شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve

شیرهای فشاری یا چوکر شیرها نوعی از شیرهای کنترل سرویس شدید هستند که در چاه های تولید نفت و گاز کاربرد فراوانی دارند. آنها جریان سیال چاه را کنترل می کنند. علاوه بر این، سوپاپ های خفه کننده برای از بین بردن فشار مخزن و تنظیم فشارهای جریان پایین دست عمل می کنند. یک سوپاپ خفه کننده شامل یک شاخه یا ساقه است که در داخل یک سیلندر شکاف دار بالا و پایین می رود تا جریان را کنترل کند.

دریچه های خفه کننده از نظر طراحی بسیار قوی هستند تا شرایط شدید شدید خوردگی، فرسایش، سرعت سیال بالا، دامنه وسیعی از دبی، شرایط محیطی دریایی و غیره را تحمل کنند. این شیرها توانایی تحمل افت فشار شدید در محدوده 500 بار را دارد. شیرهای خفه کننده معمولا بر اساس کدهای API (API 6A/6D) طراحی می شوند. به شکل 1 زیر مراجعه کنید که یک سطح مقطع معمولی از یک شیر خفه کننده را ارائه می دهد.

کاربردهای شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve

دریچه های خفه کننده در کاربردهای مختلفی یافت می شوند. برخی از کاربردهای رایج شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve عبارتند از:

• سر چاه های تولیدی
• برای تزریق مجدد گاز در درخت کریسمس
• در منیفولدهای سطحی و زیر دریا برای رسیدگی به مخلوط‌های خام، گاز، آب و ماسه در صنایع مختلف شیمیایی.
• برای رسیدگی به بخار و CO2 در کارخانه های مختلف پتروشیمی.
• در کاربردهای گل حفاری و شکست هیدرولیکی برای صنایع نفت و گاز.
• ذخایر نفت و گاز.
• خطوط جریان با فشار عملیاتی بسیار بالا.
• خطوط سیمانی و اسیدی.
• سکوهای تولید نفت و گاز
• کشتی های بارگیری FPSO

انواع سوپاپ چوک

بسته به عملکرد شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve به دو گروه طبقه بندی می شوند. آن ها هستند:

• تنظیم سوپاپ های خفه کننده و
•  شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve غیر تنظیم کننده.

تنظیم کننده شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve

این نوع شیر خفه کننده به عنوان شیر کنترل جریان عمل می کند. این شیرها قادر به حفظ سطح تولید ثابت در هدرهای تولید و خطوط جریان هستند. این یک شیر اتوماتیک است که در آن سیگنال الکتریکی از پانل باز شدن شیر را کنترل می کند.

سوپاپ های خفه کننده غیر تنظیم کننده

شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve غیر تنظیم کننده به عنوان یک دریچه خاموش (On-Off) عمل می کنند. دهانه این نوع شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve به گونه ای طراحی شده است که در حالت کاملا باز می تواند فشار را حذف کند. همانطور که از نام آن پیداست، آنها جریان را تنظیم یا کنترل نمی کنند.

بسته به اندازه دهانه، دو نوع شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve وجود دارد.

• شیر خفه کننده مثبت دارای اندازه روزنه ثابت و
• دریچه های خفه کننده قابل تنظیم با اندازه دهانه متغیر با یک دستگاه تنظیم خارجی برای تغییر اندازه دهانه.

بسته به طراحی و ساخت شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve ، آنها به انواع زیر تقسیم می شوند:

• سوپاپ خفه کننده سوزنی و صندلی: طراحی ساده چوک مثبت با پلاگین مخروطی شکل، ساقه بالارونده و چرخ دستی.
• شیر خفه کننده دوشاخه و قفس: طراحی پیچیده با قفس های حمل شده که ترکیبی عالی از قابلیت جریان و کنترل را فراهم می کند.

قفس پورت شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve می تواند انواع مختلفی داشته باشد مانند:

• قفس 4 پورت: برای جداکننده های محل چاه و بخاری های خط استفاده می شود.
• قفس چند پورت: برای کاربردهای حیاتی افت فشار بالا.
• طراحی دوشاخه و قفس: برای کاربردهای با ظرفیت بالا.

طراحی خفگی

برای استفاده بهتر از گاز برای بالابر گاز طبیعی و برای کنترل فشار سوراخ پایین به دلایل بازیابی، چوک ها فشار را روی یک چاه در حال جریان نگه می دارند. با کاهش هد هیدرواستاتیک، گاز به سرعت در جریان لوله عمودی منبسط می شود و مایع به صورت راب از طریق لوله حرکت می کند. این باعث می شود که انرژی بالقوه بالابر گاز به سرعت از بین برود. به نوبه خود، مایعات عقب می افتند و شروع به جمع شدن روی سوراخ ها می کنند. این مایعات انباشته شده فشار را روی سازند مهار می کنند. هنگامی که مایعات به اندازه کافی جمع می شوند، چاه ممکن است “بمیرد” و از جریان خارج شود.

چوک این فشار برگشتی را با محدود کردن باز شدن جریان در دهانه چاه حفظ می کند. انبساط و افزایش کنترل نشده گاز توسط فشار معکوس محدود می شود. بنابراین به پراکندگی گاز در مایعات در مسیر بالا به لوله کمک می کند.

چوک ها ممکن است یک متغیر یا یک باز شدن تنظیم داشته باشند. دهانه های مجموعه که به عنوان شناخته می شوند، لوله های جریان کوتاه هستند. آنها در 1/64 اینچ فارغ التحصیل ^شدند . اندازه جریان معمول حدود 8 تا بیش از 20 (در 64 ^ثانیه ) برای چاه های گاز کوچک تا متوسط ​​است.

بسته به فشار مخزن، اندازه لوله، مقدار گاز و مقدار و چگالی مایعات، اندازه چوک متفاوت است. برای اجازه دادن به تنظیم مجدد سریع، چوک های متغیر ممکن است از طراحی شکاف افزایش عرض استفاده کنند. آنها در پاکسازی خوب پس از تحریک که اندازه خفگی می تواند در طول یک روز متفاوت باشد مفید هستند. آنها همچنین می توانند برای تخلیه دوره ای مایع استفاده شوند که نیاز به تغییر مکرر اندازه چوک دارد.

نمادهای شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve

شیرهای چوک معمولا با علامت زیر در P&ID نشان داده می شوند.

توابع یک شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve

یک شیر خفه کننده عمدتاً سه عملکرد اصلی زیر را انجام می دهد:

• تغییر دبی با کنترل سطح مقطع چوک.
• مقاومت بارگذاری و
• بافر فشار با ممانعت از جریان سیال تا حد معینی.

اصل کار یک شیر خفه کننده

هدف اصلی دریچه خفه کننده محدود کردن جریان از طریق شیر برای داشتن دبی مطلوب است. این امر با کاهش سطح جریان از طریق بدنه شیر به دست می آید. دریچه های خفه کننده قابل تنظیم با تنظیم ترکیب میل و نشیمنگاه، سرعت جریان را کنترل می کنند. چرخ دستی را می توان برای تنظیم اندازه روزنه و ضریب جریان چرخاند که به نوبه خود میزان جریان مورد نیاز را تولید می کند. در مورد دریچه های چوک مثبت، دبی ثابتی از طریق استفاده از دانه چوک به دست می آید.

انتخاب سوپاپ های خفه کننده

دریچه های خفه کننده بر اساس کاربردها و عوامل مختلفی مانند اندازه، جنس، طراحی تریم و غیره با دقت انتخاب می شوند.

• سرعت های ورودی و خروجی
• شاخص کاویتاسیون
• محدودیت افت فشار
• سطح فشار صوت
• دبی مورد نیاز
• شرایط عملیاتی فرآیند
• شرایط راه اندازی
• اندازه و برنامه اتصال لوله ها.
• خواص فیزیکی سیال مورد استفاده

مزایای استفاده از شیرهای خفه کننده

شیرهای خفه کننده به دلیل قابلیت اطمینان و مدیریت ایمن در فشارهای عملیاتی بالا به طور گسترده در تأسیسات تولید نفت و گاز استفاده می شوند.

مزایای اصلی شیر محدود کننده جریان چوک سرچاهی choke valve عبارتند از:

• قابلیت اطمینان بالا
• بردپذیری بالا
• فرسایش کنترل شده
• نویز پایین
• توانایی متعادل کردن فشار
• تنظیم دقیق دبی
• عمر طولانی