Eine effektive Absperrschieberschmierung kann den Unterschied zwischen der Aufrechterhaltung und dem Verlust der Bohrlochintegrität ausmachen, aber ohne Schmiermittelspezifikationen in API-6A („Spezifikation von Bohrlochkopf- und Weihnachtsbaumausrüstung“), wie können Betreiber sicher sein, das richtige Schmiermittel für ihren Betrieb zu wählen Bedingungen, um die langfristige Zuverlässigkeit ihrer Absperrschieber im Feld zu gewährleisten?

Der API 6A-Standard

Beginnen wir am Anfang und besprechen das Schieberventil und den API 6A-Standard. Das erste Patent für ein Plattenschieberventil, wie wir es heute kennen, wurde 1840 angemeldet, und seitdem hat sich das Design kaum verändert. Unsere Erwartungen ändern sich jedoch ständig, und die Arbeitsbedingungen haben sich erheblich verbessert. Immer höhere Drücke, Temperaturen und widrige Bedingungen treten immer häufiger auf.

Die vielleicht bedeutendste Ergänzung zum Absperrschieber in seiner ursprünglichen Form ist die Anwendung des American Petroleum Institute (API) und die Standardisierung von Herstellungs- und Konformitätsverfahren unter Verwendung einer Reihe empfohlener Praktiken, um sicherzustellen, dass Einkäufe nach einem bekannten Standard reguliert werden klar definiert und vollständig nachvollziehbar. In diesem Fall verwendet es ein Dokument, „Specification for Wellhead and Tree Equipment“, API 6A, mit der neuesten Veröffentlichung mit der einundzwanzigsten Ausgabe, November 2018.

Ursprünglich war dieses API-Dokument eine Konsolidierung von sechs separaten Veröffentlichungen, die seit über 20 Jahren existierten. Von 1961 bis 1985 wurde es in vierzehn aufeinanderfolgenden Ausgaben neu aufgelegt, die sich alle auf die Druckregelung während des Bohr- und Produktionslebens eines Bohrlochs bezogen. 1985 gab es eine bedeutende Änderung und API 6A wurde umbenannt in „Spezifikation für Bohrlochkopf- und Weihnachtsbaumausrüstung“ und in der Form neu geschrieben, die wir heute sehen, und konzentrierte sich speziell auf qualitätsbezogene Bestimmungen und die damit verbundenen technischen Anforderungen. Das beste Beispiel dafür ist die unten in Abbildung 3 gezeigte Tabelle, die der neuesten Ausgabe entnommen ist.

Die Produktspezifikationsebene

Dieses wichtige Referenzwerkzeug und Flussdiagramm kann nun von Betreibern, Dienstanbietern und Herstellern gleichermaßen als Leitfaden für die Materialspezifikation(en) der diskutierten Bohrlöcher verwendet werden. Obwohl die detaillierten Elemente im Hauptteil der empfohlenen Vorgehensweise verbleiben, veranschaulicht dieses Flussdiagramm sehr deutlich, was das „Produktionsspezifikationsniveau“ (PSL) verschiedene Niveaus von Qualitätsanforderungen definiert, um verschiedene Bohrlochbedingungen zu erfüllen.

Jede dieser PSLs wird die Wärmebehandlungen, Drucktests und vieles mehr des Materials im Herstellungsprozess eindeutig identifizieren und spezifizieren. PSL-1 stellt die Grund- oder Mindestanforderungen für Qualität, Material und Prüfung dar, während PSL-4 die höchsten Qualitäts- und Prüfungsanforderungen enthält. Mit zunehmender PSL-Zahl steigen auch die Komplexität des Herstellungsprozesses und die damit verbundenen Kosten. Es klärt jedoch vollständig, was für alle Parteien angegeben ist.

Da die Reservoirbedingungen mit Druck, Temperatur, korrosiven Gasen, Chloriden, pH-Werten und mehr komplexer werden, wird der Bedarf an exotischeren Stählen und Wärmebehandlungen immer größer.

Die Erhöhung der Ausstattungsvarianten von AA bis hin zu HH mit korrosionsbeständigen Legierungen (CRAs) treibt die Materialpreise aufgrund der komplexen Herstellungsprozesse in die Höhe, schafft jedoch eine sichere und zuverlässige Arbeitsumgebung sowie die Einhaltung verschiedener strenger Vorschriften für die Dichtigkeit zu gewährleisten gut Integrität.

Schieberschmierung

Während API-6A ein ausgezeichnetes Referenzhandbuch ist, sollte beachtet werden, dass die Leistungsanforderungsprüfung unter sauberen, werkstattgesteuerten Bedingungen und nicht in einer Betriebsumgebung durchgeführt wird, um das kritische Siegel der Qualitätskontrolle und Konformität zu zeigen. Diese Prüfung ist sehr streng und hinsichtlich Konformität und Rückverfolgbarkeit ausführlich dokumentiert, was jedoch im Allgemeinen in diesem Dokument nicht vollständig verstanden wird, ist Abschnitt 11.1 – Seite 88, wo klar festgelegt ist, dass „alle Druckprüfungen vor dem Hinzufügen von durchgeführt werden müssen Karosserie-Füllfett. Eine während der Montage aufgetragene Schmierung ist akzeptabel''.

Eine Frage kann gestellt werden: „Warum enthält API 6A keine Spezifikation für Ventilfette?“ Eine Antwort darauf ist, dass das Design von API 6A-Absperrschiebern auf Metall-auf-Metall-Dichtungsanordnungen zwischen Schieber/Sitz und Sitz/Körper basiert, mit Ausnahme des inzwischen längst eingestellten McEvoy-Schiebermodells, das einen einzigartigen hatte Vergussmassesystem als Teil seines funktionalen Designs. Bei Platten- oder Spreiz- (oder „Keil“)-Absperrschiebern spielt das Schmiermittel als Teil des Ventildichtungssystems keine Rolle, weshalb nur „Montagefett“ angegeben wird.

Dabei ist PR1 das Mindesttestniveau, das zu PR2 übergeht, das Temperatur und Druck über längere Zyklen (z. B. 160) variieren kann und manchmal als „Dauertest“ bezeichnet wird. Der strengste Test wird in API 6AV1 für Oberflächen-Sicherheitsventile (SSV), Unterwasser-Sicherheitsventile (USV) und Boarding-Shut-Down-Valve (BSDV)-Absperrschieber behandelt, mit Tests in Schleifsand-Schlammfluss bis zu 500 Zyklen.

Betrachten wir nun den Aspekt des Ventilschmiermittels, das manchmal als Body Fill, Cavity Fill oder Service Lubricant bezeichnet wird. Sicherlich darf bei PR1-Tests, wie oben zitiert, nur ein Montageschmiermittel auf den Ventilkomponenten verwendet werden, im Wesentlichen auf der Fläche des Schiebers und der Sitze

Im Öl- und Gassektor spielen Absperrschieber eine entscheidende Rolle für Bohrlochbarrieren und in der oft komplexen chemischen Umgebung mit einem breiten Spektrum an korrosiven Elementen, Verbindungen und Chemikalien aus der Lagerstätte, zusätzlich zu Drücken und Temperaturen und festen Verunreinigungen kann es für einen Absperrschieber schwierig machen, die langfristige Zuverlässigkeit der Abdichtung zu gewährleisten, die erforderlich ist, um die Bohrlochintegrität und HSE-Konformität über die gesamte Lebensdauer des Feldes sicherzustellen. In den meisten behördlichen Umgebungen ist eine jährliche Überprüfung der Bohrlochbarrieren erforderlich, was zu einem System der vorbeugenden Wartung von Weihnachtsbäumen und Bohrlochköpfen führt.

Schutz kritischer Schieberanlagen

Wenn sich die Ausrüstung im Feld unter ihren Arbeitsumgebungsbedingungen befindet, wirkt die volle Kraft des Reservoirs gegen die Innenteile des Ventils, was dazu führen kann, dass ein komplexeres Schmiermittel erforderlich ist, das in das Ventil eingespritzt wird, um den inneren Hohlraum zu füllen. Wie wir bereits besprochen haben, wird der Materialtrimm des Ventils von den korrosiven Elementen bestimmt, die im Bohrlochstrom enthalten sind. Die produzierten Kohlenwasserstoffflüssigkeiten und -gase sind im Allgemeinen gegenüber der Metallurgie des Ventils inert, können jedoch einen schwerwiegenden Einfluss auf das Ventilschmiermittel haben, zusammen mit der Physikalität der turbulenten Hochdruckströmung und der thermischen Belastung. Und die Fähigkeit, diesen Stößen zu widerstehen, kann je nach Art oder Spezifikation von Ventilschmiermitteln, die in der Praxis eingesetzt werden, erheblich variieren. 

Um es noch einmal zusammenzufassen: Das Design des Absperrschiebers ist eine Metall-auf-Metall-Dichtung. Der Zweck des Schmiermittels besteht darin, die Metalloberflächen des Schiebers und der Sitze und Sitztaschen während der Lebensdauer des Ventils in einwandfreiem Zustand zu halten.

Die Erzählung endet hier nicht. Im täglichen Gebrauch können die Dichtungskomponenten des Ventils durch eine Vielzahl von Problemen beschädigt werden, und außerdem besteht die Möglichkeit einer Reihe von Stimulationsbehandlungen, bei denen die Christbaumventile Formationssand aus dem Produktionsreservoir und/oder großen Mengen davon ausgesetzt sein können Frac-Sand bei Stimulationsbehandlungen. Leere Hohlräume im Ventilhohlraum können Ansammlungen von Ablagerungen oder Hydraten aufweisen, abhängig von den spezifischen Bohrlochbedingungen. Alle können erhebliche Probleme mit den Ventilbaugruppen verursachen, wie Verstopfung und/oder Verschleiß/Abrieb. 

Der Austausch eines Ventils ist ein großes Unterfangen, das große HSE-Probleme mit sich bringt. Es erfordert eine erhebliche Planung und verursacht erhebliche Kosten sowie möglicherweise die Unterbrechung des Bohrlochs für längere Zeiträume.

RS Clare hat ein spezialisiertes Sortiment an Schmiermitteln und Dichtungsmitteln für Ventile entwickelt, um optimale Leistungslösungen für Absperrschieber über den gesamten Bereich von Feldanwendungen und -bedingungen hinweg bereitzustellen.

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