DOI: 10.14489/hb.2026.09.pp.023-036

Труханов К. А.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ВЫБОРА ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ КЛАПАНА CITV (CIMV) СИСТЕМЫ ПОДАЧИ ХИМРЕАГЕНТОВ
(с. 23-36)

Аннотация. Клапан CITV (CIMV) (от англ. Chemical injection throttle valve/Chemical injection metering valve) представляет собой устройство для точного контроля и дозирования различных химических веществ (таких как метанол (МеОН), моноэтиленгликоль (МЭГ), ингибитор солеотложений, ингибитор коррозии и др.), закачиваемых в трубопровод или скважину при добыче углеводородов. От выбора проточной части клапана и от величины перепада давления на нем зависит работоспособность как конкретной скважины, так и всего месторождения в целом, поскольку при неверном подборе проточной части клапана химическое вещество не сможет поступать в скважину, что вызовет выход из строя регулируемой арматуры, контролирующей дебит скважины, а также изменит все параметры системы подачи химреагентов месторождения (СПХР) в целом. В статье приведена и подробно описана принципиальная гидравлическая схема и конструкция проточной части клапана CITV (CIMV) для систем СПХР. Приведен эскиз запорно-регулирующего элемента (ЗРЭ), применяющегося в конструкции современных клапанов CITV (CIMV). Даны определения типов расходных характеристик ЗРЭ и приведен их вид. Приведена CFD методика расчета характеристики пропускной способности клапана CITV (CIMV). Сформулировано условие определения применения модели турбулентности k− или k− при выполнении CFD расчета как в аналитическом, так и в цифровом виде. Дано аналитическое уравнение для определения границы применения модели турбулентности при выполнении CFD расчета характеристики пропускной способности, представляющее собой число Рейнольдса для элементов проточной части гидропривода типа клапан. Получена результирующая зависимость пропускной способности KV клапана CITV (CIMV) с учетом переключения модели турбулентности. Выполнен расчет характеристики пропускной способности клапана CITV (CIMV) с поправкой на плотность и вязкость конкретной жидкости. Приведена аналитическая зависимость, позволяющая определить поправку, учитывающую вязкости жидкости при определении характериситки пропускной способности клапана. Сделан расчет величины падения давления ∆pклапан на регулирующем клапане CITV (CIMV) при заданном расходе химреагента в системе. Выполнено сравнение найденных значений ∆pклапан для разных величин зоны нечувствительности ЗРЭ. Приведен созданный способ расчета величины перепада давления для выбора проточной части клапана CITV (CIMV). Получен и приведен критерий работоспособности клапана CITV (CIMV) в составе системы ввода химреагентов. К научной новизне работы следует отнести созданный способ определения перепада давления для выбора проточной части клапана CITV (CIMV) системы подачи химреагентов.

Ключевые слова: клапан CITV (CIMV); конструкция клапана ввода химреагентов; расходная характеристика; характеристика пропускной способности; коэффициент пропускной способности; число Рейнольдса клапана; граница модели турбулентности; поправка на вязкость; перепад давления; зона нечувствительности.

Trukhanov K. A.
METHOD FOR DETERMINING THE PRESSURE DROP VALUE FOR THE FLOW PASSAGE SELECTING OF THE CITV (CIMV) VALVE FOR A CHEMICAL SUPPLY SYSTEM
(pp. 23-36)

Abstract. 

A CITV (Chemical Injection Throttle Valve/Chemical Injection Metering Valve) is a device for precisely controlling and metering various chemicals (such as methanol (MeOH), monoethylene glycol (MEG), scale inhibitors, corrosion inhibitors, etc.) injected into a pipeline or well during hydrocarbon production. The performance of both a specific well and the entire field depends on the selection of the valve's flow passage and the pressure drop across it. Incorrect selection of the valve's flow passage will prevent the chemical from entering the well, causing failure of the adjustable valves controlling the well's flow rate and altering all parameters of the field's chemical delivery system (FCS). This article provides a detailed description of the basic hydraulic circuit and flow passage design of a CITV (CIMV) valve for FCS systems. A sketch of a shut-off and control element (SCE) used in the design of modern CITV (CIMV) valves is presented. Definitions of flow characteristic types are provided and their appearance is shown. A CFD method for calculating the flow characteristic of a CITV (CIMV) valve is presented. A condition for determining the application of the turbulence model k− or k− when performing CFD calculations, both analytically and numerically, are formulated. An analytical equation is provided for determining the application limit of the turbulence model when performing CFD calculations of the flow characteristic, representing the Reynolds number for the flow passage elements of a valve-type hydraulic actuator. The resulting dependence of the flow capacity KV of a CITV (CIMV) valve is obtained, taking into account the turbulence model switching. The completed calculation of the flow characteristic of a CITV (CIMV) valve, adjusted for the density and viscosity of a specific fluid, is presented. An analytical relationship is presented that allows for determining a correction for fluid viscosity when determining valve flow characteristics. The calculated pressure drop (∆pклапан) is presented on a CITV (CIMV) control valve for a given chemical flow rate in the system. The obtained ∆pклапан values are compared for different deadband (DB) values. A developed method is presented for calculating the pressure drop for selecting the CITV (CIMV) valve flow path. A performance criterion is derived and presented for a CITV (CIMV) valve in a chemical injection system. The scientific novelty of this work includes the developed method for determining the pressure drop for selecting the CITV (CIMV) valve flow path in a chemical injection system.
Труханов К. А. «Способ определения величины перепада давления для выбора проточной части клапана CITV (CIMV)…»

Keywords: CITV (CIMV) valve; Chemical injection valve design; Flow characteristic; Capacity characteristic; Flow coefficient; Valve Reynolds number; Turbulence model boundary; Viscosity correction coefficient; Pressure drop; Dead band.