Арматура для нефтегазовой промышленности: задвижки API 6A, пробковые клапаны и устьевое оборудование

На сланцевой скважине в Западном Техасе 3-дюймовая пластинчатая задвижка API 6A не герметизировалась во время плановой замены рождественской елки. Экипаж закрыл клапан, но эксплуатационная жидкость продолжала мигрировать через седло. Оператор потерял 12 часов времени откачки и был вынужден в экстренном порядке заказать замену клапана. Неисправность была связана не с материалом клапана, а с седлом и затвором, которые были размыты пластовой водой с содержанием песка в концентрации 40 000 ppm всего за шесть месяцев. Клапан с тримом более высокой жесткости и правильным уровнем PSL мог бы поддерживать скважину в рабочем состоянии.

Урок прост: в наземном нефтегазовом оборудовании клапан не является товаром. Это компонент регулирования давления, который необходимо выбирать в зависимости от фактического расхода, давления, температуры и среды. Правильный выбор зависит от номинального давления API 6A, класса материала и уровня спецификации продукта, а также от конструкции клапана, соответствующей рабочему циклу.

Стандарт API 6A: что покупатели должны проверить перед заказом

API 6A является основной спецификацией для устьевого и елочного оборудования, используемого в нефтегазовой промышленности, включая задвижки, пробковые клапаны и корпуса клапанов, используемые в головках обсадных труб и головках насосно-компрессорных труб. Он определяет диапазон номинальных давлений от 2000 до 20 000 фунтов на квадратный дюйм, а также классы материалов, температурные классы и уровни технических характеристик продукта (PSL).

Для инженера по снабжению самым важным моментом является то, что паспортная табличка API 6A не представляет собой один номер. Клапан на 5000 фунтов на квадратный дюйм может быть изготовлен из материалов разных классов. Класс АА предназначен для общего обслуживания. Класс EE предназначен для кислой среды с высоким содержанием H2S. Некоторые операторы указывают PSL 2 или PSL 3 для критических скважин, в то время как PSL 1 приемлем для надежных операций с низким уровнем риска. Выбор неправильного класса или уровня PSL без проверки реальных условий в скважине является распространенной причиной разрушения уплотнения и преждевременной замены клапана.

Для более подробного изучения того, где задвижки API 6A применяются при бурении, заканчивании скважин и добыче, см. это обсуждение Задвижки стандарта API 6A в нефтегазовой промышленности .

Многие операторы нефтегазовой отрасли также требуют соответствия требованиям NACE MR0175 для работы с кислыми средами. Это дополнительное требование к материалу и твердости, которое предотвращает сульфидное растрескивание под напряжением. Клапан, не рассчитанный на H2S, может катастрофически выйти из строя в газовой скважине даже с незначительными количествами сероводорода.

Задвижки для устья скважин и производственного обслуживания

Задвижки являются рабочей лошадкой устьевого оборудования нефтяных и газовых скважин. В них используется заслонка, которая движется перпендикулярно пути потока. В открытом состоянии отверстие полностью чистое, что означает очень небольшое падение давления. В закрытом состоянии заслонка прижимается к двум седлам, изолируя давление. Задвижки входят в стандартную комплектацию рождественских елок, обсадных труб и производственных манифольдов. Существует несколько семейств задвижек, соответствующих стандарту API 6A, и каждое из них подходит для разных условий эксплуатации.

Расширяющиеся задвижки

В расширяющейся задвижке используется задвижка, состоящая из двух частей, которая при закрытии расширяется, прижимаясь к седлам. Клиновое действие создает механическое уплотнение, которое удерживает давление даже после того, как клапан был закрыт в течение нескольких месяцев. Это делает расширяющиеся задвижки отличным выбором для главных клапанов на рождественских елках и других запорных устройств, где герметичная изоляция имеет решающее значение.

Расширяющаяся задвижка WKM для контроля устьевого давления Этот расширяющийся шиберный клапан API 6A доступен в размерах от 2-1/16 дюйма до 7-1/16 дюйма и с номинальным давлением до 5000 фунтов на квадратный дюйм, с клиновым узлом, который обеспечивает герметичную изоляцию даже после длительного периода закрытия. Посмотреть продукт →

YUXOIL производит расширяющуюся задвижку специально для регулирования устьевого давления. Он создан в соответствии с API 6A и доступен в классах давления, обычно используемых в устьевых трубах. Для применений, где клапан будет закрыт в течение длительного времени и не должен течь, конструкция расширяющегося затвора заслуживает серьезного рассмотрения.

Плитные задвижки (PFF)

В пластинчатых задвижках серии PFF используется параллельная задвижка, которая скользит между двумя плавающими седлами. Его конструкция проста и надежна, что делает его надежным вариантом ручного отключения при производстве. Клапан PFF обычно используется в скважинах с низким и средним давлением, на штуцерных и глушильных манифольдах, а также на перекачивающих линиях, где для минимизации потерь давления требуется полнопроходное отверстие.

Плитная шиберная задвижка PFF с ручным управлением и двунаправленным уплотнением Серия PFF предлагает конструкцию с параллельными затворами размером от 2-1/16 дюйма до 4-1/16 дюйма и давлением до 5000 фунтов на квадратный дюйм, оснащенную двунаправленным уплотнением и плавающими седлами для надежного закрытия при добыче и эксплуатации манифольдов. Посмотреть продукт →

YUXOIL предлагает пластинчатую задвижку PFF с ручным управлением в стандартной конфигурации API 6A. Перед отправкой корпус подвергается испытанию под давлением, а портовое соединение доступно во фланцевом или зажимном исполнении, чтобы соответствовать существующей устьевой трубе.

Компактные конструкции задвижек: FC и FLS

Задвижки FC и FLS представляют собой две компактные конфигурации API 6A, используемые в устьевом и манифольдном оборудовании. Конструкция FC обеспечивает простой путь потока и часто выбирается для установок, где пространство ограничено. Конструкция FLS обеспечивает различную геометрию уплотнения, которую операторы могут выбрать в зависимости от ожидаемой структуры потока и перепада давления. Выбор между FC и FLS обычно зависит от положения клапана в трубе и размера линии.

Пробковые клапаны: четвертьоборотное управление для коллекторов высокого давления

Пробковые клапаны представляют собой четвертьоборотные клапаны. Цилиндрическая или коническая заглушка с отверстием поворачивается на 90 градусов, открывая или закрывая путь потока. Поскольку операция выполняется быстро, пробковые клапаны часто используются на линиях разрыва пласта, выпускных коллекторах и распределительных системах, где оператору необходимо быстро изолировать линию. Пробковый клапан имеет полнопроходное или уменьшенное отверстие. Герметичность уплотнения зависит от посадки плунжера на корпус, а в некоторых конструкциях – от закачанного в клапан герметика.

Пробковый клапан FMC для линий гидроразрыва высокого давления Этот пробковый клапан обеспечивает работу на четверть оборота с низким крутящим моментом, предназначен для управления жидкостью под высоким давлением при консолидации и гидроразрыве скважин, имеет выпускное отверстие 1502 и уплотнение «металл по металлу» для обеспечения надежной работы. Посмотреть продукт →

YUXOIL поставляет пробковые клапаны, предназначенные для эксплуатации на нефтепромыслах под высоким давлением. Конструкция совместима с обычными схемами соединений манифольда и устья скважины, что позволяет осуществлять прямую замену во многих установках гидроразрыва и добычи. При выборе плунжерного клапана обратите внимание на рабочий крутящий момент. Если клапан поворачивается с трудом, оператору, возможно, придется применить чрезмерную силу, которая может повредить шток или уплотнение. Правильно установленный пробковый клапан с правильным герметиком или материалом отделки будет плавно вращаться и удерживать давление без утечек.

Задвижка против пробкового клапана: практические различия

Одним из наиболее распространенных решений при выборе оборудования для наземных скважин является вопрос о том, является ли задвижка или пробковый клапан правильным выбором для конкретной линии. Ответ зависит от частоты работы, допустимого падения давления и доступного пространства.

Выбор клапанов: шесть вопросов перед заказом

Выбрать клапан для наземного нефтегазового оборудования означает ответить на шесть вопросов перед размещением заказа:

• Какое максимальное рабочее давление? Классы API 6A включают 2000, 3000, 5000, 10000, 15000 и 20000 фунтов на квадратный дюйм.
• Каков диапазон рабочих температур скважины?
• Каков состав жидкости? Сладкий или кислый состав, содержание H2S, CO2 и песка влияют на выбор материала.
• Каков требуемый уровень спецификации продукта (PSL 1, 2, 3 или 4)?
• Какие торцевые соединения необходимы — фланцевые, резьбовые или зажимные?
• Будет ли клапан управляться вручную, с помощью привода или дистанционно?

Каждый ответ меняет конструкцию клапана. Например, скважина, добывающая с содержанием H2S 12 процентов и температурой поверхности выше 250 градусов по Фаренгейту, требует определенного класса материала и температурного класса. Игнорирование этих требований представляет собой риск закупок, который напрямую влияет на стоимость жизненного цикла скважины.

Почему возможности поставщика и контроль качества имеют значение

После определения спецификации клапана возможности поставщика становятся основным фактором риска. Надежный поставщик арматуры должен контролировать всю цепочку: литье, механическую обработку, сборку и испытания. Компании, передающие все на аутсорсинг, могут быть не в состоянии гарантировать постоянство свойств материала и толщины стенок.

YUXOIL управляет заводом по производству арматуры и литейным заводом на одном объекте, который охватывает основные этапы производства. Компания имеет завод площадью 13 000 квадратных метров с более чем 30 крупными, средними и прецизионными обрабатывающими станками. Он также проводит химические и механические испытания, неразрушающий контроль, метрологические и типовые испытания продукции. Такой уровень внутреннего контроля помогает поддерживать корпуса клапанов, поверхности затворов и области уплотнений в пределах допусков, требуемых API 6A.

Практический способ оценить поставщика — запросить подробное описание производственный процесс : откуда берется отливка, как осуществляется термообработка, какие испытания проводятся на каждом корпусе клапана и как регистрируются испытания под давлением. Ответы показывают, является ли поставщик реальным производителем или торговой компанией.

Вывод: сопоставьте клапан с рабочим циклом.

Стоимость клапана составляет небольшую часть стоимости работ по ремонту скважин в нефтегазовой отрасли. Клапан, вышедший из строя во время гидроразрыва или замены дерева, может стоить десятки тысяч долларов из-за простоя и производственных потерь. Вот почему спецификация клапана должна быть тщательно составлена ​​в самом начале, а не обсуждаться после неисправности.

Начните с рабочего цикла. Выбирайте задвижку, если вам нужен полнопроходной поток и долговременное перекрытие. Выбирайте пробковый клапан, если вам нужна быстрая работа на четверть оборота на манифольде или линии гидроразрыва. Сверьте класс API 6A, класс материала и уровень PSL с фактическими данными скважины. Затем убедитесь, что у поставщика есть возможности для литья, механической обработки и испытаний для последовательного изготовления клапана. Благодаря этим шагам клапан на вашей рождественской елке, головке обсадной колонны или выпускном коллекторе будет работать так, как задумано, долгие годы.