API 6A란 무엇이며 웰헤드 및 크리스마스 트리 장비에 왜 중요한가요?

A피I 6A 설계, 제조, 테스트 및 문서화를 관리하는 미국 석유 연구소 사양입니다. 수원 및 크리스마스 트리 장비 석유 및 가스 탐사 및 생산에 사용됩니다. 이는 케이싱 헤드 및 튜브 스풀부터 게이트 밸브, 초크 및 행거에 이르기까지 모든 것을 포괄하는 유정 압력 및 부식성 유체에 노출되는 장비에 대한 최소 성능 요구 사항을 설정합니다. 업스트림 석유 및 가스와 관련된 모든 운영자, 엔지니어 또는 조달 전문가는 다음 사항을 이해해야 합니다. A피I 6A — 이는 웰헤드 장비가 서비스에 적합하고 법적을 준수하며 극한의 압력 및 온도 조건에서 안전한지 여부를 결정하는 기본 표준입니다.

API 6A는 석유 및 가스 유정 응용 분야에서 실제로 무엇을 다루고 있습니까?

A피I 6A 유정을 굴착하는 순간부터 탄화수소가 생산 시스템으로 전달되는 지점까지 유정에 설치된 모든 압력 함유 및 압력 제어 장비를 포괄합니다. 이 표준은 미국석유협회(미국 석유 연구소)에서 발행했으며 현재 21차 개정판이며 내용은 ISO 10423에 맞춰져 있습니다. ISO 10423은 전 세계 석유 및 가스 운영 전반에서 인정받는 국제 표준입니다.

범위 API 사양 6A 다음을 포함하지만 이에 국한되지는 않습니다.

• 케이싱 헤드 및 케이싱 스풀: 케이싱 스트링을 지지하고 밀봉하는 표면의 구조적 기초는 유정으로 연결됩니다.
• 튜브 헤드 및 튜브 스풀: 생산 튜브를 지지하고 밀봉하여 고리와 생산 도관 사이의 흐름을 차단하는 장비입니다.
• 크리스마스 트리(수직 및 수평): 생성된 유체 또는 가스를 제어하고 방향을 지정하기 위해 유정 상단에 장착된 밸브, 초크 및 부속품의 조립체입니다.
• 게이트 밸브, 체크 밸브 및 플러그 밸브: 특정 보어 크기 및 압력 등급에 맞게 제조된 압력 등급 유량 제어 구성 요소입니다.
• 초크(포지티브 및 조정 가능): 웰헤드 배압 및 생산 속도를 제어하기 위해 흐름을 제한하는 장치입니다.
• 맨드릴 및 슬립형 행거: 케이싱이나 튜브 스트링을 매달고 웰헤드 스택 내에서 압력 밀봉을 제공하는 장비입니다.
• 웰헤드 커넥터 및 플랜지: 현장에서 웰헤드 구성요소의 모듈식 조립을 가능하게 하는 표준화된 끝 연결입니다.

API 6A 압력 등급 및 재료 등급은 어떻게 정의됩니까?

A피I 6A는 7가지 표준 압력 등급을 정의합니다. 주어진 유정 환경에 어떤 장비가 적합한지 집합적으로 결정하는 4가지 재료 등급이 있습니다. 올바른 압력 등급과 재료 등급을 선택하는 것은 선택 사항이 아닙니다. 지정되지 않은 장비는 업스트림 부문에서 웰헤드 고장, 파열 및 봉쇄 손실 사건의 주요 원인입니다.

API 6A 압력 등급 등급

는 A피I 6A 압력 등급 작동 압력은 평방 인치당 파운드(psi)로 표시되며 얕은 육상 가스정부터 고압 심해 및 HPH티(고압, 고온) 응용 분야까지 전체 범위를 포괄합니다.

표 1: API 6A 표준 작동 압력 등급, 미터법 등가물, 일반적인 업스트림 석유 및 가스 응용 분야.

API 6A 재료 클래스

A피I 6A는 네 가지 재료 클래스를 정의합니다. (AA, BB, CC, DD)은 생성된 유체의 부식성을 기준으로 최소 재료 요구 사항을 지정합니다. 이러한 등급은 서로 바꿔 사용할 수 없습니다. 산성(H2S 함유) 환경에서 잘못된 재료 등급을 선택하면 유정 장비의 치명적이고 빠른 고장 모드인 황화물 응력 균열(SSC)이 발생합니다.

표 2: API 6A 재료 클래스 AA, BB, CC 및 DD와 해당 철강 요구 사항, 부식 서비스 지정 및 일반적인 응용 환경.

API 6A 온도 등급 등급은 무엇이며 왜 중요한가요?

A피I 6A는 6가지 온도 등급 등급을 지정합니다. (케이, 엘, P, R, S, T)는 웰헤드 장비가 안정적으로 작동해야 하는 작동 온도 범위를 정의합니다. 온도 등급은 씰 엘라스토머 선택, 금속 재료 인성 요구 사항 및 테스트 프로토콜에 영향을 미치므로 유정 설계의 압력 등급만큼 올바른 온도 등급 선택이 중요합니다.

표 3: 작동 온도 범위와 일반적인 석유 및 가스 응용 환경에 따른 API 6A 온도 등급 등급.

실제로 표준 해양 생산을 위해 가장 일반적으로 지정되는 조합은 다음과 같습니다. PR2(제품 사양 레벨 2, 온도 등급 R) 심해 및 HPHT 작업에는 일반적으로 온도 등급 S 또는 T의 PSL 3 또는 PSL 4 .

API 6A 제품 사양 수준(PSL)은 서로 어떻게 다릅니까?

API 6A의 PSL(제품 사양 수준)은 점점 더 엄격한 제조, 테스트 및 문서화 요구 사항을 정의합니다. — PSL 1(최소)에서 PSL 4(최대)까지. 더 높은 PSL 레벨마다 협상할 수 없는 필수 요구 사항이 추가됩니다. 이는 유정 장비의 제조 품질에 있어 어려운 부분을 나타냅니다.

는 practical difference between PSL levels is significant. For example, a PSL 1 게이트 밸브 정수압 쉘 테스트와 시트 테스트만 필요합니다. 에이 PSL 4 게이트 밸브 동일한 치수와 압력 등급을 가지려면 전체 재료 추적성, 저온 충격 테스트, 모든 압력 함유 용접의 비파괴 검사(NDE), 경도 조사, 정격 압력에서의 가스 시트 테스트, 전체 치수 검사 및 ISO 9001 또는 이에 상응하는 인증을 받은 품질 관리 시스템이 필요합니다.

• PSL 1: 최소 요구 사항. 수압 테스트 및 육안 검사. 달콤한 서비스를 제공하는 위험도가 낮은 육상 애플리케이션에 적합합니다. 가장 경제적인 옵션으로 유정 압력이 낮은 성숙한 현장에서 자주 사용됩니다.
• PSL 2: 재료 추적성, 샤르피 충격 테스트 및 용접 연결의 NDE를 추가합니다. 대부분의 해외 및 표준 생산 작업의 기준선입니다. 글로벌 석유 및 가스 조달에서 가장 자주 지정되는 클래스입니다.
• PSL 3: 모든 압력 함유 부품, 가스 테스트 요구 사항 및 더 엄격한 치수 허용 오차에 대한 전체 NDE를 추가합니다. 고압 해양 환경, 신맛이 나는 서비스 및 개입에 비용이 많이 들거나 위험한 설치에 필요합니다.
• PSL 3G: PSL 3 요구 사항과 모든 압력 함유 씰 및 시트에 대한 필수 가스 테스트. 가스 압력 하에서 엘라스토머 씰 무결성이 중요한 HPHT 응용 분야 및 심해 크리스마스 트리에 대한 표준입니다.
• PSL 4: 는 highest level. Every individual component undergoes the full test protocol. Required for safety-critical wellhead equipment in HPHT wells rated at 15,000 psi or 20,000 psi, typically mandated by operators in ultra-deepwater and frontier exploration programs.

일반적인 웰헤드 설치에는 어떤 API 6A 장비가 필요합니까?

API 6A 표준에 따라 제작된 완전한 육상 또는 해상 웰헤드 어셈블리는 일반적으로 6~10개의 주요 구성 요소로 구성됩니다. , 각각 고유한 압력 등급, 온도 등급 및 PSL 지정이 있습니다. 전체 장비 스택을 이해하면 조달 팀, 유정 엔지니어 및 HSE 직원이 유정의 의도된 서비스 수명에 비해 구성 요소가 부족하게 지정되지 않았는지 확인하는 데 도움이 됩니다.

는 Standard API 6A Wellhead Stack from Bottom to Top

• 지휘자/구조상 케이싱 머리: 는 first pressure-containing component welded to the conductor pipe at surface. Provides the foundation for all subsequent wellhead equipment and the first stage of annular pressure isolation.
• 케이싱 스풀: 각 후속 케이싱 스트링을 고정하고 밀봉하는 중간 하우징입니다. 다중 스트링 웰에는 도체 헤드와 튜브 헤드 사이에 2개 또는 3개의 케이싱 스풀이 있을 수 있습니다.
• 튜브 헤드 스풀: 는 component that lands and seals the production tubing string and provides the pressure boundary between the wellbore and the Christmas tree above. Integral pack-off elements seal around the production tubing.
• 튜브 걸이: 튜빙 헤드 내에 생산 튜빙 스트링을 매달고 튜빙 스트링 상단에 1차 환형 씰을 제공하는 맨드릴 또는 슬립형 장치입니다.
• 마스터 게이트 밸브(상부 및 하부): 는 primary isolation valves on the Christmas tree. Most wellhead designs include both an upper and lower master valve — the lower master valve is the last line of well control isolation if a surface emergency requires shutting in the well.
• 날개 밸브(생산 및 제거): 생산된 유체를 생산 흐름선으로 직접 보내거나 유정 제어 상황에서 펌프 트럭에서 킬 유체 주입을 허용하는 크리스마스 트리의 측면 배출 밸브입니다.
• 초크 밸브: 흐름을 제한하여 생산 속도를 제어합니다. 포지티브 초크는 고정 오리피스 플레이트를 사용합니다. 조정 가능한 초크는 다양한 흐름 제한을 허용하며 활성 생산 관리의 표준입니다.
• 면봉 밸브: 는 topmost valve on the Christmas tree, used to provide a pressure barrier when wireline or coiled tubing operations are being conducted through the tree.

API 6A는 ISO 10423 및 기타 관련 표준과 어떻게 비교됩니까?

A피I 6A and ISO 10423 are technically equivalent standards — ISO 10423은 API 6A에 대응하여 국제적으로 인정받는 표준을 제공하기 위해 미국 석유 연구소와 협력하여 개발되었습니다. 두 표준은 동일한 기술 요구 사항을 공유하며, 전 세계 대부분의 규제 관할권에서 하나에 인증된 장비가 다른 표준에 따라 허용됩니다.

표 4: ISO 10423, API 6D, NACE MR0175 및 API 16A를 포함한 관련 석유 및 가스 표준과 API 6A의 비교.

API 6A 규정 준수가 필수인 이유는 무엇이며 규정 미준수의 결과는 무엇입니까?

A피I 6A compliance is mandatory in most oil-producing jurisdictions because non-compliant wellhead equipment creates direct risks of blowout, personnel injury, environmental contamination, and regulatory prosecution. 미국의 경우 BSEE(Bureau of Safety and Environmental Enforcement)에서는 모든 해양 작업에 대해 API 6A 호환 웰헤드 장비를 요구합니다. 영국의 보건안전청(HSE), 노르웨이의 석유안전청(PSA) 및 브라질, 호주, 중동, 동남아시아의 동등한 규제 기관은 모두 참고 자료입니다. A피I 6A 또는 해당 유정 무결성 규정의 ISO와 동등한 수준입니다.

는 consequences of deploying non-compliant equipment are severe and well-documented. A wellhead failure at 10,000 psi working pressure releases energy equivalent to several tons of TNT in milliseconds, destroying equipment, injuring personnel, and potentially igniting a well fire that can burn for days before being controlled. Beyond the immediate safety hazard, operators face regulatory shutdown of all operations, equipment replacement costs that routinely exceed $5–$50 million for a single deepwater well, civil liability claims, and potential criminal prosecution of responsible individuals under occupational safety legislation.

제조업체 및 공급업체의 경우 API 6A 규정을 준수하려면 라이선스가 부여된 품질 관리 시스템을 유지하고, 정기적인 API 감사를 제출하고, 모든 사양 요구 사항이 충족되고 문서화된 경우에만 장비에 스탬핑을 해야 합니다. 안 A피I 6A monogram license — 장비에 물리적으로 찍힌 API 모노그램 —은 제조업체의 품질 시스템이 표준에 대해 독립적으로 검증되었음을 나타내는 주요 시장 신호입니다.

운영자는 조달 문서에 API 6A 장비를 어떻게 지정해야 합니까?

구매 주문 또는 자재 요청의 올바른 API 6A 사양에는 5가지 정보가 필요합니다. 장비 유형, 작동 압력 등급, 온도 등급, 재료 등급 및 PSL 수준. 이들 중 하나라도 생략하면 공급업체가 자신에게 유리하게 해결하게 될 모호성이 발생합니다. 일반적으로 가장 낮은(가장 저렴한) 규정 준수 옵션을 기본값으로 설정합니다.

올바르게 지정됨 A피I 6A gate valve 구매 주문서는 다음과 같습니다.

게이트 밸브, 3-1/16" 보어 x 10,000 psi WP, API 6A, PSL 3, 온도 등급 R, 재료 등급 BB(NACE MR0175에 따른 사워 서비스), API 모노그램 필요, 재료 추적성 문서 및 NDE 인증서 포함.

추가 조달 고려 사항 A피I 6A equipment 다음을 포함합니다:

• 제3자 검사(TPI): PSL 3 및 PSL 4 장비의 경우 운영자는 정기적으로 독립적인 검사 기관을 고용하여 FAT(공장 승인 테스트)를 확인하고 MTR(재료 테스트 보고서)을 검토하며 장비가 배송되기 전에 릴리스 노트를 발행합니다.
• 추적성 문서: 모든 압력 함유 구성 요소는 최종 제품부터 강철의 원래 열까지 추적 가능해야 합니다. 열 인증서, 화학 분석 보고서 및 기계적 테스트 결과는 현장 장비와 함께 제공되어야 합니다.
• 엘라스토머 식별: 씰 재료(O-링, 패킹 요소)는 생산된 유체 화학과 호환되어야 합니다. 저온 서비스에는 HNBR 또는 FFKM 엘라스토머가 필요합니다. 신맛이 나는 서비스에는 NORSOK M-710 또는 이에 상응하는 인증을 받은 H2S 저항성 엘라스토머가 필요합니다.
• 리드타임 및 재고 가용성: PSL 3 및 PSL 4 장비는 일반적으로 새로운 제조의 리드 타임이 14~26주입니다. 시간에 민감한 시추 프로그램의 운영자는 마스터 게이트 밸브 및 윙 밸브와 같이 사용 빈도가 높은 구성 요소의 안전 재고를 유지해야 합니다.

석유 및 가스 운영 분야의 API 6A에 대해 자주 묻는 질문

결론: API 6A가 유정 안전 및 무결성의 초석으로 남아 있는 이유

A피I 6A 60년 이상 유정 및 크리스마스 트리 장비에 대한 기술 표준을 정의해 왔으며, 그 지속적인 관련성은 석유 및 가스 생산에 대한 엔지니어링 과제의 일관성과 이를 해결하기 위해 표준이 진화한 엄격함을 모두 반영합니다. 2,000psi에서 작동하는 얕은 육상 유정부터 20,000psi의 심해 HPHT 탐사정까지, 이 표준은 운영자, 제조업체, 규제 기관 및 검사 기관이 전 세계 어디에서나 동일한 요구 사항에 따라 작업할 수 있도록 하는 공통 기술 언어를 제공합니다.

엔지니어 및 조달 전문가에게 있어 중요한 시사점은 실용적입니다. 조달 문서에 항상 5가지 매개변수(장비 유형, 작동 압력, 온도 등급, 재료 등급, PSL 수준)를 모두 지정해야 한다는 것입니다. 예산 제약이 아닌 실패 결과에 PSL 수준을 일치시킵니다. 장비의 API 모노그램이 해당 특정 항목에 대한 완전한 문서로 뒷받침되는지 확인합니다.

업계가 계속해서 더 깊은 물, 더 뜨거운 저수지, 더 화학적으로 공격적인 생산 유체를 개발함에 따라, A피I 6A 계속 발전할 것입니다. 그러나 핵심 목적은 변함이 없습니다. 즉, 세계에서 가장 강력하고 위험한 압력 시스템을 제어하는 장비가 유정 무결성이나 개인 안전을 타협하지 않는 표준에 따라 설계, 제작 및 테스트되도록 보장하는 것입니다.