكن لتصميم الثقب (الحجم والشكل وتوزيع الأرقام) على القفص تحسين خصائص التدفق ، ويقلل من الضوضاء ، والتجويف والتآكل. الأكثر استخداما على نطاق واسع.
نوع بوابة البوابة/السكين: على غرار صمام البوابة ، ولكن مع حافة القطع المصممة خصيصًا ، يمكن أن يوفر وظائف تقليدية واختناق في الجزيئات الصلبة.
سمات:
يمكن أن يعدل بشكل مستمر ودقة التدفق والضغط أثناء التشغيل ، والاستجابة بسرعة.
درجة عالية من الأتمتة ، سهلة الاندماج في أنظمة التحكم (مثل SCADA ، DCS).
الهيكل معقد نسبيًا ، والتكلفة مرتفعة ، وهي أكثر حساسية للارتداء (مطلوب صيانة منتظمة).
وضع القيادة:
دليل: تديرها العجلة وعلبة التروس. بسيطة وموثوقة ، منخفضة التكلفة ، مناسبة للتعديل النادر أو الاستعداد.
الهيدروليكية/الهوائية: استخدم الزيت الهيدروليكي أو الهواء المضغوط لقيادة المشغل. توفير قوة دفع قوية ، مقاومة للانفجار ، مناسبة للبيئات البعيدة أو القاسية. الأكثر شيوعا.
الكهرباء: المحرك مدفوع بمحرك. يجب مراعاة دقة التحكم العالية ، ونقل الإشارة المريح ، والانفجار المقاومة للانفجار والموثوقية.

3. ميزات التصميم الرئيسية والتحديات
يعمل صمام الاختناق في ظل الظروف القاسية ، ويجب أن يعالج التصميم التحديات التالية:

مقاومة التآكل:

تصلب المكونات الرئيسية: تصلب السطح من قلب الصمام ، ومقعد الصمام ، والقفص (مثل رش كربيد التنغستن ، والنيترينغ ، ومساحة سبيكة stellite).

اختيار المواد الفائقة: السيراميك (الألومينا ، كربيد السيليكون) ، البطانات أو مكونات سبيكة كربيد التنغستن.

تحسين قناة التدفق: توجيه السائل بسلاسة من خلال منطقة الاختناق لتجنب الاضطراب والتأثير المباشر.

مقاومة التجويف:
الحد من الضغط متعدد المراحل: تشتت انخفاض الضغط الكلي في مراحل انخفاض الضغط الصغيرة المتعددة المتصلة بالسلسلة (قفص مخبأ متعدد المراحل) لمنع ضغط النقطة الواحدة من الانخفاض تحت ضغط البخار السائل.

تصميم قفص مقاومة التجويف: أنواع الثقب الخاصة (مثل نوع المتاهة) تعزز انهيار الفقاعات في غرفة الضغط العالي ، مما يقلل من التأثير المباشر على سطح المعدن.

اختيار المواد: المواد الصلبة أكثر مقاومة لتلف التجويف.

ختم:
الختم المعدني إلى المعدن: مصنوع من صمام الصمام ومقعد الصمام من سبيكة صلبة لضمان ختم موثوق وعمر طويل تحت اختلاف الضغط العالي. نوع الختم الرئيسي.
الختم الإضافي: تعبئة ساق الصمام (مثل الجرافيت ، PTFE) يمنع التسرب الخارجي. تتطلب صمامات API 6A مستويات ختم صارمة (مثل PR2 ، PR2F).
قوة التشغيل والسيطرة:
التصميم المتوازن: قلل من الدفع/عزم الدوران المطلوب لتشغيل الصمام (خاصة بالنسبة للصمامات التفاضلية ذات الضغط العالي الكبير).
اختيار المشغل: قوة دفع كافية للتغلب على قوة السوائل والاحتكاك لضمان وضع دقيق وموثوق.

4. سيناريوهات التطبيق النموذجية
إنتاج النفط والغاز:
خنق الآبار من آبار النفط ، وآبار الغاز ، وآبار الغاز المكثف (التحكم في ضغط رأس البئر وضبط الإنتاج).
اختبار فاصل التحكم في ضغط مدخل.
حقن المياه/حقن الغاز التحكم في تدفق البئر.
التحكم في حجم الغاز في أنظمة الرفع الاصطناعي (مثل رفع الغاز).
الحفر والإنجاز:
مكونات BOP الأساسية ، تستخدم للقتل الجيد والخنق.
التحكم في التدفق/الضغط في أنظمة الدورة الدموية للسائل (الطين).
التدفق والتحكم في الضغط أثناء اختبار التكوين (DST).
صناعات أخرى:
أنظمة البخار عالية الضغط في النباتات الكيميائية ومحطات الطاقة.
خطوط الأنابيب الملاهي في المناجم.
أنظمة نفاثة المياه عالية الضغط.

5. الاعتبارات الرئيسية للاختيار
يعد اختيار صمام الاختناق المناسب أمرًا بالغ الأهمية ويتطلب تقييم:
خصائص السوائل: الزيت ، الغاز ، الماء ، تدفق متعدد ، محتوى الرمل ، محتوى H₂S/CO₂ (متطلبات المواد) ، درجة الحرارة ، اللزوجة.
معلمات التشغيل:
ضغط المنبع (P1)
ضغط المصب (P2)
انخفاض الضغط المتوقع (ΔP = P1 - P2) - المعلمة الأكثر أهمية
الحد الأقصى/الحد الأدنى للتدفق (س)
درجة حرارة السائل
المتطلبات الوظيفية: هل الغرض الرئيسي للتحكم في الضغط أو التدفق أو كليهما؟ هل التعديل المتكرر مطلوب؟ هل التحكم التلقائي مطلوب؟
طريقة الحجم والاتصال: حجم خط الأنابيب (NPS/DN) ، مستوى الضغط (مثل فئة ANSI ، PN) ، معيار شفة (ASME ، API ، DIN) أو اتصال اللحام بعقب.
درجة المواد: يجب أن تلبي جسم الصمام ومواد القطع الضغط ودرجة الحرارة والتآكل وتآكل متطلبات مقاومة التآكل. ركز على Core Valve ، ومقعد الصمام ، ومواد القفص/الجلبة (مثل 316ss ، و Duplex Steel ، و 625 سبيكة ، وكربيد التنغستن ، والسيراميك). اتبع NACE MR0175/ISO 15156 (الخدمة الحامضة).
وضع التشغيل: يدوي ، هيدروليكي ، هوائي ، كهربائي؟ ما مقدار الدفع/عزم الدوران؟ هل ملاحظات الموقف مطلوبة؟
المعايير والمواصفات: من الأهمية بمكان اتباع معايير الصناعة:
API 6A: مواصفات معدات شجرة البئر وعيد الميلاد - المعيار الأساسي للزيت والغاز في المنبع ، تغطي مستويات الضغط والمواد والتصميم والاختبار ومتطلبات الوثائق (مثل PSL ، مستوى العلاقات العامة).
API 14C/ISO 10418: تحليل نظام أمان المنصات الخارجية والتصميم والتركيب.
API 6D/ISO 14313: مواصفات صمام خط الأنابيب.
ASME B16.34: صمامات الصمامات والخيوط ونهايات اللحام.
NACE MR0175/ISO 15156: صناعة البترول والغاز الطبيعي - مواد للبيئات المحتوية على H₂S في إنتاج النفط والغاز.

6. النقاط الرئيسية للتشغيل والصيانة
عملية:
اضبط ببطء: تجنب التغييرات المفاجئة في التدفق/الضغط التي قد تسبب صدمة للنظام.
تجنب الافتتاح الصغير: الفتحة الصغيرة للغاية يزيد من خطر التآكل والتجويف. فهم الحد الأدنى للافتتاح الموصى به للصمام.
معلمات المراقبة: انتبه عن كثب لضغط المنبع والمصب ، ودرجة الحرارة ، وتغيرات التدفق والضوضاء/الاهتزاز غير الطبيعية.
صيانة:
التفتيش المنتظم:
تسرب خارجي (التعبئة الجذعية ، اتصال شفة).
ما إذا كان المشغل يعمل بسلاسة.
ما إذا كان مقياس الضغط ومؤشر الموضع طبيعيين.
الصيانة الوقائية:
فحص/استبدال صمام الصمام ، ومقعد الصمام ، والقفص/الجلبة وغيرها من قطع الغيار وفقًا للدورة الموصى بها للشركة المصنعة.
تزييت الأجزاء المتحركة.
فحص/استبدال التعبئة الجذعية الصمام.
قطع الغيار: أجزاء ارتداء مفتاح الاحتياطي (وخاصة صمامات اليد الاحتياطية لصمامات الاختناق الثابتة).