Клапаны для морских нефтегазовых установок: 7 факторов, определяющих выбор
Оффшорные нефтегазовые арматуры представляют собой критически важные компоненты регулирования потока, которые используются на морских платформах, плавучих добывающих установках, подводном оборудовании, экспортных трубопроводах, системах закачки, контурах морской воды, а также в сетях транспортировки нефти и природного газа.
Транспортировка по трубопроводам является одним из ключевых звеньев, связывающих морскую добычу, переработку, хранение и поставку на сушу. Арматура должна надежно работать в условиях высокого давления, воздействия коррозионной морской воды, вибрации, ограниченного доступа для технического обслуживания и изменяющихся условий потока.
Обратные клапаны играют особенно важную роль, поскольку они автоматически закрываются при изменении направления потока. Правильно подобранные обратные клапаны помогают защитить насосы, компрессоры, трубопроводы и технологическое оборудование от обратного потока и связанных с ним скачков давления.
Компания JST Valve поставляет коррозионно-стойкие, высоконапорные, предназначенные для работы в тяжелых условиях и изготовленные по индивидуальному заказу арматурные решения для морских нефтяных и газовых месторождений, систем подачи морской воды, закачки химикатов, а также морских трубопроводов.
Типовые применения
Морские платформы, плавучие установки типа FPSO, подводные трубопроводы, добывающие коллекторы, системы закачки, погрузочные терминалы и системы морской воды.
Распространенные рабочие среды
Нефть, природный газ, пластовая вода, морская вода, химические вещества, конденсат, многофазные жидкости, углекислый газ и среды, содержащие сероводород.
Распространенные типы клапанов
Обратные клапаны, шаровые краны с поворотным валом, задвижки, дроссельные клапаны, регулирующие клапаны, клапаны аварийного отключения и клапаны с двойным перекрытием и сбросом давления.
Где применяются клапаны для морских нефтегазовых установок?
Оффшорные нефтегазовые арматуры устанавливаются во всех системах: добычи, сепарации, очистки, компрессии, закачки, хранения, отгрузки, экспорта и обеспечения безопасности.
- Подводные добывающие узелы и коллекторы
- Технологичные и инженерные трубопроводы морской платформы
- Трубопроводы для экспорта сырой нефти и природного газа
- Системы сжатия газа и насосно-нагнетательные системы
- Системы впрыска воды и химических веществ
- Системы очистки и утилизации технологической воды
- Системы охлаждения морской водой и противопожарные водопроводные сети
- Системы погрузки, разгрузки, хранения и слива на плавучих установках типа FPSO
- Системы аварийного отключения и защиты от избыточного давления
Почему обратные клапаны играют важную роль в морских трубопроводах
Обратный клапан пропускает поток в заданном направлении и автоматически закрывается, когда направление потока меняется на обратное. Для нормального открытия и закрытия ему не требуется отдельный привод.
В морских трубопроводах обратный поток может возникать после остановки насоса или компрессора, при резких изменениях давления вниз по потоку, срабатывании защитных устройств оборудования или при изменении условий добычи.
Подходящий обратный клапан помогает ограничить обратный поток, защищает вращающееся оборудование, обеспечивает соблюдение направления потока в трубопроводе и снижает риск повреждений, вызванных неконтролируемым обратным потоком.
Особенно важна скорость закрытия. Клапан, закрывающийся слишком медленно, может допускать значительную скорость обратного потока, в то время как нестабильный или избыточный по размеру клапан может неоднократно открываться и закрываться, вызывая вибрацию, удары, износ и колебания давления.
Техническое примечание
Обратный клапан предотвращает обратный поток, но не является клапаном регулирования давления. Для обеспечения защиты от скачков давления требуется комплексная оценка системы, которая может включать динамику работы клапанов, время их закрытия, объем трубопровода, поведение насоса или компрессора, логику управления, а также оборудование для сброса давления.
7 факторов, определяющих выбор арматуры для морских нефтегазовых объектов
1. Рабочая среда и условия потока
Определите состав рабочей среды в полном объеме, включая сырую нефть, природный газ, конденсат, морскую воду, пластовую воду, химические вещества, твердые частицы, углекислый газ и сероводород. На выбор клапана также влияют расход, плотность, вязкость, доля газа и многофазные характеристики.
2. Давление и перепад давления
Рабочее давление, расчетное давление, перепад давления при закрытии, переходное давление и возможное давление при заклинивании определяют номинальные характеристики клапана, прочность корпуса, нагрузку на седло, силы, действующие на тарелку, а также требования к приводу.
3. Характеристики закрытия обратного клапана
Конструкция обратного клапана должна соответствовать расчетной скорости потока, минимальному расходу, ускорению обратного потока, ориентации при монтаже и динамическим характеристикам системы. Клапаны соплового, осевого, двухпластинчатого, поворотного, подъемного и однопластинчатого типов имеют разные рабочие характеристики.
4. Устойчивость к воздействию морской воды и коррозии
Оффшорные клапаны могут подвергаться воздействию морской воды, хлоридов, влажного соленого воздуха, пластовой воды, сернистого газа и химических добавок как внутри, так и снаружи. В зависимости от полного комплекса эксплуатационных условий могут рассматриваться следующие материалы: дуплексная сталь, супердуплексная сталь, супераустенитная сталь, монель, никель-алюминиевая бронза, титан, хастеллой или никелевые сплавы.
5. Песок, твердые частицы и эрозия
Добываемые жидкости могут содержать песок, накипь, продукты коррозии или другие частицы. Высокая скорость потока и перепад давления могут привести к эрозии седел, дисков, шариков, сепараторов и внутренних проходных каналов. В таких случаях может потребоваться наплавка из износостойкого материала, защита уплотняющих поверхностей, обеспечение надлежащих зазоров или использование материалов, устойчивых к эрозии.
6. Пожарная безопасность, выбросы и изоляция
Морские углеводородные системы могут требовать конструкций, прошедших испытания на огнестойкость, антистатического исполнения, противовыбросовых штоков, контроля неорганизованных выбросов, герметичного перекрытия, двойной изоляции или функций аварийного отключения. Точные требования необходимо уточнять в техническом задании проекта.
7. Автоматизация, тестирование и техническое обслуживание
В условиях ограниченного доступа к морским объектам надежность и удобство технического обслуживания приобретают особое значение. Пневматические, гидравлические, электрические или электрогидравлические приводы могут требовать дистанционного управления, обратной связи по положению, функций обеспечения безопасности при отказе, проверки при частичном ходе и защиты в взрывоопасных зонах.
Распространенные типы обратных клапанов для морских условий эксплуатации
| Тип обратного клапана | Типичная область применения | Основные критерии отбора |
|---|---|---|
| Осевые или сопловые обратные клапаны | Газ под высоким давлением, нагнетание компрессора, защита насосов, а также области применения, требующие быстрого срабатывания запорных устройств. | Скорость потока, усилие пружины, перепад давления, динамическая характеристика, минимальный расход, вибрация и ускорение обратного потока. |
| Двухдисковые обратные клапаны | Компактные морские трубопроводы, системы подачи морской воды, инженерные коммуникации, отработанная вода и трубопроводы больших диаметров. | Выбор пружины, устойчивость пластины, направление установки, потери давления, коррозия, износ шарнира и скорость закрытия. |
| Обратные клапаны качающегося типа | Услуги в сфере нефтяной, водной и коммунальной промышленности, а также в области закачки и трубопроводного транспорта, где важны полное открытие и минимальное ограничение расхода. | Ориентация, ход диска, минимальная скорость, риск резкого захлопывания, состояние шарнира, система помощи при закрывании и доступ для технического обслуживания. |
| Подъемные или поршневые обратные клапаны | Малогабаритные трубопроводы высокого давления, впрыск химических веществ, чистые жидкости и отдельные технологические услуги. | Чистота, перепад давления, положение установки, усилие пружины, герметичность седла, вероятность заклинивания и частота работы. |
На мобильных устройствах проведите пальцем по экрану в горизонтальном направлении, чтобы увидеть таблицу полностью.
Как клапаны для морских нефтегазовых установок повышают безопасность трубопроводов
Правильно подобранные клапаны для морских нефтегазовых установок помогают поддерживать заданное направление потока, изолировать оборудование, ограничивать обратный поток, регулировать условия добычи и обеспечивать безопасное выполнение последовательностей отключения.
Правильно подобранная динамика обратного клапана позволяет снизить ударную нагрузку на диск, нестабильность циклов работы, вибрацию и колебания давления, вызванные обратным потоком.
Коррозионно-стойкие материалы, надёжное уплотнение, правильный выбор номинального давления и соответствующие испытания также способствуют сокращению объёма технического обслуживания на морских объектах и числа внеплановых остановок производства.
Почему стоит выбрать клапаны JST?
Компания JST Valve поставляет арматуру для морских нефтегазовых объектов, предназначенную для работы с сырой нефтью, природным газом, морской водой, пластовой водой, химическими веществами, конденсатом, коррозионно-активными средами, а также для трубопроводных систем высокого давления.
- Варианты обратных клапанов: осевые, сопла, двухдисковые, поворотные, однодисковые и подъемные
- Дуплексные, супердуплексные, супераустенитные сплавы, монель, хастеллой, инконель, титан, никелевые сплавы и никель-алюминиевая бронза
- Конструкции клапанов, предназначенных для работы под высоким давлением и в тяжелых условиях эксплуатации
- Коррозионно-стойкие решения для морской воды и морской среды
- Комплекты пневматических, электрических, гидравлических и отказоустойчивых приводов
- Индивидуальные испытания, проверки, чертежи и проектная документация
Ознакомьтесь с ассортиментом продукции JST Valve для морских трубопроводов, систем с использованием морской воды, морских объектов, а также для применения в нефтяной и газовой отраслях.
Информация, необходимая для выбора клапана
Для получения точных рекомендаций по выбору клапанов для морской нефтегазовой промышленности просим предоставить следующую информацию:
- Технологическая среда и полный химический состав
- Условия течения газа, жидкости или многофазного потока
- Рабочая и расчетная температура
- Рабочее давление и максимальный перепад давления
- Нормальный, минимальный и максимальный расход
- Скорость обратного потока или данные о переходных процессах (при наличии)
- Тип клапана, размер, класс давления и стандарт соединения
- Направление монтажа и ориентация трубопровода
- Требования к кислотостойкости, испытаниям на огнестойкость, выбросам и материалам
- Требуемый объем работ по проверке герметичности, испытаниям, осмотру и сертификации
- Привод, управляющий сигнал, положение в случае отказа и требования к времени работы
Технические справочные материалы
Дополнительную информацию об оффшорных трубопроводах, регулировании потока нефти и природного газа, а также о требованиях к трубопроводной арматуре можно найти в следующих технических источниках:
- Спецификация API 6D для клапанов трубопроводов и трубопроводной арматуры
- DNV-ST-F101 Подводные трубопроводные системы
- Применение продукции Flowserve в сфере разведки и добычи нефти и газа
Часто задаваемые вопросы
Какова роль обратного клапана в морском трубопроводе?
Обратный клапан пропускает поток в заданном направлении и закрывается при появлении обратного потока. Он помогает защитить насосы, компрессоры, трубопроводы и технологическое оборудование от неконтролируемого обратного потока.
Могут ли обратные клапаны предотвратить скачки давления?
Быстрая и стабильная реакция на закрытие может помочь снизить колебания давления, связанные с обратным потоком. Однако для защиты от гидравлических ударов необходимо провести анализ всей трубопроводной системы, и не следует полагаться исключительно на обратный клапан.
Какой обратный клапан подходит для трубопроводов природного газа?
Обратные клапаны осевого типа или сопловые обратные клапаны часто рассматриваются в качестве вариантов для систем с газом под высоким давлением и на выходе компрессоров. Окончательный выбор зависит от расхода, перепада давления, минимальной скорости, динамики обратного потока, ориентации, материалов и проектных стандартов.
Какие материалы подходят для клапанов, используемых в морских условиях?
В качестве материалов могут рассматриваться дуплексная сталь, супердуплексная сталь, супераустенитная сталь, никель-алюминиевая бронза, монель, титан и отдельные никелевые сплавы. Окончательный выбор материала должен основываться на полных данных о составе морской воды, температуре, давлении, скорости потока, содержании кислорода, хлорировании и коррозии.
Может ли компания JST Valve изготавливать обратные клапаны для морских сооружений по индивидуальному заказу?
Компания JST Valve может провести оценку индивидуальных конструкций обратных клапанов, материалов, размеров, соединений, пружин, систем уплотнения, планов технического осмотра, требований к испытаниям и документации в соответствии с проектными данными заказчика.
Запросить рекомендацию по выбору оффшорного клапана
Вам нужны обратные клапаны или индивидуальные решения по регулированию расхода для морской платформы, подводного трубопровода, плавучей нефтеперерабатывающей установки (FPSO), компрессорной станции, системы морской воды, установки закачки или проекта по транспортировке нефти и природного газа?
Направьте инженерной группе компании JST Valve информацию о переносимом веществе, расходе, давлении, температуре, ориентации трубопровода, требованиях к материалам, размере арматуры, применимых стандартах и технических условиях испытаний.
