Une lubrification efficace du robinet-vanne peut faire la différence entre le maintien et la perte de l'intégrité du puits, mais en l'absence de spécifications de lubrifiant incluses dans l'API-6A ("Spécification de l'équipement de tête de puits et d'arbre de Noël"), comment les opérateurs peuvent-ils être sûrs de choisir le bon lubrifiant pour leur fonctionnement ? conditions pour assurer la fiabilité à long terme de leurs robinets-vannes sur le terrain ?
La norme API 6A
Commençons par le commencement et discutons de la vanne à guillotine et de la norme API 6A. Le premier brevet pour une vanne à guillotine telle que nous la connaissons aujourd'hui a été déposé en 1840, et depuis lors, la conception a très peu changé. Nos attentes, cependant, continuent de changer et les conditions de travail ont considérablement augmenté, avec des pressions et des températures toujours plus élevées et des conditions hostiles de plus en plus fréquentes.
L'ajout le plus important au robinet-vanne dans sa forme originale est peut-être l'application de l'American Petroleum Institute (API) et la normalisation des procédures de fabrication et de conformité à l'aide d'une série de pratiques recommandées, garantissant que les achats sont réglementés selon une norme connue qui est clairement défini et entièrement traçable. Dans ce cas, il utilise un document, 'Specification for Wellhead and Tree Equipment', API 6A, avec la publication la plus récente avec la vingt et unième édition, novembre 2018.
À l'origine, ce document API était une consolidation de six publications distinctes, qui existaient depuis plus de 20 ans. De 1961 à 1985, il a été réédité en quatorze éditions successives, toutes liées au contrôle de la pression dans la vie de forage et de production d'un puits. En 1985, il y a eu un changement important et l'API 6A a été rebaptisée "Spécification pour l'équipement de tête de puits et d'arbre de Noël", et réécrite sous la forme que nous voyons aujourd'hui, et spécifiquement axée sur les dispositions liées à la qualité et les exigences techniques associées. Le meilleur exemple de la est le tableau ci-dessous dans la figure 3, qui est tiré de l'édition la plus récente.
Le niveau de spécification du produit
Cet outil de référence essentiel et cet organigramme peuvent désormais être utilisés par les opérateurs, les fournisseurs de services et les fabricants comme guide pour les spécifications matérielles des puits en discussion. Bien que les éléments détaillés restent dans le corps de la pratique recommandée, cet organigramme illustre très clairement quel «niveau de spécification de production» (PSL) définit différents niveaux d'exigences de qualité pour répondre à diverses conditions de puits.
Chacun de ces PSL identifiera et spécifiera clairement les traitements thermiques du matériau, les tests de pression et bien plus encore dans le processus de fabrication. PSL-1 représente l'ensemble des exigences de base ou minimales en matière de qualité, de matériel et de test, tandis que PSL-4 contient le plus haut niveau d'exigences de qualité et de test. À mesure que le nombre PSL augmente, la complexité du processus de fabrication et les coûts associés augmentent également. Cependant, il clarifie pleinement ce qui est spécifié à toutes les parties.
Au fur et à mesure que les conditions du réservoir deviennent plus complexes avec la pression, la température, les gaz corrosifs, les chlorures, le pH et plus encore, le besoin d'aciers plus exotiques et de traitements thermiques devient de plus en plus nécessaire.
L'augmentation des niveaux de finition de AA à HH avec des alliages résistants à la corrosion (CRA) fait grimper les prix des matériaux en raison des processus de fabrication complexes, mais cela permet d'obtenir un environnement de travail sûr et fiable ainsi que la conformité à diverses réglementations strictes en matière de capacité d'étanchéité pour assurer bien l'intégrité.
Lubrification des vannes à guillotine
Bien que l'API-6A soit un excellent guide de référence, il convient de noter que pour afficher le sceau critique du contrôle de la qualité et de la conformité, le test des exigences de performance est effectué dans des conditions propres et contrôlées en atelier et non dans un environnement de puits opérationnel. Ces tests sont très rigoureux et soigneusement documentés pour la conformité et la traçabilité, cependant, ce qui n'est généralement pas entièrement compris dans ce document est la section 11.1 - page 88, où il est clairement indiqué que "tous les tests de pression doivent être effectués avant l'ajout de graisse de remplissage de carrosserie. La lubrification appliquée lors du montage est acceptable''.
Une question peut être posée, "pourquoi l'API 6A n'inclut-elle pas une spécification de graisse pour vannes" ? Une réponse à cela est que la conception des robinets-vannes API 6A est basée sur des agencements d'étanchéité métal sur métal, entre la porte/siège et le siège/corps, à l'exception du modèle de vanne McEvoy, maintenant abandonné depuis longtemps, qui avait un unique système de composé d'étanchéité dans le cadre de sa conception fonctionnelle. Pour un robinet-vanne de type Slab ou Expanding (ou 'wedge'), le lubrifiant n'est pas pris en compte dans le cadre du système d'étanchéité de la vanne, et c'est pourquoi seule la 'graisse d'assemblage' est indiquée.
Avec PR1 étant le niveau minimum de test passant à PR2, qui peut faire varier la température et la pression sur des cycles prolongés (par exemple, 160), et est parfois appelé «test d'endurance». Le test le plus sévère est couvert par l'API 6AV1, pour les soupapes de sécurité de surface (SSV), la soupape de sécurité sous-marine (USV) et les vannes d'arrêt d'embarquement (BSDV), avec des tests dans un flux de boue de sable abrasif jusqu'à 500 cycles.
Considérons maintenant l'aspect du lubrifiant de vanne, qui est parfois appelé lubrifiant de remplissage de corps, de remplissage de cavité ou de service. Certes, dans les essais PR1, comme cela a été cité ci-dessus, seul un lubrifiant de montage peut être utilisé sur les composants de la vanne, essentiellement sur la face de la pelle et des sièges
Dans le secteur pétrolier et gazier, les robinets-vannes jouent un rôle essentiel pour les barrières de puits et dans l'environnement chimique souvent complexe avec une large gamme d'éléments corrosifs, de composés et de produits chimiques provenant du réservoir, en plus des pressions et des températures et des contaminants solides. peut rendre difficile pour un robinet-vanne de fournir la fiabilité d'étanchéité à long terme requise pour assurer l'intégrité du puits et la conformité HSE, tout au long de la durée de vie du champ. Dans la plupart des environnements réglementaires, une vérification des barrières de puits est requise sur une base annuelle, ce qui incite à un régime d'entretien préventif des arbres de Noël et des têtes de puits.
Protection des actifs critiques des vannes à guillotine
Lorsque l'équipement est sur le terrain, dans les conditions de son environnement de travail, toute la force du réservoir est appliquée contre les composants internes de la vanne, ce qui peut nécessiter l'injection d'un lubrifiant plus complexe dans la vanne pour remplir la cavité interne. En effet, comme nous l'avons vu, le matériau de garniture de la vanne est régi par les éléments corrosifs inclus dans le flux du puits. Les fluides et gaz d'hydrocarbures produits sont généralement inertes vis-à-vis de la métallurgie de la vanne, mais peuvent avoir un impact important sur le lubrifiant de la vanne, ainsi que sur le caractère physique de l'écoulement haute pression turbulent et de la charge thermique. Et la capacité à résister à ces impacts peut varier considérablement selon les différents types ou spécifications de lubrifiants pour vannes déployés sur le terrain.
Pour récapituler, la conception du robinet-vanne est un joint métal sur métal, le but du lubrifiant est d'aider à maintenir les surfaces métalliques de la porte et des sièges et des poches de siège en véritable état pendant la durée de vie de la vanne.
Le récit ne s'arrête pas là. Lors d'une utilisation quotidienne, les composants du joint de la vanne peuvent être endommagés par divers problèmes et il existe en outre une possibilité de traitements de stimulation où les vannes de l'arbre de Noël peuvent être soumises au sable de formation du réservoir de production et/ou à de grandes quantités de sable de fracturation pendant les traitements de stimulation. Les vides vides dans la cavité de la vanne peuvent voir des accumulations de tartre ou d'hydrates, selon les conditions spécifiques du puits. Tous peuvent causer des problèmes importants avec les ensembles de vannes tels que le blocage et/ou l'usure/l'abrasion.
Le remplacement d'une vanne est une entreprise majeure créant des problèmes HSE majeurs. Cela nécessite une planification importante et entraîne des dépenses importantes, ainsi que la possibilité de mettre le puits hors ligne pendant de longues périodes.
RS Clare a développé une gamme spécialisée de lubrifiants et de produits d'étanchéité pour vannes, afin de fournir des solutions de performances optimales pour les vannes à opercule dans l'ensemble des applications et conditions de terrain.
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Si vous rencontrez des problèmes d'intégrité de puits ou si vous avez des questions techniques sur la lubrification des vannes, veuillez envoyer un e-mail à nos ingénieurs techniques à ingénieurstechniques@rsclare.com pour un support technique dédié.
