Itu katup tersedak , juga dikenal sebagai katup throttle atau katup choke, adalah perangkat kontrol utama dalam industri minyak dan gas dan sistem cairan bertekanan tinggi lainnya. Fungsi intinya adalah untuk secara akurat mengontrol aliran dan tekanan fluida, terutama di bawah kondisi kerja yang keras dari perbedaan tekanan tinggi, partikel padat atau aliran multipase gas-cair.
1. Fungsi inti dan tujuan katup choke
Kontrol tekanan kepala sumur: Ini adalah fungsi yang paling penting. Pada tahap awal produksi sumur minyak dan gas atau di sumur tekanan tinggi, tekanan lubang bawah jauh lebih tinggi daripada toleransi sistem pemrosesan hilir. Katup choke mengurangi tekanan fluida ke rentang operasi yang aman dengan menciptakan resistensi yang dapat disesuaikan (penurunan tekanan) untuk melindungi pipa hilir, pemisah, dan peralatan lainnya.
Sesuaikan Produksi: Dengan mengubah pembukaan katup (area throttling), aliran volume sumur minyak dan gas atau pipa dikontrol secara akurat untuk mencapai target alokasi produksi atau persyaratan pengujian.
Cegah kavitasi/flash: Dalam kondisi kerja tertentu (seperti penurunan tekanan mendadak yang mengarah ke penguapan cair), katup choke yang dirancang dengan benar (seperti pelambatan multi-tahap) dapat memperlambat laju penurunan tekanan, mengurangi atau menghilangkan kavitasi destruktif dan erosi katup.
Keselamatan Kontrol Sumur: Dalam operasi pengeboran, penyelesaian dan perbaikan sumur, katup choke yang dapat disesuaikan adalah komponen kunci dari kelompok pencegah ledakan, digunakan untuk menerapkan operasi pembunuhan sumur, kontrol sumur atau ledakan, dan merupakan salah satu hambatan terakhir untuk keselamatan kontrol sumur.
Jaminan Aliran: Pengendalian aliran membantu memperlambat masalah seperti pembentukan hidrat, pengendapan lilin atau penskalaan.
Pengujian dan Pengukuran: Memberikan tekanan punggung dan kondisi aliran yang stabil selama pengujian produksi atau pengukuran aliran.
2. Jenis utama katup choke
Menurut metode struktur dan penyesuaiannya, mereka terutama dibagi menjadi dua kategori:
Tetap katup choke (choke tetap)
Prinsip: Elemen pelambatan yang tidak dapat disesuaikan dipasang di dalam (biasanya bushing keramik atau karbida dengan ukuran pengeboran yang tepat - kacang).
Fitur:
Struktur sederhana, tahan lama dan biaya yang relatif rendah.
Resistensi erosi yang kuat (terutama busing keramik atau karbida).
Kontrol aliran/tekanan diperbaiki. Jika perlu diubah, mesin perlu dihentikan untuk mengganti bushing pelambatan dengan lubang yang berbeda.
Aplikasi: Terutama digunakan dalam situasi di mana aliran/tekanan stabil jangka panjang diperlukan, atau sebagai elemen pelambatan cadangan/tambahan untuk katup choke yang dapat disesuaikan. Juga umumnya digunakan dalam proses tes.
Katup choke yang dapat disesuaikan (disesuaikan / choke variabel)
Prinsip: Pembukaan (area pelambatan) antara inti katup dan kursi katup terus disesuaikan melalui mekanisme operasi eksternal (manual, hidrolik, pneumatik atau listrik) untuk mengubah aliran dan penurunan tekanan.
Struktur inti (tipe umum):
Jenis katup jarum: Katup jarum kerucut (jarum) dimasukkan ke dalam lubang kursi katup yang cocok (kursi), dan gerakan aksial katup jarum mengubah area pelambatan annular. Presisi tinggi, cocok untuk cairan bersih.
Jenis kandang/jenis multi-lubang: Inti katup (tipe plunger atau tipe lengan) bergerak dalam kandang (kandang) dengan lubang khusus untuk mengubah area aliran. Desain lubang (ukuran, bentuk, distribusi angka) pada kandang dapat mengoptimalkan karakteristik aliran, mengurangi kebisingan, kavitasi, dan erosi. Yang paling banyak digunakan.
Jenis gerbang/pisau: Mirip dengan katup gerbang, tetapi dengan ujung tombak yang dirancang khusus, ia dapat memberikan fungsi cut-off dan throttling dalam bubur yang mengandung partikel padat.
Fitur:
Ini dapat secara terus -menerus dan secara halus menyesuaikan aliran dan tekanan selama operasi, dan merespons dengan cepat.
Tingkat otomatisasi yang tinggi, mudah diintegrasikan ke dalam sistem kontrol (seperti SCADA, DCS).
Strukturnya relatif kompleks, biayanya tinggi, dan lebih sensitif terhadap keausan (diperlukan perawatan rutin).
Mode Drive:
Manual: Dioperasikan dengan handwheel dan gearbox. Sederhana dan andal, berbiaya rendah, cocok untuk penyesuaian atau siaga yang jarang.
Hidraulik/Pneumatik: Gunakan oli hidrolik atau udara terkompresi untuk menggerakkan aktuator. Berikan dorong yang kuat, tahan ledakan, cocok untuk lingkungan yang jauh atau keras. Paling umum.
Listrik: Aktuator digerakkan oleh motor. Akurasi kontrol tinggi, transmisi sinyal yang nyaman, bukti ledakan dan keandalan perlu dipertimbangkan.
3. Fitur dan Tantangan Desain Utama
Katup choke bekerja dalam kondisi ekstrem, dan desain harus mengatasi tantangan berikut:
Resistensi erosi:
Pengerasan komponen utama: Pengerasan permukaan inti katup, kursi katup, dan kandang (seperti penyemprotan tungsten karbida, nitriding, dan permukaan paduan stellite).
Pilihan bahan superhard: keramik (alumina, silikon karbida), bushing atau komponen paduan tungsten karbida.
Optimalisasi saluran aliran: Pandu cairan dengan lancar melalui area pelambatan untuk menghindari turbulensi dan dampak langsung.
Resistensi Kavitasi:
Pengurangan tekanan multi-tahap: Bentang penurunan tekanan total dalam beberapa tahap penurunan tekanan kecil yang terhubung dengan seri (kandang throttling multi-tahap) untuk mencegah tekanan titik tunggal turun di bawah tekanan uap cair.
Desain kandang resistansi kavitasi: Jenis lubang khusus (seperti tipe labirin) mempromosikan runtuhnya gelembung di ruang bertekanan tinggi, mengurangi dampak langsung pada permukaan logam.
Pilihan material: Bahan keras lebih tahan terhadap kerusakan kavitasi.
Penyegelan:
Penyegelan logam-ke-logam: Inti katup dan kursi katup terbuat dari paduan keras untuk memastikan penyegelan yang andal dan umur panjang di bawah perbedaan tekanan tinggi. Jenis segel utama.
Segel bantu: pengemasan batang katup (seperti grafit, PTFE) mencegah kebocoran eksternal. Katup API 6a membutuhkan tingkat penyegelan yang ketat (seperti PR2, PR2F).
Kekuatan dan Kontrol Operasi:
Desain Balanced: Kurangi dorong/torsi yang diperlukan untuk operasi katup (terutama untuk katup diferensial bertekanan tinggi berdiameter besar).
Seleksi aktuator: Dorong yang cukup untuk mengatasi gaya cairan dan gesekan untuk memastikan posisi yang akurat dan andal.
4. Skenario Aplikasi Khas
Produksi minyak dan gas:
Throttling sumur sumur oli, sumur gas, dan sumur gas kondensat (tekanan sumur sumur kontrol dan menyesuaikan produksi).
Kontrol tekanan inlet pemisah uji.
Kontrol aliran sumur injeksi air/gas injeksi.
Kontrol volume gas dalam sistem pengangkatan buatan (seperti pengangkatan gas).
Pengeboran dan Penyelesaian:
Komponen inti BOP, digunakan untuk pembunuhan dan pelambatan sumur.
Kontrol aliran/tekanan dalam sistem sirkulasi pengeboran dan cairan penyelesaian (MUD).
Kontrol aliran dan tekanan selama pengujian formasi (DST).
Industri lain:
Sistem uap tekanan tinggi di pembangkit kimia dan pembangkit listrik.
Jalur pipa bubur di tambang.
Sistem jet air bertekanan tinggi.
5. Pertimbangan Utama untuk Seleksi
Memilih katup choke yang tepat sangat penting dan membutuhkan evaluasi:
Sifat cairan: minyak, gas, air, aliran multipase, kandungan pasir, kandungan H₂S/CO₂ (persyaratan material), suhu, viskositas.
Parameter operasi:
Tekanan hulu (P1)
Tekanan hilir (P2)
Penurunan tekanan yang diharapkan (Δp = p1 - p2) - parameter paling kritis
Aliran maksimum/minimum (q)
Suhu cairan
Persyaratan Fungsional: Apakah tujuan utama untuk mengendalikan tekanan, aliran, atau keduanya? Apakah sering penyesuaian? Apakah kontrol otomatis diperlukan?
Metode Ukuran dan Koneksi: Ukuran pipa (NPS/DN), level tekanan (seperti kelas ANSI, PN), standar flensa (ASME, API, DIN) atau koneksi pengelasan pantat.
Tingkat material: Bahan katup dan bahan trim harus memenuhi persyaratan tekanan, suhu, korosi dan resistensi erosi. Fokus pada inti katup, kursi katup, kandang/bahan bushing (seperti 316SS, baja dupleks, paduan 625, tungsten carbide, keramik). Ikuti NACE MR0175/ISO 15156 (layanan asam).
Mode Aktuasi: Manual, Hidraulik, Pneumatik, Listrik? Berapa banyak dorong/torsi yang dibutuhkan? Apakah umpan balik posisi diperlukan?
Standar dan Spesifikasi: Sangat penting untuk mengikuti standar industri:
API 6A: Spesifikasi Peralatan Pohon Sumur dan Natal - Standar Inti Terbanyak untuk Minyak dan Gas Hulu, Menutupi Tingkat Tekanan, Bahan, Desain, Pengujian, dan Persyaratan Dokumentasi (seperti PSL, Level PR).
API 14C/ISO 10418: Analisis, desain, dan pemasangan sistem keselamatan platform lepas pantai.
API 6D/ISO 14313: Spesifikasi katup pipa.
ASME B16.34: Flensa katup, benang dan ujung las.
NACE MR0175/ISO 15156: Industri minyak bumi dan gas alam - Bahan untuk lingkungan yang mengandung H₂S dalam produksi minyak dan gas.
6. Poin -poin penting untuk operasi dan pemeliharaan
Operasi:
Sesuaikan perlahan: Hindari perubahan aliran/tekanan yang tiba -tiba yang dapat menyebabkan guncangan pada sistem.
Hindari pembukaan kecil: Pembukaan yang sangat kecil meningkatkan risiko erosi dan kavitasi. Pahami pembukaan katup minimum yang disarankan.
Parameter pemantauan: Perhatikan baik -baik saja tekanan hulu dan hilir, suhu, perubahan aliran dan kebisingan/getaran abnormal.
Pemeliharaan:
Inspeksi Reguler:
Kebocoran eksternal (pengemasan batang, koneksi flensa).
Apakah aktuator beroperasi dengan lancar.
Apakah pengukur tekanan dan indikator posisi normal.
Pemeliharaan preventif:
Periksa/ganti inti katup, kursi katup, kandang/busing dan bagian yang dikenakan lainnya sesuai dengan siklus yang disarankan pabrikan.
Lumasi bagian yang bergerak.
Periksa/ganti pengemasan batang katup.
Suku Cadang Luang: Cadangan Kunci Kunci (terutama katup tangan cadangan untuk katup choke tetap).
