Наземное оборудование фонтанных скважин.

Лекции № 10. Фонтанная арматура, назначение и конструкция. Принцип действия подземного и наземного оборудования фонтанных скважин.

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. 22. Фонтанная арматура

К наземному оборудованию относят фонтанную арматуру и манифольд. Фонтанной арматурой оборудуют фонтанные нефтяные и газовые скважины. Ее устанавливают на колонную головку. Фонтанная арматура изготавливается по ГОСТ 13846-89.

Фонтанные арматуры различают по конструктивным и прочностным признакам. Эти признаки включают в шифр фонтанной арматуры.

Фонтанная арматура включает трубную обвязку (головку и фонтанную елку с запорными и регулирующими устройствами).

Трубная обвязка — часть фонтанной арматуры, устанавливаемся на колонную обвязку, предназначена для обвязывания одного или двух скважинных трубопроводов, контроля и управления потоком скважинной среды в затрубном (межтрубном) пространстве.

Скважинный трубопровод своим верхним концом закрепляется в катушке‑трубодержателе, устанавливаемой на трубную головку, либо в муфте‑трубодержателе, устанавливаемой в корпусе трубной головки. Схемы трубных обвязок приведены на рисунке 23.

Рисунок 23 — Схемы трубных обвязок фонтанной арматуры

1 — ответный фланец; 2 — запорное устройство; 3 — трубная головка; 4 — манометр с запорно‑разрядным

устройством.

Фонтанная арматура выпускается на рабочее давление — 14, 21, 35, 70, 105, и 140 МПа, сечением ствола от 50 до 150 мм, по конструкции фонтанной елки крестовые и тройниковые, по числу спускаемых в скважину рядов труб однорядные и двухрядные и оборудованы задвижками или кранами.

Пример обозначения: АФК6В—80/50х70ХЛ—К2а

Х1 Х2 Х3 Х4 — Х5/Х6 х Х7 Х8 — Х9 Х10

Х1	АФ — арматура фонтанная АН — арматура нагнетательная
Х2	Способ подвешивания скважинного трубопровода: в трубной головке — не обозначается, в переводнике к трубной головке — К, для эксплуатации скважин УЭЦН — Э
Х3	Обозначение типовой схемы елки для арматуры с двумя трубными головками к номеру схемы добавляют «а»
Х4	Обозначение системы управления запорными устройствами: с ручным управлением — не обозначают, с дистанционным — Д, с автоматическим — А, с дистанционным и автоматическим — В
Х5	Условный проход ствола елки, мм
Х6	Условный проход боковых отводов елки, мм при совпадении с условных проходом ствола не указывается
Х7	Рабочее давление, МПа (кгс/см2)
Х8	Климатическое исполнение по ГОСТ 16350-80: для умеренного и умеренно-холодного микроклиматических районов - не обозначается; для холодного макроклиматического района — ХЛ
Х9	Исполнения по составу скважинной среды: c содержанием Н2S и СО2 до 0.003 % по объему каждого — не обозначается; с содержанием СО2 до 6 % по объему — К1; с содержанием Н2S и СО2 до 6 % по объему каждого — К2 и К2И
Х10	Модификация арматуры или елки

Конструкция фонтанной арматуры обеспечивает возможность измерения давления на верхнем буфере елки, а также давления и температуры среды на буфере бокового отвода елки и трубной головки. Стандартами предусмотрено изготовление блочных фонтанных арматур, а также укомплектование по необходимости фонтанных арматур автоматическими предохранительными и дистанционно управляемыми устройствами.

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. Типовые схемы фонтанных елок приведены на рисунке 24.

При оборудовании скважины двумя концентрическими колоннами НКТ (двухрядная конструкция подъемника) трубы большего диаметра подвешиваются на резьбовом соединении нижнего тройника (крестовина), который устанавливается на крестовину, герметизирующую затрубное пространство.

Трубы меньшего диаметра подвешиваются на резьбе переводника (стволовой катушки), размещаются над тройником (крестовиком) (рисунок 4, б).

Рисунок 24 — Типовые схемы фонтанных елок.

тройниковые — схемы 1, 2, 3 и 4; крестовые — схемы 5 и 6; (1 — переводник к трубной головке; 2 — тройник; 3 — запорное устройство; 4 — манометр с запорно-разрядным устройством; 5 — дроссель; 6 — ответный фланец.

Типовые схемы фонтанных елок (рисунок 24 включают либо один (схемы 2 и 1), либо два (схемы 3 и 4) тройника (одно или двухъярусная арматура), либо крестовину (крестовая арматура — схемы 5 и 6).

Двухструнная (двухъярусная тройниковая и крестовая) конструкция елки целесообразна в том случае, если нежелательны остановки скважины, причем рабочей является верхняя или любая боковая струна, а первое от ствола запорное устройство - запасным. Сверху елка заканчивается колпаком (буфером) с трехфазовым краном и манометром. Для спуска в работающую скважину приборов и устройств вместо буфера ставится лубрикатор.

Типовые схемы фонтанной арматуры приведены на рисунке 25. Монтаж-демонтаж фонтанной арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими подъемными механизмами.

Рисунок 25 — Типовые схемы фонтанной арматуры

1 — фонтанная елка; 2 — трубная обвязка.

В фонтанной арматуре применяются следующие запорные устройства:

1. задвижки клиновые;

2. задвижки прямоточные;

3. краны;

4. вентили;

5. штуцера.

1. Задвижки клиновые и прямоточные

Запорные устройства первых трех типов являются основными в стволовой и отводящей частях арматуры. Вентили устанавливаются перед манометрами. Основное достоинство клиновой задвижки - ее простота. Но при открытой задвижке у проходного канала (рис. 26,а) образуются большие боковые полости, вызывающие образование вихревых токов, потерю напора и возможность отложения в них солей, парафина и песка.

При этом уплотняющие поверхности у корпуса и клина интенсивно омываются потоками жидкости, отбираемой из скважины, что приводит к их усиленной коррозии и эрозии.

Рис. 26. Схемы: а) клиновой задвижки, б) прямоточной задвижки.

Этих недостатков нет у прямоточной задвижки (рис.26,б). Клиновое уплотнение у нее заменено шиберным с двумя плашками или одношиберным. Шибер при открытом и при закрытом проходном канале все время прижат к уплотняющим поверхностям деталей корпуса. Он состоит из двух половинок, разжимаемых пружинами. Общее усилие пружин может доходить до 9 кН. При закрытии или открытии прямоточной задвижки шибер скользит по уплотняющим поверхностям деталей корпуса. В открытом состоянии внутри задвижки образуется прямой канал без существенных боковых полостей. Уплотняющие поверхности не омываются потоком жидкости. К уплотняющим поверхностям у зазора А подается густая смазка. Таким образом, исключаются основные недостатки клиновой задвижки.

Запорные устройства служат для полного перекрытия или полного открытия проходного сечения ствола или отвода. Регулировка параметров потока неполным закрытием запорного устройства не допускается. Для регулировки параметров потока и, следовательно, режима работы скважины используются специальные узлы - дроссели. Дроссель имеет корпус, в который вставлена стационарная или сменная втулка с небольшим по диаметру отверстием. Через отверстие втулки проходит вся продукция скважины. Подбором размера отверстия регулируют дебит скважины.

Запорные устройства фонтанной арматуры изготовляются трех типов: пробковые краны со смазкой, прямоточные задвижки со смазкой типа 5М и ЗМС с однопластинчатым и ЗМАД — с двухпластинчатым шибером. Задвижки типов ЗМС и ЗМАД имеют модификации с ручным пневмоприводом.

Пробковый кран со смазкой типа КППС — 65х14 (рис. 27) состоит из корпуса, конической пробки, крышки, через которую проходит регулировочный винт, позволяющий регулировать рабочий зазор между уплотни тельными поверхностями корпуса и пробки. Уплотнение регулировочного винта осуществляется манжетами, поджатие которых производится грундбуксой. Краны наполняются смазкой «Арматол-238» через 150 ¸ 180 циклов работы.

Рисунок 27 — Пробковый кран типа КППС — 65´14

1 — корпус; 2 — рукоятка; 3 — толкатель; 5 — шпиндель; 6 — втулка; 7 — кулачковая муфта; 8 — коническая пробка; 9 — крышка; 10 — манжеты; 4, 11 — грунд буксы; 12 — регулировочный винт.

Задвижки типов ЗМС и ЗМС1 показаны на рисунке 28.

Рисунок 28 — Задвижка типов ЗМС и ЗМС1 с ручным приводом

1 — крышка; 2 — разрядная пробка; 3 — крышка подшипников; 4 — регулирующая гайка; 5 — шпиндель; 6 — верхний кожух; 7 — маховики; 8 — упорный шарикоподшипник; 9 — ходовая гафка; 10 — узел сальника; 11 — прокладка; 12 — шибер; 13 — корпус; 14 — выходное седло; 15 — шток; 16 — нагнетательный клапан; 17 — нижний кожух; 18 — входное седло; 19 — тарельчатая пружина.

В процессе эксплуатации арматуры с прямоточными задвижками периодически смазывают подшипники шпинделя жировым солидолом, а в корпус задвижки через штуцер в днище набивают уплотнительную смазку ЛЗ-162 или «Арматол-238».

На выкидных линиях, после запорных устройств, для регулирования режима работы скважины ставят регулирующие устройства (штуцеры), обеспечивающие дрессирование потока вследствие изменения площади проходного сечения. Они подразделяются на нерегулируемые и регулируемые.

Нерегулируемый штуцер зачастую представляет собой диафрагму или короткую втулку (насадку) с малым отверстием. Диаметр отверстия штуцера может составлять 5 ¸ 25 мм.

Пример нерегулируемого штуцера (дросселя) представлен на рисунке 29.

Рисунок 29 — Нерегулируемый дроссель

1 — корпус; 2 — корпус насадки; 3 — пробка.

Регулирование режима эксплуатации осуществляется заменой корпуса с насадкой на другой диаметр.

Рисунок 30 — Регулируемый дроссель ДР-65´35

Более удобны регулируемые дроссели (рисунок 30), предназначенные для ступенчатого и бесступенчатого регулирования режима работы скважины. Площадь сечения выходного отверстия изменяют вращением маховика (3) вручную. Ступенчатое регулирование осуществляется с помощью устанавливаемых в гильзу насадок разного диаметра(8).

Устьевое (до штуцера) и затрубное давления измеряют с помощью манометров. На фланцах боковых отводов трубной головки и фонтанной елки предусматриваются отверстия для подачи ингибиторов коррозии и гидратообразования в затрубное пространство и ствол елки, а также под карман для термометра.

Манифольд предназначен для обвязки фонтанной арматуры с выкидной линией (шлейфом), подающей продукцию на групповую замерную установку. Манифольд монтируют в зависимости от местных условий и технологии эксплуатации. В общем случае они обеспечивают обвязку двух струн со шлейфом струн с затрубным пространством, струн и затрубного пространства с факелом или амбаром и т.д.

Комплекс устьевого фонтанного оборудования представлен на рисунке 31.

Рисунок 31 — Комплекс устьевого фонтанного оборудования.

1 — оборудование обвязки обсадных колонн; 2 — фонтанная арматура; 3 — манифольд; 4 — станция управления арматурой.

Дата добавления: 2017-02-01