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利用理想的石油与天然气接头提高上游设施的运营效率

当今的海上石油与天然气运营商面临着新的不断变化的挑战。更深的油井需要更长的海底回接,因此与创新的钻井/生产技术结合使用,尽可能地提高投资回报。必须精心指定所有船上设备,以确保在资产的整个生命周期内,在恶劣的海上环境中安全可靠地运行。即使在高腐蚀性环境和越来越高的工作温度下工作,业主和运营商也希望其设备能达到 20 至 30 年的使用寿命。

同时,动荡的市场状况和日趋严格的环境法规促使运营商更需要减少维护支出、提高首次采油速度、减轻对环境的影响并提高整体运营安全性。实现如此可靠的资产性能并非易事,但却是可能的。而这往往开始于做出微小却意义重大的改变。

加压小口径流体系统在许多海上资产和陆上设施中发挥着关键作用。人们依赖它们在许多应用中提供可靠的防泄露服务,包括:

液压动力装置 (HPU)

HPU 为上部模块、转塔和水下生产系统提供动力。HPU 的停机可能会关闭这些系统,每天造成巨大的经济损失。HPU 是复杂的设备,可靠的石油与天然气接头在确保系统可靠运行方面发挥着至关重要的作用。阅读这篇文章,了解更多关于 HPU 构造的注意事项。

化学注入 (CI) 系统

CI 系统必须确保高度精确且可重复的化学品剂量注入生产油井。密封性能对于保护人员和环境至关重要,任何形式的停机都可能造成重大的生产损失。一个典型的 CI 系统可能需要数百个通过石油与天然气接头构成的独立连接。它们中每一个都是潜在的泄漏点。

上部脐带缆终端装置 (TUTU)

TUTUs,相关的中央连接和隔离面板必须提供无泄漏的连接,以及主甲板上部和水下设备之间的隔离点,同时确保维护活动的安全隔离。这些系统需要高质量且可靠的流体系统部件来执行其关键功能。故障可能会导致密封性丧失或安全事故,导致潜在的停产和生产损失。

在每一种应用中,世伟洛克® FK 系列中压接头均是实现可靠性能、少维护和高安全性的理想解决方案。与标准世伟洛克® 卡套管接头不同,FK 系列接头专为满足这些需求而设计,是适用于压力高达 22 500 psi (1551 bar) 的应用场景的理想石油与天然气接头。

什么是 FK 系列中压接头?

卡套管接头剖面图正确装配后,FK 系列接头凭借其独特的设计特征在关键石油与天然气应用中提供可靠、长期的性能。其密封性能有助于提高整体系统效率,并通过减少潜在排放来减轻对环境的潜在影响。

此剖面图显示了如何使用双卡套接头技术实现优化的密封接触。

抗振接头

FK 系列的铰链夹箍作用允许在保持抓紧力的同时在接头中轻微移动(称为回弹),从而实现出色的抗振性。这些抗振接头可提高经常遭受运行振动的应用场景中的可靠性。回弹还有助于接头连接承受可能导致金属合金膨胀和收缩从而影响性能的热变化。 这种设计还有助于减少往返油田的船舶颠簸和摇摆造成的泄漏。

防漏气体密封

FK 系列接头包含两个跨越较长密封表面的接触区—一个沿卡套管,另一个沿接头。这些接触面略微倾斜,可提供更好的应力水平以保持足够的密封。FK 系列接头凭借其双卡套实现了这种密封—前卡套形成一个长的接触平面,而后卡套有效地夹在卡套管本身中并形成自己的表面密封。前卡套上长而精密的加工表面有助于进一步实现高度可靠的气密密封。

理想的抓紧力

FK 系列接头以采用两个卡套的组合式机械抓紧为特色—是接头实现牢固抓紧的理想设计。硬化的前卡套管使接头能够切实地咬入卡套管,从而实现很高的承压能力。这些表面硬化的卡套可为严苛应用提供出色的抓紧力。

优化尺寸

FK 系列接头的尺寸最大为 1 英寸,非常适合当今钻井所能达到的很深的深度。更大的尺寸可以使平台在更深的深度实现高流速,从而达到其他石油与天然气接头无法达到的效率。

可复装性

FK 系列的不同之处在于它采用了内螺纹接头本体、外螺纹螺母和预装卡套。这种设计创造了一种独特的动态楔入。动态楔入允许通过扭矩进行可复装的安装,并在卡套管接头的初次装配和复装时提供可测量性。双卡套设计使卡套管的咬合更强,在初次安装和每次复装时都能形成防泄漏的气体密封。

FK 系列端接不仅在接头形式上能为石油与天然气应用带来优势,当集成到中压耳轴型球阀(世伟洛克 FKB 系列)中时,也能发挥益处。这些球阀可在高达 20 000 psig (1378 bar) 的应用中提供可靠关断,其先进的设计减少了密封磨损,提高了在严苛海上环境中所需的可靠性。


了解石油与天然气设备制造商如何通过在 HPU 中使用配备 FK 系列端接的 FKB 系列阀门来实现价值。


对比:FK 系列接头与锥面螺纹接头

传统上,锥面螺纹接头因其高压力额定值而成为关键石油与天然气应用的首选。不过,与 FK 系列接头相比,锥面螺纹技术存在一些弊端,因此可能会导致效率低下和额外的维护需求。

装配

锥面螺纹装配需要专业知识和经验,并且装配过程可能是劳动密集型的并且非常耗时。锥面螺纹接头也需要专用的工具和材料才能成功完成安装,包括锥面螺纹制作工具,以及减少切削过程中的摩擦所使用的切削润滑剂。相比之下,可以使用普通扳手和虎钳成功安装 FK 系列接头。FK 系列接头装配速度比安装同类锥面螺纹接头快约五倍,从而实现首次防泄漏密封。

维护

通过在正确初始安装时实现防泄漏密封,FK 系列接头可大大减少资产交付后的返工需求,并显著降低总体维护成本。随着时间的推移,锥面螺纹接头最终会自然松脱,因此需要额外注意。据估计,典型的上部模块将需要在初始组装和压力测试期间对大约 20% 的锥面螺纹连接进行返工。相比之下,由于安装过程简单且能够使用间隙规工具验证安装,正确安装的 FK 系列接头几乎不需要返工。

复杂性

在经常遭受冲击或振动的系统中,锥面螺纹接头需使用额外的防振组件。如果安装时不使用抗振动接管,或者由不熟悉准备和组装过程的技术人员安装,则锥面螺纹接头的泄漏时间可能早于经营者的预期。FK 系列接头专为抗振动设计,可有效防止振动问题,无需额外组件。

示例:总计节省时间

选择 FK 系列石油与天然气接头,而非锥面螺纹接头可以节省大量时间,这一点在制造时间因要满足不断提前的设备组和项目截止日期而被压缩时,显得尤为重要。考虑为海上甲板应用制造中压注入撬套件。假设注入撬将使用 316 不锈钢卡套管和接头,而受过培训的安装人员将完成注入撬的所有 500 个连接。

完成这两种石油与天然气接头类型的安装时间将取决于卡套管直径、材料类型和安装人员的技能水平。

FK系列配件将安装时间缩短了五倍 

可以合理地假设 FK 系列接头从开始到完成安装大约需要 1 分钟。典型的锥面螺纹接头可能需要 5 分钟(或五倍以上)。

使用 FK 系列接头可节省安装时间 

使用 FK 系列接头完成注入撬的 500 个接头连接的总时间约为 2000 分钟(33.3 小时),而锥面螺纹接头为 10000 分钟(166.7小时)。

观看并排安装演示,亲身体验时间节省。

阅读这篇文章,了解更多关于锥面螺纹接头与 FK 系列石油与天然气接头之间的区别。

材料选择考虑因素

由于石油与天然气平台在恶劣环境中运行,腐蚀始终是一个需要关注的问题,因此在确定各种关键组件的规格时,材料的选择至关重要(可在本文中了解更多相关内容)。为了尽可能地保护您的资产免受与腐蚀相关的问题,FK 系列接头有多种材料可供选择,包括合金 2507、合金 625 和 316 不锈钢。

合金 2507 专为高氯化物应用提供高水平的耐腐蚀性,有助于防止海上平台出现问题。成分包括镍、钼、铬、氮和锰,具有出色的抗均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀以及应力腐蚀开裂 (SCC) 性能,并同时保持可焊性。此外,2507 提供更高的屈服强度和拉伸强度以提高压力额定值,使 FK 接头能够以更薄的壁厚实现高压能力,从而增加流体流量。

基于对腐蚀影响因素以及抗腐蚀材料特性的深入了解,世伟洛克材料科学专家可帮助您经济性地选择适合您需求的优化材料组合。

当今石油与天然气应用的绝佳选择

当今上游石油与天然气运营商面临的挑战表明,需要能够在严苛应用中提供高水平性能的高品质、高可靠性组件。这包括为在严苛环境中有效运行而优化的石油与天然气接头。

世伟洛克 FK 系列接头提供了一种降低维护成本、提高生产速度、通过减少泄漏来减轻对环境的影响以及提高整体操作安全性的方法。凭借其稳健的设计、简化的装配过程和高性能合金的可用性,FK 系列接头成为当今要求严苛的上游石油与天然气行业的首选产品。此外,FK 系列接头由我们的全套服务项目提供支持,包括专业培训、现场评估、设计与装配服务等等。

联系石油与天然气流体系统专家,探讨如何利用先进的接头技术实现更高效的安装和更高的应用可靠性。

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