Spätný ventil pre studňu je jednosmerný ventil, ktorý automaticky zabraňuje spätnému toku kvapaliny, keď sa čerpadlo zastaví. Je inštalovaný na ústí vrtu, v blízkosti čerpadla alebo vo výrobnom reťazci, aby chránil čerpadlo, plášť a formáciu pred poškodením spätným tokom. Najdôležitejším rozhodnutím nie je, či ho použiť, ale kam ho umiestniť a aký typ, materiál a tlaková trieda vyhovujú podmienkam vašej studne.
Čo je spätný ventil pre studňu?
Spätný ventil pre studňu je mechanická jednosmerná brána, ktorá sa otvára v smere výroby a zatvára, akonáhle sa tok obráti. Vo vodnej studni udržuje prípojné potrubie plné, takže čerpadlo nemusí napĺňať každý cyklus. V ropnom alebo plynovom vrte zabraňuje tomu, aby vyprodukované tekutiny a plyn tiekli späť do zásobníka alebo vrtu, keď sú povrchové zariadenia odstavené.
Väčšina vrtných spätných ventilov spadá do dvoch prevádzkových skupín: kotúčové konštrukcie s gravitačným zatváraním a konštrukcie portov s podporou pružiny. Pružinové ventily fungujú v akejkoľvek orientácii a sú preferované pre horizontálne systémy ústia vrtu.
Prečo je dobrý spätný ventil dôležitý
Prvý dôvod je jednoduchý: bez spätného ventilu sa stĺpec kvapaliny vypustí späť pri každom zastavení čerpadla. To vytvára vákuum, umožňuje otáčanie čerpadla dozadu a umožňuje, aby sa piesok a nečistoty usadili okolo prívodu čerpadla.
- Opačná rotácia môže poškodiť motor alebo spojku čerpadla.
- Vyprázdnený stĺpec spôsobuje, že čerpadlo stráca nasávanie a beží nasucho.
- Piesok a nečistoty padajú späť do čerpadla, čo spôsobuje opotrebovanie pri prvom reštarte.
- Kontaminovaná povrchová voda sa môže dostať do medzikružia studne.
- Opätovné naštartovanie proti prázdnemu stĺpcu vytvára vodné rázy a tlakové skoky.
Pre širšie pochopenie toho, kde sa používajú spätné ventily mimo vrtu, si pozrite náš článok o aplikácie spätných ventilov v rôznych odvetviach .
Bežné typy spätných ventilov pre studne
Najbežnejšie konštrukcie pre studne sú výkyvné, zdvíhacie, šípové, klapkové a spätné ventily s horným vstupom. Pre väčšinu produkčných studní ponúkajú výkyvné a šípové ventily najlepší výkon pri nízkom tlaku; zdvihové ventily lepšie vyhovujú vysokotlakovým systémom s nízkym prietokom.
Otočný spätný ventil
Otočný spätný ventil používa sklopný kotúč, ktorý sa otvára prúdom dopredu a zatvára gravitáciou a spätným tokom. Jeho veľká prietoková dráha udržuje nízku tlakovú stratu, čo je cenné na výrobných linkách s vysokým prietokom a systémoch spätného toku z ústia vrtu.
Spätný ventil výkyvného typu pre výrobné linky s vysokým prietokom Tento spätný ventil sa otvára prúdom dopredu a zatvára sa gravitáciou a spätným tokom, čím ponúka veľkú dráhu prietoku s nízkym poklesom tlaku. Vyhovuje výrobným linkám s vysokým prietokom a systémom spätného toku ústia vrtu, kde je efektívny prietok kritický. Zobraziť produkt → Zdvihnite spätný ventil
Zdvihový spätný ventil má kotúč alebo piest, ktorý sa pohybuje vertikálne zo sedadla. Je kompaktnejší, poskytuje tesnejšie uzatváranie a zvláda vyššie tlakové hodnoty, vďaka čomu je dobrou voľbou pre výtlačné potrubia čerpadiel a vstrekovacie studne.
Zdvihnite spätný ventil for Pump Discharge and Injection Wells Tento spätný ventil zdvihu s vertikálne sa pohybujúcim kotúčom alebo piestom poskytuje kompaktný dizajn, tesnejšie uzatváranie a vyššiu tlakovú schopnosť. Je vhodný pre výtlačné potrubia čerpadiel a aplikácie vstrekovacích vrtov vyžadujúcich spoľahlivé utesnenie. Zobraziť produkt → Šípkový spätný ventil
Šípkový spätný ventil používa uzáver v tvare šípky, ktorý zapadá do kužeľového sedla. Táto konštrukcia je široko používaná pri vŕtaní a údržbe studní, kde nástroje alebo nečistoty môžu prechádzať cez reťazec, zatiaľ čo ventil stále potrebuje dobré tesnenie proti spätnému toku.
Šípkový spätný ventil for Drilling and Well Service Operations Pomocou uzáveru v tvare šípky, ktorý je utesnený v kužeľovom sedle, tento spätný ventil umožňuje prechod náradia alebo nečistôt, pričom zachováva pozitívne utesnenie proti spätnému toku. Je široko používaný pri vŕtaní a prevádzke studní. Zobraziť produkt → Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje porovnanie hlavných typov v uzatváracom mechanizme a typickom použití studne.
| Typ | Uzatvárací mechanizmus | Typická studňová aplikácia |
|---|---|---|
| Hojdačka | Sklopný disk | Vysokoprietokové ústia vrtov, výrobné linky |
| Zdvihnite | Vertikálny disk alebo piest | Výtlak vysokotlakového čerpadla |
| Dart | Šípkové a kužeľové sedadlo | Vŕtacia šnúra, servisné náradie studní |
| Klapka | Pružinová klapka | Kompaktné inštalácie čerpadiel |
| Horný záznam | Vymeniteľné sedadlo cez horný kryt | Studne vyžadujúce rýchlu inline údržbu |
Ako si vybrať spätný ventil pre studňu
Vyberte spätný ventil tak, že najskôr určíte maximálny uzatvárací tlak, prietok a korozívnosť kvapaliny; až potom sa pozrite na fyzickú veľkosť a typ pripojenia. Ventil, ktorý je príliš veľký na prietok, sa bude chvieť, zatiaľ čo príliš malý ventil pridá nadmernú tlakovú stratu.
- Zistite, či bude ventil na ústí vrtu, v dolnom výkope alebo na výtlaku čerpadla.
- Potvrďte, že menovitý tlak pokrýva najvyšší uzatvárací alebo rázový tlak, nielen normálny čerpací tlak.
- Požiadajte o tlak na praskanie, ktorý zodpovedá vášmu systému: nižší pre studne s gravitačným odtokom, vyšší pre aplikácie s vysokotlakovým zdvihom.
- Skontrolujte koncové pripojenie: závitové, prírubové alebo zvárané, aby zodpovedalo vášmu zariadeniu ústia vrtu.
- Vyberte materiály sedadla a tela, ktoré odolávajú piesku, vodnému kameňu, H2S alebo parafínu.
| Faktor | Čo overiť | Prečo na tom záleží |
|---|---|---|
| Hĺbka studne | Statická hladina a hĺbka nastavenia čerpadla | Určuje, či je potrebný dolný alebo povrchový ventil |
| Tlak | Maximálny uzatvárací tlak a prechodné rázy | Zabraňuje zlyhaniu tela alebo sedadla |
| Teplota | Rozsah teploty kvapaliny | Ovplyvňuje životnosť tesnenia a elastoméru |
| Prietok | Normálny a špičkový prietok | Ovláda veľkosť ventilu a pokles tlaku |
| Typ tekutiny | Sladká alebo slaná voda, surová, plyn, H2S | Určuje výber materiálu a čalúnenia |
| Servisný prístup | Frekvencia zásahu studne | Určuje potrebu konštrukcie s horným vstupom alebo prírubou |
Pri nákupe pre ropné a plynové vrty uprednostňujte výrobcu, ktorý je držiteľom kvalifikácie API a môže poskytnúť záznamy o tlakových skúškach a vysledovateľnosť materiálu. Môžete si prezrieť naše Certifikáty a systém kvality súvisiace s API pred zadaním objednávky.
Umiestnenie inštalácie: ústie studne alebo výkop?
Umiestnenie riadi, aká časť kvapalinového stĺpca je chránená. Praktickou inžinierskou odpoveďou je nainštalovať spätný ventil čo najbližšie k výtlaku čerpadla a pridať druhý spätný ventil na ústie vrtu, ak vrt produkuje plyn alebo je zdieľaný so vstrekovacím zariadením.
- V prípade studne s ponorným čerpadlom umiestnite spätný ventil priamo nad čerpadlo, aby bol výtlačný stĺp plný.
- Pri povrchovom čerpadle na plytkej studni umiestnite spätný ventil na výtlačné potrubie čerpadla pred prvý uzatvárací ventil.
- Pre studne s vysokým spádom použite dva spätné ventily, aby ste sa vyhli dlhému nepodporovanému stĺpcu tekutiny a znížili vodné rázy.
- Injekčné studne by mali mať na hlave vrtu spätný ventil, aby sa zabránilo spätnému toku tekutín zo zásobníka do vstrekovacieho potrubia.
Jednoduchý test studne s vákuomerom môže odhaliť, či chýbajúci alebo netesný spätný ventil spôsobuje, že čerpadlo stráca svoju náplň.
Úvahy o tlaku, teplote a materiáli
Teleso ventilu, sedlo a tesnenie musia zodpovedať maximálnemu pracovnému tlaku a chemickej agresivite studňovej kvapaliny. Uhlíková oceľ je štandardnou voľbou pre väčšinu ústia ropných polí, zatiaľ čo nehrdzavejúca oceľ alebo duplex je špecifikovaná pre H2S a vodu s vysokým obsahom chloridov. Mosadz sa zvyčajne obmedzuje na malé domáce studne.
| Materiál | Tlak range | Odporúčané použitie |
|---|---|---|
| Uhlíková oceľ | 2 000 až 10 000 psi | Štandardné ústie ropného a plynového vrtu a spätný tok |
| Nehrdzavejúca oceľ | 2 000 až 10 000 psi | Kyslá voda, H2S, žieravé soľanky |
| Mosadz | Až 1 000 psi | Malé studne na vodu, nízky tlak |
| Duplexná nerezová | 5 000 – 15 000 psi | Offshore, vysoko chloridová, vysokotlaková služba |
Vždy si potvrďte tlakovú triedu sedadiel a pružín, nielen tela. Elastomérové sedadlá fungujú dobre v čistých kvapalinách; sedlá kov na kov sú preferované pre vysokoteplotné alebo abrazívne práce.
Bežné problémy a údržba
Väčšina porúch kontrolného ventilu sa prejaví ako pomalý únik, chrapľavý zvuk alebo čerpadlo, ktoré opakovane stráca výkon. Prvou úlohou je potvrdiť, že ventil je nainštalovaný v správnej orientácii a v správnej výške.
- Netesnosť: vyčistite alebo vymeňte sedlo a kotúč; skontrolujte, či na tesniacej ploche nie sú zachytené nečistoty alebo vodný kameň.
- Vŕzganie: buď je ventil predimenzovaný, alebo praskací tlak je pre systém príliš nízky.
- Lepenie: spôsobené usadzovaním vodného kameňa, parafínu alebo piesku; skontrolujte pohyblivé časti počas bežnej údržby.
- Vodné kladivo: nainštalujte pružinu s nižším praskaním a skontrolujte frekvenciu cyklovania čerpadla.
Skontrolujte spätný ventil pri každom ťahaní čerpadla kvôli údržbe. Uschovajte si opravnú súpravu s O-krúžkami a vinutými pružinami, aby bolo možné opotrebovaný ventil prerobiť bez čakania na novú montáž.
Často kladené otázky
Potrebuje každá studňa spätný ventil?
Nie každá jednotlivá inštalácia si to vyžaduje, ale každá studňa s čerpadlom, ktoré zdvíha stĺpec vody z hĺbky, by mala mať spätný ventil, ktorý udrží stĺpik naplnený a zabráni spätnému otáčaniu.
Mal by byť spätný ventil umiestnený v hornej alebo dolnej časti studne?
V prípade ponorného čerpadla ho umiestnite priamo nad čerpadlo. V prípade studne s povrchovým čerpaním ju umiestnite na výtlačné potrubie v blízkosti ústia vrtu. Druhý ventil možno pridať na ústie vrtu, keď plyn alebo vstrekovanie vytvára riziko spätného toku.
Akú veľkosť spätného ventilu potrebujem?
Veľkosť podľa rýchlosti prúdenia a nie samotného priemeru potrubia. V prípade studní udržujte rýchlosť pod 7 stôp/s, aby ste predišli nadmernému treniu. Pre vysokovýkonné ropné vrty by mal ventil zodpovedať veľkosti výrobného potrubia a triede tlaku.
Ako často by sa mal spätný ventil studne vymieňať?
Neexistuje žiadny pevný interval; kontrolovať ročne alebo vždy, keď je čerpadlo vytiahnuté. Ak testovanie netesnosti ukáže, že ventil nedokáže udržať tlak v opačnom smere, ihneď vymeňte tesnenia a sedlá.
Poradenstvo pri konečnom nákupe
Začnite údajmi o studni, nie katalógom dielov. Zaznamenajte si hĺbku, veľkosť puzdra alebo hadičky, výtlačný tlak čerpadla a analýzu vzorky tekutiny. Porovnajte tieto informácie s tlakovou triedou, normou pripojenia a materiálom sedla spätného ventilu. Malý príplatok za dizajn vyhovujúci API a servisu je najlacnejšia ochrana, ktorú môžete pridať k výrobnej studni.
