石油およびガス産業用バルブ: API 6A ゲート バルブ、プラグ バルブおよび坑口装置

テキサス州西部の頁岩井で、定期的なクリスマス ツリーの交換中に 3 インチ API 6A スラブ ゲート バルブが密閉できなくなりました。乗組員はバルブを閉じたが、生産液はシートを通って移動し続けた。オペレータは 12 時間のポンプ時間を失い、緊急に交換用のバルブを注文しなければなりませんでした。故障の原因はバルブの材質ではなく、わずか 6 か月の間に 40,000 ppm の砂を含んだ生成水によって浸食されたシートとゲートのセットであることが判明しました。より高い硬度のトリムと適切な PSL レベルを備えたバルブが指定されていれば、油井はオンラインに保たれたでしょう。

教訓は簡単です。石油およびガス表面装置において、バルブは商品ではありません。これは、実際の流量、圧力、温度、媒体に応じて選択する必要がある圧力制御コンポーネントです。正しい選択は、API 6A 圧力定格、材料クラス、製品仕様レベル、およびデューティ サイクルに適合するバルブ設計によって異なります。

API 6A 規格: 購入者が注文前に確認しなければならないこと

API 6A は、ゲート バルブ、プラグ バルブ、ケーシング ヘッドやチューブ ヘッドに使用されるバルブ本体など、石油およびガス産業で使用される坑口およびクリスマス ツリー機器の主要仕様です。これは、材料クラス、温度クラス、製品仕様レベル (PSL) とともに、2,000 psi ～ 20,000 psi の範囲の圧力定格を定義します。

調達エンジニアにとって最も重要な点は、API 6A の銘板が単一の番号ではないということです。 5,000 psi バルブは、さまざまな材料クラスで構築できます。クラス AA は一般的なサービス用です。クラス EE ​​は、H2S が高いサワーサービス用です。一部の事業者は重要な油井には PSL 2 または PSL 3 を指定しますが、安全で低リスクのサービスには PSL 1 が許容されます。実際の油井の状態を確認せずに間違ったクラスまたは PSL レベルを選択すると、シールの劣化や時期尚早のバルブ交換の一般的な原因になります。

API 6A ゲート バルブが掘削、完成、生産のどこに適用されるかについて詳しくは、このディスカッションを参照してください。 石油およびガス産業における API 6A 標準ゲート バルブ .

多くの石油およびガス事業者は、サワー サービスについても NACE MR0175 への準拠を要求しています。これは、硫化物応力亀裂を防ぐための追加の材料と硬度の要件です。 H2S に対して定格が定められていないバルブは、たとえ微量の硫化水素でもガス井内で壊滅的に故障する可能性があります。

坑口用ゲートバルブと生産サービス

ゲートバルブは、石油およびガスの坑口設備の主力製品です。流路に対して垂直に移動するゲートを使用します。開いているとき、ボアは完全に透明であるため、圧力降下はほとんどありません。閉じると、ゲートが 2 つのシートを押して圧力を分離します。ゲート バルブは、クリスマス ツリー、ケーシング スプール、生産マニホールドに標準装備されています。 API 6A にはいくつかのゲート バルブ ファミリがあり、それぞれが異なる動作条件に適合します。

ゲートバルブの拡張

拡張ゲート バルブは、閉じるときにシートに対して拡張する 2 ピースのゲートを使用します。くさび作用によりメカニカルシールが生成され、バルブが数か月間閉じられた後でも圧力が保持されます。このため、拡張ゲート バルブは、クリスマス ツリーのマスター バルブや、漏れのない絶縁が重要なその他の遮断業務に最適です。

WKM 坑口圧力制御用拡張ゲートバルブ この API 6A 拡張ゲート バルブは、2-1/16 インチから 7-1/16 インチのサイズと最大 5000 psi の圧力定格で利用でき、長期間閉じた後でも漏れのない隔離を保証するウェッジ アセンブリを備えています。 製品を見る→

YUXOIL は、坑口圧力制御専用の拡張ゲート バルブを製造しています。 API 6A 設計に基づいて構築されており、坑口スタックで一般的に使用される圧力クラスで利用できます。バルブが長期間閉じられ、漏れがあってはならない用途では、拡張ゲートの設計を真剣に検討する価値があります。

スラブゲートバルブ（PFF）

PFF シリーズ スラブ ゲート バルブは、2 つのフローティング シート間をスライドする平行ゲートを使用します。その構造はシンプルかつ堅牢であるため、生産サービスにおける手動シャットオフの信頼性の高いオプションとなっています。 PFF バルブは、低圧から中圧の井戸、チョークおよびキルマニホールド、圧力損失を最小限に抑えるためにフルボア開口部が必要な移送ラインで一般的です。

双方向シール付き PFF スラブ手動ゲート バルブ PFF シリーズは、2-1/16 インチから 4-1/16 インチのサイズと最大 5000 psi の圧力の平行ゲート設計を提供し、生産およびマニホールド用途で信頼性の高い遮断を実現する双方向シーリングとフローティング シートを備えています。 製品を見る→

YUXOIL は、標準 API 6A 構成の PFF スラブ手動ゲート バルブを提供します。本体は出荷前に圧力テストが行​​われており、ポート接続は既存の坑口スタックに合わせてフランジ付きまたはクランプ付きのバージョンで利用できます。

コンパクトなゲートバルブ設計: FC および FLS

FC および FLS ゲート バルブは、坑口およびマニホールド装置で使用される 2 つのコンパクトな API 6A 構成です。 FC 設計はシンプルな流路を提供し、スペースが限られた設置場所によく選択されます。 FLS 設計は、オペレーターが予想される流れパターンと圧力差に基づいて選択できるさまざまなシール形状を提供します。 FC と FLS のどちらを選択するかは、通常、スタック内のバルブの位置とラインのサイズによって決まります。

プラグバルブ: 高圧マニホールド用の 1/4 回転制御

プラグバルブは 1/4 回転バルブです。ポート付きの円筒形または先細りのプラグが90度回転して流路を開閉します。プラグバルブは動作が速いため、オペレータがラインを迅速に分離する必要がある破砕ライン、排出マニホールド、分配システムでよく使用されます。プラグバルブはフルボアまたはレデュースボア開口部を提供します。シールの気密性は、プラグと本体の間のフィット感、および一部の設計ではバルブに注入されるシーラントによって決まります。

高圧破砕ライン用FMCプラグバルブ このプラグ バルブは低トルクで 4 分の 1 回転動作を実現し、坑井の圧密および破砕における高圧液体制御用に設計されており、信頼性の高い性能を実現する 1502 出口と金属間シールを備えています。 製品を見る→

YUXOIL は、高圧油田サービス向けに構築されたプラグ バルブを供給しています。この設計は一般的なマニホールドおよび坑口接続パターンと互換性があり、多くの破砕および生産セットアップで直接交換できます。プラグバルブを選定する際は作動トルクをご確認ください。バルブが回りにくい場合は無理な力が加わり、ステムやパッキンが破損する恐れがあります。適切なシーラントまたはトリム素材を使用して正しく取り付けられたプラグバルブは、漏れることなくスムーズに回転し、圧力を保持します。

ゲートバルブとプラグバルブ: 実際の違い

地表井戸設備における最も一般的な決定事項の 1 つは、特定のラインにゲート バルブとプラグ バルブのどちらが適切な選択であるかということです。答えは、動作頻度、許容される圧力降下、および利用可能なスペースによって異なります。

バルブの指定: ご注文前の 6 つの質問

石油およびガス表面機器用のバルブを指定するには、注文する前に次の 6 つの質問に答える必要があります。

• 最高使用圧力はどれくらいですか? API 6A クラスには、2,000、3,000、5,000、10,000、15,000、および 20,000 psi が含まれます。
• 井戸の使用温度範囲はどれくらいですか?
• 液体の組成は何ですか?サービスの甘さ、酸っぱさ、H2S、CO2、砂の含有量はすべて、材料の選択に影響します。
• 必要な製品仕様レベル (PSL 1、2、3、または 4) は何ですか?
• フランジ、ネジ、クランプなど、どのような端接続が必要ですか?
• バルブは手動で操作されますか、アクチュエーターによって操作されますか、それとも遠隔操作で操作されますか?

それぞれの答えによってバルブの設計が変わります。たとえば、12 パーセントの H2S を含み、表面温度が華氏 250 度を超える坑井では、特定の材料クラスと温度定格が必要です。これらの要件を無視すると、井戸のライフサイクル コストに直接影響する調達リスクが生じます。

サプライヤーの能力と品質管理が重要な理由

バルブの仕様が設定されると、サプライヤーの能力が主なリスク要因になります。信頼できるバルブサプライヤーは、鋳造、機械加工、組み立て、テストなど、チェーン全体を管理する必要があります。すべてを外注している企業は、一貫した材料特性と肉厚を保証できない可能性があります。

YUXOIL はバルブ工場と鋳造工場を同じ施設内で運営しており、主な生産工程をカバーしています。同社は 13,000 平方メートルの工場に 30 台以上の大型、中型、精密加工ユニットを備えています。また、化学的および機械的テスト、非破壊テスト、計測学、および製品タイプのテストも実行します。このレベルの社内制御により、バルブ本体、ゲート表面、シール領域を API 6A が要求する許容範囲内に保つことができます。

サプライヤーを評価する実際的な方法は、サプライヤーの詳細な説明を求めることです。 製造工程 : 鋳物がどこから来たのか、熱処理がどのように行われるか、各バルブ本体に対してどのようなテストが行われるか、圧力テストがどのように記録されるか。回答により、仕入先が本物のメーカーか商社かがわかります。

結論: バルブをデューティサイクルに適合させる

バルブのコストは、石油およびガス産業における油井介入のコストのほんの一部です。破砕作業や木の交換中にバルブが故障すると、ダウンタイムと生産損失で数万ドルのコストがかかる可能性があります。そのため、バルブの仕様は、故障後に交渉するのではなく、最初に慎重に作成する必要があります。

デューティサイクルから始めます。フルボア流量と長期間の遮断が必要な場合は、ゲートバルブを選択してください。マニホールドまたは破砕ラインで高速 4 分の 1 回転操作が必要な場合は、プラグ バルブを選択してください。 API 6A クラス、材料クラス、PSL レベルを実際の坑井データと照合して検証します。次に、サプライヤーがバルブを一貫して製造するための鋳造、機械加工、およびテストの能力を備えていることを確認します。これらの手順を実行すると、クリスマス ツリー、ケーシング ヘッド、または排出マニホールドのバルブは、何年も設計どおりに機能します。