Les normes de l'American Petroleum Institute (API) donnent des directives complètes sur les matériaux et les performances des vannes et des équipements de tête de puits, mais elles constituent également un outil essentiel lors de la sélection des lubrifiants pour vannes.

Par Brian Presson, directeur du développement commercial

À bien des égards, le robinet-vanne API 6A est le héros méconnu de la sécurité dans l’industrie pétrolière et gazière. À la base, le robinet-vanne API 6A est une machine très simple, spécialement conçue pour effectuer un travail très spécifique. Il se compose d'un corps, d'un capot, d'une garniture, d'une tige, de sièges et d'une porte – et il est utilisé pour ouvrir et arrêter le flux de pression sur les puits de pétrole, sur les arbres de Noël et sur les têtes de puits.

Le robinet-vanne API 6A est peut-être simple, mais il est également essentiel pour la sécurité – c'est pourquoi l'API a développé des directives très spécifiques pour la sélection des robinets-vannes. Ces directives couvrent un large éventail de critères, depuis les niveaux de spécifications du produit et les exigences du produit jusqu'aux classes de matériaux et aux températures nominales.

Les directives API 6A ne définissent pas explicitement les exigences en matière de lubrifiant pour les vannes à vanne, mais elles fournissent un cadre complet pour une meilleure sélection de lubrifiant. En reconnaissant la relation symbiotique entre les spécifications des vannes et la compatibilité des lubrifiants, vous pouvez améliorer la fiabilité, la sécurité et la longévité globales de vos opérations pétrolières et gazières.

Comprendre les bases : le rôle de la lubrification dans un robinet-vanne API 6A

Lorsqu'un robinet-vanne API 6A se ferme, le robinet-vanne génère un joint métal sur métal complet entre le robinet-vanne et le siège aval, qui est alimenté par la pression d'alésage agissant du côté amont.

Les fonctions de base du lubrifiant sont de réduire l'usure et la friction des composants internes de la vanne, d'assurer une protection contre la corrosion et de réduire la contamination par les produits de la conduite d'écoulement dans la cavité de la vanne. Cela protège les composants internes pendant le service, contribuant ainsi à garantir que l'étanchéité métal sur métal reste vraie chaque fois que la vanne est fermée.

Lorsqu'il s'agit de lubrifiants pour vannes à vanne, une harmonie de facteurs crée un « mur de résistance » pour garantir un fonctionnement fluide et la longévité de la vanne.

• Résilience chimique: Un lubrifiant de premier ordre possède une stabilité chimique remarquable, lui permettant de résister à une multitude d'interactions chimiques sans perdre son intégrité.
• Endurance thermique: Le lubrifiant ne doit pas être affecté par les changements de température, des plus basses températures glaciales aux plus hautes grésillantes (pensez aux plages de température API).
• Prouesses physiques: La texture compte. Un lubrifiant supérieur est visqueux, collant, adhésif et dense. Il s'accroche là où c'est nécessaire, constituant ainsi un mur contre les corps étrangers.
• Maîtrise mécanique: La particularité d'un lubrifiant haute performance réside dans sa capacité à protéger les composants mécaniques de la vanne des frottements et de l'usure.

Les lubrifiants pour vannes à vanne RS Clare répondent aux exigences ci-dessus. Ils ont également été développés en tenant compte des directives API 6A. Cela signifie que vous pouvez utiliser l'API 6A comme guide lors de la sélection du lubrifiant pour vous assurer d'obtenir le lubrifiant idéal pour votre environnement d'exploitation spécifique.

Classes de matériaux de niveau de finition, telles que définies par API 6A

Les « éléments internes de vanne » font référence aux parties d'une vanne qui sont normalement exposées au fluide de traitement. Ces composants comprennent le corps, le chapeau, la porte, le siège, la tige et le joint d'étanchéité du chapeau.

Pour garantir la sécurité, l'API 6A spécifie des classes de matériaux standard pour les composants de garniture, en utilisant un numéro unique pour décrire chaque matériau. Ces classes de matériaux garantissent que les composants internes assurent une étanchéité efficace et contiennent la pression en minimisant les effets indésirables entre le fluide présent dans la vanne et la métallurgie de la vanne elle-même.

Les niveaux de finition API 6A vont de AA à HH. AA, par exemple, spécifie un alliage d'acier 4130 pour tous les matériaux de garniture, à l'exception du joint d'étanchéité du chapeau, qui est un alliage d'acier 1018. Pour déterminer la classe de matériau, vous devez vérifier la corrosivité du fluide retenu, produit ou injecté, en tenant compte de divers facteurs environnementaux et variables de production. Il convient également de prendre en compte la pression partielle du dioxyde de carbone, qui est généralement liée à la corrosivité des puits.

La pertinence de cette directive API pour la sélection des lubrifiants est évidente. Le lubrifiant sera en contact direct avec les éléments internes et le fluide à l'intérieur de la vanne et devrait agir efficacement pour éviter tout effet indésirable entre les deux. La prise en compte des niveaux de finition et de la classe de matériaux lors de la sélection de votre lubrifiant peut donc améliorer considérablement le fonctionnement des vannes et offrira une meilleure protection de ses composants, garantissant ainsi le bon fonctionnement de la vanne sur une période de temps plus longue.

Températures nominales telles que définies par API 6A

L'API 6A désigne 8 valeurs de température différentes, qui décrivent la plage de températures de fonctionnement autorisée du robinet-vanne, depuis la température minimale de l'air ambiant jusqu'à la température maximale du fluide de puits traversant ou contenu par l'équipement.

Souvent, ces valeurs de température peuvent être utilisées en combinaison les unes avec les autres pour obtenir une valeur plus large. Par exemple, un indice de température courant pour un robinet-vanne API 6A est PU, qui combine la limite inférieure de la plage de température P et la limite supérieure de la plage de température U.

Les indices de température API 6A font partie intégrante de la sélection du lubrifiant, car ils vous permettent de sélectionner un lubrifiant qui continuera à fonctionner efficacement aux températures de fonctionnement spécifiques de votre application.

Le choix d'un lubrifiant avec une large température de fonctionnement efficace et bien adaptée à la plage de température standard API 6A pour le robinet-vanne concerné garantira un fonctionnement cohérent du robinet, minimisant ainsi le risque de dysfonctionnement dans des conditions extrêmes. Ceci est aussi important que les performances de charge de soudure à 4 billes du lubrifiant. La charge de soudure à 4 billes est un bon baromètre de la capacité des lubrifiants à recouvrir et à protéger efficacement une surface d'étanchéité. Mais si la plage de température ne correspond pas à l'environnement de fonctionnement désigné de la vanne, le lubrifiant se détériorera bien avant que la charge de soudure à 4 billes ne devienne un facteur.

Niveaux de spécification de produit API 6A et exigences du produit

L'API 6A définit les niveaux de spécification des produits (PSL) pour catégoriser les équipements destinés aux applications pétrolières et gazières en fonction de leurs exigences de conception, de fabrication et de test. Ces niveaux vont du PSL1 au PSL4 et sont cruciaux pour garantir la fiabilité et la sécurité des équipements.

De plus, les exigences produit API 6A (PR1 et PR2) décrivent des critères supplémentaires pour les équipements pétroliers et gaziers. API 6AV1 est également une norme essentielle dans l'industrie pétrolière et gazière, se concentrant principalement sur les vannes soumises aux défis abrasifs liés à la manipulation des boues de sable (c'est-à-dire les vannes à vanne qui fonctionnent dans des environnements où du sable et des particules solides sont présentes).

Les caractéristiques physiques du lubrifiant jouent un rôle central dans le respect des normes rigoureuses PSL, PR et AV, en particulier celles définies dans API 6A PR2 et API 6A AV1.

• Pendant Tests API 6A PR2, des charges thermiques et de pression faibles à élevées sont exercées sur des cycles prolongés. Dans ce contexte, l'intégrité structurelle du lubrifiant est essentielle pour assurer une protection durable des composants en interaction de la vanne. Les propriétés du lubrifiant telles que la rigidité (test de pénétration du cône), la viscosité apparente (test rhéologique), l'adhésivité (test de pulvérisation d'eau) et l'EP et l'AW (test de soudure à 4 billes) jouent toutes un rôle dans la réussite de la vanne à travers ces tests d'endurance.
• In Tests API 6A AV1, ces mêmes propriétés lubrifiantes sont également indispensables. Mais comme le test simule les conditions de plein débit d'une boue de sable, il est primordial que le lubrifiant puisse également rester fermement dans la cavité en cas de débit élevé et de cycles de vannes afin de bloquer la pénétration du sable. De plus, si le sable endommage les faces du joint pendant le test (500 cycles), un lubrifiant doté d'une capacité d'étanchéité supplémentaire s'avère extrêmement bénéfique.

Approfondissez les exigences API 6A et la sélection des lubrifiants

La sélection d’équipements appropriés pour les opérations pétrolières et gazières est un processus à multiples facettes qui repose sur l’interaction des PSL, PR, classes de matériaux et plages de température. Une approche simpliste de la sélection des lubrifiants – l'approche générique bien trop courante de la « graisse de remplissage pour carrosserie » – sape le processus méticuleux de sélection des produits articulé par l'API 6A et ses exigences.

C'est pourquoi chez RS Clare, nous prenons en compte les directives et exigences API 6A lors du développement et de la spécification de lubrifiants pour vannes. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce travail, contactez-nous.