CN103148228A - 防酸防硫腐蚀的地面安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防酸防硫腐蚀的地面安全阀，包括阀本体、阀盖密封、阀座密封、阀座、注脂接头、阀盖、阀杆、闸板、闸板罩和阀端，所述的阀本体、阀盖密封、阀座、阀盖、阀杆、闸板、闸板罩和阀端由2205双相不锈钢制成。所述的2205双相不锈钢含有22wt%的铬，3wt%的钼及5～6wt%的镍氮合金，其防硫级别为FF级，与酸性液体和硫化氢接触的所有部件具有优良的抗腐蚀性能。该地面安全阀适用于PH值≧2、浓度低于15%的酸性液体和所有含有硫化氢气体的施工环境，具有较高的防酸防硫性能。

Description

防酸防硫腐蚀的地面安全阀

技术领域

本发明涉及一种阀门，特别是涉及一种油气井测试用防酸防硫腐蚀的地面安全阀。

背景技术

在油田测试、试油试采作业中，需要建立一套临时生产流程，通过采用一定尺寸的油嘴，对地层流体流量、压力进行控制，必要时进行化学剂注入、加热等工艺，之后借助三相分离器将流体各相油、气、水分离，最终求得该井在此工作制度下油、气、水的产量和样品参数等资料。流程的建立和对流体进行控制、处理、分离、计量的过程称为地面测试作业。

地面测试作业流程主要由高压连接管线、地面紧急关闭系统、数据头、油嘴管汇、紧急泄压阀、蒸汽热交换器、三相分离器、缓冲罐、计量罐、燃烧器和在线数据采集系统等组成。地面紧急关闭系统包括地面安全阀、控制面板、高/低压压力启动器和远程手动控制器。地面安全阀是一种紧急关闭液压截止阀，安装于井口和油嘴管汇之间，工作压力70Mpa-105Mpa，属于超高压设备，作用是在下游设备出现泄漏或超压等紧急情况下，通过感应来自监测点的高/低压压力启动器、远程ESD工作站的脉冲信号，在5秒钟之内紧急关闭阀内的闸板，关断油气流体，截止上游压力，保护下游整套流程设备不会出现重大损失和事故。

随着国内油气勘探开发的不断深入，针对低渗碳酸盐岩气藏开发实施的酸化压裂工艺得到广泛应用。酸化工艺是一项油气增产的重要措施，它是通过高压注入设备将酸液注入到施工地层中来溶解地层中的矿物质或堵塞物，从而达到扩大油气渗流通道、提高油气产量的目的。进行酸化作业后，必须将注入的酸液及时返排出井筒，排出的酸液带有一定的压力并含有原油和天然气，pH值为2-3左右，对金属具有强烈的腐蚀性。另外在越来越多的高含硫化氢气体井测试中，硫化氢形成的酸性腐蚀机理同样会对设备造成较大程度的腐蚀损害。

目前国内外油田应用的地面安全阀主体材料普遍选用的是碳钢、低合金钢或不锈钢等材料，防酸能力允许pH值5-6，即允许含酸浓度≤4%的酸液进入设备，否则酸液会对设备盘管造成腐蚀，并导致严重的安全环保事故。

选用碳钢或者合金钢做为主要承压材料可以承受较高的压力，但在酸性环境下，会加速腐蚀；不锈钢防酸材料与普通碳钢材料相比，为了提高材料防酸性能，往往会大大降低钢材的含碳量，在防酸能力提高的前提下强度也会大幅度降低，从而无法满足高压装置对于材料强度的要求。如果单纯提高不锈钢的抗拉强度，同样压力级别的设备外形和重量要达到碳钢材料的几倍甚至几十倍才能满足现场应用要求，会给现场使用和操作带来不便并大大提高设备的制造成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种防酸防硫腐蚀的地面安全阀。

为此，本发明的技术方案如下：

一种防酸防硫腐蚀的地面安全阀，包括阀本体、阀盖密封、阀座密封、阀座、注脂接头、阀盖、阀杆、闸板、闸板罩和阀端，所述的阀本体、阀盖密封、阀座、阀盖、阀杆、闸板、闸板罩和阀端由2205双相不锈钢制成。

所述的2205双相不锈钢含有21.00～23.00wt%的铬、2.90～3.50wt%的钼及4.50～6.50wt%的镍氮合金。

优选的是，所述的2205双相不锈钢含有22wt%的铬，3wt%的钼及5～6wt%的镍氮合金。

本发明的地面安全阀，阀本体、阀盖、阀端及内部的阀座、阀杆和闸板均由2205双相不锈钢（022Cr22Ni5Mo3N）制成，防硫级别为FF级，与酸性液体和硫化氢接触的所有部件具有优良的抗腐蚀性能。

该地面安全阀适用于PH值≧2、浓度低于15%的酸性液体和所有含有硫化氢气体的施工环境，在含酸、含硫化氢气体和高压的地面测试工况下，能够避免酸性腐蚀造成的设备腐蚀、开裂和爆炸，保障设备和人员的施工安全。相对于碳钢、低合金钢和马氏体、奥氏体单相不锈钢的现有安全阀，可减少设计壁厚，减轻设备重量；硬度高、耐磨性能好，可增加设备的使用寿命；低温韧性高，韧脆转变温度低，材料服役温度区间广，具有较高的防酸防硫效果。

附图说明

图1是本发明的地面安全阀的分解结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的地面安全阀进行详细说明。

如图1所示，本发明的地面安全阀包括：阀本体1、阀盖密封2、阀座密封3、阀座4、注脂接头5、阀盖6、阀杆7、闸板8、闸板罩9和阀端10。为了提高其抗酸、抗腐蚀的性能，阀本体1、阀盖密封2、阀座4、阀盖6、阀杆7、闸板8、闸板罩9和阀端10均由2205双相不锈钢制成。

所述的阀本体、阀座、阀盖、阀杆、闸板和阀端由2205双相不锈钢制成。

2205双相不锈钢的最主要合金元素是Cr、Ni、Mo和N。其中Cr、Mo为增加铁素体含量，而Ni、N为奥氏体稳定元素。有些钢种还有Mn、Cu、W等元素。Cr、Ni、Mo能改进抗腐蚀性，在含氯化物的环境中其抗点蚀及裂缝腐蚀的性能特别好。2205双相不锈钢的主要组成如下：

元素

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

N

含量

≦0.030

≦1.00

≦2.00

≦0.030

≦0.015

4.50～6.50

21.00～23.00

2.90～3.50

0.14～0.20

优选的是，所述的2205双相不锈钢含有22wt%的铬，3wt%的钼及5～6wt%的镍氮合金。

在本发明中地面安全阀中，与酸性流体接触的主体部分为阀本体、阀盖密封、阀座、阀盖、阀杆、闸板、闸板罩、阀端等部位的材质采用2205双相不锈钢（022Cr22Ni5Mo3N），其制造工艺满足SY-T1006-2000《海上井口地面安全阀和水下安全阀规范》标准和NACE MR0175《油田设备用抗硫化物应力腐蚀断裂和应力腐蚀裂纹的金属材料》标准，防硫级别为FF级，与酸性液体和硫化氢接触的所有部件具有优良的抗腐蚀性能。

Claims (3)

1.一种防酸防硫腐蚀的地面安全阀，包括阀本体（1）、阀盖密封（2）、阀座密封（3）、阀座（4）、注脂接头（5）、阀盖（6）、阀杆（7）、闸板（8）、闸板罩（9）和阀端（10），其特征在于：所述的阀本体（1）、阀盖密封（2）、阀座（4）、阀盖（6）、阀杆（7）、闸板（8）、闸板罩（9）和阀端（10）由2205双相不锈钢制成。

2.根据权利要求1所述的地面安全阀，其特征在于：所述的2205双相不锈钢含有21.00～23.00wt%的铬、2.90～3.50wt%的钼及4.50～6.50wt%的镍氮合金。

3.根据权利要求2所述的地面安全阀，其特征在于：所述的2205双相不锈钢含有22wt%的铬，3wt%的钼及5～6wt%的镍氮合金。