업스트림 작업의 유전 플러그 밸브: 설계, 표준 및 응용 가이드

안 유전 플러그 밸브 업스트림 오일 및 가스 시스템의 흐름을 시작, 중지 또는 전환하기 위해 구멍이 뚫린 통로가 있는 원통형 또는 테이퍼형 플러그를 사용하는 1/4회전 격리 및 흐름 제어 밸브입니다. 플러그 밸브는 유정, 매니폴드, 수집 시스템 및 생산수 처리 전반에 걸쳐 널리 사용됩니다. 긴밀한 차단, 빠른 1/4회전 작동, 연마성 유체 또는 다상 유체에 대한 강한 저항성 많은 게이트 또는 볼 밸브 설계와 비교됩니다.

유전 플러그 밸브의 작동 방식

플러그 밸브는 밸브 본체 내부에서 90도 회전하는 플러그(통통 보어가 있는 원통형 또는 약간 테이퍼형 본체)를 통한 흐름을 제어합니다. 보어가 파이프라인과 정렬되면 흐름이 통과합니다. 1/4바퀴 회전하면 플러그의 단단한 부분이 흐름 경로를 완전히 차단합니다. 이 메커니즘은 플러그 밸브에 볼에 마모되는 별도의 시트 링에 의존하지 않는 간단하고 견고한 밀봉 방법을 제공합니다. 이는 마모성 또는 모래가 많은 상류 유체에서 선호되는 이유 중 하나입니다.

플러그 자체가 밀봉 표면을 형성하기 때문에 플러그 밸브는 일반적으로 더 낮은 작동 토크 및 더 빠른 사이클 시간 비교 가능한 게이트 밸브보다 이 밸브는 테스트 매니폴드 및 다중 유정 수집 시스템과 같이 흐름 경로 간의 빈번한 전환이 필요한 곳에서 일반적으로 선택됩니다.

업스트림 작업에 사용되는 플러그 밸브 유형

모든 플러그 밸브가 동일한 방식으로 제작되는 것은 아닙니다. 올바른 유형을 선택하는 것은 처리되는 유체, 압력 차이 및 밸브 순환 빈도에 따라 달라집니다.

편심 플러그 밸브 플러그의 중심에서 벗어난 회전으로 인해 플러그가 열리고 닫히는 동안 시트에서 분리되어 모래나 스케일이 있는 생산수를 처리할 때 시트 마모가 크게 줄어들기 때문에 업스트림 서비스에서 특별한 주의를 기울여야 합니다. 이는 동일한 서비스에서 표준 플러그 및 볼 밸브의 일반적인 실패 지점입니다.

관리 표준 및 인증

유정, 파이프라인 및 표면 생산 응용 분야에 사용되는 유전 플러그 밸브는 일반적으로 밸브가 설치된 시스템 위치에 따라 API 및 ASME 표준의 조합에 따라 설계 및 테스트됩니다.

주요 표준

• API 6D: 집합 및 송전선에 사용되는 플러그 밸브를 포함한 파이프라인 밸브를 관리합니다.
• API 6A: 플러그 밸브가 웰헤드 또는 크리스마스 트리 장비의 일부로 사용될 때 적용됩니다.
• API 599: 특히 금속 플러그 밸브 설계, 치수 및 테스트 요구 사항을 다룹니다.
• ASME B16.34: 밸브 재질 및 등급에 대한 압력-온도 등급 제공
• NACE MR0175/ISO 15156: 밸브가 산성(H2S 함유) 서비스에 노출될 때 필요합니다.

API 599에 맞춰 제작된 밸브는 다음에서 쉘 테스트를 통과해야 합니다. 정격사용압력의 1.5배 표준의 누출 등급 표에 정의된 최대 허용 누출율을 사용하여 정격 압력에서의 시트 테스트를 수행합니다. 파이프라인 또는 웰헤드 서비스용 플러그 밸브를 지정하는 운영자는 항상 특정 설치 지점을 관리하는 표준을 확인해야 합니다. ASME B16.34로만 인증된 밸브는 파이프라인 연결에 대한 API 6D 문서 요구 사항을 충족하지 못할 수 있기 때문입니다.

재료 및 압력 등급

업스트림 서비스의 플러그 밸브 본체는 유체 부식성 및 주변 조건에 따라 가장 일반적으로 탄소강, 저온 탄소강(LTCS) 또는 스테인리스강으로 제조됩니다. 표준 ASME 압력 등급은 다음과 같습니다. 클래스 150 ~ 클래스 2500 , 대략 정격 작동 압력에 해당 285psi~6,170psi 표준 온도에서는 온도가 증가함에 따라 경감 곡선이 적용됩니다.

사워 서비스 웰의 경우 본체 및 트림 재료는 황화물 응력 균열을 방지하기 위해 NACE MR0175/ISO 15156 경도 및 야금 제한을 준수해야 합니다. 이는 일반적으로 본체 재료를 특정 저경도 탄소강 등급 또는 내식성 합금으로 제한합니다.

업스트림 시스템에서 플러그 밸브가 사용되는 곳

플러그 밸브는 유정 현장부터 수집 및 처리 시설까지 상류 흐름 경로 전체에서 발견됩니다. 일반적인 설치 지점은 다음과 같습니다.

• Wellsite 매니폴드: 생산 유정과 테스트 또는 생산 헤더 사이의 흐름을 지시합니다.
• 집결선: 유지 관리 또는 피깅 작업을 위해 파이프라인 세그먼트 분리
• 생산된 물 시스템: 편심 플러그 설계로 연마성, 고형물이 포함된 물 처리
• 테스트 구분 기호: 다중 유정 흐름 사이의 흐름을 전환하는 다중 포트 플러그 밸브
• 화학 물질 주입 스키드: 부식 억제제 및 기타 처리 화학물질의 정확한 온/오프 제어

특히 테스트 매니폴드 응용 분야에서는 1/4 회전 작동을 통해 운영자가 게이트 밸브와 관련된 다중 회전 지연 없이 유정을 생산에서 테스트 흐름으로 몇 초 만에 전환할 수 있기 때문에 플러그 밸브가 선호됩니다. 이는 다중 유정 패드에서 빈번한 유정 테스트를 실행할 때 의미 있는 이점입니다.

업스트림 서비스에 적합한 플러그 밸브를 선택하는 방법

올바른 플러그 밸브를 선택하려면 현장 전체에 걸쳐 단일 표준 구성을 기본값으로 설정하는 대신 밸브 설계와 재료를 설치 지점의 특정 유체 특성 및 압력 조건에 맞춰야 합니다.

선택 체크리스트

1. 유체 유형(청정 가스, 고체가 포함된 생산수 또는 다상 흐름)을 식별하여 표준, 편심 또는 윤활 플러그 설계가 적합한지 결정합니다.
2. 정격 사용 압력을 확인하고 최대 예상 사용 압력보다 적절한 여유가 있는 ASME 등급을 선택하십시오.
3. Sour 서비스 요구 사항을 확인하고 H2S가 있는 경우 NACE MR0175/ISO 15156 준수 재료를 지정하십시오.
4. 주기 빈도 결정 - 테스트 매니폴드와 같은 주기가 높은 응용 분야에서는 반복적인 실란트 주입을 방지하는 무윤활 슬리브 설계의 이점을 누릴 수 있습니다.
5. 연결구 유형(플랜지형, 나사형 또는 용접형)이 상대 배관과 일치하는지 확인하세요.
6. 작동 방법 결정 - 간헐적인 작동을 위한 수동 레버 또는 원격 또는 자동 매니폴드 전환을 위한 공압/전기 작동

예를 들어, 생산된 물 라인 600psi의 고운 모래 일반적으로 PTFE 강화 시트가 있는 편심 플러그 밸브 부식성 마모를 방지하기 위해 비슷한 압력의 깨끗한 가스 수집 라인에서는 더 저렴한 비용으로 표준 무윤활 슬리브 플러그 밸브를 사용할 수 있습니다.

서비스 수명을 연장하는 유지 관리 관행

플러그 밸브는 일반적으로 게이트 밸브보다 유지 관리가 적지만, 모래 생산, 스케일 축적, H2S 노출 등 업스트림 조건에서는 조기 고장을 방지하기 위해 구조화된 유지 관리 프로그램이 여전히 필요합니다.

• 윤활 플러그 밸브의 경우 제조업체가 권장하는 간격으로 밀봉제를 다시 주입하여 밀봉 무결성을 유지합니다.
• 특히 고형물이 많은 서비스에서 슬리브 또는 시트 라이너의 침식 여부를 정기적으로 검사하십시오.
• 작동 토크가 크게 증가하지 않았는지 확인하십시오. 이는 스케일 축적 또는 플러그 고착을 나타낼 수 있습니다.
• 주기적인 시트 누출 테스트를 실시하여 밸브가 여전히 정격 누출 등급을 충족하는지 확인하십시오.
• 원격 매니폴드 위치에 사용되는 자동 플러그 밸브의 액추에이터 기능 및 공기/유압 공급 라인을 확인하세요.

많은 운영자가 매해 전체 밸브 검사 및 재인증 일정을 계획합니다. 2~3년 고주기 테스트 매니폴드 밸브의 경우 5년 집결 라인의 저주기 차단 밸브의 경우 관찰된 마모율과 각 특정 현장에서 생성된 유체 특성을 기반으로 간격을 조정합니다.