No processo de extração de petróleo, a confiabilidade do sistema de controle de fluidos está diretamente relacionada à segurança da produção, proteção ambiental e benefícios econômicos. Como um dispositivo de corte de chave, válvula de porta S são amplamente utilizados em dispositivos de cabeça de poço, oleodutos e sistemas de armazenamento e transporte devido às suas características estruturais. No entanto, por trás de sua função aparentemente simples de abertura e fechamento, há uma lógica de segurança complexa.
1. Características estruturais e vantagens de segurança das válvulas de portão
A válvula da porta é aberta e fechada levantando a placa da porta perpendicular à direção do fluido. A retidão do canal de fluxo no estado totalmente aberto oferece duas vantagens principais de segurança:
Projeto de baixa resistência ao fluxo: Quando totalmente aberto, a placa da porta é completamente separada do canal fluido, que pode evitar o desgaste do corpo da válvula causado por turbulência ou alta pressão local, especialmente adequada para oleodutos de oleas brutos de alto fluxo.
Capacidade de vedação bidirecional: As válvulas de alta qualidade (como válvulas de portão planas vedadas) ainda podem manter a vedação para frente e reverter em ambiente de diferença de alta pressão, o que é crucial para os poços de injeção de água ou campos de petróleo e gás contendo enxofre com flutuações de pressão.
Os casos de empresas internacionais de petróleo mostram que a taxa de acidentes de vazamento causada pela falha de vedação em dispositivos de cabeça de poço usando as válvulas de porta padrão da API 6A é 37% menor que a de outras válvulas.
2. Análise de possíveis riscos de segurança e modos de falha
Embora as válvulas de portão tenham vantagens significativas, ainda existem três riscos típicos de segurança em condições de trabalho extremas:
1. Falha na operação causada por escala e bloqueio
Em um ambiente de petróleo bruto ceroso e altamente mineralizado, o asfalteno ou a escala de sal é facilmente depositado entre o portão e o assento da válvula. As estatísticas do American Petroleum Institute (API) mostram que 23% das falhas da válvula da porta são causadas pelo aumento anormal no torque de abertura e fechamento causado pelo escala. Em 2019, ocorreu um acidente de explosão em um campo de petróleo no Cazaquistão devido à incapacidade de corte de emergência devido à válvula de portão preso, resultando em perdas econômicas diretas de mais de 8 milhões de dólares.
2 falha de vedação sob flutuações diferenciais de pressão
Quando o oleoduto é rapidamente despressurizado (como o efeito do martelo da água), o portão elástico tradicional pode perder sua força de vedação devido à reversão do diferencial de pressão. Dados experimentais mostram que a flutuação diferencial da pressão instantânea de ΔP ＞ 10MPa pode causar a taxa de vazamento das válvulas de portão comum em 40 vezes.
3. Corrosão do material e risco de fragilização de hidrogênio
Em um ambiente ácido de petróleo e gás contendo H₂s, as válvulas de portão de aço de baixa liga são propensas a rachaduras por corrosão por tensão de sulfeto de hidrogênio (SSCC). De acordo com o padrão NACE MR0175, os materiais de liga de aço inoxidável ou de níquel duplex devem ser usados nessas condições de trabalho, mas 15% das válvulas de portão no serviço ainda apresentam riscos potenciais de fratura devido à seleção inadequada.
Iii. Estratégia sistêmica de prevenção e controle de risco
Para melhorar o desempenho da segurança das válvulas do portão, é necessário construir um sistema de proteção a partir de três aspectos: seleção, operação e manutenção de design e tecnologia de monitoramento:
1. Otimização da seleção para adaptação para a condição de trabalho
As válvulas de portão elásticas do tipo cunha são preferidas para campos de petróleo e gás contendo alto enxofre e suas placas de portão em forma de V podem compensar a deformação da temperatura;
As válvulas de porta de laje com estruturas de raspador são recomendadas para meios de partículas sólidos;
A resistência ao impacto de baixa temperatura dos materiais precisa ser verificada em ambientes de baixa temperatura no mar de baixa temperatura (consulte o padrão ASTM A370).
2. Procedimentos de manutenção preventiva
Execute injeção de graxa de válvula regularmente (recomenda-se graxa de alta temperatura contendo MOS₂);
Realize testes de torque a cada trimestre para estabelecer um banco de dados de linha de base para abrir e fechar torques;
Teste de espessura ultrassônica (UT) combinada com teste de partículas magnéticas (MT) para monitorar a corrosão do corpo da válvula.
4. Tendências da indústria: movendo -se em direção à segurança intrínseca
Com os avanços tecnológicos, os novos projetos de válvulas de portão estão rompendo as limitações tradicionais:
Estrutura corporal da válvula líquida: elimina os pontos de vazamento do flange e é adequado para pipelines do permafrost do Ártico;
Tecnologia de nano-revestimento: o portão revestido de CR-AL, desenvolvido pela FMC nos Estados Unidos, tem um aumento de três vezes na resistência ao desgaste;
Gêmeos digitais: preveja a vida útil da válvula por meio de simulação dinâmica e otimize os ciclos de reposição.
Como a "guarda de segurança" da indústria do petróleo, a confiabilidade das válvulas de portão afeta diretamente a integridade de toda a cadeia de produção. Através de seleção científica, manutenção meticulosa e inovação tecnológica, os riscos podem ser evitados na maior extensão e a transição da resposta passiva de emergência para a defesa ativa pode ser alcançada. Sob o objetivo da neutralidade de carbono, a iteração tecnológica nesse campo continuará a impulsionar a indústria de petróleo e gás em direção a uma direção mais segura e eficiente.
