上流工程における油田プラグバルブ: 設計、規格、および応用ガイド

アン 油田プラグバルブ は、上流の石油およびガス システムの流れを開始、停止、または方向転換するために穴の開いた通路を備えた円筒形または先細りのプラグを使用する 4 分の 1 回転の遮断および流量制御バルブです。プラグバルブは、坑口、マニホールド、収集システム、生成水処理に広く使用されています。 確実な遮断、高速 4 分の 1 回転動作、研磨性流体や混相流体に対する強力な耐性 多くのゲートまたはボールバルブの設計と比較して。

油田プラグバルブの仕組み

プラグ バルブは、バルブ本体内で 90 度回転するプラグ (貫通孔を備えた円筒形またはわずかに先細りの本体) を通る流れを制御します。ボアがパイプラインと一致すると、流れが通過します。 4 分の 1 回転させると、プラグの中実部分が流路を完全に遮断します。この機構により、プラグ バルブは、ボールに摩耗する別個のシート リングに依存しない、シンプルで堅牢なシール方法を実現します。これが、プラグ バルブが摩耗性または砂を多く含む上流の流体で好まれる理由の 1 つです。

プラグ自体がシール面を形成するため、プラグバルブは通常、 より低い作動トルクとより速いサイクルタイム 同等のゲートバルブよりも優れているため、テストマニホールドやマルチウェル収集システムなど、流路間の頻繁な切り替えが必要な場合に一般的な選択肢となります。

上流工程で使用されるプラグバルブの種類

すべてのプラグバルブが同じように作られているわけではありません。適切なタイプの選択は、取り扱う流体、差圧、およびバルブのサイクル頻度によって決まります。

偏心プラグバルブ 上流のサービスでは特に注意が必要です。なぜなら、プラグの中心を外れた回転により、開閉中にプラグがシートから離れて持ち上げられ、砂やスケールが含まれた生成水を扱うときのシートの摩耗が大幅に軽減されます。これは、同じサービスにおける標準プラグおよびボールバルブの一般的な故障点です。

管理基準と認証

坑口、パイプライン、地上生産用途で使用される油田プラグ バルブは、通常、バルブがシステム内のどこに設置されているかに応じて、API 規格と ASME 規格の組み合わせに基づいて設計およびテストされます。

主要な規格

• API 6D: 集合ラインや送電ラインで使用されるプラグバルブを含むパイプラインバルブを管理します
• API 6A: プラグバルブが坑口またはクリスマスツリー装置の一部として使用される場合に適用されます。
• API 599: 金属プラグバルブの設計、寸法、テスト要件を具体的にカバーします
• ASME B16.34: バルブの材質とクラスの圧力と温度の定格を提供します
• NACE MR0175/ISO 15156: バルブがサワー (H2S を含む) サービスにさらされる場合に必要です

API 599 に準拠して構築されたバルブは、次のシェル テストに合格する必要があります。 定格使用圧力の1.5倍 そして、規格の漏れクラス表で定義された最大許容漏れ率による定格圧力でのシートテストです。 ASME B16.34 のみに認定されたバルブはパイプライン接続に関する API 6D 文書要件を満たしていない可能性があるため、パイプラインまたは坑口サービス用のプラグ バルブを指定するオペレーターは、特定の設置ポイントを規定する規格を常に確認する必要があります。

材料と圧力のクラス

上流のサービスにおけるプラグ バルブ本体は、流体の腐食性や周囲条件に応じて、炭素鋼、低温炭素鋼 (LTCS)、またはステンレス鋼から製造されるのが最も一般的です。 ASME の標準圧力クラスの範囲は次のとおりです。 クラス150～クラス2500 、およそからの定格使用圧力に対応します。 285 psi ～ 6,170 psi 標準温度で、温度が上昇するにつれて軽減曲線が適用されます。

サワーサービス井の場合、本体とトリムの材料は硫化物応力亀裂を避けるために NACE MR0175/ISO 15156 の硬度と冶金限界に準拠する必要があり、通常、本体の材料は特定の低硬度の炭素鋼グレードまたは耐食性合金に制限されます。

上流システムでプラグバルブが使用される場所

プラグバルブは、坑井現場から収集および処理施設に至る上流流路全体に見られます。一般的なインストール ポイントは次のとおりです。

• 坑井現場のマニホールド: 生産井とテストまたは生産ヘッダーの間の流れを方向付ける
• ラインを集める: メンテナンスまたはピギング作業のためにパイプラインセグメントを分離する
• 生産された水システム: 偏心プラグ設計による研磨剤や固形物を含む水を処理
• テスト区切り文字: 複数の井戸の流れ間で流れを切り替えるマルチポートプラグバルブ
• 化学薬品注入スキッド: 腐食防止剤やその他の処理薬品の正確なオン/オフ制御

特にテストマニホールド用途では、プラグバルブが好まれます。プラグバルブの 4 分の 1 回転操作により、ゲートバルブに伴う複数回転の遅延がなく、オペレーターが数秒で油井を生産流から試験流に切り替えることができるためです。これは、複数の油井パッドにわたって頻繁に油井試験を実行する場合に大きな利点となります。

上流サービスに適したプラグ バルブを選択する方法

正しいプラグバルブを選択するには、現場全体で単一の標準構成をデフォルトとするのではなく、バルブの設計と材料を設置場所の特定の流体特性と圧力条件に適合させる必要があります。

選択チェックリスト

1. 流体のタイプ (清浄ガス、固形物を含む生成水、または混相流) を特定して、標準プラグ、偏心プラグ、または潤滑プラグの設計が適切であるかどうかを判断します。
2. 定格使用圧力を確認し、予想される最大使用圧力を十分に上回る余裕のある ASME クラスを選択してください。
3. サワーサービス要件を確認し、H2S が存在する場合は NACE MR0175/ISO 15156 準拠の材料を指定します。
4. サイクル頻度を決定する — テストマニホールドなどの高サイクルアプリケーションでは、シーラントの繰り返し注入を避ける無潤滑スリーブ設計のメリットが得られます。
5. 端部接続タイプ (フランジ、ねじ、または溶接) が相手の配管と一致していることを確認します。
6. 作動方法を決定します。頻繁に作動しない場合は手動レバー、遠隔または自動マニホールド切り替えの場合は空気圧/電気作動を使用します。

たとえば、生産された水のラインは、 600 psiの細かい砂 通常は、 PTFE強化シート付き偏心プラグバルブ 一方、同様の圧力のクリーンガス収集ラインでは、低コストで標準の無潤滑スリーブプラグバルブを使用できます。

耐用年数を延ばすメンテナンスの実践

プラグ バルブは一般にゲート バルブよりもメンテナンスの手間がかかりませんが、砂の生成、スケールの蓄積、H2S への曝露といった上流の状況では、早期の故障を回避するために体系化されたメンテナンス プログラムが依然として必要です。

• 潤滑プラグバルブの場合は、シールの完全性を維持するためにメーカー推奨の間隔でシーラントを再注入してください。
• 特に固形物を積んだ状態で使用する場合は、スリーブまたはシートライナーの浸食を定期的に検査してください。
• スケールの蓄積やプラグの焼き付きを示す可能性がある、操作トルクが大幅に増加していないことを確認します。
• 定期的にシート漏れテストを実施して、バルブが定格漏れクラスを満たしていることを確認します。
• 遠隔マニホールド位置で使用される自動プラグバルブのアクチュエータ機能と空気/油圧供給ラインをチェックします。

多くのオペレータは、バルブの完全な検査と再認定を毎年スケジュールしています。 2～3年 ハイサイクルテストマニホールドバルブ用、およびそれに近い 5年 集合ラインの低サイクル隔離バルブの場合、観察された摩耗率と特定の各サイトで生成される流体の特性に基づいて間隔を調整します。