شیرهای دروازه ای API 6A: ویژگی های کلیدی، رتبه بندی فشار، و کاربردها در تجهیزات میدان نفتی

یک شیر دروازه ای API 6A یک دریچه جداسازی سر چاه و درخت کریسمس است که مطابق با استاندارد API Specification 6A ساخته شده است و برای فشار کاری از 2000 psi تا 20000 psi و کلاس های دما از -75 درجه فارنهایت تا 350 درجه فارنهایت. این دستگاه از مکانیزم دروازه کشویی برای ایجاد حفره کامل، خاموشی دو طرفه برای تولید نفت و گاز فشار بالا، حفاری و عملیات تکمیل استفاده می کند. انتخاب به سه عامل بستگی دارد: درجه بندی فشار (PSL/PR)، کلاس مواد (دما و سرویس خوردگی)، و سطح مشخصات محصول (PSL 1-4) که به کیفیت مورد نیاز و سختی تست مرتبط است.

چه چیزی یک دریچه دروازه API 6A را تعریف می کند

شیرهای دروازه ای API 6A تحت مشخصات 6A مؤسسه نفت آمریکا، "مشخصات تجهیزات سرچاهی و درخت کریسمس" تولید می شوند. این استاندارد اعتبار طراحی، مواد، جوشکاری، آزمایش و علامت گذاری دریچه های مورد استفاده در سیستم های سرچاهی، درختان کریسمس و منیفولدها را کنترل می کند. برخلاف شیرهای گیت صنعتی عمومی، شیرهای API 6A باید قبل از اینکه به عنوان محصولات تک‌نگار API فروخته شوند، تأیید عملکرد دقیق (آزمایش PR1 و PR2) را پشت سر بگذارند.

ویژگی های ساختاری اصلی

• طراحی دروازه تمام سوراخ یا با سوراخ کاهش یافته برای جریان بدون مانع یا عبور زباله
• بسته به کلاس خدمات، آب بندی صندلی فلز به فلز یا انعطاف پذیر
• قابلیت آب بندی دو طرفه برای جداسازی سر چاه مورد نیاز است
• طراحی ایمن در برابر آتش مطابق با API 6FA برای خدمات حیاتی
• گزینه های عملکرد چرخ دستی، محرک هیدرولیکی یا محرک پنوماتیکی

این ویژگی ها شیرهای دروازه ای API 6A را از شیرهای دروازه ای صنعتی API 600 یا API 602 متمایز می کند، که برای چرخه فشار شدید و شرایط خدمات نامطلوب معمولی در کاربردهای سرچاهی طراحی نشده اند.

رتبه بندی فشار و سطوح مشخصات محصول

API 6A درجه بندی فشار سوپاپ را با استفاده از تعیین های استاندارد شده PR (رتبه بندی فشار) تعریف می کند. را فشار کاری مستقیماً ضخامت دیوار، درجه آهنگری و الزامات پیچ و مهره را تعیین می کند . جدول زیر کلاس های فشار استاندارد مورد استفاده در صنعت را خلاصه می کند.

علاوه بر کلاس فشار، API 6A یک را اختصاص می دهد سطح مشخصات محصول (PSL 1 تا PSL 4) که شدت آزمایش را دیکته می‌کند - از بررسی‌های اولیه ابعادی/هیدرواستاتیک در PSL 1 تا قابلیت ردیابی کامل مواد، NDE گسترده، و مستندات خدمات فوق‌العاده در PSL 4. اکثر شیرهای دروازه چاه حیاتی در خدمات ترش یا فراساحل، PSL 3 یا PSL 3G را مشخص می‌کنند.

انواع متداول شیرهای دروازه ای API 6A

سه پیکربندی دریچه دروازه بر استفاده از میدان نفتی غالب است که هر کدام برای شرایط جریان و فشار مختلف مناسب است.

دریچه دروازه از طریق کانال

پرکاربردترین طرح در دهانه چاه ها و درختان کریسمس، با ارائه یک سوراخ مستقیم و نامحدود که به ابزارهای سیمی و خوک ها اجازه می دهد بدون مانع از آن عبور کنند. ایده آل برای عملیات تولید و کار.

دریچه گیت گسترش دهنده

از یک دروازه دو تکه استفاده می کند که در هنگام بسته شدن در برابر صندلی ها منبسط می شود و مهر و موم محکم تری از فلز به فلز ایجاد می کند. رایج در کاربردهای پرفشار و چرخه بالا که در آن سایش صندلی باید به حداقل برسد.

شیر دروازه دال

دارای یک دروازه یکپارچه است که بین دو صندلی حرکت می کند. دروازه های دال از نظر مکانیکی ساده تر هستند و اغلب برای درختان تولید سطحی و جداسازی منیفولد انتخاب می شوند که در آن آب بندی دو طرفه در فشارهای متوسط ​​کافی است.

کاربردها در تجهیزات میدان نفتی

شیرهای دروازه ای API 6A تقریباً در تمام نقاط پرفشار در زنجیره ساخت و تولید چاه مستقر می شوند.

1. مجموعه های سرچاهی - جداسازی قرقره های پوشش و لوله در حین حفاری و تکمیل
2. درختان کریسمس - شیرهای اصلی، شیرهای بال، و شیرهای سوآب کنترل کننده جریان تولید
3. منیفولدهای تولید - مسیریابی جریان بین چاه های متعدد و جداکننده ها
4. درختان فراک - مقاومت در برابر عملیات شکست هیدرولیکی با فشار بالا و سرعت جریان بالا
5. درختان زیر دریا - دریچه‌های دروازه‌ای فعال برای محیط‌های خورنده و آب‌های عمیق رتبه‌بندی شده‌اند

در سرویس درخت frac به طور خاص، شیرهای دروازه ممکن است ببینند صدها چرخه فشار بالا در هر چاه به همین دلیل است که API 6A همچنین دارای تست طول عمر چرخه و مقاومت در برابر فرسایش برای دریچه هایی است که برای استفاده مکرر فرک در نظر گرفته شده اند.

کلاس های مواد برای سرویس های خورنده و در دمای بالا

API 6A کلاس های مواد (AA، BB، CC، DD، EE، FF، HH) را اختصاص می دهد که متالورژی را با الزامات مقاومت در برابر خوردگی ترکیب می کند، به ویژه برای خدمات ترش (حاوی H2S) که توسط NACE MR0175/ISO 15156 اداره می شود.

کلاس های دما از U (-75 درجه فارنهایت/-60 درجه سانتی گراد) برای سرویس های قطبی تا V، K، L، N، P، R، S، T، U، و X، تا 350 درجه فارنهایت (177 درجه سانتی گراد) برای جریان های تولید گرم است. انتخاب درجه حرارت مناسب از تخریب مهر و شکنندگی فلز در آب و هوای شدید جلوگیری می کند.

نحوه انتخاب شیر دروازه مناسب API 6A

انتخاب شیر صحیح به جای پیش‌فرض به بالاترین رتبه‌بندی موجود، نیاز به تطبیق چهار پارامتر با شرایط واقعی چاه دارد، که هزینه و وزن بی‌رویه را افزایش می‌دهد.

• درجه بندی فشار - مطابقت با حداکثر فشار سطحی پیش بینی شده (MASP)، نه فقط فشار مخزن
• اندازه سوراخ - تایید سازگاری با سیم و قطر ابزار pigging
• کلاس مواد - در برابر فشارهای جزئی H2S/CO2 در NACE MR0175 تأیید کنید
• سطح PSL - دقت تست را با شرایط بحرانی و مقررات دریایی/خشکی هماهنگ کنید
• روش فعال سازی - کتابچه راهنمای عایق کاری کم چرخه، هیدرولیک/پنوماتیک برای سرویس فرک از راه دور یا چرخه بالا

اپراتورها همچنین باید تأیید کنند سازنده دارای اعتبار است مجوز API Monogram برای محصولات 6A، زیرا این گواهینامه اثبات عملی این است که اعتبار طراحی، قابلیت ردیابی مواد و مدیریت کیفیت با مشخصات مطابقت دارد.

نیازهای تعمیر و نگهداری و تست

شیرهای دروازه ای API 6A به تست عملکرد دوره ای و آزمایش فشار برای تأیید یکپارچگی آب بندی در طول عمر چاه نیاز دارند. تمرین میدانی معمولاً شامل:

• تست پوسته هیدرواستاتیک در فشار کاری 1.5 برابر در طول ساخت
• تست صندلی گاز فشار کم و فشار بالا قبل از نصب
• آزمایش عملکرد معمول در حین خدمت، اغلب در یک برنامه سه ماهه یا نیمه سالانه
• بسته بندی ساقه و بازرسی دروازه/صندلی در طول کار برنامه ریزی شده

آزمایش مداوم ضروری است زیرا یک نشت صندلی در یک شیر اصلی یا بال می تواند کنترل چاه را به خطر بیندازد. سوابق نگهداری مستند و قابل ردیابی نیز معمولاً برای حفظ انطباق با مقررات در تاسیسات دریایی و پرخطر در خشکی مورد نیاز است.