Tại sao các van cổng được ưa thích hơn các loại van khác trong khoan dầu?

Trong thế giới cổ phần cao của khoan dầu, mọi thành phần phải chịu được áp lực cực độ, môi trường ăn mòn và nhu cầu hoạt động nghiêm ngặt. Trong số các thiết bị quan trọng được triển khai trong các hệ thống khoan, Van cổng S đã nổi lên như là sự lựa chọn cho các kỹ sư và nhà điều hành.
1. Thiết kế mạnh mẽ cho môi trường áp suất cao
Hoạt động khoan dầu thường liên quan đến việc xử lý chất lỏng áp lực, chất nhầy mài mòn và hỗn hợp khí ở độ sâu vượt quá hàng ngàn mét. Van cổng vượt trội trong các điều kiện này do thiết kế chuyển động tuyến tính của chúng. Không giống như các van quay (ví dụ: van bóng hoặc bướm), van cổng có một cổng hình nêm phẳng, di chuyển vuông góc với đường dẫn. Thiết kế này giảm thiểu nhiễu loạn và giảm áp lực khi mở hoàn toàn, đảm bảo truyền chất lỏng hiệu quả ngay cả trong các kịch bản áp suất cao.
Hơn nữa, các van cổng được thiết kế với các bề mặt niêm phong kim loại đến kim loại, thường được làm bằng thép không gỉ cứng hoặc vật liệu hợp kim. Những con dấu này cung cấp việc đóng cửa chặt chẽ, rất quan trọng để ngăn chặn các phát ra hoặc phát hành hydrocarbon không kiểm soát được, một ưu tiên an toàn không thể thương lượng trong việc khoan.
2. Độ bền vượt trội trong điều kiện khắc nghiệt
Môi trường khoan cho các van tiếp xúc với các hóa chất ăn mòn, cát và hạt có thể làm suy giảm các thành phần theo thời gian. Van cổng phù hợp duy nhất với những thách thức này:
Tính linh hoạt của Wedge: Nhiều van cổng sử dụng thiết kế nêm linh hoạt, cho phép biến dạng nhẹ dưới áp lực để duy trì một con dấu chặt, ngay cả khi thân van hoặc trải nghiệm ghế ngồi.
Xây dựng toàn bộ lỗ khoan: Đường dẫn dòng không bị cản trở của van cổng làm giảm xói mòn từ chất lỏng mài mòn, một vấn đề phổ biến trong các van có dòng chảy hạn chế (ví dụ: van toàn cầu).
Khả năng chống ăn mòn: Các nhà sản xuất thường phủ van cổng với các vật liệu như Inconel hoặc áp dụng lớp lót epoxy để chống lại hydro sunfua (H₂S) và ăn mòn nước mặn, phổ biến trong khoan ngoài khơi.
3. Độ tin cậy và đơn giản hoạt động
Trong các trang web khoan từ xa hoặc nền tảng ngoài khơi, cơ hội bảo trì bị hạn chế và sự cố van có thể dẫn đến thời gian chết tốn kém. Van cổng cung cấp thời gian bảo trì thấp và tuổi thọ dài do cơ chế đơn giản của chúng với các bộ phận chuyển động ít hơn. Không giống như các van bóng, dựa trên các con dấu quay phức tạp, hoặc các van cơ hoành dễ bị suy thoái đàn hồi, các van cổng đòi hỏi phải bôi trơn tối thiểu và dễ sửa chữa hơn tại chỗ.
Ngoài ra, các van cổng là hai chiều, cho phép dòng chảy theo một trong hai hướng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Tính linh hoạt này đơn giản hóa việc cài đặt và giảm nguy cơ lỗi của con người trong quá trình thiết lập.
4. Hiệu quả chi phí trong vòng đời van
Trong khi các van cổng có thể có chi phí trả trước cao hơn so với một số lựa chọn thay thế, tổng chi phí sở hữu (TCO) của chúng thường thấp hơn. Ví dụ:
Giảm thời gian ngừng hoạt động: Độ bền của chúng giảm thiểu việc tắt không có kế hoạch để thay thế.
Khả năng thay thế: Van cổng tuân thủ các thiết kế được tiêu chuẩn hóa (ví dụ: thông số kỹ thuật API 6A hoặc 6D), đảm bảo khả năng tương thích giữa các hệ thống khoan và giảm chi phí hàng tồn kho.
Khả năng mở rộng: Từ đầu giếng đến đường ống, van cổng có thể được thu nhỏ cho các lớp áp suất khác nhau (ví dụ: 5.000 psi đến 20.000 psi), giảm nhu cầu về nhiều loại van.
Một nghiên cứu năm 2022 của Hiệp hội Kỹ sư Dầu khí (SPE) đã so sánh hiệu suất của van trong các hoạt động của Vịnh Deepwater của Mexico. Van cổng đã chứng minh tỷ lệ tin cậy 98,5%trong năm năm, vượt trội so với van bóng (92%) và van kiểm tra (88%). Các chế độ thất bại của chúng chủ yếu được liên kết với các yếu tố bên ngoài (ví dụ: hình thành hydrat), không phải chính thiết kế van.