石油 ガス産業の複雑でリスクの高い環境では、流体の流れを正確に制御することが最も重要です。安全かつ効率的な動作を保証する重要なコンポーネントの中には、チョーク バルブとして知られるデバイスがあります。見えないことも多いですが、坑口から処理施設までその機能は不可欠です。
チョークバルブの定義
A チョークバルブ 流量を調整し、井戸から生成される流体の圧力を下げるように設計された流量制御装置の一種です。これらの流体は通常、油、ガス、水、固体の混合物です。単純なオン/オフ バルブとは異なり、チョーク バルブは、制限されたオリフィス全体に計算された圧力降下を生成するように設計されており、生産ストリーム内のエネルギーを根本的に管理します。
チョークバルブを使用する主な目的は次のとおりです
ウェルからの流量を制御するため。
下流の圧力を安定に保つため。
急速な圧力変化によるリザーバーの損傷を防ぐため。
掘削、完成、生産段階で重要な坑井制御を提供します。
チョークバルブの仕組み
チョークバルブの動作原理はベルヌーイの原理に基づいています。つまり、狭窄部を通過するときに流体の速度が増加すると、その圧力は減少します。
バルブには、サイズを調整できる制限要素—オリフィス—が付いています。高圧下の上流流体がこの狭窄部に近づくにつれて、流体は加速します。制限を出てより大きな流れ領域に入ると、速度は低下し、エネルギーのかなりの部分が永久的な圧力降下として散逸されます。この圧力低下の程度は、オリフィスのサイズと流体の特性に直接関係します。
この制限を達成する方法に基づいて、チョークバルブには主に 2 つのタイプがあります
固定チョーク: これらは、特定の変更不可能なオリフィス サイズを備えた交換可能な豆またはノズルを利用します。これらはシンプルで堅牢、耐浸食性がありますが、流量を変更するには生産を停止する必要があります。
可変チョーク: 調整可能なチョークとも呼ばれ、プロセスを停止することなくオリフィスのサイズを変更できます。最も一般的な設計はポジティブチョークで、ステムを使用して針やプラグをシートに移動し、開いた領域を正確に変更します。もう 1 つのタイプは、ケージまたはスリーブのセットを使用するネガティブ チョークです。
固定チョークバルブと可変チョークバルブの選択は、特定の用途、必要な制御の柔軟性、および製造流体の浸食性によって異なります。
石油 ガス産業における主要な用途
チョークバルブは、いくつかの重要なシナリオで展開される多用途のツールです
坑井生産管理: 主な用途は坑口です。チョークバルブは流量と圧力を制御することで井戸の生産を調整し、回収を最適化し、貯留層構造に損傷を与える可能性のある水やガスのコーニングなどの問題を防止します。
掘削と坑井の完成: 掘削中、チョーク バルブは噴出防止装置（BOP）スタックの不可欠な部分です。これは、管理された圧力掘削（MPD）で使用され、最も重要なことに、地層流体の流入を安全に循環させ、坑井圧力を制御するための坑井制御作業 (「坑井のキック」) でも使用されます。
フローバックとテスト: 坑井のフローバックとテストの段階では、チョーク バルブを使用して坑井を徐々にオンラインにし、圧力を管理しながら坑井を注意深く洗浄し、生産可能性を測定できるようにします。
下流機器の保護: チョーク バルブは、高い坑口圧力をより低い管理可能な圧力まで下げることにより、セパレーター、ヒーター、フローラインなどのより敏感な下流機器を圧力スパイクから保護し、設計制限内で動作することを保証します。
デザインと素材に関する考慮事項
過酷な動作条件を考慮して、チョークバルブは耐久性を考慮して設計されています。これらは、極度の圧力、研磨砂、腐食性化学物質（H₂S、CO₂ など）、および浸食を引き起こす高速流体の流れの影響を受けます。したがって、それらは通常、高級硬化合金、ステンレス鋼で作られているか、耐浸食性と耐食性を最大化するために濡れた部品に炭化タングステンまたはセラミックトリムが装備されています。
チョークバルブは石油 ガス業界の基本的な機器です。圧力と流量を正確に管理できるため、安全性の確保、生産効率の最大化、貴重な資産の保護、貯留層の完全性の維持に不可欠です。その設計は概念的にはシンプルですが、最も困難な産業環境に耐えられるように調整された堅牢なエンジニアリングの証です。
