Van dầu khí ngoài khơi: Ứng dụng, vật liệu và cách lựa chọn
Các van dầu khí ngoài khơi đảm bảo chức năng cách ly, điều khiển áp suất và bảo vệ chống chảy ngược trên các giàn khoan, mô-đun xử lý và hệ thống tiện ích hàng hải. Việc lựa chọn van phải tính đến áp suất vận hành, hydrocacbon, clorua, hydro sunfua, sự tiếp xúc với nước mặn từ bên ngoài và điều kiện tiếp cận bảo trì hạn chế.
WDL Valve cung cấp các loại van bi, van cổng, van cầu, van một chiều và van điều khiển dùng cho hệ thống hydrocacbon, nước khai thác, nước biển, khí đốt và dịch vụ tiện ích.
Van được sử dụng ở đâu trên các công trình ngoài khơi?
Các van ngoài khơi được sử dụng trong các hệ thống từ đầu giếng và hệ thống tách sản phẩm cho đến các hệ thống nén khí, bơm nước, làm mát bằng nước biển, thoát nước và đường ống xuất khẩu. Mỗi ứng dụng đều đặt ra một sự kết hợp khác nhau giữa các yêu cầu về áp suất, ăn mòn, xói mòn và an toàn.
| Hệ thống ngoài khơi | Chức năng van | Các rủi ro chính liên quan đến dịch vụ | Các loại van phổ biến |
|---|---|---|---|
| Sản xuất và tách chiết | Cách ly và điều khiển quá trình | Áp suất cao, dòng chảy đa pha, cát và khí chua | Van bi, van cổng, van cầu và van điều khiển |
| Nén khí | Cách ly, kiểm soát tái chế và chống trào ngược | Áp suất cao, rung động và sự thay đổi áp suất đột ngột | Van bi, van một chiều và van điều khiển |
| Xử lý nước thải từ quá trình khai thác | Cách ly và điều tiết dòng chảy | Clorua, khí hòa tan, hóa chất và chất rắn | Van bi, van cổng, van cầu và van một chiều |
| Bơm nước biển và bơm nước | Cách ly, điều khiển và ngăn chặn dòng chảy ngược của bơm | Sự rỗ, ăn mòn khe hở, xói mòn và bám bẩn sinh học | Van bướm, van bi, van cổng, van một chiều và van điều khiển |
| Khí đốt và các dịch vụ tiện ích | Cách ly chặt chẽ và kiểm soát áp suất | Nguy cơ cháy, rò rỉ và việc bật/tắt liên tục | Van bi, van cầu và van điều khiển |
| Xuất khẩu và bốc hàng | Xử lý tình huống khẩn cấp và cách ly đường ống | Áp suất, an toàn phòng cháy chữa cháy và van ngắt khẩn cấp | Van bi, van cổng và van một chiều |
WDL Valve dành cho ngành dầu khí ngoài khơi
Các sản phẩm WDL sau đây là những lựa chọn phù hợp ban đầu cho các ứng dụng cách ly chất lỏng ăn mòn và van một chiều. Tính phù hợp cuối cùng phải được xác nhận dựa trên bảng dữ liệu dự án, thông số kỹ thuật vật liệu, cấp áp suất và chứng nhận bắt buộc.
Những loại van nào được sử dụng ngoài khơi?
Van bi
Van bi mang lại khả năng vận hành nhanh chóng, tổn thất áp suất thấp và khả năng cách ly kín khít. Các thiết kế van bi lắp trên trục xoay có đường kính đầy đủ thường được xem xét sử dụng cho các đường ống sản xuất và xuất khẩu áp suất cao. Cần phải quy định rõ thiết kế đế van, cơ chế xả áp khoang van, các yêu cầu về an toàn phòng cháy và mô-men xoắn vận hành.
Van cổng
Van cổng đảm bảo khả năng cách ly dòng chảy thẳng với lực cản dòng chảy thấp. Loại van này thích hợp cho các ứng dụng ở trạng thái mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn, nhưng không nên sử dụng van cổng tiêu chuẩn để điều chỉnh lưu lượng liên tục.
Van cầu và van điều khiển
Van cầu và van điều khiển có chức năng điều chỉnh áp suất, mức chất lỏng và lưu lượng trong các mô-đun quy trình. Việc lựa chọn bộ phận bên trong van phải tính đến các yếu tố như hiện tượng xâm thực, hiện tượng bốc hơi đột ngột, tiếng ồn do khí, sự mài mòn, dải điều chỉnh yêu cầu và cấp độ ngắt dòng được quy định.
Van một chiều
Van một chiều có tác dụng bảo vệ máy bơm, máy nén khí và đường ống khỏi hiện tượng dòng chảy ngược. Tốc độ đóng và hướng đóng của van phải phù hợp với điều kiện dòng chảy để giảm hiện tượng đóng sập, rung động và đột biến áp suất.
Van bướm
Van bướm có thiết kế nhỏ gọn, phù hợp cho các đường ống cấp nước công nghiệp và làm mát quy mô lớn trên tàu biển. Vật liệu của đĩa van, trục, đế van và thân van phải tương thích với nước biển và môi trường khí quyển ngoài khơi.
Các ion clorua và điều kiện hoạt động trong môi trường axit ảnh hưởng như thế nào đến vật liệu van?
Tiếp xúc với clorua: Nước biển và nước thải khai thác có thể gây ra hiện tượng ăn mòn lỗ rỗ, ăn mòn khe hở và nứt do ăn mòn dưới tác động của clorua. Có thể xem xét sử dụng thép không gỉ duplex và super duplex, hợp kim niken, titan hoặc các lớp lót phi kim loại phù hợp tùy theo nhiệt độ, nồng độ clorua, hàm lượng oxy và tốc độ dòng chảy.
Dịch vụ tồi tệ: Hydrogen sulfide ở dạng lỏng có thể gây ra hiện tượng nứt do ứng suất sunfua và các cơ chế hư hỏng khác. Loại vật liệu, độ cứng, xử lý nhiệt, quy trình hàn và việc siết bu-lông phải đáp ứng các giới hạn quy định cho môi trường axit, thay vì chỉ dựa vào tên gọi chung của hợp kim.
Sự ăn mòn do môi trường biển bên ngoài: Sương muối, độ ẩm và các khe hở khó tiếp cận có thể gây hư hại cho bề mặt bên ngoài, các chi tiết liên kết, giá đỡ và bộ truyền động. Cần quy định cụ thể hệ thống sơn phủ phù hợp, các chi tiết liên kết tương thích và biện pháp bảo vệ vỏ bọc thích hợp cùng với các vật liệu giữ áp suất của van.
Các loại vật liệu và phương án bảo vệ van ngoài khơi
| Vật liệu hoặc Bảo vệ | Những yếu tố cần xem xét thông thường | Hạn chế quan trọng |
|---|---|---|
| Thép cacbon có lớp phủ | Thuế hydrocacbon và thuế dịch vụ công khi phù hợp với nhau về mặt nội bộ | Hư hỏng lớp phủ, hệ số dự phòng ăn mòn và độ cứng trong môi trường axit |
| Thép không gỉ 316 | Các dịch vụ tiện ích được lựa chọn và các dịch vụ có mức độ ăn mòn vừa phải | Có thể không phù hợp với điều kiện nước ấm hoặc nước tù đọng có hàm lượng clorua cao |
| Thép không gỉ hai pha | Nước thải khai thác, nước biển được chọn lọc và các dịch vụ chế biến | Cấp độ, chất lượng hàn và các giới hạn dịch vụ cần được kiểm chứng |
| Thép không gỉ siêu kép | Điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn do có chứa clorua | Phải kiểm soát nhiệt độ, quá trình chế tạo và sự cân bằng pha |
| Hợp kim niken hoặc titan | Các công việc cụ thể có tính ăn mòn nghiêm trọng | Khả năng tương thích, hiện tượng điện hóa và chi phí dự án |
| Hệ thống sơn phủ bên ngoài | Khả năng chống lại sự xâm nhập của hơi muối và môi trường biển | Chuẩn bị bề mặt, độ dày lớp màng khô và quy trình sửa chữa |
Nên lựa chọn van dầu khí ngoài khơi như thế nào?
- Định nghĩa chất lỏng: dầu, khí ướt, khí khô, nước ngưng tụ, nước khai thác, nước biển hoặc hóa chất.
- Xác nhận các điều kiện thiết kế: Áp suất và nhiệt độ trong quá trình vận hành, thiết kế và trạng thái chuyển tiếp.
- Xác định các thành phần gây ăn mòn: H₂S, CO₂, clorua, oxy, hàm lượng nước, chất rắn và các chất phụ gia hóa học.
- Chỉ định điều kiện làm việc của van: cách ly, điều tiết lưu lượng, van một chiều, điều khiển áp suất hoặc ngắt khẩn cấp.
- Chọn vật liệu và gioăng: thân máy, bộ phận hoàn thiện, bu-lông, ghế ngồi, vật liệu đệm, gioăng và lớp phủ bên ngoài.
- Định nghĩa “kích hoạt”: thủ công, điện, khí nén, thủy lực hoặc điện-thủy lực, bao gồm cả cơ chế hoạt động khi hỏng hóc.
- Xác nhận việc kiểm tra: kiểm tra áp suất, rò rỉ, an toàn phòng cháy, phát thải không kiểm soát, kiểm tra ở nhiệt độ thấp hoặc kiểm tra theo yêu cầu cụ thể của dự án.
- Kế hoạch bảo trì: Cần xem xét các yếu tố như lối tiếp cận, không gian nâng hạ, phụ tùng thay thế và việc tháo dỡ bộ truyền động trên bệ.
Thiết kế chung của van và các thông số áp suất-nhiệt độ có thể được quy định để ASME B16.34. Đối với các môi trường khai thác có chứa H₂S, ISO 15156-1 đưa ra các nguyên tắc và yêu cầu về việc lựa chọn vật liệu kim loại. DNV cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm tra các van hàng hải và duy trì lớp lót bảo vệ nguyên vẹn trong tài liệu của mình Hướng dẫn xử lý sự cố van xả ngoài boong.
Thông tin cần thiết để lập báo giá van ngoài khơi
- Loại van, kích thước, cấp áp suất và kiểu kết nối đầu ra
- Thành phần chất lỏng, áp suất riêng phần của H₂S và CO₂, hàm lượng clorua và chất rắn
- Áp suất và nhiệt độ thiết kế và vận hành
- Các yêu cầu về thân máy, chi tiết hoàn thiện, bu-lông, ghế, vật liệu đệm và lớp phủ
- Các tiêu chuẩn bắt buộc về thiết kế, an toàn phòng cháy, phát thải không kiểm soát và vận hành trong môi trường khí axit
- Loại bộ truyền động, nguồn điện, tín hiệu điều khiển, vị trí an toàn khi hỏng và thời gian đóng
- Các yêu cầu về kiểm tra, thử nghiệm, chứng nhận và lập hồ sơ
Câu hỏi thường gặp về van dầu khí ngoài khơi
Vật liệu van nào phù hợp với nước biển ngoài khơi?
Có thể xem xét sử dụng thép không gỉ duplex hoặc super duplex, titan, đồng thau niken-nhôm và một số hợp kim niken nhất định. Lựa chọn phù hợp phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ clorua, oxy, tốc độ dòng chảy, các khe hở và tính tương thích điện hóa.
Van xả axit là gì?
Van xử lý môi trường có tính axit phải sử dụng các vật liệu, các biện pháp kiểm soát độ cứng, quy trình sản xuất và tài liệu kỹ thuật phù hợp với môi trường chứa H₂S đã được quy định. Việc tuân thủ phải bao gồm các bộ phận chịu áp suất và các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng có liên quan.
Tại sao van hai chiều lại được sử dụng trên các giàn khoan ngoài khơi?
Thép không gỉ loại duplex kết hợp độ bền tương đối cao với khả năng chống lại một số cơ chế ăn mòn liên quan đến clorua tốt hơn so với các loại thép austenit thông thường. Tuy nhiên, mức độ phù hợp của chúng vẫn phụ thuộc vào điều kiện môi trường cụ thể và chất lượng gia công.
Các van lắp đặt ngoài khơi có cần lớp phủ đặc biệt không?
Các bề mặt bên ngoài bằng thép cacbon thường cần có hệ thống sơn phù hợp với điều kiện phun muối, độ ẩm và cấp độ ăn mòn của dự án. Cần nêu rõ các yêu cầu về xử lý bề mặt, độ dày lớp sơn, kiểm tra và sửa chữa.
Một yêu cầu báo giá (RFQ) cho van ngoài khơi cần bao gồm những nội dung gì?
Bao gồm các yêu cầu về cấu tạo van, áp suất, nhiệt độ, kích thước, loại van, vật liệu, giới hạn hoạt động trong môi trường chứa axit, lớp phủ, rò rỉ tại đế van, cơ cấu truyền động, thử nghiệm, kiểm tra và chứng nhận.
Thảo luận về ứng dụng van ngoài khơi của bạn
WDL Valve có thể đánh giá thành phần chất lỏng, mức độ tiếp xúc với clorua, các yêu cầu về vận hành trong môi trường có khí axit và điều kiện vận hành của quý khách để đề xuất loại van, vật liệu, hệ thống làm kín và bộ truyền động phù hợp.
