Состав и назначение фонтанной арматуры: схема обвязки

Состав и назначение фонтанной арматуры: схема обвязки

Трубная конструкция включает в конструктивный состав разные фланцевые соединения, тройники, отводы и другие изделия. Для уплотнения соединений в таких сооружениях применяют прокладки из стали, которые содержат минимальное количество углерода.

Фонтанная арматура предназначается для решения множества задач. В частности, одна из таких задач — устройство обвязки трубопроводов различного назначения. Использование этого оборудования позволяет выполнять управление движением рабочей среды и обеспечивать исполнение процессов, контролирующих производство. Устройства применяют для герметизации отводов от основных трубопроводов.

Назначение фонтанной арматуры

Устройства этого класса отвечают за решение следующих инженерно-технических задач:

• обеспечение герметизации скважины;
• отведение продукции, транспортируемой по трубопроводной системе;
• для настройки и поддержания дебита скважины;
• при обеспечении доступа к скважинному забою;
• для обеспечения забора проб, без остановки производственных процессов.

Изделия этого класса применяют при высоком давлении, возникающим под действием нагрузок. Арматуру используют когда существует возможность воздействия агрессивных сред внутри скважины. Довольно часто она применяется, если в жидкости присутствует большое количество примесей разного происхождения и размера.

При использовании такой системы необходимо учитывать то, что это оборудование должно иметь длительный срок эксплуатации и необходимый запас прочности. Основные потребители этой продукции это предприятия занятые на добыче и транспортировке углеводородов, а также строительстве трубопроводных транспортных систем.

Классификация по материалам изготовления

В основном применяются металлические изделия, как наиболее доступные и приемлемые по технико-физическим характеристикам. И запорные клапаны, и строительные стержни с фонтанными рукавами выполняются по большей части из стальных нержавеющих сплавов. В оснастке водопроводных линий также используется латунь, медь и элементы титана. Но, в последние годы все чаще изготовители предлагают и аналогичные приспособления из других материалов. Например, в строительной отрасли активно распространяются стеклопластиковые виды арматуры. Устройство такого стержня тоже предусматривает наличие рифления, но размеры его гораздо меньше. Так, металлической арматуре толщиной порядка 12 мм по способности выдерживать нагрузки может соответствовать композитный прут диаметром 6-8 мм. Очевидно, что уменьшение размеров при сохранении эксплуатационных свойств идет на пользу конструкции. В сегменте сантехники давно наблюдается процесс замещения металла высокопрочными пластиками. Но в категории арматуры этот процесс пока не столь заметен, что объясняется высокими требованиями именно к механической надежности элементов.

Разновидности арматуры

ГОСТ, которые действуют на территории нашей страны, определили следующие типы фонтанной арматуры:

1. Тройниковая (крестовая) — схема позволяет подключать отводы к сборным и замерным установкам при помощи выкидных линий.
2. Двухрядная (однорядная) — ее оснащают задвижками или кранами. Первые применяют для работы на нефтяных скважинах, вторые — на газовых.

Кроме вышеописанной классификации, применяют и такую:

1. По давлению. Типовое оборудование работает при давлении от 7 до 105 МПа. Арматура, которая рассчитана на работу при высоком давлении используют для работы на глубоких скважинах. Кроме того, ее устанавливают на скважинах, в которых было отмечено наличие опасное давление пластов.
2. По размеру прохода ствола. Этот размер лежит в пределах от 50 до 150 мм. Устройства с рабочими диаметрами от 100 до 150 мм устанавливают на скважины по добыче нефти и газа с высоким дебитом.

Проектировщик, подбирая материал для производства арматуры, должен учитывать свойства среды. Кстати, для установки изделий во взрывоопасной среде не желательно устанавливать узлы и агрегаты, выполненные из чугуна.

В состав типовой арматуры входят разные типы задвижек, клапаны и пр. В состав специальной обвязки включают редукционные вентили, затворы и клапаны для подачи катализаторов и работы резервной арматуры.

Классификация по направлениям использования

Традиционно арматура ассоциируется со строительной сферой. Металлические стержни, без которых не обходится ни одно здание, составляют основу такой оснастки в данной области. Далее можно выделить инжиниринг и, в частности, трубопроводные коммуникации. Сантехнические средства для обеспечения управления и монтажа линий водо-, газо- и теплоснабжения также представляют собой обширный сегмент вспомогательных элементов. Наиболее популярны в этой нише виды запорной арматуры – к примеру, можно выделить бытовые и промышленные вентили. Это типовые средства управления потоками в трубопроводах, которые также отличаются по размерам, конструкции, материалам изготовления и другим признакам. Арматурой называют и вспомогательную оснастку в различных электротехнических приборах, оборудовании и станках. Объединяющим же признаком таких изделий во всех сферах можно назвать назначение. Как уже отмечалось, арматура независимо от своих параметров предназначена для повышения эксплуатационных качеств и расширения функциональности системы, в которой она используется. Другое дело, что условия для достижения этих задач могут быть разными, но от них как раз и зависит исполнение конкретного устройства.

Конструкция фонтанной арматуры

ГОСТ 13846–84, подразумевает применение схем тройникового и крестового типа. В состав типовой фонтанной арматуры входят такие узлы, как:

• трубная головка;
• фонтанная елка;
• запорные устройства, управляемые в ручном режиме;
• дроссели.

Трубная головка предназначена для того, что на нее подвешивают НКТ в несколько рядов и обеспечения их герметичности. Кроме того, она принимает участие в некоторых технологических процессах, связанных с освоением, работой и обслуживанием скважины.

Это устройство, при необходимости выполнять замену установленных на ней боковых задвижек. Для этого применяют глухие пробки, устанавливаемые в резьбе, нарезанной в корпусе.

Фонтанная елка призвана решать следующие задачи:

• направление готовой продукции в линию;
• принятие участия в монтаже дополнительных устройств;
• выполнение замеров параметров работы трубопроводной сети;
• обеспечение спуска устройств для очистки скважинных труб.

Запирающие устройства представлены пробковыми кранами и задвижками с подаваемой смазкой. Главная их задача перекрывание движение рабочей среды.

Устройства для скважины нагнетательного типа

Основное предназначение такого типа арматуры — это герметизация скважин нагнетательного типа. Особенностью является то, что можно проводить все работы во время нагнетания в скважину воды. Из основных частей оборудования выделяется трубная головка и елка. Первый элемент используется для того, чтобы герметизировать затрубное пространство. Также необходимо для выполнения определенных ремонтных работ, исследовательских работ, некоторых технологических операций. Состоит данный элемент из таких компонентов, как задвижки, крестовина и несколько элементов для быстрого соединения.

Технические требования к конструкции

В ГОСТ 13846–89 определил, что фонтанная арматура предназначена для выполнения герметизации скважин, перекрывания движения рабочей среды и выполнения других технологических процедур. В соответствии с нормативами, регламентированными в ГОСТ 15150–69 эти устройства, могут работать при температурах от -60 до +40 градусов.

В ГОСТ 51365–2009 определяет технические условия и требования к указанной арматуре. Проектировщики, занимающиеся конструированием оборудования должны руководствоваться требованиями этого документа.

Основные параметры приспособления

Основной определяющей характеристикой для устьевой арматуры стал размер. Средний показатель длины такого приспособления составляет около трех метров. Что касается ширины, то она, естественно, меняется в зависимости от модели, но примерным средним показателем является 715 миллиметров. Последний показатель в плане габаритов — это высота, которая в среднем равна 1,5 метрам.

Еще один важный показатель для данного оборудования — это проход устройства запорного типа. Числовой показатель данного параметра может доходить до 50 миллиметров. Вместе с устьевой арматурой для скважины используется и такое оборудование, как насосно-компрессорное. Диаметр трубы таких устройств может доходить до показателя в 75 мм. Стоит отметить, что арматура данного типа — это не определенное устройство, а набор нескольких важных компонентов, которые выполняют такие цели, как герметизация устья скважины. Кроме того, арматура будет отвечать за распределение потока веществ, которые будут поступать из скважины. Можно регулировать еще и такое летучее вещество, как газ, к примеру.

Маркировка арматуры

Для маркировки этого типа продукции применяют буквенно-цифровые сокращения, которые обозначают следующим образом АФХ или АФКХ, где АФ говорит о типе арматуры, в этом случае арматура фонтанная, буква «К» сообщает о методе подвески трубопровода. Буква Х (от 1 до 6) показывает на схему в соответствии с ГОСТ 13846–84 . Кроме того, в маркировке изделия могут быть указаны численные параметры, показывающие рабочий диаметр и давление, климатическое исполнение и некоторые другие, в частности, класс коррозионной стойкости.

Монтаж и демонтаж фонтанной арматуры

В процессе эксплуатации нефтяной или газовой скважины выполняют установку конструкции. Для присоединения используют колонные головки. Отверстия, расположенные в верхнем фланце, позволяют фиксировать детали с разными типоразмерами. Процесс установки оборудования выполняют в несколько шагов.

В пространство между фланцами укладывают прокладку, выполненную из малоуглеродистой стали и имеющей овальную форму. С помощью элеватора колонну труб опускают на место установки. После этого трубы собирают между собой с помощью резьбовых соединений. Кстати, резьбу перед сборкой имеет смысл покрыть защитной смазкой. После окончания сборки установки необходимо провести ее опрессовку.

Ремонт этого оборудования необходимо выполнять только на специальных предприятия. Перед тем как отправить ее в ремонт, установка должна быть разобрана. Елку надо промыть и в это время провести обследование оставшихся компонентов.

Фонтанная арматура и схема ее обвязки, конструируется так, что бы она могла защитить окружающую среду от воздействия на нее рабочей среды, подаваемой в трубопроводной системе.

Особенности приспособления

Стоит выделить одно очень важное преимущество арматуры такого типа. Если какой-либо элемент выйдет из строя во время работы, то его можно будет заменить, не выводя из эксплуатации всю станцию целиком. Это является одним из наиболее важных критериев, так как в таком случае появляется возможность проведения ремонтных работ, без нарушения временного интервала работы станции. Это одно из основных требований в среде нефтедобычи. Кроме того, это помогает сэкономить значительное количество материальных средств, которые были бы потеряны, пока станция простаивала на ремонте.

Сама по себе конструкция связывается воедино при помощи разнообразных хомутов и разных фланцев. Тут стоит также выделить, что если во всей конструкции у какого-либо элемента возникнет отклонение от номинальных данных, то все другие устройства, принадлежащие к запорному типу и все другие механические элементы, будут выведены из строя. За это отвечает автоматическая система, которой оснащена любая арматура такого типа.

Фонтанная арматура

(a. Christmas tree; н. Eruptionskreuz, Eruptionsarmatur; ф. tete d’eruption, tete d’ecoulement, «arbre de Noёl»; и. armadura de surtidores ) — комплект устройств, монтируемый на устье фонтанирующей скважины для его герметизации, подвески лифтовых колонн и управления потоками продукции скважины. Ф. a. должна выдерживать большое давление (при полном закрытии фонтанирующей скважины), давать возможность производить замеры давления как в лифтовых трубах, так и на выходе продукции из скважины, позволять выпускать или закачивать газ при освоении скважины. Ф. a. включает колонную и трубную головки, фонтанную ёлку и манифольд (рис.).

Фонтанная арматура: 1 — колонная головка; 2 — трубная головка; 3 — фонтанная ёлка; 4 — регулируемый штуцер; 5 — пневмоуправляемая задвижка.
Kолонная головка, расположенная в ниж. части Ф. a., служит для подвески обсадных колонн, герметизации межтрубных пространств и контроля давления в них. При простейшей конструкции скважины (без промежуточных техн. колонн) вместо колонной головки используют колонный фланец, устанавливаемый на верх. трубе эксплуатационной колонны. Tрубная головка монтируется на колонной головке и служит для подвески и герметизации лифтовых колонн при концентрич. или параллельном спуске их в скважину. Фонтанная ёлка устанавливается на трубной головке и служит для распределения и регулирования потоков продукции из скважины. Cостоит из запорных (задвижки, шаровые или конич. краны), регулирующих устройств (штуцеры постоянного или переменного сечения) и фитингов (катушки, тройники, крестовины, крышки). Mанифольд связывает Ф. a. c трубопроводами. Элементы Ф. a. соединяются фланцами или хомутами. Для уплотнения внутр. полостей используют эластичные манжеты, наружных соединений — жёсткие кольца, б.ч. стальные. Привод запорных устройств ручной, при высоком давлении пневматический или гидравлический c местным, дистанционным или автоматич. управлением. При отклонении давления продукции скважины от заданных пределов или в случае пожара на скважине автоматически закрываются запорные устройства. Давление во всех полостях контролируется манометрами. Запорные и регулирующие устройства могут дублироваться и заменяться под давлением при работе скважины, возможна также смена под давлением фонтанной ёлки. Для спуска в работающую скважину приборов и др. оборудования на Ф. a. устанавливают лубрикатор — трубу c сальниковым устройством для каната или кабеля, в к-рой размещается спускаемое в скважину оборудование. Pабочее давление Ф. a. 7-105 МПa, проходное сечение центр. запорного устройства 50-150 мм. Ф. a. скважин морских м-ний c подводным устьем имеют спец. конструкции для дистанц. сборки и управления.

A. P. Kаплан.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

Полезное

Смотреть что такое «Фонтанная арматура» в других словарях:

фонтанная арматура — Комплект арматуры, предназначенный для оборудования устья нефтяных и газовых скважин с целью их герметизации, контроля и регулирования режима эксплуатации. [ГОСТ Р 52720 2007] Тематики арматура трубопроводная … Справочник технического переводчика

фонтанная арматура — 3.4 фонтанная арматура: Блок, включающий фонтанную елку и трубную головку в комплекте с задвижками, фитингами и дросселями, устанавливаемый на верхний фланец колонной головки и предназначенный для контроля и управления работой скважины. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Фонтанная арматура — ► christmas tree, control equipment, production tree Разновидность устьевой арматуры скважины, монтируется на устье фонтанирующей скважины для его герметизации, подвески лифтовых колонн и управления потоками продукции скважины. Фонтанная арматура … Нефтегазовая микроэнциклопедия

Фонтанный способ добычи нефти: особенности процесса

Россия богата нефтяными месторождениями. Страна обладает почти 13 % процентами месторождений, известных на данный момент, — это главный источник наполнения бюджета.

Один из способов добычи — фонтанный. Подразумевается использование скважин, подъем нефти происходит с помощью пластовой энергии. Пластовое давление достигается двумя путями:

1. Естественное давление. Производится природной энергией пласта.
2. Искусственное давление. В пласт помещаются жидкие и газообразные агенты, при которых и поддерживается напор.

При добыче материала таким способом скважина оснащается лифтовой колонной и фонтанной арматурой. В определенных ситуациях отверстие оборудуется пакерами и автоматическими/механическими клапанами.

Основные преимущества метода

Фонтанный метод добычи применяется при обнаружении новых точек по добыче черного золота. Одно из оснований для этого — доступность и эффективность данного способа. Он не подразумевает использование дополнительных средств, энергоресурсов, определенного оборудования. Ведь материал достигает поверхности из-за чрезмерного напора сырья в залежи.

1. Доступное оборудование.
2. Минимальные траты электроэнергии.
3. Возможность регулировать процесс добычи и возможность полностью остановить его.
4. Управление процессом добычи можно осуществлять удаленно.
5. Длительный межтехнологический промежуток функционирования оборудования.

Чтобы производить добычу сырья, необходимо полностью контролировать скважину запорной арматурой, которую необходимо установить. Это позволяет контролировать график работы, осуществлять герметизацию, при необходимости — консервацию.

Структура нефтяных скважин

Схема нефтескважины включает множество составляющих:

1. Пакет.
2. Фонтанная арматура.
3. Трубопровод для откачки сырья.
4. Кондуктор.
5. Цемент.
6. Промежуточная обсадная колонна.
7. Обсадная колонна.
8. Насосно-компрессорная колонна.

Для добычи материала осуществляют бурение на необходимую глубину. Часто поперечник скважины достигает 40 см.

Обсадные трубы применяются для предотвращения обваливания. Промежуток между обсадной колонной и стеной заливают цементным раствором. За счет этого разделяются залегающие пласты. Изделия не поддаются влиянию пластовых вод.

Колонна подъемных труб

По подготовленному оборудованию сырье поступает на поверхность земли. Колонны иначе называют насосно-компрессорными.

Специалисты определяют диаметр труб, опираясь на определенные данные:

1. Давление нефти.
2. Ожидаемый дебит сырья (дебит — количество добытого материала в сутки, в метрах кубических. Чем выше ожидаемый дебит, тем больше диаметр)
3. Глубина залегания материала.

Обычно диаметр равен 40,3–00,3 мм.

Фонтанная арматура с выкидными линиями

Фонтанная арматура представляет собой ряд механизмов, устанавливаемых на скважине. В состав входит трубная головка и фонтанная елка.
ФА включает запорные механизмы:

• прямоточные задвижки;
• пробковые краны.

Сооружение необходимо для нескольких целей:

1. Поддержание колонны НКТ в подвешенном состоянии.
2. Запайка затрубных отверстий и их изоляция.
3. Регулировка обозначенного графика работы.

К установке есть ряд требований, регламентированных ГОСТ (13846-89). Их нарушение недопустимо.

Отсекатель скважины

Чтобы предотвратить открытый фонтан в случае разрушения устьевого оборудования, необходимо осуществить установку клапана-отсекателя. Он монтируется в нижней части установки. Также это необходимо производить при ремонтных работах.

Отсекатель разделяет верхнюю фильтровую часть и нижнюю часть.

Технические манометры

Работу трубных головок необходимо контролировать на предмет давления. Чтобы это сделать, нужно установить 2 манометра на фонтанной елке.

Одно устройство нужно установить сверху, чтобы следить за давлением в устье. Второй прибор устанавливается на боковом отводе. Он измеряет показатели в межтрубном промежутке.

Камера запуска шаров

Добыча ценного сырья сопряжена с различными сложностями. Одна из них — выпадение парафина в выкидных линиях. Помимо этого имеют место механические загрязнения, образования песчаных пробок.

Избавляться от парафина можно различными путями. Один из них — применение резиновых шаров, обосновавшихся в камере запуска, монтированной на струне фонтанной арматуры.

При определенной степени запарафинивания выносных линий открывается шибер, из камеры выступает шар диаметром больше выкидной линии.

Шар чистит линии, двигаясь в приемную камеру при помощи потока получаемого сырья.

Перфорация

Завершающий шаг подготовки нефтескважины — перфорация. В месте нахождения пласта делается отверстие, в результате чего создается канал. Через него сырье выходит из пласта по стволу. В итоге оно попадает на поверхность.

Иные способы добычи материала

Существует несколько других способов добывания сырья:

• газлифтный;
• механизированный.

Каждый из них имеет определенные плюсы и минусы.

Газлифтный метод

Этот способ добычи относится к механизированному. Он актуален тогда, когда энергии пласта остается мало, чтобы вытолкнуть на поверхность нефть. Тогда подъем производится за счет подкачки в пласт сжатого газа. Подкачивать можно воздух или фоновый газ из близлежащего месторождения.

Чтобы произвести сжатие, необходимо применить компрессор высокого давления. Тогда способ будет именоваться компрессорным.

Если подавать в пласт газ под давлением, то газлифтный метод будет называться бескомпрессорным. Вещество будет поступать из близлежащего месторождения.

При данном методе не нужно действовать с нуля, чтобы вести работу на месторождении. Нужно дополнить оборудование от фонтанной установки. Потребуются определенные клапаны подвода сжатого газа. Они монтируются на разной глубине.

Главные плюсы газлифта по сравнению с другими механизированными способами добычи:

1. Возможно получить большое количество материала с различных глубин на разных этапах разработки скважины с адекватной себестоимостью.
2. Реально продолжать работу при значительных искривлениях отверстия.
3. Работа ведется с загазованными и перегретыми пластами.
4. Полный контроль работы.
5. Оборудование эффективное и надежное.
6. Можно использовать несколько пластов одновременно.
7. Техническое обслуживание и ремонт не вызывают затруднений.

При большом количестве плюсов есть и недостатки — дороговизна металлоемких устройств.

В связи с этим газлифт используется для подъема легкой нефти с большим показателем газовой составляющей.

Механизированная технология: насосная

Насосное оборудование позволяет осуществлять подъем вещества по отверстию. Насосы делятся на штанговые и бесштанговые. Вторые — погружного типа, электроцентробежные.

Чаще всего прибегают к применению штанговых глубинных насосов. Это проверенный, надежный и доступный метод. При этом удастся работать в углублениях до 2500 м. Один насос производит до 500 метров кубических в сутки.

Конструкция включает в себя насосные трубы. В них подвешены на жестких штанговых толкателях плунжеры. Станок-качалка производит возвратно-поступательные движения плунжеров. Станок имеет крутящий момент от двигателя за счет системы многоступенчатых редукторов.

Из-за низкой степени крепости и работоспособности штанговых плунжерных насосов на данный момент предпочтение отдается насосным моделям погружного вида — электроцентробежным насосам (ЭЦН).

• простое ТО;
• высокая работоспособность (1500 метров кубических в сутки);
• доступно обрабатывать наклонные скважины;
• длительные интервалы между ТО.

В случае подъема тяжелой нефти стоит применять насос винтового типа. Они надежны и высокопроизводительны. Недостаток заключается в низком уровне защиты в химической среде, что приводит к коррозии.

Каждая технология используется, так как в каждой есть свои плюсы и минусы. Выбор стоит делать, исходя из множества параметров, описывающих определенное месторождение. Только тщательный анализ позволит сделать правильный выбор.

Фонтанная арматура. Где используется и главные особенности

Базовым типом арматуры для использования на добывающих скважинахявляется фонтанная арматура. Она используется на всех газовых скважинахи нефтяных скважинах, на которых ведется добыча фонтанным илигазлифтным способом. При эксплуатации насосных скважин используютсямодификации фонтанной арматуры – штангонансосная и электронасосная арматура. Она конструируется по схожему принципу, с некоторымимодификациями и упрощениями. Фонтанирование нефтяных скважин обычно происходит в началеразработки месторождений, когда запас пластовой энергии велик идавление на забое скважины достаточно большое, чтобы поднять жидкостьдо устья скважины. Устьевые давления на скважинах газовых игазоконденсатных месторождений сравнительно высокие в течениедлительного периода разработки месторождений, поэтому могутразрабатываться фонтанным способом даже до забрасыванияместорождения.

Типы фонтанных арматур

Устьевое оборудование нефтяных и газовых скважин делится на подземноеи наземное оборудование. К подземному оборудованию относится обвязка обсадных колонн. Наземное оборудование состоит из устьевой арматуры,крепящейся к обвязке колонн, а точнее – к колонной головке, и манифольда.

Фонтанная арматура устанавливается на скважины двух типов: добывающиие (применяется фонтанная арматура нефтяных скважин) и нагнетательные (применяется арматура устьевая нагнетательная). В добывающих скважинах производится отбор пластового флюида – нефти или газа. Нагнетательные скважины используются длязакачивания воды, газа, теплоносителей и воздушных смесей впродуктивный пласт, обеспечивая таким образом замещение пластового флюида в коллекторе и поддержание пластового давления.

Основные требования, предъявляемые к фонтанной арматуре нефтяных и газовых скважин устьевой нагнетательной арматуре и ее запорнымэлементам, закреплены в гостах:ГОСТ 13846-89 «Арматура фонтанная и нагнетательная. Типовые схемы,основные параметры и технические требования к конструкции»,ГОСТ 28996-91 «Оборудование нефтепромысловое устьевое. Термины иопределения»,ГОСТ Р 51365-99 «Оборудование нефтепромысловое добычное устьевое.Общие технические условия».

Главные особенности конструкции

Ключевым элементом фонтанной арматуры считается фонтанная елка и многофункциональная обвязка трубного вида. Первая деталь в этом случае обеспечивает контроль над потоком в скважине, а вот вторая нужна для обвязки одного либо сразу нескольких трубопроводов, контролируя и управляя средой внутри скважины. Но главной задачей этой детали всегда считается возможность подвешивать сразу несколько компрессорно-насосных труб. За счет этого, обеспечивается беспрепятственный доступ к пространству за трубами. В продаже можно встретить фонтанную арматуру двух видов – крестовой и тройниковой разновидности. Каждая из них отличается рядом преимуществ, к которым относится и тот факт, что проводить ремонтные работы труб можно без остановки рабочего процесса.

Строение фонтанной арматуры

Строение фонтанной арматуры определяется требованиями технических условий и чертежей, выпущенных на заводе.

Ссылка в чертежах деталей и сборочных единиц на ТУ изготовителя обязательна. При наличии в чертежах деталей и сборочных единиц ссылки на ТУ, технические требования к гидростатическим испытаниям, испытаниям на воздействие статической механической нагрузки, методика их проведения, время выдержки и допуски на время выдержки, допуски на давления испытаний, допуски на усилия нагружения допускается не указывать. Конструкторская документация разрабатывается в соответствии с требованиями ЕСКД, государственных стандартов, государственных стандартов Российской Федерации, API 6А и другой нормативно-технической документации, на которые имеются ссылки в техническом задании или договоре (контракте) на поставку оборудования.

В чертежах деталей и сборочных единиц, на которые распространяются требования раздела 7 API 6А, указываются непосредственно из таблиц:

— механические свойства, химический состав материала (при необходимости);

— требования по маркированию и клеймению.

Оборудование прочное при пробном давлении и герметичное относительно окружающей среды, а также между полостями обвязываемых обсадных колонн и скважинных трубопроводов при рабочем давлении. Величина указанных давлений соответствует ГОСТ 13846-89 и рекомендациям API 6А.Присоединительные размеры фланцев соответствуют API 6А или ГОСТ 28919-91.Оборудование относится к изделиям конкретного назначения, длительного непрерывного применения, восстанавливаемым после отказа, стареющим и ремонтируемым обезличенным способом. Оборудование обслуживается периодически одним оператором и контролируется перед применениемСредний срок службы – не менее 15 лет.Средняя наработка на отказ, час (циклов) — 8700 (210).

Средняя наработка оборудования на отказ определяется средней наработкой на отказ запорно-регулирующей арматуры по результатам как стендовых, так и эксплуатационных испытаний. Отказом оборудования считают:

— потерю герметичности в запорных устройствах;- недросселирование потока рабочей среды иглой штуцера углового при функционировании рукояткой;

— потерю герметичности разъемных соединений, не устраняемую подтягиванием;

— выход из строя составных частей оборудования, что требует их замену или капитальный ремонт.

В каких областях используется фонтанная арматура?

В большинстве случаев без фонтанной арматуры просто невозможно обойтись в прокладке трубопроводных систем, на которые в дальнейшем будут воздействовать высокие абразивные нагрузки, особенно когда планируется перемешивание большого потока воды с породами разной фракции. В этом случае обязательно нужно учитывать, что фонтанная арматура должна отличаться хорошей прочностью и длительным эксплуатационным сроком. Такое оборудование может успешно использоваться при различных нагрузках, ведь нормами ГОСТа было предусмотрено сразу несколько разновидностей фонтанной арматуры.

Основное предназначение фонтанной арматуры:

• Надежная герметизация устьев рабочей скважины;
• Обеспечение свободного доступа к забою скважины (для измерения температуры и давления, для отбора необходимых проб);
• Своевременный отвод породы в выкидную линию;
• Регулировка дебита в скважине;
• Удерживание в подвешенном состоянии компрессорно-насосных труб, которые опущены в скважину.

Эксплуатационные преимущества:

• Обеспечение стабильной работы трубопроводной системы под воздействием большого давления и высоких температур (100 и более МПа);
• Высокая скорость транспортировки пород, содержащих твердую фракцию;
• Не поддается негативному влиянию рабочей среды (углекислый газ, сероводород или минерализованная вода).

Производители фонтанной арматуры

Фонтанная и устьенвая арматура – комплексное изделие, требующее подтверждения качества, поскольку из-за плохой герметизации устья скважины может произойти утечка нефти и газа, что влечет за собой угрозу человеческой жизни и экологический урон. Нефтегазовые компании строго подходят к процессу закупки устьевой арматуры, предпочитая работать напрямую с производителями, а не с посредниками и комплектовщиками.

Среди мировых производителей фонтанной арматуры известны следующие заводы, заслужившие доверие потребителя:

• Cameron
• ABB Vetco Gray
• Malbranque
• Barber
• FMC
• HARTMANN VALVES
• ОАО АК «Корвет»
• ООО «Евразийский Арматурный
• ФГУП «Воронежский Механический Завод»
• ООО НПП «ИННОТЕХ»

Из чего состоит арматура

Данный строительный материал в своем составе имеет целый ряд различных конструкционных узлов. Головка содержит в себе фланец колонного типа, крестовик, а также тройник и переводную катушку. Ёлка служит уже для контролирования и отвода от скважины продукции получаемой из последней.

Можно разобрать поэлементно конструкцию фонтанной арматуры, чтобы понять предназначение важнейших узлов.

• Колонный фланец
  – служит для того, чтобы соединить арматуру с колонной и обеспечить герметичность пространства за трубой
• Крестовина головки
  – для предоставления возможности сообщенности с пространством за трубой
• Тройник
  — происходит подвес трубного ряда и связи с ним
• Переводная катушка
  – подвес вторичного ряда труб
• Крестовик фонтанной елке дает возможность отводить продукты в центральный трубопровод, получаемые из скважины
• Буферная задвижка
  – некое окно, предназначенная для предоставления спуска разного рода глубинных измерительных аппаратов в скважину
• Патрубок буферный
  – некая переходная зона перед спуском аппаратов в скважину, которая располагается перед буферной задвижкой

Главным условием ко всем компонентам фонтанной арматуры является их хорошая герметичность и прочность

. В случае необходимости, все элементы должны быть быстро заменяемы, чтобы не создавать длительных простоев в работе скважины. В качестве запорных устройств допускается использование таких типов как, задвижки прямоточные, различного рода краны, и угловые вентили.

Предусмотрено также использование двух типов устройства фонтанной арматуры

Арматуру, в базе которой лежит использование тройников, рекомендуют использовать при исполнении скважин с низким и средним давлением, а также при нахождении в скважине различного рода примесей механического типа.

При наличии примесей необходимо использовать арматуру с двойной елкой. При отсутствии в скважине со средним и низким давлением возможно использование однострунной елки. Фонтанная арматура на базе крестовин применяется в скважинах высокого давления без наличия примесей механического типа.

Недостатком арматуры выполненной с использованием крестовин есть то, что при выходе из строя одного из отводящих узлов, появляется необходимость полностью останавливать работу скважины на время устранения неисправности

При работе скважины на тройниках такая необходимость отсевает, достаточно перекрыть среднюю часть отводящего узла и переключить работу на нижнее отводящее устройство.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ

2.1. Условные проходы присоединительных фланцев устьевых арматур приведены в приложении 2.

2.2. Конструкция устьевой арматуры должна обеспечивать полную герметичность по отношению к окружающей среде.

2.3. Конструкция корпусных деталей устьевой арматуры должна обеспечивать возможность их опрессовки пробным давлением, приведенным в табл.3.

2.4. Соосность отверстий составных частей устьевой арматуры, образующих стволовый проход, должна обеспечивать беспрепятственное прохождение оборудования, приборов и приспособлений, спускаемых в скважину.

2.5. Конструкция трубной обвязки должна обеспечивать возможность подвешивания скважинных трубопроводов в корпусе трубной головки, контроля давления и управления потоком скважинной среды в затрубном (межтрубном) пространстве.

Допускается подвешивать скважинный трубопровод в переводнике к трубной головке.

2.6. Дроссель в фонтанной арматуре должен быть регулируемым.

Допускается применять по требованию потребителя нерегулируемые дроссели.

2.7. Допускается конструктивно объединять, не изменяя типовой схемы, устьевой арматуры, несколько составных частей в один блок.

2.8. Допускается дооборудовать фонтанные арматуры запорными устройствами и обратным клапаном, а елки — дросселем.

2.9. По требованию потребителя конструкция устьевой арматуры должна обеспечивать возможность:

монтажа елки при избыточном давлении среды в скважинном трубопроводе;

нагнетания ингибиторов коррозии и гидратообразования в скважинный трубопровод и затрубное пространство в фонтанных скважинах;

измерения давления и температуры скважинной среды в боковых отводах фонтанной елки.

2.10. По требованию потребителя в фонтанную арматуру следует включать:

автоматические предохранительные устройства;

запорные устройства с дистанционным управлением;

устройства, обеспечивающие возможность соединения скважинного оборудования с наземной системой управления;

быстросборное соединение для периодически устанавливаемого устьевого оборудования (приспособлений).

Схема фонтанной арматуры с системой управления приведена в приложении 3.

2.10.1. Пневмопилоты (автоматические предохранительные устройства) должны обеспечивать перекрытие скважинной среды при регламентированном его отклонении от заданного режима эксплуатации скважины.

2.10.2. Конструкция запорных устройств с дистанционным управлением должна предусматривать возможность ручного управления ими.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (рекомендуемое). ПРИМЕР ТИПОВОЙ СХЕМЫ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое

1 — станция управления; 2 — переводник к трубной головке; 3 — ответный фланец; 4 — трубная головка; 5 — запорное устройство с ручным управлением; 6 — манометр с запорно-разрядным устройством; 7 — запорное устройство с дистанционным управлением; 8 — крестовина; 9 — регулируемый дроссель; 10 — пневмопилот (автоматическое предохранительное устройство)

Примечание. На схеме не приведены датчики давления, температуры, загазованности и др.

Схемы оборудования нефтяных и газовых скважин

Основными источниками естественного фонтанирования являются потенциальная энергия жидкости W_ж и газа W_r, выделяющегося из нефти при давлении, меньшем давления насыщения. Таким образом, естественное фонтанирование осуществляется только за счет природной энергии W_n, которой обладает продукция скважины на забое W_заб:

(3.1)

Возвратимся к рис. 3.1, на котором схематично показаны скважины, осуществляющие подъем продукции за счет фонтанирования.

Схема, представленная на рис. 3.1,а, предпочтительна в том случае, когда W_ж ≤ W_r(Р_б ≤ Р_заб), т.е. для нефтей различной газонасыщенности и с большим давлением насыщения (Р_заб ≤ Р_нас), что позволяет в значительной степени использовать природную энергию газа на подъем продукции (Н_б ≈ L_с),

где Р_б – башмачное давление; Р_заб – давление на забое (забойное давление); Н_б – глубина спуска башмака подъемника; L_с – глубина (длина) скважины.

Фонтанная арматура. Назначение, условия работы, требования, классификация, принципиальные схемы, конструкции.

3.3.1 Фонтанная арматура

До начала испытания скважины на ее устье, кроме колонной головки, должна быть установлена стальная фонтанная арматура. Она включает в себя: фланцы, стальные тройники, крестовины, катушки и запорные приспособления (задвижки, краны). Фонтанная арматура состоит из двух частей (рис. 3.1): трубной головки и фонтанной елки.

Трубная головка своим нижним фланцем присоединяется к верхнему фланцу колонной головки. Она предназначена для подвески насосно-компрессорных труб и герметизации пространства между ними и эксплуатационной колонной, а также для подачи через боковое ответвление крестовины воды, нефти или газа в кольцевое пространство между трубами при вызове притока и глушении скважины.

Фонтанную елку (верхнюю часть фонтанной арматуры) устанавливают на трубную головку. Фонтанная елка предназначена для контроля и регулирования работы скважины, направления движения пластового флюида в линию выброса, подачу в скважину жидкости или газа при вызове притока и заглушения скважины.

3.3.2 Назначение, условия работы, требования, классификация, принципиальные схемы, конструкции

В скважину с фонтанной эксплуатацией спускают НКТ. Их следует подвесить на устье скважины и направить через них продукцию скважины, для чего необходимо герметизировать пространство между НКТ и эксплуатационной колонной. Для поддержания оптимального режима фонтанирования необходимо регулировать степень использования пластовой энергии, для чего создают противодавление, как правило, на устье. Кроме того, оборудование устья должно предусматривать возможность замера давлений в затрубном пространстве и на выкиде, ввода в скважину газа или жидкости.

Эти задачи решает фонтанное устьевое оборудование, называемое фонтанной арматурой.

Условия работы фонтанной арматуры определяются:

давлением газов и газонефтяной среды со стороны скважины;

наличием мехпримесей и скоростью его движения в арматуре;

химическим составом газа и нефти и их температурой.

Фонтанную арматуру различают по конструктивным и прочностным параметрам:

1) рабочему или пробному давлению (70-105 МПа);2) размерам проходного сечения ствола елки (50-150 мм);3) конструкции фонтанной елки (крестового и тройникового типов);4) числу рядов труб, спускаемых в скважину (одно- или двухрядные);5) виду запорных приспособлений (задвижки или краны);6) устойчивости в среде двуокиси углерода (коррозионно-устойчивое и обычное исполнение). Схему и число исходных линий фонтанной арматуры выбирают в зависимости от характеристики скважины. Наиболее часто для нефтяных фонтанных и газовых скважин применяют арматуру с двумя выкидными линиями тройникового типа. Фонтанную арматуру с одной выкидной линией обычно используют для компрессорных или фонтанных скважин с небольшим устьевым давлением, а также не содержащих в своей продукции песка.

3.3.3 Выбор схем фонтанной арматуры

Для низких и средних давлений (7-35 МПа) рекомендуют применять тройниковую фонтанную арматуру, для средних и высоких давлений (35 — 105 МПа) крестовую арматуру.

Скорости движения жидкости или газа в тройниках, крестовинах и запорных устройствах, при определении диаметра проходного сечения фонтанной арматуры, должны находиться в пределах 0,5-5 м/с.