GBT 21412.4-2013 石油天然气工业 水下生产系统的设计与操作 第4部分:水下井口装置和采油树设备.pdf

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  • 常压潜水系统 环空主阀 美国国家标准学会 美国石油学会 美国机械工程师协会 环空抽汲阀 美国焊接学会 环空翼阀 防喷器 完井导向基座

    4使用条件和产品规范级别

    GBT标准规范范本指设备的设计压力、温度级别和不同的井身结构

    额定压力值是指以兆帕(MPa)表示的额定T.作压力.括号内给出以磅每平方英寸(psi)表示的 此处压力指的是表压

    温度级别是指从最低(环境或流体)温度至流体的最高温度范围.以摄氏度(℃)表示.括号内给 氏度(F)表示的等效值。IS0)10423列出了温度级别

    4.1.4酸性环境标志和标记

    pH; 温度; 氯化物的浓度; 硫元素。 注:A.VSINACEMR0175IS)15156等效于IS)15156(所有部分).适用于本条的规定 在选材时.采购方也应考虑附录M列出的各种环境因素和生产变化

    表规定的材料科级别AAHH质 用来指出那些设备构件的材料。附录M给出了根据滞留流体成分和工作条件进行材料级别选择的 指南。

    的要求。这些PSI.标志对材料鉴定、试验和文件规定了不同级别要求。PSL.3G不一定意味着总成应 进行超过部件或组件级别的气密性试验(例如单个阀、节流阀、油管悬挂器等)。采购方应规定是否要求 在FAT时把按PSI.3G制造的高级总成(例如VXT或HXT总成)作为一个整体单元进行气密性 试验。

    5.1.1.1产品性能

    产品性能由制造商根据分析和试验来规定·具体为: 设计确认试验(见5.1.7):用来证明和鉴定通用系列产品的性能.能够反映出不同规格产品规 定的性能特征。 性能要求:规定处于发运状态的特定产品的运行性能(按5.1.1和5.1.2规定),应通过参考T 广验收试验和有关的设计确认试验数据来证明, 性能要求是对产品在发运状态下特定的和唯一的要求。应按照5.1、6.1和第7章~第11章设计和 签定所有产品的应用

    5.1.1.2承压完整性

    在不超过应力准则的条件下.产品的设计应能够在额定温度下承受额定1作压力,而不会产生阻码 满足其他任性能要求的变形

    5.1.1.3温度完整性

    产品设计应从表1选择适当的材料级别.并应符合IS()10423的要求

    5.1.1.5 承载能力

    产品运们时 或温度循环、外部载荷循环和多次 确认试验中所验证的适用场所作业

    5.1.1.7操作力或操作

    产品应设计成能在制造商适用的力或扭矩规范范围内,及在操作力或操作扭矩设计确认试验中所 验证的适用场所作业

    5.1.1.8 储能

    设计应考虑储能的释放,并确保在拆开附件、总成等之前能够安全地释放储能。典型的示例包括但 不局限于封存压力和压缩弹簧

    5.1.2.1额定压力值

    5.1.2.1额定压力值

    6.1.2.1.1总则

    外.应考虑外部载荷(例如弯曲力矩、拉伸载荷)、环境静水压载荷和疲劳的影响。在本部分中,额定压力 应理解为额定T.作压力(3.1.42")。 深水环境下.由于外部静水压超过内部孔压,将导致密封处产生反压.设计密封时,在所有工作条件 下(例如试运行、试验、启动、操作、降压开采等)均宜考虑这一因素

    5.1.2.1.2水下采油树

    5.1.2.1.2.1标准额定压力值

    只要可行,采购方应对井口承压和控压的总成设备(例如阀、节流阀、并口头和连接装置)按下面规 定一个设计和制造的标准额定工作压力:34.5MPa(5000psi)、69MPa(10000psi)或103.5MPa (15000psi)。标准额定压力值利于提高设备的安全性和互换性.特别是端部连接符合本部分或其他工 业标准,例如IS()10423。除了通向井内(例如SCSSV.化学剂注人口I.传感器)上游构件的油管悬挂器 导管和(或)采油树贯穿和连接外,承压和控压件不考虑中间额定压力值,例如49.5MPa(7500)psi),可 以有高下工作压力的设计要求

    2非标准额定工作压力值

    非标准额定压力值不在本部分的范围之内

    5.1.2.1.3油管悬挂器

    水下油管悬挂器的标准 03.5 MP 具有液流通道.其压力不应超过油 17.2 MPa(2 500 psi)

    5.1.2.1.4水下口装置

    psi)和 103.5 MPa(15 000 psi) 根据尺寸、连接螺纹和使用要求,工具和内部构件(例

    5.1.2.1.5泥线设备

    5.1.2.1.6液压控制构件

    所有不暴路于开眼流体的液 线的液压RWP(设计压力).应符合制造商的 书面规范。所有使用液压系统操作的构件.应设计成能在0.9倍液压RWP或更低压力下完成其预期功 能.并应能够承受最大1.1倍液压RWP的足常压力

    5.1.2.1.7螺纹限制

    设计用于机械连接的具有小孔径连接孔径上限25 mm(1.00in)、试验孔和仪表连接的设备.应 具有内螺纹.应符合7.3规定的使用限制和表2给出的规格及RWP极限。也可以使用小孔径、试验孔 或仪表连接专用的具有内螺纹并满足7.3要求的()EC

    1)原文为3.1.11.似有误

    表2内螺纹连接的额定压力值

    5.1.2.1.8其他设备

    其他设备(例如送入、回收和试验工具)的设计应符合采购方或制造商的规范

    5.1.2.2额定温度

    5.1.2.2.1标准额定工作温度

    5.1.2.2.2海水冷却的标准额定工作温度调整

    如果制造商通过分析或试验表明.当水下井口装置、泥线悬挂装置和采油树总成上的某些设备 阀和节流阀驱动器)中滞留流体温度至少为121℃(250"F)时.其T作温度将不超过66℃(150 设备的整个额定温度范围可以设计为2℃(35F)~66℃(150F)。 相反.采用隔热材料隔离海水的水下构件和设备.应证明其能在指定温度级别的温度范围内工作

    5.1.2.2.3温度设计的考虑

    考虑温度梯度和周期对设备上金属和非金属件

    5.1.2.2.4购存或试验温度的考虑

    如果水下设备在地面所要贮存或试验的温度超出额定温度范围,那么.应与制造商联系以确 采用推荐的特殊贮存或地面试验程序。制造商应将任何这样的待殊贮存或地面试验需要考虑的 成文件。

    纹的小径面积得到的螺栓应力不应超过IS()10423给出的极限

    5.1.3.7特定设备

    见IS0)10423。此外,设计附加要求见第6 章。如果第6章~第11章中的特定设计要求 设计要求

    5.1.3.8提升设备设计

    5. 1.3.8.1总则

    提升装置分为两类进行设计和试验:永久安装的提升设备和可重复使用的提升设备。因为可 用的提升设备在其整个寿命期间承受提升循环,因此,可重复使用的提升设备的试验更加严格。 提供了可重复使用的提升设备和永久安装的提升设备的设计、试验和维护指南。 井眼专用送入、取出设备,应按5.1.3.6或5.1.3.7、附录H或附录K(如适用)的规定设计

    5.1.3.8.2耳板

    立按附录K的规定设计。耳板的承载能力应按5

    5.1.3.8.3主构件

    主构件是提升载荷直接加载路径中的 件承压或控压,且设计成能在提关 增压时,则承载能力应包括内部额定工作压力 起的附加应力

    5.13.8.4载荷试验

    提升耳板的载荷试验宜按附录K进行

    5.1.4其他设计资料

    .1.4.1分数对小数的换算

    IS010423附录B给出了分数对小数的等效值

    除非在本部分的表或图内另有规定.否则,应采用下列公差: a)尺寸格式X的尺寸公差为士0.5mm(X.X为土0.02in)。 b)尺寸格式X.X的尺寸公差为土0.5mm(X.XX为士0.02in)。 c)尺寸格式X.XX的尺寸公差为±0.13mm(X.XXX为±0.005in)。

    除非在本部分的表或图内另有规定.否则,应采用下列公差: a)尺寸格式X的尺寸公差为士0.5mm(X.X为土0.02in)。 b)尺寸格式X.X的尺寸公差为土0.5mm(X.XX为士0.02in)。 c)尺寸格式X.XX的尺寸公差为±0.13mm(X.XXX为±0.005in)。

    形状尺寸。 尺寸小于10mm(0.39in)时.应以两位数的精度表示,以便英制等效值在相同的两位数制造公差 范之内。

    5.1.4.3端部和出口螺栓连接

    5.1.4.3.1孔排列

    IS0法兰用的端部和出口螺栓孔应等距分布并跨在共同的中心线上,见表7。

    5.1.4.3.2螺柱螺纹的旋合

    5.1.4.4其他螺栓连接

    5.1.4.5试验、排放、注入和仪表连接

    5.1.4.5.1密封

    所有试验、排放、注入和仪表连接.应保证在其安装设备的试验压力下密封不泄蒲 所提供的方法应保证在试验、排放、注人或仪表连接装置拆开之前,可以安全地排放在其之下的任 何力。

    5.1.4.5.2试验和仪表连接接口

    5.1.4.6外部防腐蚀程序

    应通过选择适当的材料、涂层系统和阴极保护,为水下采油树设备和井口装置提供外部防离。防履 程序是由试验、监视、更换报废设备组成的一项连续工作。防腐程序的实施不在本部分的范围之内。

    5.1.4.7表面涂层

    5.1.4.7.1方法

    5.1.4.7.2记录保存

    5.1.4.7.3颜色选择

    5.1.4.8阴极保护

    局限于尺寸、试验和工作压力、材料、环境要求和其他作为设计依据的有关要求。设计文件的媒介应清 析、明了、可复制和可检索。设计文件从该型号、规格和额定工作压力的最后一台产品制造完成后.至少 应保存五年。在反映本部分要求、采购方的技术要求或制造商白已要求的制造商规范中,应记录所有设 计要求。制造商的规范可以由文本、图形、电子文件等组成,

    计文件应由原设计人员之外的其他有资格的人员

    5.1.7设计确认试验

    5. 1.7.2 总则

    采用这些确认程序来鉴定设计的原型设备(或首件制品)和装置.应能在设计、生产尺寸或公差、预 期制造过程、偏差和材料方面代表生产样机。如果产品设计在配合、型式、功能或材料方面有任何更改, 制造商应将相应更改对产品性能的影响形成文件。有实质性更改的设计应当作为一种新设计.要求重 新试验。设计的实质性更改影响预期使用条件下的产品的性能。实质性更改被认为是会影响产品或预 期使用性能的对以前鉴定的结构或材料选择的任何更改。设计的实质性更改应予以记录,制造商应有 充分理由证明是否需要重新鉴定。这可以包括配合、型式、功能或材料方面的更改。如果新材料的适用 性可用其他方法证实,那么.材料的更改可不必重新试验 注:当"配合"定义为零件之间的几何关系时·配合包括零作和配合件设计期间使用的公差准则:当"配合定义为 种适应或成形的状态时.配合包括密封件及其配合件设计期间使用的公差准则。 当产品具有主次独立密封机构时.密封机构应单独地进行验证。除非设备使用时或设备用在密封

    2)原文为3.5.1.7.似模

    5.1.7.3试验介质

    园林设计图纸、效果图制造商可以选择用气密性试验代替某些或所有要求的压力设计确认试验。设计确认试验程序和验 收准则应满足5.4的要求

    5.1.7.4压力循环试验

    表3列出了模拟现场长期作业中出现的启动和关断压力循环应反复承受静水压(或气压,如适用 循环试验的设备。在这些静水压循环试验时,在达到规定的压力循环数之前.设备应交替地加压到满额 定工作压力.然后充分地泄压。每一个压力循环均不要求保压期。在静水压循环试验前后,应进行标准 静水压(或气压,如适用)试验(见5.4)

    5.1.7.5载荷试验

    程分析予以验证。设备在试 捡时.在满足其他任何性能要求的条件下(除非另有规定),应按表3的循环数加载到额定能力而不变 形。工程分析应采用符合形成文件的工业作法的技术和程序进行分析。 控压件的载荷试验见5.1.3.3.主构件的载荷试验见5.1.3.6

    5.1.7.6温度循环试验

    设计确认试验应在RWP或载荷条件下,在试验温度或超出额定T作温度类别范围之外的温度 进行。 表3列出了模拟现场长期作业中出现的启动和关闭应反复承受温度循环试验的设备。进行这些温 度循环试验时,设备应交替加热和冷却至按5.1.2.2确定的额定T.作温度类别的上限和下限。在温度循 环期间,设备应在温度极限施加额定.T.作压力,而无超出IS()10423中验收准则的泄漏。作为试验的一 种替代方法,制造商应提供符合形成文件的T.业作法的其他客观证据.证实设备在温度上限和温度下限 时满足性能要求

    暖通空调设计、计算5.1.7.7寿命周期或耐久性试验

    寿命周期或耐久性试验(例如连接装置上装配拆卸试验和阀、节流阀和驱动器操作试验)自的是评 价所试验设备的长期磨损特性。该试验可在制造商规定的某一温度下进行,当对该产品和额定值适当 时可形成文件。表3列出了模拟现场长期作业应进行持久寿命周期或耐久性试验的设备。在这些寿 命周期或耐久性试验时.设备的T.作循环应按照制造商的性能规范[即按满扭矩装配或拆卸.在满额定 工作压力下开启和(或)关闭」。包含对扣器的连接装置,满载拆或卸应作为循环的一部分。表3列出了 零部件的寿命周期或耐久性试验的附加技术要求,见涵盖这些零部件的特定设备章节(第6章~第11 章)。该试验应包括辅助功能.例如连接器辅助解锁。如果能够证明在耐久性循环试验规定的条件下, 压力和(或)温度试验给构件或总成加载的方式类似,则在耐久性循环试验规定的总循环数中,可以累计 那些循环。例如.某一阀试验用的200次压力循环和3次温度循环,可以作为203个循环累计到耐久性 循环要求的600个总循环数中

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