تحسين الأداء: دور صمامات القطع في المرافق العلوية للمنصة البحرية

لقد وضعت أزمة الطاقة في السبعينيات نهاية لعصر النفط الرخيص، وأطلقت السباق للتنقيب عن النفط البحري.ومع ارتفاع سعر برميل النفط الخام إلى رقمين، بدأ التعرف على بعض تقنيات الحفر والاستخلاص الأكثر تطوراً، حتى لو كانت أكثر تكلفة.وفقًا لمعايير اليوم، كانت المنصات البحرية المبكرة تنتج عادةً كميات منخفضة - حوالي 10000 برميل يوميًا.لدينا أيضًا ThunderHorse PDQ، وهي وحدة حفر وإنتاج ومعيشة يمكنها إنتاج ما يصل إلى 250 ألف برميل من النفط و200 مليون قدم مكعب من الغاز يوميًا.مثل وحدة الإنتاج الكبيرة هذه، يصل عدد الصمامات اليدوية إلى 12000 صمامًا إضافيًا، معظمهاالصمامات الكروية.ستركز هذه المقالة على عدة أنواع من صمامات القطع شائعة الاستخدام في المنشآت العلوية للمنصات البحرية.

يتطلب إنتاج النفط والغاز أيضًا استخدام معدات مساعدة لا تقوم مباشرة بمعالجة الهيدروكربونات، ولكنها توفر فقط الدعم المناسب للعملية.وتشمل المعدات المساعدة نظام رفع مياه البحر (التبادل الحراري، الحقن، مكافحة الحرائق، وما إلى ذلك)، ونظام توزيع الماء الساخن ومياه التبريد.سواء كانت العملية نفسها أو المعدات المساعدة، فمن الضروري استخدام صمام القسم.وتنقسم وظائفها الرئيسية إلى نوعين: عزل المعدات والتحكم في العمليات (التشغيل والإيقاف).أدناه، سنقوم بتحليل حالة الصمامات ذات الصلة حول خطوط توصيل مختلف السوائل الشائعة في منصات الإنتاج البحرية.

يعد وزن المعدات أمرًا بالغ الأهمية أيضًا بالنسبة للمنصات البحرية.يجب نقل كل كيلوغرام من المعدات الموجودة على المنصة إلى الموقع عبر المحيطات والمحيطات، ويجب صيانتها طوال دورة حياتها.وفقًا لذلك، يتم استخدام الصمامات الكروية بشكل شائع على المنصة لأنها مدمجة ولها وظائف أكثر.وبطبيعة الحال، هناك أكثر قوة (مسطحةبوابة الصمامات) أو الصمامات الأخف (مثل صمامات الفراشة)، ولكن مع الأخذ في الاعتبار عوامل مختلفة مثل التكلفة والوزن والضغط ودرجة الحرارة، غالبًا ما تكون الصمامات الكروية هي الخيار الأكثر ملاءمة.

صمام كروي ثابت من ثلاث قطع

بوضوح،الصمامات الكرويةليست أخف وزنًا فحسب، بل لها أيضًا أبعاد ارتفاع أصغر (وغالبًا أبعاد العرض).كما يتمتع الصمام الكروي بميزة توفير منفذ تفريغ بين المقعدين، بحيث يمكن التحقق من وجود تسربات داخلية.هذه الميزة مفيدة لصمامات الإغلاق في حالات الطوارئ (ESDV) لأن أداء الختم الخاص بها يحتاج إلى فحص متكرر.

عادة ما يكون السائل الناتج من بئر النفط عبارة عن خليط من النفط والغاز، وفي بعض الأحيان الماء.عادة، مع تقدم عمر البئر، يتم ضخ المياه كمنتج ثانوي لاستعادة النفط.بالنسبة لمثل هذه المخاليط - وبالتأكيد بالنسبة لأنواع أخرى من السوائل - فإن أول شيء يجب تحديده هو ما إذا كانت تحتوي على أي شوائب، مثل ثاني أكسيد الكربون، وكبريتيد الهيدروجين، والجسيمات الصلبة (الرمل أو الحطام المسببة للتآكل، وما إلى ذلك).في حالة وجود جزيئات صلبة، يجب طلاء المقعد والكرة بالمعدن لتجنب التآكل المفرط مسبقًا.يسبب كل من ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) وكبريتيد الهيدروجين (كبريتيد الهيدروجين) بيئات مسببة للتآكل، يشار إليها عمومًا بالتآكل الحلو والتآكل الحمضي.يؤدي التآكل الحلو عمومًا إلى فقدان موحد للطبقة السطحية للمكون.تعتبر عواقب التآكل الحمضي أكثر خطورة، والتي غالبًا ما تسبب هشاشة المواد، مما يؤدي إلى فشل المعدات.يمكن عادةً تثبيط كلا النوعين من التآكل عن طريق اختيار المواد المناسبة وحقن المثبطات ذات الصلة.قامت NACE بتطوير مجموعة من المعايير خصيصًا للتآكل الحمضي: "MR0175 لصناعة النفط والغاز، والمواد المستخدمة في البيئات المحتوية على الكبريت في إنتاج النفط والغاز."تتبع مواد الصمامات عمومًا هذا المعيار.وللوفاء بهذا المعيار، يجب أن تلبي المادة عدة متطلبات، مثل الصلابة، حتى تكون مناسبة للاستخدام في البيئات الحمضية.

صمام كروي ثابت من ثلاث قطع
صمام كروي ثابت من قطعتين

تم تصميم معظم الصمامات الكروية المخصصة للإنتاج البحري وفقًا لمعايير API 6D.غالبًا ما تفرض شركات النفط والغاز متطلبات إضافية فوق هذا المعيار، عادةً عن طريق فرض شروط إضافية على المواد أو طلب اختبارات أكثر صرامة.على سبيل المثال، معيار S-562 الذي قدمته الرابطة الدولية لمنتجي النفط والغاز (IOGP).تم تطوير الملحق القياسي للصمام الكروي S-562-API 6D بواسطة العديد من شركات النفط والغاز الكبرى لتوحيد وتبسيط المتطلبات المختلفة التي يجب على الشركات المصنعة الالتزام بها.ومن المأمول أن يؤدي ذلك إلى خفض التكاليف وتقصير المهل الزمنية.

تلعب مياه البحر مجموعة واسعة من الأدوار في منصات الحفر، بما في ذلك مكافحة الحرائق، وغمر الخزانات، والتبادل الحراري، والمياه الصناعية، والمواد الأولية لمياه الشرب.عادةً ما يكون خط الأنابيب الذي ينقل مياه البحر كبيرًا بقطر ومنخفض الضغط - ويكون صمام الفراشة أكثر ملاءمة لحالة العمل.تتوافق صمامات الفراشة مع معايير API 609 ويمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: متحدة المركز، مزدوجة غريب الأطوار وثلاثية غريب الأطوار.نظرًا لانخفاض التكلفة، فإن صمامات الفراشة متحدة المركز ذات العروات أو تصميمات المشابك هي الأكثر شيوعًا.حجم عرض هذه الصمامات صغير جدًا، وعند تثبيتها على خط الأنابيب، يجب محاذاتها بدقة، وإلا فإنها ستؤثر على أداء الصمام.إذا كانت محاذاة الحافة غير صحيحة، فقد يعيق ذلك تشغيل الصمام، وقد يجعل الصمام غير قادر على العمل.قد تتطلب بعض الحالات استخدام صمامات فراشة مزدوجة غريب الأطوار أو ثلاثية غريب الأطوار؛تكلفة الصمام نفسه أعلى، لكنها لا تزال أقل من تكلفة المحاذاة الدقيقة أثناء التثبيت.


وقت النشر: 28 يونيو 2024