构建高效的流体系统
当今的石油与天然气专业人士面临着新的和不断变化的挑战。更深的油井和更长的深海回接目前与创新的钻井/生产技术结合使用，以最大限度地提高投资回报。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。与标准世伟洛克® 卡套管接头不同，世伟洛克® FK 系列接头专为满足这些需求而设计，是多种压力高达 22 500 psi (1551 bar) 的石油与天然气应用的理想选择。本白皮书将详细介绍如何通过遵循正确的装配流程借助 FK 系列实现高可靠性并降低维护成本，FK 系列接头如何通过其独特的设计减少泄漏来帮助减轻对环境的影响，以及如何通过保护您的系统免受腐蚀来提高整体安全性。
在当今的上游石油与天然气市场更高效地运营
随着全球各地的新油井越来越深，许多关键生产系统必须在全球某些最为苛刻的应用中提供毫不妥协的安全性和可靠性。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、提高生产速度、减轻对环境的影响并提高整体运营安全性。实现如此可靠的性能并非易事，但却是可能的。关键组件提供可靠、密封服务的能力可以帮助石油与天然气运营商应对此类挑战，尤其是在以下一些关键应用中。
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绝对重要，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单独的连接。它们中每一个都是潜在的泄漏点。
液压动力装置 (HPU)
HPU 为上部、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，卡套管接头是有助于系统可靠运行的重要元件。
上部脐带缆终端装置 (TUTU)
TUTU、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 系列接头均是实现可靠性能、最少维护和出色安全性的理想解决方案。
在本白皮书中，您将了解 FK 系列接头如何以及为何能够满足您应用需求的若干原因，其中包括：
- 为什么遵循安装最佳实践会实现高效、可重复的装配和可靠的长期性能
- 与上游空间中常见的传统接头技术相比，能够实现高水平性能的工程和设计特性
- 考虑 FK 系列接头的材料成分，以确保极端环境下的可靠的耐腐蚀性
FK 系列接头装配技术
在中压应用中具有长期的密封性能，FK 系列接头值得信赖。与其他接头相比，FK 系列接头在其生命周期内所需的维护量最少，因此有助于减少维护支出并提高运营效率。
根据应用或安装环境（例如，在车间与在现场），可以采用多种可靠且可重复的方法来安装 FK 系列接头。只要正确履行，每种方法都能够实现可靠的连接。
卡套管准备
FK 系列接头的正确安装始于正确的卡套管准备。
重要的是，FK 系列接头需要厚壁卡套管。切割厚壁卡套管需使用钢锯或动力锯，动力选项可实现更高的一致性和平滑性。
接下来，必须对卡套管进行去毛刺处理，以确保适当的接头功能和密封性。毛刺可能会脱落，并因嵌入小孔或排放口或者刮伤阀座或软密封（例如 O 型圈）而损坏系统其他部分的组件。手动去毛刺工具效果良好，但可用的动力选项同样可以加工出更平滑的边缘。
所需工具
准备好卡套管后，装配 FK 系列接头需要以下工具：
- 用于固定接头主体的台钳
- 适当规格的扳手和记号笔（用于按圈数装配）
- 带有适当大小的叉形扳手头的扭矩扳手（用于按扭矩装配）
- 预装工具（用于通过预装装配）
- FK 间隙检测规
- FK 深度标记工具，深度标记有助于确保卡套管完全插入接头底部
按扭矩安装
按扭矩安装 FK 系列接头时，需使用合适规格的扭矩扳手。这些说明仅适用于 1/4-in. 至 9/16-in. 的 FK 系列管接头。
按圈数安装
按圈数安装使用普通扳手而非扭矩扳手，并省去了计算所需扭矩的变量。这可以帮助安装人员提高一致性。这些说明仅适用于 1/4-in. 至 3/4-in. 的 FK 系列管接头。
2. 接下来，用记号笔标记螺母。牢牢固定住本体，然后使用适当规格的扳手将螺母拧紧一整圈。
预装
当按顺序进行多个连接时，通过预装装配或许是可取的。例如，通过装配线工艺在车间环境中装配接头时，可能会发现预装工艺更为有效。这些说明仅适用于 1/4-in. 至 9/16-in. 的 FK 系列管接头。
2. 接下来，从预装插装件上拆下塑料轴。
5. 然后，牢牢固定住预装工具，标记螺母并将其拧紧四分之三整圈。
为提高生产效率，也可以使用多头液压预装装置执行预装方法。
培训
使用 FK 系列接头时，技术人员完成深入介绍上述方法更多细节的世伟洛克综合培训计划会有所帮助。培训有助于所有员工了解安装 FK 系列接头的正确方法，并有助于降低额外的维护成本。所有培训均由世伟洛克经过认证的专家进行，并且适用于全球任何地点的项目。
专为实现密封性能而设计
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平台对环境的影响。
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，从而实现极高的承压能力。这些表面硬化的卡套可为不妥协性应用提供出色的抓紧力。
抗振性
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。此特性提高了经常遇到运行振动的应用的可靠性。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。
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。
合适尺寸
FK 系列接头的尺寸最大为 1 英寸，非常适合当今钻井方法的极端深度。更大的尺寸可以使平台在更深的深度实现高流速，从而达到其他接头无法达到的效率。
对比：FK 系列接头与锥形和螺纹接头
传统上，锥形和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，锥形和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
锥形和螺纹装配需要专业的知识和经验，并且装配过程可能是非常费力和非常耗时的。锥形和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形和螺纹接头快约五倍，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 系列接头可最大限度地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，锥形和螺纹接头最终会自然松脱，因此需要额外注意。据估计，典型的甲板上安装将需要大约 20% 的锥形和螺纹连接，需要在初始装配和压力测试期间进行返工。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，锥形和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，则锥形和螺纹接头的泄漏时间可能早于经营者的预期。
总计节省时间
FK 系列可以节省大量时间。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。
完成这两种接头类型的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。
可以合理地假设 FK 系列压缩接头从开始到结束需要四分钟。锥面螺纹接头需要 20 分钟（或多出五倍）。
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），而锥形和螺纹接头为 10000 分钟（166.7小时）。
材料选择考虑因素
当金属原子被流体氧化时会发生腐蚀，从而导致金属表面的材料损耗。这种损耗会减小元件的壁厚，并使其更易于引发机械故障。由于石油与天然气平台一直处在恶劣的环境中，腐蚀是一直是需要关注的问题，因此在指定各种关键组件时选择合适的材料至关重要。为了最大限度地保护您的资产免受与腐蚀相关的问题，FK 系列接头有多种不同的材料可供选择，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最高水平的耐腐蚀性，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。
世伟洛克材料科学专家可帮助您以最具成本效益的方式选择最适合您需求的优化材料组合。自 1947 年以来，我们的团队一直开展抗腐蚀方面的研究工作。由于我们深入了解导致腐蚀的因素以及有助于抵抗腐蚀的材料特性，因此可以帮助您简化选择。
了解腐蚀类型
在海上平台上，可能会出现多种不同形式的腐蚀。以下是每种腐蚀类型的快速分类及其识别方法。
均匀腐蚀
均匀腐蚀是一种最常见的形式且最易于识别，在金属表面上相对均匀地发生。尽管这种腐蚀通常不会导致灾难性故障，但在计算压力额定值时，必须考虑组件壁厚的逐渐减小。
局部点蚀
点蚀导致在材料表面上形成小的空腔或蚀坑。尽管可以通过全面的目视检查检测出来，但这些蚀坑可能发展到足以穿透卡套管的程度。在高温下的高氯环境中经常可以观察到点蚀。
局部缝隙腐蚀
在典型的流体系统中，卡套管与卡套管支架或管夹之间、相邻卡套管之间以及可能积聚在表面上的污垢和沉积物下方都存在缝隙。在卡套管安装中，缝隙几乎是无法避免的，并且紧密的缝隙造成的腐蚀威胁最大。
应力腐蚀开裂 (SCC)
由于 SCC 可能在低于合金屈服强度的应力水平下破坏组件，因此具有危险性。存在氯离子时，奥氏体不锈钢易受 SCC 影响。离子与拉伸应力最高的裂纹尖端的材料相互作用，从而使裂纹更易于发展。在发展过程中，可能难以检测到 SCC，并且可能突然出现最终失效。
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。从初始构建和调试到日常运营和维护，降低总生命周期成本都是重中之重。
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最佳选择。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。
我们的石油与天然气专家很乐意帮助您详细了解如何从在您的下一个项目中指定 FK 系列接头中受益。与我们的团队联系，开始讨论如何借助 FK 系列接头实现更高效的安装和更高的应用可靠性。