井口装置、采油树和防喷器的作用与特点

API SPEC 6A《井口装置及采油树规范》和API SPEC 16A《钻通设备规范》分别对井口装置、采油树、防喷器的设计和制造提出了严格的技术要求。这两个规范规定了各主要承压件在各种压力等级下的材料要求。除对材料的理化性能（包括室温和低温夏比冲击功）有严格规定外，而且要求制造厂的热处理炉的温度变化不得超过13.8℃。

产品在含有硫化氢的腐蚀环境工作，材料还应满足NACE《油田设备抗硫化物应力腐蚀开裂金属材料》的要求。产品接触CO₂湿气或者H₂S、CO₂、Cl^-共存，应按H₂S与CO₂分压选用合适的钢种，包括9Cr、13Cr等马氏体不锈钢，Cr22、Cr25双相不锈钢，高镍、高铬不锈钢及镍基和铁镍基合金等。

美国生产采油树和防喷器的各公司除执行APISPEC6A和16A两个规范外，均有自己的用钢规范。例如防喷器壳体，Cameron规定采用AISI4340锻钢，Hydril公司采用含碳量0.30%的Cr-Mo铸钢，Shaffer公司采用含碳量0.30%的Cr-Ni-Mo铸钢，见表1。

表1 国外几家公司防喷器壳体用钢情况

为了适应各种油气井生产条件的需要，他们采用了“配料”（Trim）制度，即对相同结构设计的井口装置、采油树、防喷器等配用不同材料，使之适用于不同的使用条件。(www.xing528.com)

FMC公司有5种“配料”方案：①一般配料：适用于一般工作条件；②部分不锈钢配料：适用于注水作业环境；③全不锈钢配料：适用于CO₂湿气作业环境；④最佳配料：适用于H₂S为主，H₂S与CO₂共存的环境；⑤全不锈钢最佳配料：适用于CO₂为主，CO₂与H₂S共存的环境。这5种“配料”方案中，主要材料包括AISI4140、13Cr马氏体不锈钢及22Cr、25Cr双相不锈钢、镍基或铁镍基耐蚀合金。

MCEVOY公司将油气田生产环境分为12个类型，每个类型配有相适应的材料。表2所示为MCEVOY公司油田材料的分类。

表2 MCEVOY公司油田材料的分类

这12类型用材有两大类，一类是标准材料，如AISI 4130～4140、沉淀不锈钢17-4PH、AI-SI 304～306和13Cr；另一类是该公司改进型的13Cr和22Cr、25Cr（包括进行了新的热处理和化学处理），以及镍基、铁镍基耐蚀合金。