يمكن أن يكون التشحيم الفعال لصمام البوابة هو الفارق بين الحفاظ على سلامة البئر أو فقدانها، ولكن مع عدم وجود مواصفات زيوت التشحيم المدرجة في API-6A (مواصفات معدات رأس البئر وشجرة عيد الميلاد)، كيف يمكن للمشغلين التأكد من اختيار زيوت التشحيم المناسبة لظروف التشغيل الخاصة بهم لضمان موثوقية صمامات البوابة الخاصة بهم على المدى الطويل؟

معيار API 6A

لنبدأ من البداية ونناقش صمام البوابة ومعيار API 6A. تم تقديم أول براءة اختراع لبوابة لوحية كما نعرفها اليوم في عام 1840، ومنذ ذلك الحين لم يتغير التصميم كثيرًا. ومع ذلك، تستمر توقعاتنا في التغير وزادت ظروف العمل بشكل كبير، مع زيادة الضغوط ودرجات الحرارة والظروف المعادية بشكل متزايد.

ولعل الإضافة الأكثر أهمية لصمام البوابة في شكله الأصلي هي تطبيق معايير معهد البترول الأمريكي (API) وتوحيد إجراءات التصنيع والمطابقة باستخدام سلسلة من الممارسات الموصى بها، مما يضمن تنظيم المشتريات وفقًا لمعيار معروف ومحدد بوضوح ويمكن تتبعه بالكامل. وفي هذه الحالة، يتم استخدام وثيقة واحدة، "مواصفات معدات رأس البئر والأشجار"، API 6A، مع أحدث إصدار بالطبعة الحادية والعشرين، نوفمبر 2018.

في الأصل، كانت وثيقة API هذه عبارة عن دمج لستة منشورات منفصلة، ​​والتي كانت موجودة لأكثر من 20 عامًا. من عام 1961 إلى عام 1985، أعيد إصدارها في أربعة عشر إصدارًا متتاليًا، تتعلق جميعها بالتحكم في الضغط في فترة الحفر والإنتاج للبئر. في عام 1985، كان هناك تغيير كبير وتمت إعادة تسمية API 6A إلى "مواصفات رأس البئر ومعدات شجرة الكريسماس"، وأعيد كتابتها بالشكل الذي نراه اليوم، وركزت بشكل خاص على الأحكام المتعلقة بالجودة والمتطلبات الفنية المرتبطة بها. أفضل مثال على ذلك هو الجدول الموضح أدناه في الشكل 3، والذي تم أخذه من أحدث إصدار.

مستوى مواصفات المنتج

يمكن الآن للمشغلين ومقدمي الخدمات والمصنعين على حد سواء استخدام أداة المرجع الأساسية ومخطط التدفق هذا كدليل لمواصفات المواد للآبار قيد المناقشة. وعلى الرغم من أن العناصر التفصيلية تظل في نص الممارسة الموصى بها، فإن مخطط التدفق هذا يوضح بوضوح شديد ما يحدده "مستوى مواصفات الإنتاج" (PSL) من مستويات مختلفة من متطلبات الجودة لتلبية ظروف الآبار المختلفة.

تحدد كل من هذه المواصفات الفنية للمواد وتحدد بوضوح المعالجات الحرارية واختبارات الضغط وغير ذلك الكثير في عملية التصنيع. تمثل المواصفات الفنية للمواد مجموعة المتطلبات الأساسية أو الدنيا للجودة والمواد والاختبار، في حين تحتوي المواصفات الفنية للمواد على أعلى مستوى من متطلبات الجودة والاختبار. ومع زيادة رقم المواصفات الفنية للمواد، تزداد تعقيدات عملية التصنيع والتكاليف المرتبطة بها. ومع ذلك، فهي توضح بشكل كامل ما هو محدد لجميع الأطراف.

وبما أن ظروف الخزان أصبحت أكثر تعقيدًا من حيث الضغط ودرجة الحرارة والغازات المسببة للتآكل والكلوريدات والرقم الهيدروجيني وغير ذلك، فإن الحاجة إلى المزيد من الفولاذ الغريب والمعالجات الحرارية أصبحت ضرورية بشكل متزايد.

إن زيادة مستويات القطع من AA إلى HH باستخدام السبائك المقاومة للتآكل (CRA) تدفع أسعار المواد إلى الارتفاع بسبب عمليات التصنيع المعقدة، ومع ذلك فإنها تحقق بيئة عمل آمنة وموثوقة بالإضافة إلى الامتثال للوائح الصارمة المختلفة لقدرة الختم لضمان سلامة البئر.

تزييت صمام البوابة

في حين أن API-6A يعد دليلاً مرجعيًا ممتازًا، يجب ملاحظة أنه لإظهار الطابع الحاسم لمراقبة الجودة والتوافق، يتم إجراء اختبار متطلبات الأداء في ظروف نظيفة خاضعة لرقابة ورشة العمل وليس بيئة بئر تشغيلية. هذا الاختبار صارم للغاية وموثق بدقة للتوافق والتتبع، ومع ذلك، فإن ما لا يُفهم بشكل كامل بشكل عام في هذه الوثيقة هو القسم 11.1 - الصفحة 88، حيث ينص بوضوح على أن "يجب إجراء جميع اختبارات الضغط قبل إضافة شحم حشو الجسم. التشحيم المطبق أثناء التجميع مقبول".

قد يُطرح سؤال، "لماذا لا يتضمن API 6A مواصفات شحم الصمام؟" إحدى الإجابات على هذا السؤال هي أن تصميم صمامات البوابة API 6A يعتمد على ترتيبات ختم معدنية إلى معدنية، بين البوابة/المقعد والمقعد/الجسم، باستثناء صمام البوابة McEvoy Model الذي توقف إنتاجه منذ فترة طويلة والذي كان يحتوي على نظام مركب ختم فريد كجزء من تصميمه الوظيفي. بالنسبة لصمام البوابة من النوع Slab أو Expanding (أو "الإسفين")، لا يعتبر زيت التشحيم جزءًا من نظام ختم الصمام، وبالتالي يتم ذكر "شحم التجميع" فقط.

مع كون PR1 هو الحد الأدنى لمستوى الاختبار، انتقلنا إلى PR2، والذي يمكن أن يختلف في درجة الحرارة والضغط على مدار دورات ممتدة (على سبيل المثال، 160)، ويشار إليه أحيانًا باسم "اختبار التحمل". يتم تغطية الاختبار الأكثر شدة في API 6AV1، لصمامات الأمان السطحية (SSV) وصمامات الأمان تحت الماء (USV) وصمامات البوابة لإغلاق الصعود (BSDV)، مع الاختبار في تدفق طين الرمل الكاشط إلى 500 دورة.

الآن لننظر في جانب زيت التشحيم الخاص بالصمام، والذي يُشار إليه أحيانًا باسم زيت حشو الهيكل أو زيت حشو التجويف أو زيت التشحيم الخاص بالخدمة. بالتأكيد، في اختبار PR1، كما ذكرنا أعلاه، لا يجوز استخدام سوى زيت تشحيم التجميع على مكونات الصمام، وخاصة على وجه البوابة والمقاعد

في قطاع النفط والغاز، تلعب صمامات البوابة دورًا حاسمًا في حواجز الآبار، وفي البيئة الكيميائية المعقدة غالبًا مع مجموعة واسعة من العناصر المسببة للتآكل والمركبات والمواد الكيميائية من الخزان، بالإضافة إلى الضغوط ودرجات الحرارة والملوثات الصلبة، يمكن أن تجعل من الصعب على صمام البوابة توفير موثوقية الختم طويلة الأجل المطلوبة لضمان سلامة البئر والامتثال لمعايير الصحة والسلامة والبيئة، طوال عمر الحقل. في معظم البيئات التنظيمية، يلزم التحقق من حواجز الآبار على أساس سنوي، مما يستدعي نظامًا من الصيانة الوقائية لأشجار عيد الميلاد ورؤوس الآبار.

حماية أصول صمام البوابة الحرجة

عندما تكون المعدات في الحقل، وفي ظل ظروف بيئة العمل الخاصة بها، يتم توجيه القوة الكاملة للخزان ضد الأجزاء الداخلية للصمام، مما قد يؤدي إلى الحاجة إلى مادة تشحيم أكثر تعقيدًا، يتم حقنها في الصمام لملء التجويف الداخلي. في الواقع، كما ناقشنا، يتم التحكم في تقليم مادة الصمام بواسطة العناصر المسببة للتآكل المضمنة في تيار البئر. تكون السوائل والغازات الهيدروكربونية المنتجة خاملة بشكل عام تجاه المعادن الخاصة بالصمام ولكنها قد يكون لها تأثير شديد على مادة تشحيم الصمام، جنبًا إلى جنب مع الطبيعة الفيزيائية للتدفق المضطرب عالي الضغط والحمل الحراري. وقد تختلف القدرة على مقاومة هذه التأثيرات بشكل كبير عبر الأنواع المختلفة أو مواصفات مواد تشحيم الصمامات المستخدمة في الحقل. 

باختصار، تصميم صمام البوابة عبارة عن ختم معدني إلى معدني، والغرض من مواد التشحيم هو المساعدة في الحفاظ على الأسطح المعدنية للبوابة والمقاعد وجيوب المقاعد في حالة حقيقية أثناء عمر عمل الصمام.

لا تنتهي القصة هنا. ففي الاستخدام اليومي، قد تتضرر مكونات ختم الصمام بسبب مجموعة متنوعة من المشكلات، كما توجد إمكانية لمجموعة من معالجات التحفيز حيث قد تتعرض صمامات شجرة الكريسماس لرمل التكوين من خزان الإنتاج و/أو كميات كبيرة من رمل التكسير أثناء معالجات التحفيز. وقد تشهد الفراغات الفارغة في تجويف الصمام تراكمات من الترسبات أو الهيدرات، اعتمادًا على ظروف البئر المحددة. وكل هذا يمكن أن يسبب مشاكل كبيرة في مجموعات الصمام مثل الانسداد و/أو التآكل/التآكل. 

يعد استبدال الصمام مهمة كبرى تتسبب في حدوث مشكلات كبيرة في مجال الصحة والسلامة والبيئة. ويتطلب ذلك تخطيطًا كبيرًا ويترتب عليه تكاليف كبيرة، فضلاً عن إمكانية إيقاف تشغيل البئر لفترات طويلة من الزمن.

قامت شركة RS Clare بتطوير مجموعة متخصصة من زيوت التشحيم والمواد المانعة للتسرب الخاصة بالصمامات، لتوفير حلول الأداء الأمثل لصمامات البوابة عبر نطاق التطبيقات والظروف الميدانية.

اتصل بنا للحصول على الدعم الفني

إذا كنت تعاني من مشكلات تتعلق بسلامة البئر أو لديك أي أسئلة فنية حول تزييت الصمام، فيرجى إرسال بريد إلكتروني إلى مهندسينا الفنيين على techicalengineers@rsclare.com للحصول على الدعم الفني المخصص.