1. شیر میدان نفتی چیست؟
شیر میدان نفتی یک دستگاه کنترل جریان است که در سیستم‌های تولید، جمع‌آوری، انتقال و تزریق نفت و گاز نصب می‌شود. به یک دسته دستی، گیربکس یا محرک خودکار متصل است و میل، گشتاور عملیاتی را به عضو بسته - یک دروازه، توپ، دوشاخه یا دیسک - که در داخل بدنه سوپاپ حرکت می‌کند یا می‌چرخد، برای شروع، توقف، دریچه گاز یا منحرف کردن جریان نفت خام و مایعات تزریقی، گاز طبیعی، حرکت می‌کند.
از آنجایی که سرویس میدان نفتی شامل فشار بالا، محیط خورنده، مواد جامد ساینده و عملیات مکرر است، شیر میدان نفتی باید هم به عنوان یک قطعه متحرک و هم به عنوان بخش آب بندی در نظر گرفته شود. مواد آن باید استحکام کافی، چقرمگی ضربه، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی را در دمای کاری مشخص شده داشته باشند، در حالی که ماشین‌کاری و عملیات حرارتی{1}} برای تولید آسان باشد.
2. اجزای اصلی یک شیر میدان نفتی
بدنه و کاپوت:فشار حاوی پوسته، معمولاً فولاد کربنی ریخته‌گری یا آهنگری، فولاد ضد زنگ یا فولاد آلیاژی، با انتهای فلنج، جوش داده شده یا رزوه‌دار.
ساقه (دوک دریچه):گشتاور را از دسته یا محرک به عضو بسته منتقل می کند. مجهز به طراحی ضد-فشار روی دریچه‌های کلاس بالاتر-.
عضو پایانی:دروازه، توپ، دیسک یا دوشاخه که در واقع جریان را مسدود یا پذیرفته است.
صندلی (حلقه های صندلی):سطح آب بندی که با عضو بسته کننده جفت می شود. نرم (PTFE، RPTFE، الاستومر) یا فلزی، بسته به کلاس و رسانه.
بسته بندی / جعبه پر کردن:گذرگاه ساقه به جو را می‌بندد.
محرک یا اپراتور:اهرم، چرخ دستی، چرخ دنده حلزونی یا محرک پنوماتیک/هیدرولیک/الکتریکی.
3. شیر میدان نفتی چگونه کار می کند
اصل کار ساده اما سخت است: چرخش ساقه به میزان 90 درجه (یک چهارم-شیرهای چرخشی) یا حرکت خطی آن (چند-شیرهای چرخشی) عضو بسته را به داخل یا خارج از مسیر جریان می‌برد. در حالت بسته، فشار دیفرانسیل در سرتاسر شیر، عضو بسته را به نشیمنگاه فشار می‌دهد و یک مهر و موم ایجاد می‌کند. عملکرد آب بندی با کلاس های نشتی مانند نرخ ISO 5208 و کلاس های ANSI/FCI 70-2 کمی سازی می شود و با آزمایش های پوسته و صندلی که مطابق با API 598 انجام می شود تأیید می شود.
در سیستم های جمع آوری و انتقال، شیرها به طور گسترده ای برای جداسازی چاه ها و خطوط لوله، کنترل فشار و خاموشی اضطراری استفاده می شوند. چاه های مدرن با قطع آب زیاد کار می کنند، که باعث افزایش خوردگی و فرسایش صندلی ها و بسته بندی می شود - این دلیل اصلی نشت شیرهای میدان نفتی زودتر از شیرهای در سرویس تمیز است.
4. مواد و استانداردهای خدمات نفت و گاز
شیرهای میدان نفتی معمولاً با استانداردهای شناخته شده صنعت عرضه می شوند. مرتبط ترین عبارتند از:
API 6Dمشخصات - برای شیرهای خط لوله (دریچه، توپ، دریچه و شیرهای چک) برای خدمات انتقال نفت و گاز.
ASME B16.34- فشار- درجه بندی دما و ابعاد مورد نیاز برای شیرهای فولادی فلنجی، رزوه ای و جوشی-.
API 598الزامات تست بازرسی و فشار- (آزمایش پوسته، صندلی و صندلی عقب).
NACE MR0175 / ISO 15156- انتخاب مواد برای سرویس ترش (H2S-حاوی).
API 607 / ISO 10497- آتش-شرایط آزمایشی برای شیرهای چرخشی نرم-ربع نشسته-.
مواد معمولی عبارتند از ASTM A216 WCB (بدنه ریخته گری فولاد کربنی)، ASTM A105 (فولاد کربنی آهنگری)، ASTM A351 CF8/CF8M (ریخته گری ضد زنگ)، ASTM A182 F304/F316/F316L (فولاد ضدزنگ فورج شده UNS) و فولادهای ضد زنگ دوبلکس. S31803/S32205 برای عملکرد خورنده یا ترش. صندلی‌ها و بسته‌بندی باید برای رسانه انتخاب شوند: PTFE/RPTFE برای سازگاری با مواد شیمیایی، الاستومرهایی مانند EPDM/NBR برای آب، و بسته‌بندی غیرآزبست مبتنی بر گرافیت{12}}برای سرویس بخار و دمای بالا{14}.
5. بسته‌بندی نشت در چاه‌ها و اقدامات متقابل بالا-آب-
قطع آب زیاد باعث تسریع خوردگی ساقه و بسته بندی شده و باعث نشتی در جعبه پر می شود. اقدامات متقابل عملی مورد استفاده در این زمینه عبارتند از:
حلقه‌های مهر و موم روغن-را با بسته‌بندی معمولی در جعبه پرکننده ترکیب کنید تا یک آرایش آب‌بندی چند مرحله‌ای با تداخل بر روی ساقه ایجاد کنید.
یک فضای خالی طراحی شده را در جعبه پرکننده بگذارید و یک فنر فشاری را در زیر مهر و موم روغن نصب کنید تا فنر به طور مداوم بسته بندی را بارگیری کند - این ترتیب بارگذاری زنده- سایش بسته بندی و انبساط حرارتی را جبران می کند.
یک واشر غیرآزبستی (مثلاً گرافیت منعطف یا PTFE) بین غده بسته‌بندی و جعبه پرکننده نصب کنید، سپس پیچ‌های غده را به طور یکنواخت ببندید تا نمای غده محکم روی جعبه قرار گیرد.
مواد حاوی آزبست نباید برای شیرهای صادراتی مشخص شوند: آنها در اتحادیه اروپا، ایالات متحده آمریکا و بیشتر بازارهای هدف ممنوع یا محدود شده‌اند و جایگزین‌های غیرآزبست عملکرد آب‌بندی برابر یا بهتری را ارائه می‌دهند.
6. ملزومات انتخاب و نگهداری
خدمات را تعریف کنید: ترکیب رسانه (شامل محتوای H2S و CO2)، فشار و دمای کاری، و کلاس نشت مورد نیاز قبل از انتخاب مواد بدنه و تزئینی.
دریچه‌های دروازه را برای جداسازی با عملکرد نادر، شیرهای توپی برای خاموش کردن سریع یک چهارم-خاموش-، و دریچه‌های گلوب یا کنترل را در جایی که نیاز به دریچه گاز است انتخاب کنید.
کلاس و اندازه سوپاپ را بر اساس رتبه بندی های ASME B16.34 و ابعاد وجه-به-در برابر ASME B16.10 برای شیرهای فلنجی بررسی کنید.
بازرسی منظم بسته بندی، رشته های ساقه و سفتی صندلی را برنامه ریزی کنید. بسته بندی و واشر یدکی را در انبار نگه دارید.
سوالات متداول
تفاوت بین شیر میدان نفتی و شیر صنعتی عمومی چیست؟دریچه‌های میدان نفتی با فشار بالاتر، محیط‌های خورنده یا ترش، مواد جامد ساینده و آزمایش‌های سخت‌تر مواجه هستند (API 6D، API 598، NACE MR0175/ISO 15156). بنابراین الزامات انتخاب مواد، آب بندی و بازرسی نسبت به خدمات عمومی آب یا تهویه مطبوع سخت تر است.
چرا دریچه‌های میدان نفتی در چاه‌های-آب-بالا نشت می‌کنند؟قطع آب زیاد خوردگی الکتروشیمیایی روی ساقه، نشیمنگاه و بسته بندی را افزایش می دهد و سایش فرسایشی را تسریع می کند. نتیجه از دست دادن زود هنگام مهر و موم در جعبه پر کردن و صندلی است. روکش‌های مقاوم در برابر خوردگی-و بسته‌بندی‌های بدون آزبست زنده-بارگذاری‌شده-این خطر را کاهش می‌دهند.
کدام استانداردها برای شیرهای خط لوله میدان نفتی اعمال می شود؟مراجع کلیدی عبارتند از API 6D (شیرهای خط لوله)، ASME B16.34 (رده بندی)، API 598 (تست)، NACE MR0175/ISO 15156 (سرویس ترش) و API 607/ISO 10497 (تست آتش) که در آن طراحی ایمن در برابر آتش مورد نیاز است.
چه موادی برای خدمات میدان نفتی ترش (H2S) استفاده می شود؟برای سرویس H₂S، مواد باید با NACE MR0175/ISO 15156 - معمولاً کربن-سختی کم یا فولاد آلیاژی کم{3}}، و برای خدمات خورنده، فولادهای ضد زنگ یا دوبلکس با کنترل سختی مطابقت داشته باشند.
شیرهای میدان نفتی هر چند وقت یکبار باید بازرسی شوند؟بررسی‌های معمول بصری و عملکردی معمولاً به صورت ماهانه در خدمات تولیدی انجام می‌شود و در هر بار بازرسی کامل صندلی و بسته‌بندی انجام می‌شود. شیرهای جداسازی بحرانی در سیستم های گازی اغلب بیشتر مورد آزمایش قرار می گیرند.
آیا می توان از شیر میدان نفتی هم برای خاموش کردن-و هم برای دریچه گاز استفاده کرد؟دریچه‌های دروازه و توپ برای کارکرد کامل-باز یا کامل{1}}بسته طراحی شده‌اند. دریچه گاز طولانی مدت به صندلی آسیب می رساند. در مواردی که تنظیم مورد نیاز است، از یک گلوب یا شیر کنترلی با اندازه کار استفاده کنید.