Задвижки API 6A: основные характеристики, номинальное давление и применение в нефтепромысловом оборудовании

Ан Задвижка API 6A представляет собой устьевой и рождественский запорный клапан, изготовленный в соответствии со стандартом API 6A и рассчитанный на рабочее давление от от 2000 до 20 000 фунтов на квадратный дюйм и температурные классы от -75°F до 350°F. В нем используется механизм скользящего затвора, обеспечивающий полнопроходное двунаправленное перекрытие при добыче нефти и газа под высоким давлением, бурении и операциях заканчивания скважин. Выбор зависит от трех факторов: номинального давления (PSL/PR), класса материала (температура и коррозионная стойкость) и уровня технических характеристик продукта (PSL 1–4), привязанных к требуемому качеству и строгости испытаний.

Что определяет задвижку API 6A

Задвижки API 6A производятся в соответствии со спецификацией 6A Американского нефтяного института «Спецификация для устьевого оборудования и оборудования для рождественской елки». Этот стандарт регулирует проверку конструкции, материалы, сварку, испытания и маркировку клапанов, используемых в устьевых системах, рождественских елках и манифольдах. В отличие от общепромышленных задвижек, клапаны API 6A должны пройти строгую проверку рабочих характеристик (испытания PR1 и PR2), прежде чем их можно будет продавать как продукцию с монограммой API.

Основные структурные особенности

• Полнопроходная или уменьшенная конструкция затвора для беспрепятственного прохождения потока или мусора.
• Уплотнение седла «металл по металлу» или упругое, в зависимости от класса эксплуатации.
• Для изоляции устья скважины необходима двунаправленная герметизация.
• Пожаробезопасная конструкция, соответствующая API 6FA, для критически важных операций.
• Варианты работы с ручным маховиком, гидравлическим приводом или пневматическим приводом

Эти особенности отличают задвижки API 6A от стандартных промышленных задвижек API 600 или API 602, которые не предназначены для работы в условиях экстремального циклического изменения давления и кислых условий эксплуатации, типичных для устьевых приложений.

Номинальные значения давления и уровни технических характеристик продукта

API 6A определяет номинальное давление клапана с использованием стандартизированных обозначений PR (Номинальное давление). рабочее давление напрямую определяет толщину стенки, марку поковки и требования к болтовым соединениям. . В таблице ниже приведены стандартные классы давления, используемые в отрасли.

В дополнение к классу давления API 6A присваивает Уровень спецификации продукта (от PSL 1 до PSL 4) это определяет интенсивность испытаний — от базовых размерных/гидростатических проверок на уровне PSL 1 до полной прослеживаемости материалов, расширенного неразрушающего контроля и документации для экстремальных условий эксплуатации на уровне PSL 4. Наиболее важные устьевые задвижки для эксплуатации в кислой среде или на море соответствуют PSL 3 или PSL 3G.

Распространенные типы задвижек API 6A

В нефтяных месторождениях преобладают три конфигурации задвижек, каждая из которых подходит для различных условий расхода и давления.

Сквозной задвижка

Наиболее широко используемая конструкция для устьев скважин и рождественских елок, предлагающая прямое, неограниченное отверстие, позволяющее беспрепятственно проходить канатным инструментам и скребкам. Идеально подходит для производственных и ремонтных операций.

Расширяющаяся задвижка

Использует двухсекционный затвор, который при закрытии расширяется относительно седла, обеспечивая более плотное уплотнение металла по металлу. Обычно применяется в условиях высокого давления и большого количества циклов, где необходимо свести к минимуму износ седла.

Плитная задвижка

Имеет одну сплошную дверь, которая скользит между двумя сиденьями. Плитные ворота проще механически и часто выбираются для наземных добывающих деревьев и изоляции манифольдов, где достаточно двунаправленного уплотнения при умеренном давлении.

Применение в нефтепромысловом оборудовании

Задвижки API 6A используются практически во всех точках высокого давления в цепочке строительства и добычи скважин.

1. Устьевые узлы — изоляция обсадных и насосно-компрессорных труб во время бурения и заканчивания скважин.
2. Рождественские елки — главные клапаны, крыльевые клапаны и скребковые клапаны, контролирующие поток продукции.
3. Производственные коллекторы — маршрутизация потока между несколькими скважинами и сепараторами
4. Деревья разрыва — выдерживать операции гидроразрыва пласта под высоким давлением и высокой скоростью потока.
5. Подводные деревья — задвижки с приводом, рассчитанные на работу в агрессивных глубоководных средах.

В частности, при обслуживании деревьев разрыва пласта задвижки могут видеть сотни циклов высокого давления на скважину , поэтому API 6A также включает испытания на долговечность и устойчивость к эрозии для клапанов, предназначенных для многократного использования ГРП.

Классы материалов для коррозионной и высокотемпературной эксплуатации

API 6A присваивает классы материалов (АА, BB, CC, ДД, EE, FF, ХХ), которые сочетают металлургию с требованиями к коррозионной стойкости, особенно для кислых (H2S-содержащих) условий эксплуатации, регулируемых NACE MR0175/ISO 15156.

Температурные классы варьируются от U (-75°F/-60°C) для эксплуатации в арктических условиях до V, K, L, N, P, R, S, T, U и X, до 350°F (177°C) для горячих производственных потоков. Выбор правильного температурного класса предотвращает деградацию уплотнения и охрупчивание металла в экстремальных климатических условиях.

Как правильно выбрать задвижку API 6A

Выбор правильного клапана требует соответствия четырех параметров реальным условиям скважины, а не выбора по умолчанию максимально доступного номинала, что неоправданно увеличивает стоимость и вес.

• Номинальное давление — соответствие максимальному ожидаемому поверхностному давлению (MASP), а не только пластовому давлению
• Размер отверстия — подтвердить совместимость с диаметрами троса и скребкового инструмента
• Класс материала — проверка на соответствие парциальному давлению H2S/CO2 согласно NACE MR0175.
• уровень PSL — согласовать строгость испытаний с нормативными требованиями по критичности и морским/наземным нормативным требованиям.
• Метод срабатывания — ручное для малоцикловой изоляции, гидравлическое/пневматическое для удаленного или многоциклового ГРП

Операторы также должны подтвердить, что производитель имеет действительный Лицензия API Monogram для продуктов 6А, поскольку эта сертификация является практическим доказательством того, что проверка конструкции, отслеживание материалов и управление качеством соответствуют спецификации.

Требования к техническому обслуживанию и тестированию

Задвижки API 6A требуют периодических функциональных испытаний и испытаний под давлением для подтверждения целостности уплотнения на протяжении всего срока службы скважины. Полевая практика обычно включает в себя:

• Гидростатические испытания корпуса при 1,5-кратном номинальном рабочем давлении во время производства.
• Испытания газового седла низкого и высокого давления перед установкой
• Регулярное функциональное тестирование в процессе эксплуатации, часто проводимое ежеквартально или раз в полгода.
• Уплотнение штока и проверка шибера/седла во время планового ремонта

Последовательное тестирование имеет важное значение, поскольку единственная утечка седла главного или крыльевого клапана может поставить под угрозу управление скважиной. Документированные и отслеживаемые записи о техническом обслуживании также обычно необходимы для обеспечения соответствия нормативным требованиям на морских и береговых установках с высоким уровнем риска.