Цепчатый шаровой кран высокого давления для добычи нефти и газа: руководство по выбору

1. Где на нефтяных месторождениях используются цапфовые шаровые краны высокого давления

Инфраструктура добычи нефти и газа – это не одна единая услуга. Жидкости могут содержать природный газ, сырую нефть, пластовую воду, растворенный диоксид углерода, сероводород, песок и остатки химической обработки. Давление может колебаться во время запуска, остановки, очистки и работы компрессора. Запорный клапан, работающий на трубопроводе с чистым продуктом, может преждевременно выйти из строя на влажной, абразивной сборной линии.

Обычные места включают сборные коллекторы после устьевой компоновки, сепараторы добычи, установки компримирования газа, линии перекачки сырой нефти, станции запуска и приемки скребков, измерительные байпасы и экспортные трубопроводы. Оператору обычно требуется функция положительной изоляции, а не постоянное регулирование.

Различие в области применения: оборудование, являющееся частью устья скважины или рождественской елки, может попасть под API 6А; трубопроводная арматура, обычно ссылающаяся на API 6D. Применимость определяется спецификациями проектного оборудования и полномочиями по проектированию. Клапан API 6D не соответствует автоматически требованиям API 6A просто потому, что его номинальное давление кажется высоким.

2. Конструкция с цапфой по сравнению с конструкцией с плавающим шаром

Благодаря конструкции с плавающим шаром, шар может слегка перемещаться под действием перепада давления и нагружать седло, расположенное ниже по потоку. При установке на цапфе шар механически поддерживается посредством нижней цапфы и системы штока/опоры, а подпружиненные седла в сборе обеспечивают уплотнительный контакт. Такое расположение часто предпочтительнее для отверстий большего диаметра или более высокого перепада давления, поскольку оно может сделать нагрузку на седло и работу более управляемой.

Однако «низкий крутящий момент» не является фиксированным свойством. Крутящий момент открытия может меняться в зависимости от перепада давления, конструкции седла, температуры жидкости, отложений, смазки и времени, проведенного в закрытом состоянии. Для автоматических клапанов запрашивайте определяемый производителем крутящий момент отрыва, срабатывания и повторного закрытия при указанных условиях, а не общий каталожный номер.

Конструкция с разделенным корпусом может упростить некоторые процедуры капитального ремонта. Конструкции с верхним доступом обеспечивают доступ сверху при соответствующих условиях технического обслуживания без давления, в то время как полностью сварные корпуса сводят к минимуму пути утечки между корпусами, но имеют другие ограничения по ремонту. См. Ассортимент продукции шаровых кранов с цапфой и кованый шаровой кран с цапфой для конфигураций проекта.

3. Выбор класса 600, 900, 1500 или 2500.

Класс давления — это стандартизированное номинальное обозначение; Класс 900 не означает, что клапан рассчитан на давление 900 фунтов на квадратный дюйм в любых условиях.. Допустимое давление меняется в зависимости от группы материала и температуры. Прежде чем запрашивать предложения, определите расчетное давление, максимальную и минимальную расчетную температуру, переходные условия и соответствующие номинальные значения давления и температуры.

Класс 600 может подойти для некоторых систем сбора или передачи высокого давления, тогда как классы 900 и 1500 встречаются там, где расчетное давление требует более высоких номинальных значений. Класс 2500 используется для более тяжелых условий эксплуатации с учетом ограничений по размеру и модели. Это ориентировочные категории применения, а не замена таблиц давления и температуры.

При соединении отличайте облицовку RF от RTJ и определите соответствующий стандарт и серию фланца; для концов, привариваемых встык, укажите наружный диаметр трубы, классификацию, толщину стенки и подготовку сварного шва. Дорогой клапан высокого класса не решает несоответствие торцевых соединений.

Пример таблицы спецификации покупки

4. DBB, DIB, ориентация седла и давление в полости.

Для изоляции углеводородов спецификации закупок часто требуют двойной блокировки и стравливания (DBB) или двойной изоляции и стравливания (DIB). Эти термины относятся к определенным схемам изоляции и режиму испытаний, а не просто к «двум седлам в одном клапане». В обычных седлах с однопоршневым эффектом (SPE) давление в полости может быть сброшено за пределы седла в соответствии с конструкцией. Седла с двойным поршневым эффектом (DPE) могут обеспечивать различную изоляционную реакцию, но их способность удерживать давление в полости создает отдельное обязательство по сбросу давления.

Если жидкость попадает в ловушку между закрытыми седлами, нагревание может резко повысить давление в полости. Укажите допустимое направление сброса давления, соответствующую конфигурацию седла, любое внешнее устройство сброса давления и способ проверки сборки. Пункт назначения оказания помощи ниже по течению не является взаимозаменяемым с пунктом выше по течению, когда операция требует положительной изоляции.

Более подробное лечение см. разгрузка полости в шаровых кранах и существующие руководство по проектированию цапфы. В заказе на поставку опишите точные характеристики седла и прокачки, а не полагайтесь только на аббревиатуру DBB.

5. Нефтепромысловые материалы: углеродистая сталь, низкотемпературная сталь и кислая сталь.

Выбор материала корпуса начинается с жидкости, расчетной температуры, допуска коррозии, где это необходимо, воздействия окружающей среды и класса трубопровода проекта. Кованая углеродистая сталь ASTM A105 и литая углеродистая сталь A216 WCB — известные кандидаты для подходящих неагрессивных температур и сред. ASTM A350 LF2 и A352 LCC рассматриваются для низкотемпературных конструкций, когда необходимы их квалифицированные ударные свойства. Нержавеющие или дуплексные материалы могут подходить для определенных условий коррозии, но требуют тщательной оценки хлоридов, температуры и изготовления.

Для линии влажного газа или добываемой жидкости с H₂S, оценить применимое NACE MR0175/ISO 15156 требования. Пределы материалов зависят от фактической кислой среды, металлургии компонентов, твердости, термической обработки и условий воздействия. Общий сертификат с указанием «соответствует NACE» не может заменить документированную проверку выбора материала.

На поверхностях шара и штока могут использоваться подходящие нержавеющие материалы или специально разработанные покрытия. Химическое никелирование (ENP) может улучшить определенные свойства поверхности, но оно не является универсальным барьером против коррозии для всех нефтепромысловых химикатов. Проверьте характеристики покрытия, его толщину, адгезию, пористость и пригодность для ожидаемого механизма износа.

6. Сиденья, пожаробезопасность и неорганизованные выбросы.

Мягкие седла на основе смесей ПТФЭ, армированного ПТФЭ или ПЭЭК могут обеспечить эффективное закрытие в пределах утвержденных диапазонов давления, температуры и воздействия жидкости. Сильное истирание, наличие твердых частиц, частая езда на велосипеде или повышенная температура могут оправдать использование металлической седла, часто за счет различных характеристик утечки и крутящего момента. Эластомерные уплотнения требуют проверки на наличие углеводородов, аминов, метанола, быстрой декомпрессии газа и любых реально присутствующих впрыскиваемых химикатов.

Пожаробезопасная конструкция может быть указана с проверкой на соответствие применимым стандартам, таким как API 607 или ISO 10497, но заявление о пожаробезопасной конструкции не равносильно подтверждению соответствующей проверенной конфигурации. Аналогичным образом, антистатическая целостность, противовыбросовая конструкция штока и уплотнение с низким уровнем выбросов требуют собственных проверок. Запросите отчеты или сертификаты с указанием применимости модели, размера и конфигурации.

Особого внимания заслуживает многофазная работа с песком: твердые частицы могут поцарапать покрытие шариков и вызвать повреждение седла даже в тех случаях, когда номинальный класс давления соответствует требованиям. Подтвердите ожидаемую загрузку твердых частиц и риск эрозии, прежде чем рассматривать обычный трубопроводный клапан с мягким седлом как приемлемый.

7. Выбор ручного, пневматического, электрического или гидравлического привода.

Оператор редуктора может использовать клапаны с локальным доступом, где рабочая частота низкая и время отключения не является критическим. Пневматические приводы распространены, когда доступен чистый приборный воздух или газ. Электрические приводы подходят для дистанционного управления там, где имеется электрическая инфраструктура. Гидравлические или электрогидравлические агрегаты могут обеспечить высокий крутящий момент и управляемую аварийную работу, но необходимо учитывать их сложность.

Для режима аварийного отключения (ESD) инженер должен указать безопасное положение, время закрытия, доступную энергию при потере питания или сигнала, требования к частичному ходу и интерфейс с системой управления. Слишком быстрое закрытие может привести к недопустимому скачку давления. Производитель должен подобрать размер корпуса в соответствии с проверенной кривой крутящего момента с соответствующим запасом, утвержденным проектом.

8. Инспекция, тестирование и документация для закупок EPC.

API 6D — это ключевая спецификация трубопроводной арматуры, касающаяся производства, проверки, испытаний и документации. Применимая редакция и поправки должны определяться контрактом, а специальные испытания не должны включаться в стандартные заводские испытания. Обновление API 6D Американского института нефти иллюстрирует, почему контроль версий важен для покупателей оборудования.

План проверки и испытаний проекта (ITP) может определять точки фиксации и контроля для испытаний корпуса и седла, вентиляции полостей, испытаний газа под низким давлением, если указано, проверки размеров, PMI, неразрушающего контроля, проверки покрытия и окончательных функциональных проверок. Испытательная среда, продолжительность, давление, критерии приемки и статус свидетеля должны быть согласованы до начала производства.

Типичные пакеты документов включают утвержденный чертеж общего вида (GA), техническое описание, спецификацию материалов, сертификаты испытаний материалов (MTC) с отслеживаемыми номерами плавок, отчеты об испытаниях под давлением, любые применимые доказательства огневых испытаний, записи покрытий, расчет крутящего момента и проводку привода или гидравлическую схему. Перед предложением подтвердите запрошенный формат и язык.

9. Более полезный запрос предложений по шаровому крану для нефтепромысла

Вместо того, чтобы запрашивать только «10-дюймовый шаровой кран с цапфой класса 900», укажите: размер и диаметр отверстия; класс давления и торцевая облицовка; состав жидкости, H₂С и СО₂ концентрация; максимальное и минимальное давление и температура; график трубопровода; расположение сиденья и полости; допустимая утечка; требования пожаробезопасности и антистатичности; оператор и органы управления; и режим инспекций и сертификации.

Для коммерческого сравнения также запросите EXW/FOB/CIF/CPT Инкотермс (название места и версия Инкотермс), цена за единицу, минимальный заказ, если таковой имеется, время производства, размеры упаковки, вес нетто и брутто, страна происхождения, условия гарантии и действительность предложения. Время изготовления должно отличаться от времени доставки.

Покупатели, сравнивающие решения для сварных трубопроводов, также могут просмотреть цельносварные шаровые краны, а более широкий обзор выбора доступен на Страница продукта шарового крана высокого давления.

10. Контрольный список окончательного выбора

Надежный пакет изоляции нефтяного месторождения начинается с четких границ проекта и проверяемых требований. Убедитесь, что диапазон API клапана соответствует данному местоположению, его номинальные характеристики давления и температуры соответствуют расчетному случаю, конфигурация его седла обеспечивает заданные изоляционные свойства, а материалы соответствуют реальной жидкости. Затем просмотрите размеры привода и задокументированные приемочные испытания. Такой рабочий процесс часто предотвращает дорогостоящие поздние изменения фланцев, седел, приводов или сертификацию.

Для предложения по конкретному проекту отправьте Vcore Valve условия эксплуатации, характеристики трубопроводов, необходимые документы и предполагаемый объем заказа. Затем можно провести техническое сравнение с утвержденной спецификацией, а не только с номинальным размером и классом.

Часто задаваемые вопросы

Подходит ли цапфовый шаровой кран для нефтепромыслового трубопровода высокого давления?

Да, при условии, что выбранная конструкция клапана, номинальное давление и температура, материалы, седла, соединения и квалификационные требования соответствуют фактическим условиям на линии. Трубопроводная арматура API 6D не должна автоматически заменяться устьевым оборудованием API 6A.

Что мне выбрать: класс 900, 1500 или 2500?

Выберите класс давления, используя максимальное расчетное давление, минимальную и максимальную расчетную температуру, группу материалов и соответствующие таблицы давления и температуры. Номер класса не является значением рабочего давления в фунтах на квадратный дюйм.

В чем разница между DBB и DIB?

DBB и DIB описывают различные указанные характеристики изоляции седла и воздухоотвода. В конструкции DIB могут использоваться седла с двойным поршневым эффектом, и для этого требуется специальное решение для сброса давления в полости. Всегда указывайте необходимое испытание и расположение седла.

Всегда ли кованые стальные кузова лучше литых?

Не обязательно. Кованые и литые кузова могут быть приемлемыми, если их материалы, конструкция давления, качество изготовления и контроль соответствуют спецификациям проекта. Часто рассматриваются поковки, требующие работы под высоким давлением.

Что меняется, когда скважинный флюид содержит H2S?

Материалы, подвергающиеся воздействию технологической жидкости, требуют проверки на соответствие действующей редакции NACE MR0175/ISO 15156, включая твердость, термообработку и экологические ограничения. Общего заявления NACE недостаточно.

Все ли цапфовые клапаны высокого давления нуждаются в гидравлическом приводе?

Нет. Возможны варианты с трансмиссионным, пневматическим, электрическим и гидравлическим приводом. Выбор зависит от пускового и рабочего крутящего момента, доступных коммуникаций, времени закрытия, рабочего цикла и любых требований к аварийному отключению.

Какие документы необходимо предоставить вместе с ценовым предложением на нефтепромысловую арматуру?

Запросите подписанное техническое описание, чертеж общего вида, список материалов, номинальные значения давления и температуры, схему седла, данные крутящего момента, план испытаний и проверок, MTC и применимые доказательства соответствия, а также условия поставки и коммерческие условия.

Технические ссылки: Уведомление о публикации API 6D; Применение клапанов SLB WKM 370D в нефтегазовой отрасли. Стандарты, квалификация и соответствие зависят от указанного издания и точной конфигурации клапана.