Фонтанные арматуры применяемые в нефтедобывающих компаниях

Содержание

 

Введение

1. Назначение, устройство и типовые схемы фонтанной арматуры

2. Трубная головка

3. Фонтанная елка

4. Лубрикатор

5. Обозначение, материал и виды сборки фонтанной арматуры

6. Техническая характеристика фонтанной арматуры

7. Типовые конструкций запорных устройств арматуры

7.1 Задвижки клиновые и прямоточные

7.2 Краны

7.3 Штуцеры

8. Фонтанные арматуры применяемые в нефтедобывающих компаниях

8.1 Арматура фонтанная АФК1-65х21/35М

8.2 Арматура фонтанная АФК6-80/65х21/35

8.3 Арматура фонтанная АФКЭ2-65х21/35

8.4 Арматура фонтанная АФК6-65х70

8.5 Арматура фонтанная АФ6-80/65х21/35

Список литературы

 

 

Введение

 

Перед освоением  в фонтанную скважину спускают насосно-компрессорные  трубы, а на колонную головку устанавливают  прочную стальную фонтанную арматуру. Для последующей эксплуатации монтируют манифольд и прокладывают выкидную линию. Фонтанные арматуры изготавливают (ГОСТ 13846-84) по 8 схемам для различных условий эксплуатаций. Их классифицируют по конструктивным и прочностным признакам:

1. рабочему давлению (7; 14; 21; 35; 70 и 105 МПа);
2. схеме исполнения (восемь схем);
3. числу спускаемых в скважину труб (один и два концентричных ряда труб);
4. конструкции запорных устройств (задвижки и краны);
5. размерам проходного сечения по стволу 50-150 мм и боковым отводам (50-100 мм).

 

Рис. 1. Фонтанная арматура

 

Фонтанная арматура представляет собой соединение на фланцах различных  тройников, крестовиков и запорных устройств (задвижки или краны). Между  фланцами для уплотнения укладывается металлическое кольцо овального сечения, сделанное из специальной малоуглеродистой стали. Кольцо вставляется в канавки на фланцах, и фланцы стягивают болтами.

Фонтанная арматура состоит  из трубной головки и елки. Трубная  головка служит для подвески подъемных  труб и для герметизации пространства между ними и эксплуатационной колонной.

Наиболее ответственной  частью арматуры является трубная головка, воспринимающая межтрубное давление.

Это давление может быть весьма высоким (близким к забойному) при наличии на забое скважины и в межтрублом пространстве свободного газа.

Ввиду того, что фонтанные  арматуры относятся к одному из самых  ответственных видов промыслового оборудования по условиям эксплуатации, их испытывают на давление, вдвое большее  паспортного рабочего давления.

Отбирая смесь жидкости и газа идет из скважины по НКТ и на устье отводиться арматурой в промысловые коммуникаций. В некоторых случаях при небольших отборах применяют схемы периодического фонтанирования, например плунжерный лифт. В этом случае колонна НКТ оснащается концевыми устройствами, а на поверхности устанавливаются автоматы для обеспечения периодического движения плунжера в трубах.

При обычном  фонтанировании кроме колонны НКТ  основным узлом является арматура устья. Устье законченной бурением скважины оборудовано обычно колонной головкой, соединяющей на поверхности окончания обсадных колонн и герметизирующей межтрубные пространства. На колонной головке крепиться арматура для фонтанирования скважин. Основные параметры и типовые схемы арматуры указаны в ГОСТ 13846 – 74.

 

1. Назначение, устройство и типовые схемы фонтанной арматуры

 

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

Фонтанная арматура выполняет несколько функций, главные  из которых:

1. удержание на весу колонны НКТ, спущенной в скважину, а при двухрядном подъемнике — двух колонн;
2. герметизация затрубного пространства и их взаимная изоляция;
3. обеспечение возможности регулирования режима работы скважины в заданных пределах, непрерывности ее работы и исследования скважины путем измерения параметров ее работы как внутри самой скважины, так и на поверхности.

 

Рис. 2. Схема  фонтанной арматуры.

 

Арматура состоит из ряда конструктивных элементов. Трубная головка служит для подвески фонтанных труб, герметизации устья, проведения различных технологических операций. Включает в себя колонный фланец, крестовик трубной головки, тройник трубной головки, переводную катушку. Фонтанная елка служит для направления и регулирования продукции скважины.

Включает в  себя центральную задвижку, крестовик  елки (в тройниковой арматуре тройки), буферную задвижку, буферный патрубок, штуцер.

Назначение  каждого из элементов арматуры: колонный фланец – для присоединения арматуры к обсадной колонне и герметизации затрубного пространства; крестовик трубной головки – для сообщения с затрубным пространством скважины; тройник трубной головки – для подвески первого ряда труб и сообщения с ним; переводная катушка – для подвески второго ряда труб и сообщения с ним; центральная задвижка – для закрытия скважины; крестовик елки служит для направления продукции скважины в трубопровод; буферная задвижка – для спуска глубинных приборов в скважину; буферный патрубок – для помещения приборов перед спуском в скважину и уменьшения колебаний давления в арматуре (там скапливается газ); штуцер – для регулирования дебита скважины; рабочий монифольд – часть арматуры между штуцерами и общей выкидной линией, предназначенная для соединения двух выкидов в один; вспомогательный монифольд – лилия, соединяющая затрубное пространство или насосно-компрессорные трубы и служит для подачи в скважину воздуха, газа и других агентов при технологических операциях.

Конструкция основных элементов арматуры. Основное требование, предъявляемое в арматуре, это ее абсолютная герметичность при высокой прочности деталей, их быстросборности и взаимозаменяемости.

Запорные устройства. Применяются три типа запорных устройств: прямоточные задвижки, краны, угловые вентили.

Штуцер или  дроссель, предназначен для поддержания  заданного режима работы скважин.

Колонные головки  предназначены для герметизации пространства между спущенными в  скважину обсадными трубами. В зависимости  от конструкции скважины применяют различные типы колонных головок.

Стандартом  предусмотрено несколько схем, составляющих две группы арматур, — на базе использования  тройников и на базе крестовин.

Тройниковую арматуру рекомендуется использовать при  низких и средних давлениях. Тройниковую арматуру с двухструнной елкой рекомендуют для скважин, в продукции которых содержаться механические примеси.

 

Рис. 3. Типовые  схемы фонтанной арматуры: 1 - манометр; 2 - запорное устройство к манометру; 3 - фланец под манометр; 4 - запорное устройство; 5 - тройник, крестовина; 6 - дроссель; 7 - переводник трубной головки; 8 - ответный фланец; 9 - трубная головка.

 

Крестовая и тройниковая  однострунные арматуры предназначены  для скважин, в продукции которых  нет механических примесей.

Для средних и высоких давлений рекомендуют применять крестовую арматуру. Крестовая арматура значительно ниже тройниковой, что облегчает ее обслуживание. К недостаткам крестовой арматуры относится то, что при выходе из строя одного из отводов необходимо закрывать нижнее стволовое запорное устройство, а, следовательно, останавливать скважину. У тройниковой арматуры с верхним рабочим отводом при выходе его из строя можно закрыть среднюю стволовую задвижку и включить в работу нижний отвод.

 

 

2. Трубная головка

 

Фонтанная арматура состоит из трубной головки и елки. Трубная головка служит для подвески подъемных труб и для герметизации пространства между ними и эксплуатационной колонной.

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 контроль давления в них и выполнения необходимых исследований скважины. Колонны подъемных труб подвешивают к трубной головке на резьбе либо на муфте; в первом случае, при однорядной конструкции лифта трубы подшивают на стволовой катушке; при двухрядной конструкции внутренний ряд - на стволовой катушке, а наружный - на тройнике трубной головки.

 

Рис. 4. Трубная  головка: 1 — крестовик; 2 — набор  манжет; 3 — грундбукса; 4 — трубодержатель; 5 — предохранитель; 6 — винт; 7 —  манжеты; 8 — гайка; 9 — втулка; 10 —  переводник.

 

3. Фонтанная елка

 

Фонтанная елка монтируется на трубной головке и предназначается для направления отбираемых из скважин жидкости и газа в манифольд, регулирования и контроля за работой фонтанной арматуры. Фонтанная елка предназначена для регулирования режима эксплуатации, контроля давления и температуры рабочей среды, а также проведения ряда технологических операций. Фонтанная елка - часть фонтанной арматуры, устанавливаемая на трубную обвязку, предназначена для контроля и регулирования потока скважинной среды в скважинном трубопроводе и направления его в промысловый трубопровод.

 

Рис. 5. Фонтанная  елка

 

Фонтанные елки бывают с двумя или тремя боковыми отводами, или, как иногда называют, выкидами. Верхний выкид - всегда рабочий, нижние - запасные. По запасному выходу пускают фонтанную струю при  смене штуцеров или ремонте и замене расположенных выше деталей елки. Иногда при пуске скважины в эксплуатацию, когда она в первый момент дает много грязи и песка, одновременно работают все выходы. Затем при нормальной эксплуатации нижние выкиды перекрываются задвижками, и фонтанная струя поступает по верхнему выкиду.

Фонтанная елка состоит из тройников, центральной  задвижки, буферной задвижки, задвижек на выкидных линиях для перевода работы скважины на одну из них. Буферная задвижка служит для перекрытия и установки  лубрикатора который применяется для спуска в скважину скребков, различных скважинных измерительных приборов под давлением, не останавливая работу фонтанной скважины.

Фонтанная елка тройникового или крестового типа присоединяется к одному из отводов крестовины и может быть собрана из стандартных элементов.

Фонтанная елка при закрытой коренной задвижке должна быть испытана на давление, не менее  чем в два раза превышающее  ожидаемое рабочее, но не более испытательного давления, предусмотренного техническими условиями завода-изготовителя.

Фонтанные елки относятся к ответственному виду оборудования. Их испытывают на давление вдвое больше, чем указано в  техническом паспорте этой фонтанной  арматуры. Фонтанная елка монтируется выше верхнего фланца трубной головки.

Фонтанная елка оборудуется штуцерами, термометрами, обратным клапаном, установкой для ввода метанола и пр.

Фонтанная елка монтируется выше верхнего фланца трубной  головки. Она предназначена для: 1) освоения скважины; 2) закрытия скважины; 3) контроля и регулирования технологического режима работы скважины.

 

 

4. Лубрикатор

 

При исследовании скважин часто необходимо устанавливать  над фонтанной елкой лубрикатор для спуска того или иного прибора. Для этой цели в тройниковой и  крестовой арматуре предусмотрено  верхнее стволовое запорное устройство. Лубрикатор (рис.6) представляет собой отрезок насосно-компрессорной трубы 6 соответствующей длины, устанавливаемый на фланце буферной задвижки 10, и включающий в себя ролик 1, закрепленный на кронштейне 2. Кронштейн крепится на трубе 6. В верхней части имеется сальниковый узел 4 и сальниковая крышка 5, наворачиваемая на трубу 6. Внутрь лубрикатора вводится глубинный прибор 7, спускаемый в скважину на проволоке 3.

В нижней части  лубрикатора имеется отвод со сливным краном 9. Давление внутри лубрикатора (устьевое давление Р) фиксируется манометром 8. Перед установкой лубрикатора закрывается буферная задвижка 10, а продукция скважины эвакуируется в выкидные манифольды с задвижками 11. Центральная задвижка 12 открыта. После установки лубрикатора на фланце буферной задвижки и введения в него глубинного прибора заворачивается сальниковая крышка 5 с сальниковым узлом 4. Проволока 3 уплотняется в узле 4. Закрывается кран 9 и открывается задвижка 10. Манометр 8 регистрирует давление на устье скважины. После этого прибор спускают в колонну НКТ. В скважинах, эксплуатируемых насосным способом, спуск прибора осуществляют до выкида насоса, а в фонтанных и газлифтных — до забоя.

Рис. 6. Схема  лубрикатора: 1 — ролик; 2 — кронштейн; 3 — проволока; 4 — сальниковый узел; 5 — сальниковая крышка; б — труба (собственно лубрикатор); 7 — глубинный прибор; 8 — манометр; 9 — сливной кран; 10 — буферная задвижка; 11 — задвижки выкидных манометров; 12- центральная задвижка.

 

 

5. Обозначение, материал и виды сборки фонтанной арматуры

 

Шифр фонтанной  арматуры в зависимости от ее схемы, конструкции, способа управления задвижками, условного прохода, давления, климатического исполнения и коррозионностойкости может включать от девяти и более  буквенных и цифровых обозначений.

Полный шифр фонтанной арматуры (ГОСТ 13846-84) условно  представляется в виде:

 

АФХ1Х2Х3 – Х4 x Х5Х6Х7,

 

где А - арматура;

Ф - фонтанная;

Х1 - конструктивное исполнение: с фланцевыми соединениями - без обозначения (наиболее распространенное); подвеска подъемной колонны на резьбе переводника трубной головки - К;

подвеска колонны  на муфте в трубной головке - без  обозначения; для эксплуатации скважин  УЭЦН - Э,