API 6A とは何ですか? API 6A が坑口やクリスマス ツリーの機器にとって重要な理由は何ですか?

API 6A は、設計、製造、テスト、および文書化を管理する米国石油協会の仕様です。 坑口とクリスマスツリーの設備 石油とガスの探査と生産に使用されます。これは、坑井の圧力や腐食性流体にさらされる機器の最低性能要件を確立しており、ケーシングヘッドやチューブスプールからゲートバルブ、チョーク、ハンガーに至るまで、あらゆるものをカバーしています。上流の石油とガスに関わるオペレーター、エンジニア、または調達専門家は、次のことを理解する必要があります。 API 6A — これは、坑口設備がサービスに適しているか、法に準拠しているか、極度の圧力と温度条件下で安全であるかどうかを決定する基本的な規格です。

API 6A は石油およびガスの坑口アプリケーションで実際に何をカバーしていますか?

API 6A 坑井が掘削された瞬間から炭化水素が生産システムに送られる地点まで、坑口に設置されたすべての圧力保持装置および圧力制御装置を対象としています。この規格は米国石油協会によって発行され、現在第 21 版が発行されており、その内容は世界の石油およびガス事業全体で認められている国際的な同等規格である ISO10423 に準拠しています。

の範囲 API仕様6A 以下が含まれますが、これらに限定されません。

• ケーシングヘッドとケーシングスプール: ケーシングストリングを支持し密閉する表面の構造基礎が坑井内に流れ込みます。
• チューブヘッドとチューブスプール: 生産チューブを支持して密閉し、環状部と生産導管の間の流れを隔離できる装置。
• クリスマスツリー（縦型と横型）： 生産される流体またはガスを制御および指示するために坑口の上部に取り付けられたバルブ、チョーク、継手のアセンブリ。
• ゲートバルブ、チェックバルブ、プラグバルブ： 特定のボアサイズと圧力定格に合わせて製造された圧力定格流量制御コンポーネント。
• チョーク (ポジティブおよび調整可能): 流れを制限して坑口の背圧と生産量を制御する装置。
• マンドレルとスリップタイプのハンガー: ケーシングまたはチューブのストリングを吊り下げ、坑口スタック内に圧力シールを提供する装置。
• 坑口コネクタとフランジ: 標準化された端部接続により、現場で坑口コンポーネントをモジュール式に組み立てることができます。

API 6A の圧力定格と材料クラスはどのように定義されていますか?

API 6A では 7 つの標準圧力定格が定義されています そして、特定の坑井環境にどの機器が適切であるかを集合的に決定する 4 つの材料クラス。正しい圧力定格と材料クラスを選択することは任意ではありません。仕様が不十分な機器は、上流部門における坑口の故障、噴出、格納容器の喪失イベントの主な原因です。

API 6A 圧力定格クラス

の API 6A 圧力定格 作動圧力はポンド/平方インチ (psi) で表され、陸上の浅いガス井から高圧深海および HPHT (高圧高温) 用途までの全範囲をカバーします。

表 1: API 6A 標準使用圧力定格、そのメートル相当値、および典型的な上流の石油およびガス用途。

API 6A マテリアル クラス

API 6A は 4 つのマテリアル クラスを定義します (AA、BB、CC、DD) は、生成される流体の腐食性に基づいて最小限の材料要件を指定します。これらのクラスは互換性がありません。サワー (H2S 含有) 環境で誤った材料クラスを選択すると、坑口設備の壊滅的かつ急速な故障モードである硫化物応力亀裂 (SSC) が発生します。

表 2: API 6A 材料クラス AA、BB、CC、DD とその鋼材要件、腐食サービス指定、および一般的なアプリケーション環境。

API 6A 温度定格クラスとは何ですか? それが重要な理由は何ですか?

API 6A では 6 つの温度定格クラスが指定されています (K、L、P、R、S、T) は、坑口機器が確実に動作しなければならない動作温度範囲を定義します。温度定格はシールエラストマーの選択、金属材料の靱性要件、および試験プロトコルに影響を与えるため、坑井の設計では正しい温度クラスの選択が圧力定格と同じくらい重要になります。

表 3: API 6A の温度定格クラスと動作温度範囲、および一般的な石油およびガスのアプリケーション環境。

実際には、標準的なオフショア生産で最も一般的に指定される組み合わせは次のとおりです。 PR2（製品仕様レベル2、温度クラスR） 一方、深海および HPHT の運用では通常、 温度クラス S または T の PSL 3 または PSL 4 .

API 6A 製品仕様レベル (PSL) は互いにどのように異なりますか?

API 6A の製品仕様レベル (PSL) では、製造、テスト、および文書化の要件が徐々に厳しくなっています。 — PSL 1 (最小) から PSL 4 (最大) まで。 PSL レベルが高くなるほど、交渉で取り除くことができない必須要件が追加されます。それらは、坑口装置の製造品質の厳しい基準を表します。

の practical difference between PSL levels is significant. For example, a PSL1ゲートバルブ 静水圧シェルテストとシートテストのみが必要です。あ PSL4ゲートバルブ 同一の寸法と圧力定格の製品には、完全な材料トレーサビリティ、低温での衝撃試験、すべての圧力がかかる溶接部の非破壊検査 (NDE)、硬度調査、定格圧力でのガスシート試験、および全寸法検査が必要です。さらに、ISO 9001 または同等の認証を受けた品質管理システムが必要です。

• PSL 1: 最小要件。水圧試験と目視検査。充実したサービスを提供する低リスクの陸上用途に適しています。最も経済的なオプションで、坑口圧力が低い成熟した油田でよく使用されます。
• PSL 2: 材料トレーサビリティ、シャルピー衝撃試験、溶接接続の NDE を追加します。ほとんどのオフショアおよび標準的な生産業務のベースライン。世界の石油およびガス調達において最も頻繁に指定されるクラス。
• PSL 3: すべての圧力がかかる部品の完全な NDE、ガス試験要件、およびより厳しい寸法公差を追加します。高圧のオフショア環境、厳しいサービス、介入に費用がかかるか危険な設置場所に必要です。
• PSL 3G: PSL 3 要件に加え、すべての圧力を含むシールとシートのガス試験が義務付けられています。ガス圧下でのエラストマーシールの完全性が重要な HPHT 用途および深海のクリスマスツリーの標準です。
• PSL 4: の 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.

一般的な坑口の設置ではどの API 6A 機器が必要ですか?

API 6A 標準に従って構築された完全な陸上または海上の坑口アセンブリは、通常 6 ～ 10 個の主要コンポーネントで構成されます。 、それぞれに独自の圧力定格、温度クラス、PSL 指定があります。機器全体のスタックを理解することは、調達チーム、坑井エンジニア、HSE 担当者が坑井の予定耐用年数に対して仕様が不足しているコンポーネントがないことを確認するのに役立ちます。

の Standard API 6A Wellhead Stack from Bottom to Top

• 導体/構造ケーシングヘッド: の 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.
• ケーシングスプール: 後続の各ケーシングストリングを着地させて密閉する中間ハウジング。マルチストリング ウェルには、導体ヘッドと配管ヘッドの間に 2 つまたは 3 つのケーシング スプールがある場合があります。
• チューブヘッドスプール: の 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.
• チューブハンガー: チューブヘッド内で製造チューブストリングを吊り下げ、チューブストリングの上部に一次環状シールを提供するマンドレルまたはスリップタイプの装置。
• マスターゲートバルブ（上部および下部）： の 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.
• ウィングバルブ (プロダクションおよびキル): クリスマスツリー上のサイドアウトレットバルブは、生産された流体を生産フローラインに誘導したり、坑井制御状況でポンプトラックから殺傷流体を注入したりすることができます。
• チョークバルブ: 流量を制限することで生産速度を制御します。ポジティブチョークは固定オリフィスプレートを使用します。調整可能なチョークにより、可変流量制限が可能になり、アクティブな生産管理の標準となっています。
• スワブバルブ: の 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 6A は ISO 10423 およびその他の関連標準とどのように比較されますか?

API 6A と ISO 10423 は技術的に同等の規格です — ISO 10423 は、国際的に認められた API 6A に相当するものを提供するために、米国石油協会と協力して開発されました。 2 つの規格は同一の技術要件を共有しており、一方で認証された機器は、世界中のほとんどの規制管轄区域でもう一方の規格でも受け入れられます。

表 4: API 6A と、ISO 10423、API 6D、NACE MR0175、API 16A などの関連する石油およびガス規格との比較。

API 6A への準拠が必須なのはなぜですか?また、準拠しない場合にはどのような結果が生じますか?

API 6A への準拠は、ほとんどの産油法域で義務付けられています。これは、準拠していない坑口設備が噴出、人身傷害、環境汚染、および法的訴追の直接的なリスクを生み出すためです。 米国では、安全環境執行局 (BSEE) がすべての海洋操業に API 6A 準拠の坑口設備を要求しています。英国の安全衛生局 (HSE)、ノルウェーの石油安全局 (PSA)、およびブラジル、オーストラリア、中東、東南アジアの同等の規制当局はすべて参照しています。 API 6A または坑井健全性規制における ISO と同等のもの。

の 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.

メーカーとサプライヤーにとって、API 6A に準拠するには、ライセンスを受けた品質管理システムを維持し、定期的な API 監査に提出し、すべての仕様要件が満たされ文書化された場合にのみ機器にスタンプを押す必要があります。アン API 6Aモノグラムライセンス — 機器に物理的に刻印された API モノグラム — は、メーカーの品質システムが規格に対して独立して検証されていることを示す主要な市場シグナルです。

オペレーターは調達文書で API 6A 機器をどのように指定する必要がありますか?

注文書または資材要求における正しい API 6A 仕様には、次の 5 つの情報が必要です。 機器のタイプ、使用圧力定格、温度クラス、材料クラス、および PSL レベル。これらのいずれかを省略するとあいまいさが生じますが、サプライヤーは通常、デフォルトで最も適合性の低い (最も安価な) オプションを選択することで、自社に有利に解決します。

正しく指定された API 6A ゲートバルブ 注文書は次のようになります。

ゲート バルブ、3-1/16 インチ ボア x 10,000 psi WP、API 6A、PSL 3、温度クラス R、材料クラス BB (NACE MR0175 に基づくサワー サービス)、API モノグラムが必要、材料トレーサビリティ文書および NDE 証明書付き。

調達に関する追加の考慮事項 API 6A 機器 含まれるもの:

• 第三者検査 (TPI): PSL 3 および PSL 4 機器の場合、オペレーターは定期的に独立した検査機関と連携して、工場受入れテスト (FAT) に立ち会い、材料試験レポート (MTR) を確認し、機器の出荷前にリリースノートを発行します。
• トレーサビリティに関する文書: 圧力を含むすべてのコンポーネントは、最終製品から鋼の元の熱まで遡って追跡できる必要があります。熱証明書、化学分析報告書、および機械的試験結果は、現場への機器に添付する必要があります。
• エラストマーの識別: シール材 (O リング、パッキン要素) は、生成される流体の化学的性質と適合する必要があります。低温での使用には HNBR または FFKM エラストマーが必要です。サワーサービスには、NORSOK M-710 または同等品で検証された H2S 耐性エラストマーが必要です。
• リードタイムと在庫状況: PSL 3 および PSL 4 機器の新規製造には通常 14 ～ 26 週間のリードタイムがかかります。一刻を争う掘削プログラムに携わるオペレーターは、マスター ゲート バルブやウィング バルブなどの使用頻度の高いコンポーネントの安全在庫を維持する必要があります。

石油およびガス事業における API 6A に関するよくある質問

結論: API 6A が坑口の安全性と完全性の基礎であり続ける理由

API 6A この規格は、60 年以上にわたって坑口およびクリスマス ツリーの機器の定義的な技術規格であり、その継続的な関連性は、石油とガスの生産における工学的課題の一貫性と、それらに対処するために規格が進化してきた厳密さの両方を反映しています。 2,000 psi で稼働する陸上の浅い油井から 20,000 psi の深海 HPHT 試掘井まで、この規格は、オペレーター、製造業者、規制当局、検査機関が世界中のどこでも同じ一連の要件に基づいて作業できるようにする共通の技術言語を提供します。

エンジニアや調達専門家にとって、重要なポイントは実践的です。調達文書には 5 つのパラメータ (機器タイプ、使用圧力、温度クラス、材料クラス、PSL レベル) を常に指定する必要があります。 PSL レベルを予算の制約ではなく、障害の結果に合わせます。機器の API モノグラムが、その特定の品目の完全な文書によって裏付けられていることを確認します。

業界が深海、より高温の貯留層、より化学的に攻撃的な生成流体への進出を続ける中、 API 6A は進化し続けますが、その中心的な目的は変わりません。世界で最も強力で危険な圧力システムを制御する機器が、坑井の完全性や作業員の安全に一切の妥協を許さない基準に従って設計、製造、テストされていることを保証します。