เกมที่แม่นยำภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง: การถอดรหัสความทนทานของประสิทธิภาพของวาล์วประตูในการผลิตน้ำมันและก๊าซ

ในบ่อน้ำมันและก๊าซลึกหลายพันเมตร วาล์วประตู เป็นเหมือนยามเงียบคลื่นความร้อนที่ทนเกิน 200 ° C และแรงกดดันอย่างมากที่ 70MPa การเสียรูปแบบ 0.1 มม. ของส่วนประกอบเหล็กเหล่านี้อาจส่งผลให้เกิดการสูญเสียจำนวนหมื่นดอลลาร์ที่ไซต์บ่อน้ำ
1. กับดักอุณหพลศาสตร์: อุณหภูมิปรับรูปร่างของโลหะได้อย่างไร
เมื่ออุณหภูมิของ Wellhead เกินจุดวิกฤติของ 150 ° C วาล์วประตูเหล็กคาร์บอนธรรมดาจะเผชิญกับคุณสมบัติของวัสดุที่ลดลงเหมือนหน้าผา จากการทดสอบมาตรฐาน ASTM E21 ความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็กโลหะผสม 25CRMO4 จะสลายตัว 12% สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 50 ° C ทุกครั้งในขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนยังคงเพิ่มขึ้นในอัตรา 0.8 × 10^-5/° C การเปลี่ยนแปลงด้วยกล้องจุลทรรศน์นี้จะก่อให้เกิดวิกฤตสามครั้ง:
Sealing Surface Creep: พื้นที่สัมผัสระหว่างที่นั่งวาล์วและแผ่นประตูทำให้เกิดการไหลของพลาสติกภายใต้อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่องและความเรียบ 0.04 มม. ที่ต้องการตามมาตรฐาน API 6D อาจเกินมาตรฐาน 300% ภายใน 48 ชั่วโมงภายใน 48 ชั่วโมง
การร้าวการกัดกร่อนของความเครียด (SCC): ประสิทธิภาพการเจาะของสื่อ H2S ที่อุณหภูมิสูงเพิ่มขึ้น 5 เท่าและอัตราการกัดกร่อนในระดับสูงถึง 8-12 เท่าของสภาวะอุณหภูมิปกติปกติ
ความเมื่อยล้าของวัฏจักรความร้อน: การซ่อมแซมที่ดีบ่อยครั้งทำให้ร่างกายวาล์วทนต่อการกระแทกอุณหภูมิ± 80 ℃ความแตกต่างของอุณหภูมิและอายุการใช้งานความเมื่อยล้าลดลง 40% หลังจาก 500 รอบ
บทเรียนของทุ่งน้ำมันหนักอัลเบอร์ตาในแคนาดายืนยันสิ่งนี้: 23 กลุ่ม SAGD ที่ใช้วาล์วประตูธรรมดามีอุบัติเหตุจากการแตกหักของวาล์ว 78% หลังจากการดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง 8 เดือนโดยมีการสูญเสียทางเศรษฐกิจโดยตรง 19 ล้านดอลลาร์สหรัฐ
2. พลังทำลายล้างที่มองไม่เห็นของการเต้นแรงดัน
ในการพัฒนาน้ำมันและก๊าซน้ำลึกความผันผวนของแรงดันที่วาล์วประตูจำเป็นต้องทนต่อความรู้ความเข้าใจแบบดั้งเดิม ข้อมูลการตรวจสอบแบบเรียลไทม์จากแพลตฟอร์มน้ำลึกในอ่าวเม็กซิโกแสดงให้เห็นว่าวาล์วเกตใต้น้ำมีประสบการณ์แรงดันสูงถึง 1,200 แรงดันภายใน 24 ชั่วโมงโดยความดันสูงสุดถึง 1.8 เท่าของค่าที่กำหนด โหมดความล้มเหลวหลักที่เกิดจากโหลดแบบไดนามิกนี้รวมถึง:
การเบี่ยงเบนประตูลิ่ม: เมื่อความดันชั่วคราวเกิน 34.5mpa การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นของประตู 2 นิ้วสามารถถึง 0.15 มม. ทำลายข้อกำหนดการปิดผนึกของมาตรฐาน API 598 ได้อย่างสมบูรณ์
เอฟเฟกต์ค้อนน้ำวาล์ว: เมื่อความเร็วในการปิดวาล์วเกิน 0.5m/s ความดันคลื่นกระแทกที่ถูกแปลงจากพลังงานจลน์ของสื่อสามารถเข้าถึงได้ 2.3 เท่าของแรงดันในการทำงาน
ระบบบรรจุภัณฑ์คลาย: การบรรจุ PTFE แสดง "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" ภายใต้แรงดันสลับและการบีบอัดการเสียรูปแบบถาวรถึง 45% หลังจาก 3,000 รอบ
iii. การพัฒนา: ฟิวชั่นและนวัตกรรมของวัสดุวิทยาศาสตร์และการตรวจสอบอัจฉริยะ
วิศวกรรมน้ำมันและก๊าซที่ทันสมัยกำลังผ่านข้อ จำกัด ดั้งเดิมผ่านเส้นทางทางเทคนิคที่สำคัญสามเส้นทาง:
BOTHITION COMPOSISE VALVE BODY: เทคโนโลยีการพ่นพลาสม่าใช้ในการสร้างการเคลือบไล่ระดับสี CR3C2-NICR/WC-CO ซึ่งช่วยให้พื้นผิวการปิดผนึกที่ 650 ℃เป็นเวลา 82 ชั่วโมง RC ความแข็งอัตราการสึกหรอลดลงเหลือ 0.003 มม./พันครั้งของการเปิดและปิดและปิด
คำเตือนคู่ดิจิตอล: เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงที่ฝังอยู่ตรวจสอบการกระจายความเครียดของร่างกายวาล์วแบบเรียลไทม์และแบบจำลองดิจิตอลที่สร้างขึ้นโดยการจำลอง FEM สามารถทำนายความล้มเหลวของซีลได้ล่วงหน้า 72 ชั่วโมงล่วงหน้า
การเปลี่ยนเฟสการจัดเก็บพลังงานการหล่อลื่นพลังงาน: พาราฟินขนาดเล็กถูกฝังอยู่ในการบรรจุก้านวาล์วซึ่งดูดซับความร้อนในระหว่างการเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิสูงและทำให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอยู่ในช่วง 0.08-0.12
iv. การเลือกทางเทคนิคที่อยู่เบื้องหลังบัญชีเศรษฐกิจ
เมื่อเปรียบเทียบกับค่าใช้จ่ายวัฏจักรชีวิต (LCC) ของโซลูชั่นดั้งเดิมและเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมมันสามารถพบได้ว่า: แม้ว่าต้นทุนการจัดซื้อของวาล์วประตูใหม่จะสูงขึ้น 40% ผลประโยชน์ที่ครอบคลุมภายใน 5 ปีเพิ่มขึ้น 2.3 ครั้ง การใช้ทุ่งน้ำมันในทะเลลึกที่มีเอาต์พุตรายวัน 100,000 บาร์เรลเป็นตัวอย่างการใช้วาล์วประตูขั้นสูงสามารถ:
ลดเวลาหยุดทำงานที่ไม่ได้วางแผนไว้ 82%
ลดการใช้ชิ้นส่วนอะไหล่ 67%
ลดความเสี่ยงของการแทรกแซงของบุคลากร 91%
ความเข้มของการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่ดีที่สุด 39%
การอัพเกรดเทคโนโลยีนี้ไม่เพียง แต่ช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนระยะขอบด้านความปลอดภัยของระบบการผลิตทั้งหมด