V procesu extrakce ropy je spolehlivost systému kontroly tekutin přímo spojena s bezpečností výroby, ochranou životního prostředí a ekonomickými přínosy. Jako klíčové mezní zařízení, brána ventil S jsou široce používány v zařízeních studny, potrubí a skladovacích a přepravních systémech kvůli jejich strukturálním charakteristikám. Za svou zdánlivě jednoduchou funkcí otevírání a uzavření však existuje složitá bezpečnostní logika.
1. Strukturální charakteristiky a bezpečnostní výhody brány ventilů
Bránkový ventil je otevřen a uzavřen zvednutím brány kolmo k směru tekutiny. Přímý průtokový kanál v plně otevřeném stavu mu dává dvě základní bezpečnostní výhody:
Konstrukce odporu s nízkým průtokem: Při plném otevření je deska brány zcela oddělena od kanálu tekutin, který se může vyhnout opotřebení těla ventilu způsobené turbulencí nebo lokálním vysokým tlakem, zejména vhodné pro surové potrubí s vysokým průtokem.
Obousměrná schopnost těsnění: Vysoce kvalitní ventily brány (jako jsou pevně utěsněné ploché brány) mohou stále udržovat dopředu a zpětné těsnění v prostředí s vysokým tlakem, což je zásadní pro vstřikovací jamky nebo oleje na síru s výkopností tlaku.
Případy mezinárodních ropných společností ukazují, že míra úniku způsobená selháním těsnění v zařízeních API 6A standardní brány je o 37% nižší než u jiných ventilů.
2. analýza potenciálních bezpečnostních rizik a režimů selhání
Ačkoli brány ventily mají významné výhody, stále existují tři typická bezpečnostní rizika za extrémních pracovních podmínek:
1. Porucha operace způsobená měřítkem a blokováním
Ve voskovém a vysoce mineralizovaném prostředí ropy se asfalten nebo soli snadno uloží mezi bránou a sedadlem ventilu. Statistiky z American Petroleum Institute (API) ukazují, že 23% selhání ventilu brány je způsobeno abnormálním zvýšením otevírání a uzavíracího točivého momentu způsobeného škálováním. V roce 2019 došlo k nehodě vyfukování v ropném poli v Kazachstánu kvůli neschopnosti nouzového omezení kvůli uvíznutému bráně, což mělo za následek přímé ekonomické ztráty ve výši více než 8 milionů amerických dolarů.
2. Selhání těsnění při diferenciálních výkyvech tlaku
Když je potrubí rychle depresizováno (jako je efekt vodního kladiva), může tradiční elastická brána ztratit svou těsnicí sílu v důsledku obrácení tlakového rozdílu. Experimentální údaje ukazují, že diferenciální fluktuace okamžitého tlaku Ap ＞ 10MPA může způsobit únik běžných bránových ventilů 40krát.
3. riziko kororace a vodíku rizika materiálu
V kyselém prostředí oleje a plynu obsahujícího H₂S jsou ventily brány s nízkou slitinovou ocelovou bránou náchylné k praskání koroze sirovodíku (SSCC). Podle standardu NACE MR0175 musí být v takových pracovních podmínkách použity materiály duplexní nerezové oceli nebo slitiny na bázi niklu, ale 15% bránových ventilů ve službě stále má potenciální zlomová rizika v důsledku nesprávného výběru.
Iii. Strategie systémové prevence a kontroly rizik
Aby se zlepšila bezpečnostní výkon ventilů brány, je nutné vybudovat ochranný systém ze tří aspektů: výběr návrhu, provoz a údržba a monitorovací technologie:
1. Optimalizace výběru pro adaptaci pracovních podmínek
Elastické brány typu klínu jsou upřednostňovány pro vysokotlaké olejové a plynové pole obsahující síru a jejich brány ve tvaru písmene V mohou kompenzovat deformaci teploty;
Pro médiu pevných částic se doporučují ventily desky se škrabkami;
Nízkoteplotní dopadová houževnatost materiálů musí být ověřena v hlubokém prostředí s nízkou teplotou (viz standard ASTM A370).
2. postupy preventivní údržby
Pravidelně provádět injekci kmenu ventilu (doporučuje se maziva obsahující mos₂ s vysokým teplotou);
Proveďte testy točivého momentu každou čtvrtinu a vytvořte základní databázi pro otevírání a uzavírání točivých momentů;
Testování ultrazvukové tloušťky (UT) kombinované s testováním magnetických částic (MT) pro monitorování koroze těla ventilu.
IV. Trendy v oboru: Posun směrem k vnitřní bezpečnosti
S technologickým pokrokem se nové návrhy ventilů brány prolomí tradiční omezení:
Struktura těla těla celého svalu: eliminuje únikové body příruby a je vhodné pro potrubí arktické permafrost;
Technologie nanokací: brána potažená CR-AL-N vyvinutá FMC ve Spojených státech má trojnásobné zvýšení odolnosti proti opotřebení;
Digitální dvojčata: Předpovídejte životnost ventilu prostřednictvím dynamické simulace a optimalizujte náhradní cykly.
Jako „bezpečnostní stráž“ ropného průmyslu, spolehlivost bránových ventilů přímo ovlivňuje integritu celého výrobního řetězce. Prostřednictvím vědeckého výběru, pečlivé údržby a technologické inovace lze rizikům vyhnout v největší míře a lze dosáhnout přechodu z pasivní reakce na mimořádnou obranu na aktivní obranu. Pod cílem neutrality uhlíku bude technologická iterace v této oblasti i nadále řídit ropný a plynárenský průmysl směrem k bezpečnějšímu a efektivnějšímu směru.
