Запобіжний клапан грязьового насоса: аналіз несправностей

I. Запобіжний клапан бурового насоса – ключовий запобіжний пристрій під час бурових робіт

Запобіжний клапан бурового насоса (клапан скидання тиску) є критично важливим захисним пристроєм під час бурових робіт. Його основною функцією є запобігання пошкодженню корпусу насоса та ліній високого-тиску, спричиненого аномальними стрибками тиску, таким чином уникаючи нещасних випадків. Специфічні функції включають:

1. Захист від надмірного тиску (основна функція)

Під час роботи грязьового насоса, якщо виникають такі події, як обвалення отвору, застрягла труба, блокування лінії, випадкове закриття клапана або раптові зміни навантаження, тиск нагнітання насоса може різко зрости (перевищити номінальний робочий тиск). У таких випадках запобіжний клапан автоматично відкривається, щоб скинути тиск (відправляючи шлам під високим-тиском до буферної ями або безпечної низько-зони). Це запобігає розриву або вибуху корпусу насоса, поршнів, вкладишів,-ліній високого тиску або з’єднань через надлишковий тиск, таким чином уникаючи бризок бруду, руйнування обладнання та потенційних травм.

2. Граничний максимальний робочий тиск

Завдяки попередньому встановленню тиску розтріскування (встановлення) запобіжного клапана – як правило, трохи вище номінального робочого тиску грязьового насоса (наприклад, для номінального тиску 35 МПа, клапан може бути встановлений на 38–40 МПа) – максимальний тиск системи строго обмежений. Це забезпечує роботу обладнання в межах проектного діапазону тиску, подовжуючи термін служби насоса та колектора.

3. Попередження про несправності та аварійний захист

Часте відкриття запобіжного клапана вказує на аномалії системи (наприклад, блокування лінії, складні умови в свердловині), що вимагає відключення для перевірки. Якщо клапан не відкривається під час надлишкового тиску, це може призвести до серйозних аварій, таких як вимивання/витік або розрив труб. Таким чином, запобіжний клапан служить основним бар'єром безпеки.

Поширений тип:Пружинний-запобіжний клапан (розвантажувальний клапан відкривається, коли тиск перевищує силу пружини, диск клапана піднімається, щоб випустити бруд, і автоматично закривається, коли тиск нормалізується). Регулярне калібрування встановленого тиску необхідне для запобігання заїданню або виходу з ладу через корозію.

Таким чином, основною функцією запобіжного клапана грязьового насоса є «скидання надлишкового тиску», захист обладнання, стовбура свердловини та персоналу.

II. Ситуації, коли запобіжний клапан грязьового насоса безпосередньо спричиняє падіння тиску в насосі

Наступні умови, пов’язані з запобіжним клапаном, можуть призвести до прямого падіння тиску насоса:

Нормальне скидання надлишкового тиску (підйом):Коли тиск нагнітання грязьового насоса перевищує заданий тиск розтріскування (наприклад, через заблоковані лінії, застряглу трубу або ненавмисне закриття клапана), диск клапана піднімається, і розчин під високим-тиском відводиться через байпас. Тиск всередині насоса швидко падає, що призводить до помітного падіння тиску насоса.

Витік ущільнювача (внутрішній витік):Знос, ерозія, накопичення накипу або сміття, що потрапило між сідлом клапана та диском, перешкоджають щільному закриттю. Під час підвищення тиску в насосі бруд безперервно витікає через клапан – або назад до сторони всмоктування, або до байпасу нагнітання, що робить неможливим створення номінального тиску. Симптоми включають недосягнення очікуваного тиску або постійний низький тиск.

Поломка пружини або неправильне регулювання:Втома пружини, розм’якшення, злам або ослаблена/неправильно відрегульована настановна гайка спричиняє падіння тиску розтріскування нижче робочого тиску насоса. Поки насос працює, запобіжний клапан відкривається передчасно, безперервно випускаючи тиск, тому тиск у насосі ніколи не досягає встановленого значення.

Шток клапана застряг у відкритому положенні:Корозія, відкладення піску/грязі або проблеми зі зборкою не дозволяють штоку клапана повернутися на місце. Запобіжний клапан залишається повністю або частково відкритим, що спричиняє безперервне викид бруду та значне падіння тиску в насосі – можливо, наближається до нуля.

Перепускний клапан на напірній лінії випадково залишено відкритим:Якщо випускний клапан на лінії випуску запобіжного клапана (що веде до сміттєвої ями або грязьової ями) нещільно закритий або відкритий помилково, він діє як безперервний шлях скидання тиску, запобігаючи зростанню тиску насоса.

Коли відбувається ненормальне падіння тиску в насосі, першим підозрюваним має бути запобіжний клапан – перевірте, чи він не піднявся та не зміг знову встановитися, чи ущільнювальні поверхні ерозовані чи пошкоджені. Лише після виключення проблем із запобіжним клапаном слід досліджувати інші причини на поверхні або в свердловині.