In het proces van olie -extractie is de betrouwbaarheid van het vloeistofcontrolesysteem direct gerelateerd aan productieveiligheid, milieubescherming en economische voordelen. Als een sleuteluitsluitapparaat, poortklep S worden veel gebruikt in Wellhead -apparaten, oliepijpleidingen en opslag- en transportsystemen vanwege hun structurele kenmerken. Achter de schijnbaar eenvoudige openings- en slotfunctie is er echter een complexe veiligheidslogica.
1. Structurele kenmerken en veiligheidsvoordelen van poortkleppen
De poortventiel wordt geopend en gesloten door de poortplaat loodrecht op de richting van de vloeistof op te tillen. De rechtheid van het stroomkanaal in de volledig open toestand geeft het twee kernveiligheidsvoordelen:
Ontwerp met lage stroomweerstand: wanneer volledig open is, is de poortplaat volledig gescheiden van het vloeistofkanaal, wat de slijtage van de kleplichaam kan voorkomen die wordt veroorzaakt door turbulentie of lokale hoge druk, vooral geschikt voor high-flow ruwe oliepijpleidingen.
Bidirectioneel afdichtingsvermogen: hoogwaardige poortkleppen (zoals hard afgesalde platte poortkleppen) kunnen nog steeds voorwaartse en omgekeerde afdichting onder hoge drukverschilomgeving handhaven, wat cruciaal is voor waterinjectieputten of zwavel bevattende olie en gasvelden met drukschommelingen.
Gevallen van internationale oliemaatschappijen tonen aan dat het lekkage -ongevalspercentage veroorzaakt door afdichtingsfout in welzijnsapparaten met behulp van API 6A standaardpoortkleppen 37% lager is dan dat van andere kleppen.
2. Analyse van mogelijke veiligheidsrisico's en faalmodi
Hoewel poortkleppen aanzienlijke voordelen hebben, zijn er nog steeds drie typische veiligheidsrisico's onder extreme werkomstandigheden:
1. Bedieningsfout veroorzaakt door schaalverdeling en blokkeren
In een wasachtige en sterk gemineraliseerde ruwe olieomgeving wordt asfaltene of zoutschaal gemakkelijk tussen de poort en de klepstoel afgezet. Statistieken van het American Petroleum Institute (API) tonen aan dat 23% van de fouten van de poortklep wordt veroorzaakt door een abnormale toename van het openings- en afsluitingskoppel veroorzaakt door schaling. In 2019 vond een blowout -ongeval plaats in een olieveld in Kazachstan vanwege het onvermogen om te cutoff door de vastzittende poortventiel, wat resulteerde in directe economische verliezen van meer dan 8 miljoen Amerikaanse dollar.
2. afdichtingsfalen onder drukverschillende schommelingen
Wanneer de pijpleiding snel onderdrukken is (zoals waterhamereffect), kan de traditionele elastische poort zijn afdichtkracht verliezen als gevolg van de omkering van het drukverschil. Experimentele gegevens tonen aan dat de momentane drukverschilfluctuatie van AP ＞ 10MPa ervoor kan zorgen dat de leksnelheid van gewone poortkleppen 40 keer kan stijgen.
3. Materiaalcorrosie en risico op waterstofbrosheid
In een zure olie- en gasomgeving die H₂S bevat, zijn lage legeringsstalen poortkleppen vatbaar voor waterstofsulfide stresscorrosiescheuren (SSCC). Volgens de NACE MR0175-standaard moeten duplex roestvrijstalen of nikkelgebaseerde legeringsmaterialen worden gebruikt in dergelijke werkomstandigheden, maar 15% van de poortkleppen in service hebben nog steeds potentiële breukrisico's als gevolg van onjuiste selectie.
Iii. Systemische risico -preventie- en controlestrategie
Om de veiligheidsprestaties van poortkleppen te verbeteren, is het noodzakelijk om een beveiligingssysteem te bouwen vanuit drie aspecten: ontwerpselectie, werking en onderhoud en monitoringtechnologie:
1.. Optimalisatie van selectie voor aanpassing van de werkconditie
Wedge-type elastische poortkleppen hebben de voorkeur voor hogedruk zwavelhoudende olie- en gasvelden, en hun V-vormige poortplaten kunnen compenseren voor temperatuurvervorming;
Slabpoortkleppen met schraperstructuren worden aanbevolen voor vaste deeltjesmedia;
De lage temperatuur impact taaiheid van materialen moet worden geverifieerd in diepzee lage-temperatuuromgevingen (zie ASTM A370-standaard).
2. Procedures voor preventieve onderhoud
Voer regelmatig klepsteelvet injectie uit (hoge temperatuurvet met MOS₂ wordt aanbevolen);
Voer koppeltests elk kwartaal uit om een basisdatabase op te zetten voor het openen en sluiten van torques;
Ultrasone dikte testen (UT) gecombineerd met magnetische deeltjestesten (MT) om de klepcorrosie van het klep te controleren.
IV. Trends in de industrie: overgaan op intrinsieke veiligheid
Met technologische vooruitgang breken nieuwe poortklepontwerpen door traditionele beperkingen:
All-gelaste klep lichaamsstructuur: elimineert flenslekpunten en is geschikt voor Arctische permafrostpijpleidingen;
Nano-coatingtechnologie: de door FMC ontwikkelde door FMC in de Verenigde Staten is een drievoudige toename van slijtvastheid;
Digitale tweelingen: voorspel de levensduur van de klep door dynamische simulatie en optimaliseer vervangende cycli.
Als de "veiligheidswacht" van de olie -industrie, heeft de betrouwbaarheid van poortkleppen direct invloed op de integriteit van de gehele productieketen. Door wetenschappelijke selectie, zorgvuldige onderhoud en technologische innovatie kunnen risico's in de grootste mate worden vermeden en kan de overgang van passieve noodhulp naar actieve verdediging worden bereikt. Onder het doel van koolstofneutraliteit zal technologische iteratie op dit gebied de olie- en gasindustrie blijven drijven naar een veiliger en efficiëntere richting.
