Van cho ngành dầu khí: Van cổng API 6A, Van cắm và thiết bị đầu giếng

Tại một giếng đá phiến ở Tây Texas, van cổng tấm API 6A 3 inch đã không bịt kín trong quá trình thay cây Giáng sinh thông thường. Phi hành đoàn đã đóng van nhưng chất lỏng sản xuất vẫn tiếp tục di chuyển qua ghế. Người vận hành mất 12 giờ bơm và phải yêu cầu thay van trong trường hợp khẩn cấp. Sự cố không bắt nguồn từ vật liệu van mà là do bệ ngồi và bộ cổng đã bị xói mòn bởi nước tạo ra chứa đầy cát với nồng độ 40.000 ppm chỉ sau sáu tháng. Một van được chỉ định có độ cứng cao hơn và mức PSL phù hợp sẽ giữ cho giếng hoạt động.

Bài học rất đơn giản: trong thiết bị bề mặt dầu khí, van không phải là một mặt hàng. Đây là thành phần kiểm soát áp suất phải được chọn theo lưu lượng, áp suất, nhiệt độ và môi trường thực tế. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào mức áp suất API 6A, loại vật liệu và mức thông số kỹ thuật của sản phẩm cũng như thiết kế van phù hợp với chu kỳ làm việc.

Tiêu chuẩn API 6A: Người mua phải xác minh những gì trước khi đặt hàng

API 6A là thông số kỹ thuật chính cho thiết bị đầu giếng và cây Giáng sinh được sử dụng trong ngành dầu khí, bao gồm van cổng, van cắm và thân van được sử dụng trong đầu vỏ và đầu ống. Nó xác định một phạm vi xếp hạng áp suất từ ​​2.000 psi đến 20.000 psi, cùng với các loại vật liệu, loại nhiệt độ và mức thông số kỹ thuật của sản phẩm (PSL).

Đối với kỹ sư mua sắm, điểm quan trọng nhất là bảng tên API 6A không phải là một con số. Van 5.000 psi có thể được chế tạo bằng các loại vật liệu khác nhau. Lớp AA dành cho dịch vụ chung. Loại EE dành cho dịch vụ chua có H2S cao. Một số nhà khai thác chỉ định PSL 2 hoặc PSL 3 cho các giếng quan trọng, trong khi PSL 1 được chấp nhận cho dịch vụ ngọt, rủi ro thấp. Chọn sai loại hoặc mức PSL mà không kiểm tra tình trạng giếng thực tế là nguyên nhân phổ biến dẫn đến sự xuống cấp của vòng đệm và thay thế van sớm.

Để có cái nhìn sâu hơn về nơi áp dụng van cổng API 6A trong quá trình khoan, hoàn thiện và sản xuất, hãy xem cuộc thảo luận này về Van cổng tiêu chuẩn API 6A trong ngành dầu khí .

Nhiều nhà khai thác dầu khí cũng yêu cầu tuân thủ NACE MR0175 đối với dịch vụ chua. Đây là yêu cầu bổ sung về vật liệu và độ cứng để ngăn ngừa hiện tượng nứt do ứng suất sunfua. Một van không được xếp hạng cho H2S có thể bị hỏng nghiêm trọng trong giếng khí ngay cả khi có một lượng nhỏ hydro sunfua.

Van cổng cho đầu giếng và dịch vụ sản xuất

Van cổng là thiết bị đặc trưng của thiết bị đầu giếng dầu và khí đốt. Họ sử dụng một cổng di chuyển vuông góc với đường dẫn dòng chảy. Khi mở, lỗ khoan hoàn toàn trong, có nghĩa là áp suất giảm rất ít. Khi đóng cửa sẽ ép vào hai ghế để cách ly áp suất. Van cổng là tiêu chuẩn trên cây Giáng sinh, ống bọc và ống góp sản xuất. Có một số họ van cổng theo API 6A và mỗi họ phù hợp với một điều kiện vận hành khác nhau.

Van cổng mở rộng

Van cổng mở rộng sử dụng một cổng hai mảnh mở rộng ra các ghế khi nó đóng lại. Hoạt động nêm tạo ra một vòng đệm cơ học giữ áp suất ngay cả sau khi van đã đóng trong nhiều tháng. Điều này làm cho van cổng mở rộng trở thành sự lựa chọn tuyệt vời cho van chính trên cây Giáng sinh và các nhiệm vụ ngắt khác, nơi việc cách ly kín khít là rất quan trọng.

Van cổng mở rộng WKM để kiểm soát áp suất đầu giếng Van cổng mở rộng API 6A này có các kích cỡ từ 2-1/16" đến 7-1/16" và xếp hạng áp suất lên tới 5000 psi, với cụm nêm đảm bảo cách ly không rò rỉ ngay cả sau thời gian đóng dài. Xem sản phẩm →

YUXOIL sản xuất van cổng mở rộng đặc biệt để kiểm soát áp suất đầu giếng. Nó được xây dựng theo thiết kế API 6A và có sẵn ở các cấp áp suất thường được sử dụng trên các ống khói đầu giếng. Đối với các ứng dụng mà van sẽ đóng trong thời gian dài và không bị rò rỉ, thiết kế cổng mở rộng xứng đáng được xem xét nghiêm túc.

Van cổng tấm (PFF)

Van cổng dạng phiến dòng PFF sử dụng một cổng song song trượt giữa hai ghế nổi. Cấu trúc của nó đơn giản và chắc chắn, khiến nó trở thành một lựa chọn đáng tin cậy để ngắt thủ công trong dịch vụ sản xuất. Van PFF phổ biến ở các giếng có áp suất thấp đến trung bình, trên các ống góp choke và kill, và trên các đường dây chuyển tải nơi cần phải mở lỗ khoan hoàn toàn để giảm thiểu tổn thất áp suất.

Van cổng thủ công tấm PFF với niêm phong hai chiều Dòng PFF cung cấp thiết kế cổng song song với kích thước từ 2-1/16" đến 4-1/16" và áp suất lên tới 5000 psi, có tính năng bịt kín hai chiều và ghế nổi để tắt đáng tin cậy trong các ứng dụng sản xuất và đa dạng. Xem sản phẩm →

YUXOIL cung cấp van cổng thủ công dạng tấm PFF trong cấu hình API 6A tiêu chuẩn. Thân giếng được kiểm tra áp suất trước khi vận chuyển và kết nối cổng có sẵn ở dạng mặt bích hoặc kẹp để phù hợp với cụm đầu giếng hiện có.

Thiết kế van cổng nhỏ gọn: FC và FLS

Van cổng FC và FLS là hai cấu hình API 6A nhỏ gọn được sử dụng trong thiết bị đầu giếng và ống góp. Thiết kế FC cung cấp đường dẫn dòng chảy đơn giản và thường được chọn để lắp đặt ở những nơi có không gian hạn chế. Thiết kế FLS cung cấp hình dạng làm kín khác nhau mà người vận hành có thể lựa chọn dựa trên mô hình dòng chảy dự kiến ​​và chênh lệch áp suất. Việc lựa chọn giữa FC và FLS thường phụ thuộc vào vị trí của van trong ống khói và kích thước của đường ống.

Van cắm: Điều khiển quay một phần tư cho các ống góp áp suất cao

Van cắm là van quay một phần tư. Nút hình trụ hoặc côn có cổng quay 90 độ để mở hoặc đóng đường dẫn dòng chảy. Do vận hành nhanh nên van cắm thường được sử dụng trong các đường ống gãy, ống xả và hệ thống phân phối nơi người vận hành cần cách ly đường dây một cách nhanh chóng. Van cắm cung cấp khả năng mở lỗ khoan đầy đủ hoặc giảm lỗ khoan. Độ kín của vòng đệm phụ thuộc vào độ khít giữa nút và thân và, trong một số thiết kế, vào chất bịt kín được bơm vào van.

Van cắm FMC cho đường dây gãy áp suất cao Van cắm này cung cấp khả năng vận hành một phần tư với mô-men xoắn thấp, được thiết kế để kiểm soát chất lỏng áp suất cao trong quá trình cố kết và bẻ gãy giếng, có đầu ra 1502 và lớp đệm kín kim loại với kim loại để có hiệu suất đáng tin cậy. Xem sản phẩm →

YUXOIL cung cấp van cắm được chế tạo cho dịch vụ mỏ dầu áp suất cao. Thiết kế này tương thích với các kiểu kết nối đầu giếng và ống góp thông thường, cho phép thay thế trực tiếp trong nhiều thiết lập sản xuất và bẻ gãy. Khi chọn van cắm, hãy xem xét mô-men xoắn vận hành. Nếu van khó xoay, người vận hành có thể phải tác dụng lực quá mạnh, điều này có thể làm hỏng thân van hoặc vòng đệm. Van cắm được lắp đúng cách với chất bịt kín hoặc vật liệu trang trí phù hợp sẽ quay trơn tru và giữ áp suất mà không bị rò rỉ.

Van cổng so với Van cắm: Sự khác biệt thực tế

Một trong những quyết định phổ biến nhất trong thiết bị giếng bề mặt là liệu van cổng hay van cắm là lựa chọn phù hợp cho một đường dây cụ thể. Câu trả lời phụ thuộc vào tần suất hoạt động, độ giảm áp suất cho phép và không gian sẵn có.

Chỉ định Van: Sáu câu hỏi trước khi bạn đặt hàng

Việc chỉ định van cho thiết bị bề mặt dầu khí có nghĩa là trả lời sáu câu hỏi trước khi đặt hàng:

• Áp suất làm việc tối đa là bao nhiêu? Các lớp API 6A bao gồm 2.000, 3.000, 5.000, 10.000, 15.000 và 20.000 psi.
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động của giếng là gì?
• Thành phần chất lỏng là gì? Dịch vụ chua ngọt, hàm lượng H2S, CO2 và cát đều ảnh hưởng đến việc lựa chọn nguyên liệu.
• Mức đặc tả sản phẩm bắt buộc (PSL 1, 2, 3 hoặc 4) là gì?
• Cần có những kết nối cuối nào - mặt bích, ren hoặc kẹp?
• Van sẽ được vận hành bằng tay, bằng bộ truyền động hay từ xa?

Mỗi câu trả lời sẽ thay đổi thiết kế van. Ví dụ, một giếng sản xuất với 12% H2S và nhiệt độ bề mặt trên 250 độ F đòi hỏi loại vật liệu và mức nhiệt độ cụ thể. Việc bỏ qua các yêu cầu này là một rủi ro mua sắm ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vòng đời giếng.

Tại sao khả năng của nhà cung cấp và kiểm soát chất lượng lại quan trọng

Sau khi thông số kỹ thuật của van được thiết lập, khả năng của nhà cung cấp sẽ trở thành yếu tố rủi ro chính. Nhà cung cấp van đáng tin cậy phải kiểm soát toàn bộ dây chuyền: đúc, gia công, lắp ráp và thử nghiệm. Các công ty thuê ngoài mọi thứ có thể không đảm bảo được đặc tính vật liệu và độ dày thành ổn định.

YUXOIL vận hành một nhà máy sản xuất van và một nhà máy đúc trong cùng một cơ sở, bao gồm các bước sản xuất chính. Công ty có một nhà máy rộng 13.000 mét vuông với hơn 30 đơn vị gia công lớn, vừa và chính xác. Nó cũng thực hiện thử nghiệm hóa học và cơ học, thử nghiệm không phá hủy, đo lường và thử nghiệm loại sản phẩm. Mức độ kiểm soát nội bộ đó giúp giữ cho thân van, bề mặt cổng và khu vực bịt kín nằm trong dung sai mà API 6A yêu cầu.

Một cách thực tế để đánh giá một nhà cung cấp là yêu cầu mô tả chi tiết về quá trình sản xuất : vật đúc đến từ đâu, quy trình xử lý nhiệt được thực hiện như thế nào, thử nghiệm nào được thực hiện trên mỗi thân van và cách ghi lại thử nghiệm áp suất. Câu trả lời tiết lộ liệu nhà cung cấp là nhà sản xuất thực sự hay công ty thương mại.

Kết luận: Kết hợp van với chu trình làm việc

Chi phí của một van là một phần nhỏ so với chi phí của việc can thiệp vào giếng trong ngành dầu khí. Một van bị hỏng trong quá trình bẻ gãy hoặc thay đổi cây có thể tiêu tốn hàng chục nghìn đô la do thời gian ngừng hoạt động và mất sản lượng. Đó là lý do tại sao thông số kỹ thuật của van phải được thực hiện cẩn thận ngay từ đầu, không được thương lượng sau khi xảy ra sự cố.

Bắt đầu với chu kỳ nhiệm vụ. Chọn van cổng khi bạn cần dòng chảy đầy và ngắt lâu dài. Chọn một van cắm khi bạn cần vận hành nhanh một phần tư trên đường ống phân phối hoặc đường gãy. Xác minh lớp API 6A, lớp vật liệu và cấp PSL dựa trên dữ liệu giếng thực tế. Sau đó xác nhận rằng nhà cung cấp có khả năng đúc, gia công và thử nghiệm để chế tạo van một cách nhất quán. Với những bước đó, van trên cây Giáng sinh, đầu vỏ hoặc ống xả của bạn sẽ hoạt động như thiết kế trong nhiều năm.