Zawory dla przemysłu naftowego i gazowego: zasuwy API 6A, zawory czopowe i wyposażenie głowicy odwiertów

W odwiercie łupkowym w zachodnim Teksasie 3-calowa zasuwa płytowa API 6A nie uszczelniła się podczas rutynowej wymiany choinki. Załoga zamknęła zawór, ale płyn produkcyjny w dalszym ciągu przepływał przez gniazdo. Operator stracił 12 godzin pompowania i musiał w trybie awaryjnym zamówić zawór zastępczy. Przyczyną awarii nie był materiał zaworu, ale zestaw gniazda i zasuwy, który w ciągu zaledwie sześciu miesięcy uległ erozji pod wpływem wody zawierającej piasek w ilości 40 000 ppm. Zawór o wyższej twardości i odpowiednim poziomie PSL umożliwiłby utrzymanie studni w trybie online.

Lekcja jest prosta: w sprzęcie naftowym i gazowym zawór nie jest towarem. Jest to element kontroli ciśnienia, który należy dobrać w oparciu o rzeczywisty przepływ, ciśnienie, temperaturę i media. Właściwy wybór zależy od ciśnienia znamionowego API 6A, klasy materiału i poziomu specyfikacji produktu, a także od konstrukcji zaworu dopasowanej do cyklu pracy.

Standard API 6A: co kupujący muszą sprawdzić przed złożeniem zamówienia

API 6A to podstawowa specyfikacja dotycząca wyposażenia głowic odwiertów i choinek stosowanych w przemyśle naftowym i gazowym, w tym zasuw, zaworów grzybowych i korpusów zaworów stosowanych w głowicach osłonowych i głowicach rurowych. Definiuje zakres wartości ciśnienia od 2000 psi do 20 000 psi, wraz z klasami materiałów, klasami temperaturowymi i poziomami specyfikacji produktu (PSL).

Dla inżyniera ds. zakupów najważniejsze jest to, że tabliczka znamionowa API 6A nie jest pojedynczym numerem. Zawór o ciśnieniu 5000 psi może być wykonany z różnych klas materiałów. Klasa AA przeznaczona jest do użytku ogólnego. Klasa EE przeznaczona jest do dań kwaśnych z dużą zawartością H2S. Niektórzy operatorzy określają poziom PSL 2 lub PSL 3 dla odwiertów krytycznych, natomiast poziom PSL 1 jest akceptowalny w przypadku usług o niskim ryzyku. Wybór niewłaściwej klasy lub poziomu PSL bez sprawdzenia rzeczywistych warunków w odwiercie jest częstą przyczyną degradacji uszczelnienia i przedwczesnej wymiany zaworu.

Aby uzyskać głębsze spojrzenie na to, gdzie zasuwy API 6A są stosowane podczas wiercenia, wykańczania i produkcji, zobacz tę dyskusję Standardowe zasuwy API 6A w przemyśle naftowym i gazowym .

Wielu operatorów naftowych i gazowych wymaga również zgodności z normą NACE MR0175 w przypadku usług kwaśnych. Jest to dodatkowe wymaganie dotyczące materiału i twardości, które zapobiega pękaniu naprężeniowemu siarczkowemu. Zawór, który nie jest przystosowany do H2S, może spowodować katastrofalną awarię w odwiercie gazowym przy nawet śladowych ilościach siarkowodoru.

Zasuwy do głowic odwiertów i usług produkcyjnych

Zasuwy są podstawą wyposażenia głowic odwiertów ropy i gazu. Używają bramy, która porusza się prostopadle do ścieżki przepływu. Po otwarciu otwór jest całkowicie przezroczysty, co oznacza bardzo mały spadek ciśnienia. Po zamknięciu brama dociska dwa gniazda, aby odizolować ciśnienie. Zasuwy są standardem w choinkach bożonarodzeniowych, szpulach osłonowych i kolektorach produkcyjnych. W ramach API 6A istnieje kilka rodzin zasuw, a każda z nich jest odpowiednia do innych warunków pracy.

Zasuwy rozprężne

Rozprężający się zawór zasuwowy wykorzystuje dwuczęściową zasuwę, która podczas zamykania rozszerza się w stosunku do gniazd. Działanie klina wytwarza uszczelnienie mechaniczne, które utrzymuje ciśnienie nawet po miesiącach zamknięcia zaworu. To sprawia, że ​​zasuwy rozprężne są doskonałym wyborem do zaworów głównych na choinkach i do innych zadań odcinających, gdzie krytyczna jest szczelna izolacja.

Zasuwa rozprężna WKM do kontroli ciśnienia w głowicy odwiertu Ta zasuwa rozprężna API 6A jest dostępna w rozmiarach od 2-1/16" do 7-1/16" i ciśnieniach znamionowych do 5000 psi, z zespołem klinowym zapewniającym szczelną izolację nawet po długich okresach zamknięcia. Zobacz produkt →

YUXOIL produkuje rozprężną zasuwę specjalnie do kontroli ciśnienia w głowicy odwiertu. Jest zbudowany zgodnie z projektem API 6A i jest dostępny w klasach ciśnienia powszechnie stosowanych w kominach odwiertów. W zastosowaniach, w których zawór będzie zamknięty przez długi czas i nie może przeciekać, należy poważnie rozważyć konstrukcję zasuwy rozszerzającej.

Zasuwy płytowe (PFF)

Zasuwa płytowa serii PFF wykorzystuje równoległą bramę, która przesuwa się pomiędzy dwoma pływającymi gniazdami. Jego konstrukcja jest prosta i solidna, co czyni go niezawodną opcją ręcznego odcięcia w usługach produkcyjnych. Zawór PFF jest powszechnie stosowany w studniach o niskim i średnim ciśnieniu, w kolektorach dławiących i zabijających oraz na liniach przesyłowych, gdzie wymagane jest pełne otwarcie, aby zminimalizować straty ciśnienia.

Ręczny zawór odcinający PFF z dwukierunkowym uszczelnieniem Seria PFF oferuje konstrukcję z zasuwą równoległą w rozmiarach od 2-1/16" do 4-1/16" i ciśnieniach do 5000 psi, z dwukierunkowym uszczelnieniem i pływającymi gniazdami zapewniającymi niezawodne odcięcie w zastosowaniach produkcyjnych i kolektorach. Zobacz produkt →

YUXOIL oferuje ręczną zasuwę płytową PFF w standardowej konfiguracji API 6A. Korpus jest poddawany próbie ciśnieniowej przed wysyłką, a złącze portu jest dostępne w wersji kołnierzowej lub zaciskowej, aby pasowało do istniejącego stosu głowicy odwiertu.

Kompaktowe konstrukcje zasuw: FC i FLS

Zasuwy FC i FLS to dwie kompaktowe konfiguracje API 6A stosowane w wyposażeniu głowicy odwiertu i kolektora. Konstrukcja FC oferuje prostą ścieżkę przepływu i jest często wybierana do instalacji, w których przestrzeń jest ograniczona. Konstrukcja FLS zapewnia inną geometrię uszczelnienia, którą operator może wybrać w oparciu o oczekiwany wzór przepływu i różnicę ciśnień. Wybór pomiędzy FC i FLS zwykle zależy od położenia zaworu w kominie i wielkości linii.

Zawory grzybkowe: sterowanie ćwierćobrotowe dla kolektorów wysokociśnieniowych

Zawory grzybkowe to zawory ćwierćobrotowe. Cylindryczny lub stożkowy korek z otworem obraca się o 90 stopni, aby otworzyć lub zamknąć ścieżkę przepływu. Ponieważ operacja jest szybka, zawory grzybkowe są często stosowane w liniach szczelinowania, kolektorach wylotowych i systemach dystrybucyjnych, gdzie operator musi szybko odizolować linię. Zawór grzybkowy umożliwia otwarcie pełnego lub zmniejszonego otworu. Szczelność uszczelnienia zależy od dopasowania grzyba do korpusu oraz, w niektórych konstrukcjach, od środka uszczelniającego wtryskiwanego do zaworu.

Zawór grzybkowy FMC do linii szczelinowania pod wysokim ciśnieniem Ten zawór grzybkowy zapewnia działanie ćwierćobrotowe przy niskim momencie obrotowym, przeznaczony do kontroli cieczy pod wysokim ciśnieniem podczas konsolidacji i szczelinowania odwiertów, wyposażony w wylot 1502 i uszczelnienie metal-metal dla niezawodnego działania. Zobacz produkt →

YUXOIL dostarcza zawory grzybkowe przeznaczone do pracy na polach naftowych pod wysokim ciśnieniem. Konstrukcja jest kompatybilna ze zwykłymi schematami połączeń kolektora i głowicy odwiertu, co umożliwia bezpośrednią wymianę w wielu konfiguracjach szczelinowania i produkcji. Wybierając zawór grzybowy, należy zwrócić uwagę na moment obrotowy. Jeżeli zawór obraca się z trudem, operator może być zmuszony do użycia nadmiernej siły, co może spowodować uszkodzenie trzpienia lub uszczelnienia. Prawidłowo zamontowany zawór grzybowy z odpowiednim uszczelniaczem lub materiałem wykończeniowym będzie się obracał płynnie i utrzymywał ciśnienie bez wycieków.

Zasuwa odcinająca a zawór wtykowy: różnice praktyczne

Jedną z najczęstszych decyzji dotyczących wyposażenia studni powierzchniowych jest to, czy dla konkretnej linii właściwym wyborem będzie zasuwa czy zawór grzybowy. Odpowiedź zależy od częstotliwości pracy, dopuszczalnego spadku ciśnienia i dostępnej przestrzeni.

Określanie zaworów: sześć pytań przed złożeniem zamówienia

Określenie zaworu do urządzeń naftowych i gazowych oznacza udzielenie odpowiedzi na sześć pytań przed złożeniem zamówienia:

• Jakie jest maksymalne ciśnienie robocze? Klasy API 6A obejmują 2000, 3000, 5000, 10 000, 15 000 i 20 000 psi.
• Jaki jest zakres temperatur pracy studni?
• Jaki jest skład płynu? Na wybór materiału wpływa zawartość słodko-kwaśnej usługi, H2S, CO2 i piasku.
• Jaki jest wymagany poziom specyfikacji produktu (PSL 1, 2, 3 lub 4)?
• Jakie połączenia końcowe są potrzebne — kołnierzowe, gwintowane czy zaciskowe?
• Czy zawór będzie sterowany ręcznie, za pomocą siłownika, czy zdalnie?

Każda odpowiedź zmienia konstrukcję zaworu. Na przykład odwiert wydobywający 12% H2S i temperatura powierzchni powyżej 250 stopni Fahrenheita wymaga określonej klasy materiału i temperatury. Ignorowanie tych wymagań stanowi ryzyko zakupowe, które bezpośrednio wpływa na koszt cyklu życia odwiertu.

Dlaczego możliwości dostawcy i kontrola jakości mają znaczenie

Po ustaleniu specyfikacji zaworu głównym czynnikiem ryzyka stają się możliwości dostawcy. Niezawodny dostawca zaworów musi kontrolować cały łańcuch: odlewanie, obróbkę skrawaniem, montaż i testowanie. Firmy zlecające wszystko na zewnątrz mogą nie być w stanie zagwarantować stałych właściwości materiału i grubości ścianek.

YUXOIL prowadzi fabrykę zaworów i fabrykę odlewów w tym samym obiekcie, który obejmuje główne etapy produkcji. Firma posiada zakład o powierzchni 13 000 metrów kwadratowych, w którym znajduje się ponad 30 dużych, średnich i precyzyjnych jednostek obróbczych. Wykonuje również badania chemiczne i mechaniczne, badania nieniszczące, metrologię i badania typu produktu. Ten poziom wewnętrznej kontroli pomaga utrzymać korpusy zaworów, powierzchnie zasuw i obszary uszczelnień w granicach tolerancji wymaganych przez API 6A.

Praktycznym sposobem oceny dostawcy jest poproszenie go o szczegółowy opis jego dostawcy proces produkcyjny : skąd pochodzi odlew, w jaki sposób przeprowadzana jest obróbka cieplna, jakie badania przeprowadza się na każdym korpusie zaworu i jak rejestruje się próbę ciśnieniową. Odpowiedzi ujawniają, czy dostawca jest prawdziwym producentem, czy firmą handlową.

Wniosek: dopasuj zawór do cyklu pracy

Koszt zaworu stanowi niewielki ułamek kosztów interwencji w odwiercie w przemyśle naftowym i gazowym. Zawór, który ulegnie awarii podczas szczelinowania lub wymiany drzewa, może kosztować dziesiątki tysięcy dolarów w postaci przestojów i utraty produkcji. Dlatego specyfikację zaworu należy sporządzić dokładnie na początku, a nie negocjować po awarii.

Zacznij od cyklu pracy. Wybierz zasuwę, jeśli potrzebujesz przepływu o pełnej średnicy i długotrwałego odcięcia. Wybierz zawór grzybowy, jeśli potrzebujesz szybkiej operacji ćwierćobrotowej na kolektorze lub linii szczelinowania. Sprawdź klasę API 6A, klasę materiału i poziom PSL w porównaniu z rzeczywistymi danymi odwiertu. Następnie potwierdź, że dostawca ma możliwości odlewania, obróbki i testowania, aby konsekwentnie budować zawór. Wykonanie tych kroków sprawi, że zawór na choince, głowicy obudowy lub kolektorze tłocznym będzie działał tak, jak został zaprojektowany przez lata.