Válvulas de bola metálicas en plataformas marítimas (Parte 1)

Resumen: En el proceso de procesamiento y transporte de petróleo en alta mar, la prevención de fugas ha atraído gradualmente la atención de la gente. Las válvulas no solo se corroyen a una velocidad mucho más rápida en el medio marino que en el interior, sino que una vez que ocurren problemas, causarán grandes pérdidas económicas y contaminación ambiental marina. Por lo tanto, la ingeniería de petróleo offshore tiene requisitos más estrictos para la selección de válvulas y materiales. Combinados con un proyecto offshore, las características y su aplicación de En la ingeniería del petróleo offshore se introducen.

Introducción
Con el rápido desarrollo de la sociedad china, los proyectos de exploración de petróleo en alta mar se han convertido en una fuerza importante para impulsar el crecimiento económico de China, y las válvulas de bola también se utilizan ampliamente en los proyectos petroleros en alta mar. En el ambiente marino, la tasa de corrosión de los componentes metálicos es mucho mayor que en el interior. Una vez que hay un problema con las válvulas en los proyectos petroleros en alta mar, no solo causará grandes pérdidas económicas, sino que también causará accidentes en el medio ambiente marino. Por lo tanto, los problemas anticorrosión se convierten en otra preocupación importante.

Un campo petrolero marino de nueva construcción se encuentra en la bahía de Liaodong del Mar de Bohai y utiliza tecnología de desarrollo de recuperación térmica de petróleo pesado. La aplicación de esta tecnología en campos petroleros onshore es relativamente madura, pero esta es la primera aplicación a gran escala en campos petroleros marinos; las reservas técnicas son muy limitadas. De acuerdo con la experiencia de producción de pozos de recuperación térmica en el Mar de Bohai y en tierra, existe un riesgo de producción de arena en pozos de recuperación térmica en este campo petrolífero durante las operaciones de estimulación de vapor. Los datos de producción de arena proporcionados por el profesional de finalización es que en condiciones normales de producción, el contenido de arena en el fluido producido puede alcanzar hasta 5 t / 10.000 metros cúbicos, y el tamaño de partícula de arena predicho es de 0,5 a 149 μ m. La distribución de tamaño de arena prevista de pozos de producción térmica se muestra en la Figura 1.

 
Figura 1 Distribución prevista de los tamaños de arena de pozos de producción térmica


El petróleo pesado producido de este campo petrolífero tiene las características de alto contenido de arena, emulsificación severa, aceite encapsulado en arena y aceite encapsulado en agua. El proceso actual de descaling en tierra requiere que la viscosidad del material que ingresa a la descaling sea inferior a 700 cP, mientras que la viscosidad del petróleo crudo en este campo petrolero marino alcanza más de 1500 cP. La plataforma offshore es compacta y no puede agregar instalaciones antes de la desarredura para reducir la viscosidad del petróleo crudo. Por lo tanto, es difícil desarrollar un plan de eliminación de arena adecuado y garantizar que las válvulas y tuberías aguas abajo no se dañen.

Como el componente de interceptación más comúnmente utilizado en el mar, la selección de válvulas de bola y la selección de materiales son particularmente importantes para la implementación de este proyecto de yacimiento petrolero marino. La fiabilidad de las válvulas juega un papel decisivo en la producción segura de las empresas. Por lo tanto, al seleccionar, un análisis cuidadoso y la investigación deben basarse en el entorno de uso específico, las propiedades físicas del medio y las condiciones de trabajo, y deben seleccionarse las estructuras de sellado y los materiales de sellado adecuados. El sello debe ser confiable. No debe afectar el entorno de producción y debe ser económico y razonable para garantizar que el equipo de producción pueda operar de manera segura durante mucho tiempo y traer beneficios estables a la empresa. El fluido producido de este campo petrolero offshore contiene no sólo arena sino también gas natural asociado. Es una condición de trabajo dura con una fuerte corrosividad, alta liquidabilidad y flujo trifásico sólido-líquido - gas. Por lo tanto, se han propuesto los requisitos más estrictos del rendimiento de sellado y la resistencia al desgaste de la válvula de bola. Las válvulas de bola de metal atrajeron la atención especial del equipo del proyecto debido a su resistencia al desgaste ultra alta y resistencia superior a la corrosión. Para el medio ambiente marino, además de la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y la resistencia a altas temperaturas, se presentan requisitos más altos para el sellado y la prevención de fugas.

1. Introducción a las válvulas de bola metálicas
El sellado de las válvulas de bola convencionales se logra mediante un par de sellos compuesto por dos arandelas de sellado no metálicas y una esfera metálica. El vástago de la válvula es girado por un volante, un dispositivo neumático o un dispositivo eléctrico, y luego el vástago de la válvula impulsa la esfera metálica a girar, haciendo que la válvula de bola gire. La esfera metálica y dos arandelas de sellado no metálicas forman un conjunto de pares de sellado giratorios para lograr la apertura y cierre del sello de la válvula de bola (Figura 2 y Figura 3). El asiento de metal se basa en la bola para apretar el anillo de sellado, causando deformación en el par de sellado, y se forma la presión específica de sellado debido a la deformación y la presión del fluido. Cuando la presión específica de sellado es mayor que la presión media, la válvula esférica de metal logra el sellado. A diferencia de las válvulas de bola convencionales, las válvulas de bola con asiento de metal son válvulas de bola en las que ambos lados del par de sellado están hechos de metal (Figura 4 y Figura 5). El rendimiento de sellado del asiento de metal se puede mejorar mediante la mejora de la precisión del procesamiento y el aumento de la presión específica de sellado. Además, la pulverización, el recubrimiento y otros procesos de tratamiento superficial se llevan a cabo en el cuerpo y el asiento de la válvula de bola de metal, lo que no solo puede mejorar la resistencia al desgaste de la superficie de sellado de la válvula de bola de metal, sino que también se puede utilizar en medios corrosivos. Por lo tanto, las válvulas esféricas de metal se utilizan a menudo en entornos que contienen medios corrosivos o condiciones de trabajo complejas con medios mixtos gas-líquido - sólido.


Figura 2 Pares de sellos convencionales de válvulas de bola

 
Figura 3 Juntas de sellado convencionales de válvulas de bola