Буферная задвижка на фонтанной арматуре

Фонтанная арматура: конструкция и назначение

Как выглядит фонтанная арматура

Фонтанная арматура – это фланцевое соединение разнообразных соединительных устройств, запорных устройств, тройников, крестовин и других. Фланцевое соединение, при обустройстве арматуры, уплотняется путем прокладывания металлических прокладок из стали с низким содержанием углерода.

Данное кольцо вкладывается в специальные выемки во фланцах, в свою же очередь фланцы стягиваются между собой болтами.

Из чего состоит фонтанная арматура

Что такое фонтанная арматура, конструкция и назначение её? Это одно целое, которое, в свою очередь, состоит из фонтанной елки, а также головки трубного типа. Трубная головка, в свою очередь, несет на себе задачу по подвеске труб и обеспечении герметичности межу ними и эксплуатационной грядой.

Трубная головка, так же находится на том, довольно высоко важном уровне работы, когда ей приходится сдерживать и принимать на себя давление, которое возникает между трубами. Данное давление может быть запредельным, что достаточно опасно для жизни и здоровья людей.

Фонтанная елка из кранов

Фонтанная елка, дает возможность отобрать продукты скважины, жидкость и газ, который поступает в манифольд. Также данная елка следит за тем, чтобы контролировался процесс фонтанной арматуры целиком.

Её закрепляют на трубной головке. Кроме этого, она несет в себе следующие задачи. Прежде всего, она контролирует давление. Сюда же входит контроль над температурными скачками и проведение необходимых технологических проверок и различных исследований.

Также осуществляется контроль и отвод продуктов скважины в промышленный трубопровод.

С учётом большого давления, фонтанную арматуру, конструкция и назначение которой описаны выше, как часть довольно важного промышленного оборудования, арматуру проверяют на выносливость в процессе давления, которое в полтора или в пару раз выше давления, указанного в эксплуатационном паспорте.

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.

Схема фонтанной арматуры

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.

Назначение фонтанной арматуры

Фонтанная арматура, прежде всего, предназначена для придания герметичности устью скважины, а так же для контроля работы последней. Фонтанная арматура несет в себе выполнение следующих задач:

• Удержание в подвешенном состоянии насосно-компрессорных труб, которые опущены в скважину
• Герметизация труб, затрубного пространства
• Фонтанная арматура обеспечивает управление рабочими режимами скважины, работу скважины в непрерывном режиме
• Контроль над состоянием, измерение параметров, скважины, как во внутренней части, так и внешней.

КЛАССИФИКАЦИЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ

Из чего состоит фонтанная арматура

Что такое фонтанная арматура, конструкция и назначение её? Это одно целое, которое, в свою очередь, состоит из фонтанной елки, а также головки трубного типа. Трубная головка, в свою очередь, несет на себе задачу по подвеске труб и обеспечении герметичности межу ними и эксплуатационной грядой.

Трубная головка, так же находится на том, довольно высоко важном уровне работы, когда ей приходится сдерживать и принимать на себя давление, которое возникает между трубами. Данное давление может быть запредельным, что достаточно опасно для жизни и здоровья людей.

Фонтанная елка из кранов

Фонтанная елка, дает возможность отобрать продукты скважины, жидкость и газ, который поступает в манифольд. Также данная елка следит за тем, чтобы контролировался процесс фонтанной арматуры целиком.

Её закрепляют на трубной головке. Кроме этого, она несет в себе следующие задачи. Прежде всего, она контролирует давление. Сюда же входит контроль над температурными скачками и проведение необходимых технологических проверок и различных исследований.

Также осуществляется контроль и отвод продуктов скважины в промышленный трубопровод.

С учётом большого давления, фонтанную арматуру, конструкция и назначение которой описаны выше, как часть довольно важного промышленного оборудования, арматуру проверяют на выносливость в процессе давления, которое в полтора или в пару раз выше давления, указанного в эксплуатационном паспорте.

Значение фонтанных труб

Даже при одинаковом количестве содержания газа в пласте, не каждая скважина способна фонтанировать. К примеру, если объема такого газа хватает для обеспечения фонтанирования в скважине 150-миллиметрового диаметра, то уже для диаметра в 200 миллиметров его может быть недостаточно.

Читать также: Принцип работы сетчатых вильтров для нефтепродуктов

Газонефтяная смесь, которая продвигается по стволу скважины, выглядит как послойное чередование нефтяных и газовых прослоек. Поэтому, чем больше диаметр эксплуатационной трубной колонны, тем большее количество газа понадобится для подъема по ней нефтяной жидкости.

На практике встречались такие случаи, при которых скважины с большими диаметрами ствола (от 150-ти до 300 миллиметров), которые были пробурены на глубину с высокопродуктивными пластами, обладающими большим собственным давлением, отличались высоким дебитом, но даже в них фонтанирование чаще всего продолжалось весьма короткое время. Более того, в некоторых случаях скважины, пробуренные в продуктивные пласты с высокими давлениями, в обычных условиях не могут фонтанировать.

Фонтанирование таких скважин вызывается при помощи опускания в них так называемых лифтовых труб, диаметр которых достаточно мал.

В связи с этим, чтобы максимально рационально использовать энергию расширяющего газа, все горные выработки, на которых возможно появление фонтанирования, оборудуют перед освоением лифтовыми трубами, условные диаметры которых варьируются в пределах от 60-ти до 114-ти миллиметров. По этим трубам малых диаметров и происходит движение газожидкостной смеси в пробуренной скважине.

Подбор диаметра подъемных (лифтовых) труб происходит, как правило, опытным путем, и зависит от следующих факторов конкретной горной выработки:

• ожидаемый дебит скважины;
• значение давления в пласте;
• глубина бурения;
• конкретные условия эксплуатации.

Лифтовые трубы опускают в шахту до уровня фильтра эксплуатационной трубной колонны.

В процессе фонтанирования скважины через трубную колонну малого диаметра, показатель газового фактора уменьшается, что дает возможность продлить временной отрезок фонтанирования. Во многих случаях у скважины, фонтанирующей по трубной колонне диаметра 73, 89 или 114 миллиметров, сначала начинался режим периодических выбросов, а затем она совсем останавливалась. В таких случаях продолжительность фонтанирования продлевали заменой этих трубных колонн на фонтанные трубы меньших диаметров (33, 42, 48 и 60 миллиметров).

Применение таких малых диаметров является достаточно эффективным способом увеличения продолжительности фонтанирования скважин с малыми показателя дебита.

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.

Схема фонтанной арматуры

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.

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.

Назначение фонтанной арматуры

Фонтанная арматура, прежде всего, предназначена для придания герметичности устью скважины, а так же для контроля работы последней. Фонтанная арматура несет в себе выполнение следующих задач:

• Удержание в подвешенном состоянии насосно-компрессорных труб, которые опущены в скважину
• Герметизация труб, затрубного пространства
• Фонтанная арматура обеспечивает управление рабочими режимами скважины, работу скважины в непрерывном режиме
• Контроль над состоянием, измерение параметров, скважины, как во внутренней части, так и внешней.

КЛАССИФИКАЦИЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ

Фонтанную арматуру различают по конструктивным и проч­ностным признакам [9, 34]:

1) по рабочему давлению — отечественные заводы выпус­кают фонтанную арматуру, рассчитанную на давление от 7 до 105 МПа. Арматуру, рассчитанную на давление 105 МПа, можно использовать для сверхглубоких скважин или сква­жин с аномально высоким пластовым давлением (АВПД). Для фонтанных нефтяных скважин в основном применяют арма­туру, рассчитанную на рабочее давление от 7 до 35 МПа;

2) по размерам проходного поперечного сечения ствола — от 50 до 150 мм. Фонтанная арматура с диаметрами ствола, равными 100 и 150 мм, предусмотрена для высокодебитных нефтяных и газовых скважин;

3) по конструкции фонтанной елки — крестовые и тройниковые. На рис. 3.3 представлены схемы арматуры. Боковые отводы в этих видах арматуры при помощи выкидных линий соединяются со сборными и замерными установками;

4) по числу спускаемых в скважину рядов труб — одно­рядные и двухрядные. На рис. 3.3 показана фонтанная арма­тура для однорядного подъемника;

5) по виду запорных устройств — с задвижками и кранами. Задвижки применяют на нефтяных скважинах, а краны — на газовых.

Освоение и пуск в эксплуатацию фонтанной скважины проводится при установленной на ее устье фонтанной арма­туры одним из следующих способов:

· промывка — замена жидкости, заполняющей ствол сква­жины после бурения, на более легкую, например, глинистого раствора на воду, воды — на нефть;

· продавливание сжатым газом (воздухом) — насыщение заполняющей скважину жидкости газом или воздухом, нагне­таемым с поверхности;

· аэрация — замена жидкости в скважине на газожидкост­ную смесь.

При промывке скважины для вызова фонтана жидкость нагнетают с помощью насоса в межтрубное пространство, при этом более тяжелая жидкость, заполняющая скважину (глинистый раствор), вытесняется на поверхность по фонтан­ным трубам. При значительном пластовом давлении скважи­на может фонтанировать даже после неполной замены гли­нистого раствора водой или нефтью.

Сущность продавки скважины сжатым воздухом заключа­ется в нагнетании последнего в кольцевое пространство между фонтанными трубами и эксплуатационной колонной. Сжа­тый воздух вытесняет жидкость, заполняющую скважину, че­рез фонтанные трубы наружу и одновременно, поступая в эти трубы через специальные (пусковые) клапаны, установленные на расчетной глубине, газирует жидкость и тем самым умень­шает плотность. Для продавливания скважин применяют спе­циальные компрессоры, рассчитанные на давление 8 — 20 МПа. Значительное понижение плотности жидкости в скважине может быть достигнуто при одновременном нагнетании в нее воды (нефти) и газа (воздуха). В этом случае к скважине, кроме водяной (нефтяной), линии от насоса, подводят также газовую (воздушную) линию от компрессора. Жидкость и газ (воздух) смешиваются в смесителе (эжекторе), после чего га­зожидкостная смесь нагнетается в затрубное пространство скважины. При замене этой смесью жидкости, находящейся в скважине, давление на забой снижается, и нефть начинает поступать из пласта в скважину. Нагнетание смеси прекраща­ется, как только скважина начинает устойчиво фонтанировать.

Фланцевые соединения фонтанной арматуры

Из чего состоит фонтанная арматура

Что такое фонтанная арматура, конструкция и назначение её? Это одно целое, которое, в свою очередь, состоит из фонтанной елки, а также головки трубного типа. Трубная головка, в свою очередь, несет на себе задачу по подвеске труб и обеспечении герметичности межу ними и эксплуатационной грядой.

Трубная головка, так же находится на том, довольно высоко важном уровне работы, когда ей приходится сдерживать и принимать на себя давление, которое возникает между трубами. Данное давление может быть запредельным, что достаточно опасно для жизни и здоровья людей.

Фонтанная елка из кранов

Фонтанная елка, дает возможность отобрать продукты скважины, жидкость и газ, который поступает в манифольд. Также данная елка следит за тем, чтобы контролировался процесс фонтанной арматуры целиком.

Её закрепляют на трубной головке. Кроме этого, она несет в себе следующие задачи. Прежде всего, она контролирует давление. Сюда же входит контроль над температурными скачками и проведение необходимых технологических проверок и различных исследований.

Также осуществляется контроль и отвод продуктов скважины в промышленный трубопровод.

С учётом большого давления, фонтанную арматуру, конструкция и назначение которой описаны выше, как часть довольно важного промышленного оборудования, арматуру проверяют на выносливость в процессе давления, которое в полтора или в пару раз выше давления, указанного в эксплуатационном паспорте.

Значение фонтанных труб

Даже при одинаковом количестве содержания газа в пласте, не каждая скважина способна фонтанировать. К примеру, если объема такого газа хватает для обеспечения фонтанирования в скважине 150-миллиметрового диаметра, то уже для диаметра в 200 миллиметров его может быть недостаточно.

Типы коллекторов нефти и газа

Газонефтяная смесь, которая продвигается по стволу скважины, выглядит как послойное чередование нефтяных и газовых прослоек. Поэтому, чем больше диаметр эксплуатационной трубной колонны, тем большее количество газа понадобится для подъема по ней нефтяной жидкости.

На практике встречались такие случаи, при которых скважины с большими диаметрами ствола (от 150-ти до 300 миллиметров), которые были пробурены на глубину с высокопродуктивными пластами, обладающими большим собственным давлением, отличались высоким дебитом, но даже в них фонтанирование чаще всего продолжалось весьма короткое время. Более того, в некоторых случаях скважины, пробуренные в продуктивные пласты с высокими давлениями, в обычных условиях не могут фонтанировать.

Фонтанирование таких скважин вызывается при помощи опускания в них так называемых лифтовых труб, диаметр которых достаточно мал.

В связи с этим, чтобы максимально рационально использовать энергию расширяющего газа, все горные выработки, на которых возможно появление фонтанирования, оборудуют перед освоением лифтовыми трубами, условные диаметры которых варьируются в пределах от 60-ти до 114-ти миллиметров. По этим трубам малых диаметров и происходит движение газожидкостной смеси в пробуренной скважине.

Подбор диаметра подъемных (лифтовых) труб происходит, как правило, опытным путем, и зависит от следующих факторов конкретной горной выработки:

• ожидаемый дебит скважины;
• значение давления в пласте;
• глубина бурения;
• конкретные условия эксплуатации.

Лифтовые трубы опускают в шахту до уровня фильтра эксплуатационной трубной колонны.

В процессе фонтанирования скважины через трубную колонну малого диаметра, показатель газового фактора уменьшается, что дает возможность продлить временной отрезок фонтанирования. Во многих случаях у скважины, фонтанирующей по трубной колонне диаметра 73, 89 или 114 миллиметров, сначала начинался режим периодических выбросов, а затем она совсем останавливалась. В таких случаях продолжительность фонтанирования продлевали заменой этих трубных колонн на фонтанные трубы меньших диаметров (33, 42, 48 и 60 миллиметров).

Применение таких малых диаметров является достаточно эффективным способом увеличения продолжительности фонтанирования скважин с малыми показателя дебита.

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.

Схема фонтанной арматуры

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.

Фонтанная арматура, ее схемы и назначение

Фонтаннаяарматура предназначена для герметизации устья, контроля и регулирования режима эксплуатации скважин (эксплуа­тационных и нагнетательных).
Фонтанная арматура состоит из трубной головки и фонтанной елки (рис. 2.1).

Трубная головка монтируется непосредственно на колонной го­ловке и предназначается для подвески одной или нескольких колонн НКТ и герметизации на устье межтрубных пространств. Трубная головка должна обеспечивать проход жидкости или газа в межтруб­ные пространства, а также позволяет контролировать давление в них и выполнять необходимые исследования скважины. Колонны подъ­емных труб подвешивают к трубной головке на резьбе либо на муф­те. В первом случае при однорядной конструкции лифта трубы под­вешивают на стволовой катушке; при двухрядной внутренний ряд труб — на стволовой катушке, а наружный — на тройнике трубной головки.

Фонтанная елка монтируется на трубной головке и предназначена для направления отбираемых из скважины жидкости и газа в манифольд, регулирования и контроля за работой фонтанной скважины.

Основными деталями и узлами фонтанной арматуры (рис. 2.1) являются крестовина 1, имеющая два боковых отвода, тройник 2, имеющий один боковой отвод, катушка или переводник 3, запорное устройство 4, фланец под манометр или буфер 5, кран 6, манометр 7, дроссель 8, заглушка 9, фланец 10.

Крестовина и тройник позволяют отводить добываемую смесь к манифольдам или иметь сообщение с одним из межтрубных про­странств. На этих же деталях можно подвесить колонну НКТ. Колон­на подвешивается непосредственно на этой резьбе или через перевод­ный патрубок. Катушка или переводник служат для подвески НКТ или для перехода с одного размера деталей арматуры на другой.

Рис. 2.1. Схема фланцевой фонтанной арматуры

Фонтанная арматура – важная часть нефтегазовых скважин

Устьевая фонтанная арматура АФК считается одним из самых важных устройств в сфере добычи нефти и газа. Все требования к ней изложены в Государственном стандарте 13846.

1 Фонтанная арматура – схема и общая информация

Под описываемым видом арматуры понимают определенную часть устьевого оборудования газовых и нефтяных скважин. Она необходима для обвязки и герметизации устья, а также для:

• перекрытия добываемой нефти и газа и направления их в трубопровод;
• подвески колонны (подъемной) насосно-компрессорных труб;
• осуществления на скважине различных технологических процедур;
• регулирования и контроля работы скважины;
• монтажа центробежного электрического насоса (ЭЦН).

Фонтанирование нефтяной (газовой) скважины – это явление, при котором на поверхность с забоя скважины наблюдается подъем пластового флюида. Такое явление становится возможным за счет наличия пластовой энергии. Как правило, фонтанирование скважины фиксируется на первых стадиях разработки месторождений полезных ископаемых, когда на забое имеется высокое давление и большой запас пластовой энергии. Впрочем, если говорить конкретно о газоконденсатных и газовых скважинах, то можно отметить тот факт, что они способны эксплуатироваться по фонтанной методике достаточно долго.

Описываемая нами арматура для скважин монтируется на колонную обвязку (на верхний ее фланец). Состоит она из двух элементов – фонтанной елки и трубной обвязки.

По Госстандарту 13846–89 арматура для скважин подразделяется на разные виды по нескольким показателям и может быть:

• тройниковой либо крестовой в зависимости от конфигурации фонтанной елки;
• двухрядной либо однорядной (по количеству рядов насосных трубных изделий, которые спускаются в скважину);
• оборудованная кранами либо задвижками (классификация по конструкции запорных приспособлений).

Также арматура различается по величине своего проходного диаметра (50–150 миллиметров) и по показателю рабочего давления (14–140 мегапаскалей).

2 Конструкция и устройство фонтанной арматуры – трубная обвязка

На трубную обвязку монтируется фонтанная елка. Кроме того, такая обвязка предназначается для:

• герметизации зазора между затрубным пространством и эксплуатационной обсадной колонной;
• регулирования давления в затрубном пространстве;
• установки колонн НКТ;
• промывки газовых и нефтяных скважин и закачки в них разнообразных элементов и соединений, включая и рабочие агенты.

Трубная обвязка производится таким образом, чтобы на нее можно было подвесить два или только один ряд насосно-компрессорных труб. Конструкционно она состоит из трубной подвески и крестовины, оснащенной боковыми отводами (их на устройстве всегда два).

Трубы подвешиваются на обвязку двумя способами:

• на резьбу;
• на муфту.

Если речь идет о резьбовом креплении, на крестовину монтируют специальную катушку (ее называют стволовой), а один ряд насосно-компрессорных изделий подвешивают на патрубок либо на особый переводник. При использовании муфты крестовина оснащается муфтовой подвеской.

В тех случаях, когда в скважину планируется погружать два ряда насосно-компрессорных труб (бывают еще и обсадные трубы для скважин), на крестовину рассмотренной нами обвязки монтируют тройник. В данной ситуации наружный ряд трубных изделий крепится к патрубку (точнее – к тройнику, который расположен на нем), а внутренний ряд – через переводник к стволовой катушке. Допускается монтировать два ряда труб и на муфте. Тогда в крестовине будет размещаться наружный их ряд, а в тройнике обвязки – внутренний.

Для отслеживания величины давления в пространстве за трубами предназначен манометр трубной обвязки. Он крепится на боковом отводе крестовины. Указанный манометр располагает устройством запорно-разрядного типа.

3 Фонтанная елка – часть арматуры

Как уже было сказано, на трубную обвязку монтируется фонтанная елка. Для этих целей используется верхний фланец. Елка требуется для:

• контроля на устье скважины величины рабочего давления;
• направления газового или нефтяного потока на замерное устройство (в выкидную линию);
• закрытия скважины;
• спуска диагностической аппаратуры и приборов в скважину;
• изменения технологических режимов функционирования скважины.

Существует несколько разных конструкций фонтанных елок. Все они делятся на два типа – тройниковые и крестовые. И в первых, и во вторых имеются следующие элементы:

• запорное устройство;
• центральная задвижка;
• переводник, который ведет к головке (трубной);
• штуцер (специалисты нефтегазовой сферы обычно именуют его дросселем).

Различие же между конструкциями заключается в том, что в крестовых вариантах имеется крестовина, а в тройниковых – тройник. Причем тройников может быть два, если монтируется двухъярусная конструкция насосно-компрессорных труб, или один (конструкция в один ярус).

Верхняя часть елки накрыта буфером (иначе он называется колпаком). Крестовая схема предусматривает наличие рабочего и запасного бокового отвода, тройниковая – наличие запасной (расположена снизу) и рабочей (находится вверху) выкидной линии. Запасные линии в процессе эксплуатации находятся в закрытом положении. Их открывают только тогда, когда возникает потребность в проведении ремонтных либо обслуживающих мероприятий:

• при разрушении конструкции, вызываемом коррозией;
• при необходимости замены штуцера и так далее.

Конкретный вид елки, а также количество выкидных линий подбирают с учетом параметров газовой или нефтяной скважины. На большинстве современных объектов устанавливают тройниковые фонтанные елки, в которых число таких линий равняется двум. А вот одна выкидная линия монтируется только в скважинах с малым (до 14 МПа) давлением в устье. Крестовая же схема признается оптимальной для скважин с давлением свыше 35МПа при условии, что в жидкой или газовой смеси, выносимой на поверхность, нет механических твердых включений.

Добавим, что существует и два отдельных типа елки без центральной задвижки, но они в настоящее время на отечественных нефтегазовых предприятиях не используются.

4 Особенности дросселирующих устройств нефтегазовых скважин

На запасных и рабочих выкидных линиях, как было сказано, монтируются штуцеры (дроссели). Они образуют гидравлические локальные сопротивления потоку добываемой продукции и требуются для корректирования режима функционирования скважины. Штуцеры делят на:

• нерегулируемые:
• регулируемые.

Самым простым нерегулируемым штуцерным устройством является 10-миллиметровый диск из стали (подходит и низколегированная, и высоколегированная сталь), который размещается между фланцами. Подобный дроссель располагает в своем центре отверстием сечением в пределах 3–35 миллиметров. Выбираемое для каждого конкретного случая сечение позволяет скважине и арматуре работать в заданном технологическом режиме.

Дроссели регулируемого типа похожи на обычный вентиль. Их проходной диаметр можно изменять по мере необходимости при помощи наконечника, которые посредством перемещения маховика отдаляется от втулки либо приближается к ней. Регулируемые штуцеры эксплуатируются при нагрузке не более 70 МПа. Применяются они реже, чем нерегулируемые, так как срок эксплуатации регулируемых устройств очень мал (если из скважины вместе с нефтью или газом подается материал высокого абразивного уровня, они сразу же выходят из строя).

Оборудование фонтанных и газлифтных скважин

Для освоения и пуска в эксплуатацию фонтанной или газ-ртной скважины в нее спускают один или два ряда НКТ, а к °лонной головке устанавливают фонтанную арматуру.

Фонтанная арматура предназначена для оборудования устья фонтанирующих нефтяных и газовых скважин с целью герметизации, контроля и регулирования режима их эксплуата­ции.

Фонтанная арматура позволяет:

а) проводить работы по освоению и пуску в эксплуатацию
фонтанной или компрессорной (газлифтной) скважины;

б) закачивать в скважину сжатый газ (воздух), жидкость

в) направлять продукцию скважины в коллекторы, сепара­
торы, на групповые установки, на нефтесборные пункты;

г) регулировать отбор продукции из скважины;

д) замерять забойное, устьевое, кольцевое и затрубное дав-

е) проводить различные исследования и геолого-технические
мероприятия (по очистке подъемных труб от парафина, солей

ж) глушить скважину (при сильных пропусках и других ос­
ложнениях) прокачкой воды или глинистого раствора либо за­
крыть ее на определенное время.

Фонтанная арматура, состоящая из трубной головки и елки, собирается из стальных взаимозаменяемых тройников, кресто­виков, патрубков и запорных устройств (задвижек или кранов). Трубная головка, нижним фланцем закрепляемая на верхнем фланце колонной головки, предназначена для подвески подъемных (фонтанных) труб, герметизации затрубного прост­ранства (между эксплуатационной колонной и фонтанными тру­бами), а также для закачки через это пространство в скважину воды, нефти, газа (сжатого воздуха) при освоении скважины либо при промывке ее от песчаной пробки на забое без подъема труб и при других операциях.

Фонтанная елка — верхняя часть фонтанной арматуры, монтируемая над трубной головкой, предназначена для направ­ления продукции скважины в выкидные линии, регулирования отбора жидкости и газа, проведения различных исследователь­ских работ, переключения струи из одной струны в другую, для проверки и замены штуцеров, ремонтных работ на рабочем ма-нифольде и в выкидной линии; при необходимости — для закры­тая фонтанирующей скважины под давлением.

По эксплуатационным характеристикам (дебит, давление, температура, газовый фактор и др.) фонтанные скважины бы­вают различными. Поэтому выпускают фонтанную арматуру, рассчитанную на разные условия работы.

Фонтанные арматуры различают по конструктивным и проч­ностным признакам: по рабочему давлению — от 7 до 105 МПа; по размерам проходного сечения от 50 до 100 мм; по конструк­ции фонтанной елки — крестовые и тройниковые; по числу спус­каемых в скважину рядов труб — однорядные и двухрядные; по виду запорных устройств — с задвижками или кранами.

Согласно общесоюзному стандарту отечественные заводы вы­пускают фонтанные арматуры на 7; 14; 21; 35; 70 и 105 МПа рабочего давления, причем арматура на 7; 14; 21 и 35 МПа испы­тывается на двойное рабочее давление, а арматура на 70 и 105 МПа — на полуторакратное давление.

Арматуры на рабочее давление от 7 до 35 МПа применяют преимущественно для обычных фонтанных скважин, а на давле­ние 35—105 МПа—для глубоких и сверхглубоких скважин с аномально высоким давлением.

На рис. II.4 показаны типовые схемы арматуры для фонта- Ни Рующих нефтяных и газовых скважин. Изготавливают их в * Б Ух исполнениях: тройникового и крестового типов. Допуска-

ется дополнительно включать в арматуру дублирующие боковые запорные устройства (задвижки, краны и т. д.).

Во всех схемах для подвешивания двух рядов НКТ допуска­ется выполнение трубной головки с добавлением узла, состоя­щего из тройника и запорного устройства, устанавливаемого между крестовиной 9 и переводным фланцем 11.

На рис. II.5 показана фонтанная арматура в сборе (без колонной головки) тройникового типа, рассчитанная на 14 МПа рабочего давления. Она состоит из трубной головки и фонтан­ной елки с условным диаметром прохода стволовой части елки 50 мм (фактический диаметр 52 мм). Арматура предназначена для подвески двух рядов лифтовых труб: первого ряда диамет­ром 114 мм и второго — 73 мм.

Трубная головка состоит из крестовины 2, установленной на верхнем фланце / колонной головки, тройника 3 и катушки 4, на которой обычно подвешивают подъемные (лифтовые) трубы второго ряда. Крестовина имеет два боковых отвода: к одному из них присоединяют две задвижки с диаметром проходного от­верстия 52 мм, к другому — одну. Как правило, левый отвод служит для контроля затрубного давления, а правый — для раз­личных операций (подкачки, прокачки и т. д.).

Тройник 3 служит для подвески при помощи резьбового ниппеля 114-мм труб первого ряда. Через его отвод обычно осу­ществляют аэрацию при пуске скважины либо подают сжатый газ (воздух) при газлифтной эксплуатации.

Фонтанная елка состоит из центральной (посадочной) за­движки 7, двух тройников 8, буферной задвижки и задвижек на струнах (выкидах). В арматуре тройникового типа выкидных линий (струн) обычно бывает две. При эксплуатации скважин, как правило, используют верхнюю, нижняя же запасная. На .запасную струну скважины переключают лишь при проверке я замене штуцеров и во время ремонтных работ.

При высоких давлениях и большом содержании песка в про­дукции на струнах устанавливают по две задвижки. Во время проверки штуцера перекрывают вторую от ствола задвижку и лишь после выхода ее из строя используют первую. Централь­ная (посадочная) задвижка в процессе эксплуатации скважины всегда должна быть полностью открыта. Ее закрывают лишь в аварийных случаях, направляя жидкость через затрубное и кольцевое пространства.

Межвыкидная стволовая и буферная задвижки при работе скважины также должны быть полностью открыты. Первую за­крывают лишь при ремонтных работах на верхней струне и в тех случаях, когда все задвижки на этой струне неисправны. Задвижку, которая служит для контроля (при помощи патруб- Ка 9 и манометра 5) буферного (устьевого) давления, перекры- в ают лишь перед подготовкой к спуску в скважину различных Гл Убинных приборов, скребков для механической депарафиниза-Чии скважин и при других работах. Буферный патрубок 9 слу-

_жит для восприятия и смягчения удара фонтанной струи Если предполагается, что в процессе эксплуатации скважины будет использован однорядный лифт, то применяют либо крестови­ну 2, либо тройник 3 (см. рис. II.5).

На рис. П.6 показана фонтанная арматура для двухрядного лифта. При однорядном лифте из нее исключается либо нижняя крестовина, либо тройник. Как видно из этого рисунка боковые отводы арматуры выведены в разные стороны, а штуцера мон­тируют на стояках после поворота их вниз.

Важное преимущество арматуры крестового типа — неболь­шая высота, что облегчает ее обслуживание. Вместе с тем она имеет и существенный недостаток: при выходе из строя кресто­вины приходится глушить скважину, либо перекрывать центро­вую (посадочную) задвижку. Такую арматуру не рекомендуется применять при эксплуатации скважин, в продукции которых со­держится большое количество песка.

В настоящее время машиностроительные заводы выпускают .фонтанные арматуры с запорными кранами вместо клиновых задвижек. Такие краны обладают рядом преимуществ перед задвижками: в них поток проходящей жидкости почти не изме­няет направления, что весьма важно для снижения гидравличе-

потерь; габариты и масса кранов значительно меньше чем адвижек, что способствует уменьшению массы и габаритов

арматуры; открытие и закрытие крана производится зна-штельно быстрее, чем задвижки,-поворотом рукоятки пробки на 1/4 оборота.

Рабочий манифольд играет важную роль в обеспечении бес­перебойной нормальной эксплуатации скважин, особенно силь­но пескопроявляющих и парафинистых. С его помощью прово­дят различные операции по изменению режима работы скважи­ны, контролю за работой и замене штуцеров, при ремонте дета­лей арматуры, депарафинизации скважин, подкачках, прокачках

Наиболее простая распространенная схема рабочего мани-фольда показана на рис. II.8. Такой манифольд обычно приме­няют для эксплуатации сильно песочных скважин, когда требу­ются частая проверка и замена штуцеров (при двухструнной: арматуре тройникового типа).

Манифольд оборудован обычно двумя струнами: верхней (В) и нижней (Я). Как правило, эксплуатация скважины в нор­мальных условиях должна вестись только по верхней струне, лишь во время проверок и замены штуцеров, и при различных ремонтных работах струю жидкости временно переключают на работу по нижней (запасной) струне.

Естественно, что при однострунной арматуре применяют од­нострунный рабочий манифольд, при двухструнной и трехструн­ной арматурах соответственно изменяется и рабочий мани­фольд.

В комплект рабочего манифольда (см. рис. II.8) входят: па трубок /, предназначенный для постепенного снижения давле­ния за штуцером, для борьбы с гидратообразованием и т. Д. (такие патрубки устанавливают по одному на каждой струне, по два, по три и т. д.), патрубок 2 (иногда его называют «стру­ной») по длине, позволяющей выводить стояки рабочего мани фольда за пределы фонаря вышки; тройник 3; буфер 4, кото

рьш воспринимает и смягчает удары струи; стояк 5, служащий для отвода струи жидкости в выкидную линию. На указанных стояках врезают патрубки с вентилем или краником 6 (для разрядки давления в рабочем манифольде после переключения струи жидкости из одной струны в другую), а также для отбо­ра проб. При помощи задвижек 6в и 6н отключают выкидную линию от соответствующих линий (струн) рабочего манифольда во избежание обратного перетока жидкости и газа из трапа и замерной установки (коллектора). Крестовины 8 и 14 служат для соединения стояков и струн (линий) между собой, приема струи жидкости и направления ее в общий выкид 7. Буферы 9 и 12 служат опорами о землю всего рабочего манифольда, вос­принимают удары струи и создают гидравлическую «подушку», смягчающую удар. При многократном изменении направления фонтанной струи смягчаются его удары в конечном пункте вы­кидной линии, т. е. в сепараторе, групповой замерной установке (ГЗУ), коллекторе и т. д. Патрубок 11 предусмотрен для под­гонки стояков по месту, а задвижка 13 — для присоединения передвижных агрегатов и передвижных паровых установок (ППУ) на случаи подкачек, прокачек жидкости при аэрации по центральной системе, депарафинизации и других ремонтных ра­ботах.

Манифольд описанной конструкции действует следующим образом: при нормальной работе скважины, как указывалось, отвод струи жидкости происходит по верхней струне; при этом задвижка 6в открыта, остальные закрыты. Перед переводом струи жидкости из верхней (рабочей) струны в нижнюю (запас­ную) необходимо открыть задвижки 10 и 6н, затем плавно пе­рекрыть соответствующие задвижки на фонтанной арматуре и закрыть задвижку 6в на стояке верхней струны рабочего ма­нифольда. Лишь после этого, разрядив давление в стояке и стру­не через вентиль или краник 6, можно отсоединить штуцерный патрубок и приступить к проверке и замене штуцера.

Переключение струи жидкости из нижней (запасной) стру­ны в верхнюю (рабочую) производят в обратном порядке: за­крывают вентиль 6, открывают задвижку бе и плавно переклю­чают соответствующие задвижки на фонтанной Арматуре. Затем закрывают задвижки 10 и 6н.

В таком же порядке (но в обратной последовательности) производят операции по проверке и замене штуцера на нижней линии (струне).

надежны нерегулируемые штуцеры. Они весьма надежны в случаях, когда из скважины поступает песок.

Из множества конструкций приме­няемых устьевых штуцеров рассмот­рим наиболее распространенный (рис. II.9). Он состоит из штуцерного корпу­са /, внутрь которого вставляют смен­ную штуцерную втулку 2, а внутрь последней — вкладыш 3, изготавливае­мый из высокопрочной термически об­работанной стали с диаметрами отвер­стий от 3 до 21 мм. Такие втулки во избежание их быстрого износа выпускают в керамическом, победитовом, доломитовом и термокорундовом исполнениях. Штуцерный корпус со втул­кой вставляют в штуцерный патрубок 2 (см. рис. П.8), смонти­рованный на выкидной линии фонтанной скважины.

Дата добавления: 2016-12-08 ; просмотров: 3390 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ