Фонтанная арматура

Схемы фонтанной арматуры различные — от тройникового типа до V-образного и крестового: при этом типы и число узлов зависят от назначения оборудования — сколько горизонтов будет эксплуатироваться. В арматуре может быть от одного до нескольких тройников или крестовиков. Струны направлены в основном в одну сторону для упрощения обвязки, особенно на морских скважинах, где фонтанные арматуры крестового типа заменены V-образными. Преимуществом V-образной арматуры с хомутовым соединением является быстрота монтажа, ремонта и демонтажа.

Фирмы ОСТ/ФМС, "Камерон", "Шлюмберже" изготавливают фонтанную арматуру с V-образной елкой для эксплуатации скважин под водой.

 

Рис. 1.3. Фонтанная арматура фирмы "Хюбнер Вамаг" на 35 Мпа.

 

Арматуры классифицированы по схемам, число задвижек и штуцеров предусматривается заказчиком в зависимости от вида продукции скважины и пластового давления. При эксплуатации газовых скважин, содержащих примеси, число штуцеров увеличивается почти вдвое. На устьевой арматуре устанавливают четыре угловых регулируемых штуцера, а на струнах — по два. Рабочими струнами являются верхние (V-образные), а резервными - нижние на крестовине.

При V-образной форме елки от абразивного воздействия скважинного продукта выходят из строя в основном узлы и детали на струнах фонтанной арматуры.

Фирмы ФМС/ОСГ и "Шлюмберже" изготовляют фонтанную арматуру для использования в агрессивной сероводородной среде на давления 35 МПа (ФМС/ОСТ) и 70 МПа ("Шлюмберже"). Арматуры изготовлены из сталей Уранус-50 и АНИ2 Сервис. Фонтанная арматура фирмы "Люсеат" изготовлена из стали Уранус-50, Маустинакс-С Помпеи, Монел К.

На рис. 1.2., 1.3. приведены фонтанные арматуры фирм "Люсеат" и "Хюбнер-Вамаг" на 35 МПа. Крестовина изготовлена из кованой заготовки.

Исследования растрескивания стали Уранус-50 от действия Н2S, проведенные фирмой "Камерон", показали, что разрушающее напряжение составляет 100% от предела текучести.

В табл. 1.3. приведены типы используемых задвижек и материалы, из которых они изготовлены.

Фирма "Люсеат" поставляет фонтанную арматуру в антикоррозионном исполнении, укомплектованную тремя задвижками с пневмоприводом (одна основная и две рабочие); рабочие задвижки – с автоприводом (одна основная и две рабочие). Рабочие задвижки автоматически закрываются при повышении давления в скважине выше рабочего или резком уменьшении ниже 11 МПа. Основная задвижка с дистанционным управлением; специальные приспособления позволяют заменять задвижки арматуры под давлением газа скважины без ее задавки.

 

Таблица 1.3

Типоразмеры и материалы АФ фирм "ФМС", "Хюбнер Вамаг", "Борда-Фуч"

Тип и материал	Фирма
	ФМС	"Хюбнер Вамаг"	"Борда-Фуч"
Фонтанная арматура крестового типа на 21 МПа с диаметром проходного сечения и отводов 100 мм: Тип задвижки Материал задвижки	ОСТ-56 Уранус-50	WКМР-R-S СА-15	СА-6NМ

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.3.

Типоразмеры и материалы АФ фирм "ФМС", "Хюбнер Вамаг", "Борда-Фуч"

Колонная головка 325x245x194 мм для подвески НКТ с резьбой VАМ	АИСИ 430	АИСИ 4135	АИСИ4130
Колонная головка с четырьмя задвижками на 21 МПа: Тип задвижки Материал	ОСТ-50 АИСИ-4125	WКМР-К-S АИСИ4135

 

Таблица 1.4.

Тип фонтанной арматуры	Крестовая
Пробное давление, МПа	70
Рабочая температура, °С	От -45 до +45
Материал труб	Сталь Уранус-50СL
Диаметр проходного сечения елки, мм: Ствола Боковых отводов	63 50
Подвеска насосно-компрессорных труб	Конус с резьбой для 73-мм труб
Рабочее давление колонных головок, МПа	21
Уплотнение межколонных пространств	Пакерное
Подвеска труб диаметрами 140 и 219 мм	Клиновая
Резьба на колонной головке диаметром 325 мм	По ГОСТ 632-80
Привод задвижек	Ручной
Габаритные размеры фонтанной арматуры, мм : Длина Высота Ширина	3600 2355 755
Масса, кг	2700

Техническая характеристика фонтанной арматуры фирмы "Люсеат" на 35 МПа

 

В комплект фонтанной арматуры 299x219x140x73 фирмы "Люсеат" входит колонная головка типа С-22 с резьбой под 299-мм трубы, верхний фланец, плашки для захвата труб, колонная головка с фланцами типа С-22-00 с резьбой под 219-мм трубы, плашки для захвата труб диаметром 293x140 мм, головки насосно-компрессорных труб и задвижки типа ГОСТ. Кольца выполнены из нержавеющей стали С-27.

Для скважин, в продукции которых содержатся Н2S и СO2 , используют фонтанные арматуры фирмы "Люсеат" для обвязки трех обсадных и одной насосно-компрессорной колонн труб (325x219x140x73 мм), изготовленных из стали Уранус-50С.

Фонтанная арматура состоит из колонной головки с фланцами типа С-22-00, крестовины типа С-600, верхнего переводника, специального фланца типа А-45 и катушки для подвески насосно-компрессорных труб типа ИЗО-Е.

Конструкция фонтанной арматуры фирмы "Камерон" болей компактна, служит для заканчивания скважин в двух горизонтах. Для скважин с высокими пластовыми давлениями она изготовляется единым массивным блоком с отводами типа BYE.

В отличие от фонтанной арматуры фирмы "Камерон" на 21 МПа в арматуре фирмы "Люсеат" на давление 35 МПа имеется дополнительный фланец с односторонним и двусторонним кольцевыми пазами под уплотнительные кольца. Дополнительный фланец устанавливается между двумя фланцами.

Фонтанное оборудование устья скважины фирмы "Мак Эвой" (США) применяют для обвязки обсадных труб 325x245x199 и 114-мм НКТ. Оно состоит из четырех секций: нижней и промежуточной обсадных головок, насосно-компрессорной трубной головки и фонтанного оборудования. Оборудование полностью выполнено из высоколегированной и нержавеющей сталей специального сплава и отдельные детали — из кадмированной стали. На рис. 1.4. приведена схема оборудования устья скважины фонтанной арматурой фирмы "Мак Эвой" в сборе. На боковых отводах установлены три клинкерные задвижки фирмы "Мак Эвой" с проточным каналом диаметром 52 мм и с фланцами на обоих концах.

Задвижки арматуры "Люсеат" прямоточные. Во внутренней расточке корпуса установлены два седла, нижнее (по потоку) поджимается тарельчатой пружиной и на шейке имеет одно уплотнительное резиновое кольцо. В расточку по проходному отверстию устанавливают тефлоновое уплотнительное кольцо.

Верхнее седло (по потоку) на шейке имеет три кольцевые проточки. В крайних устанавливается два резиновых кольца, средняя проточка соединена с наружной проточкой 6-8 каналами для прохода уплотнительной массы из пластика.

Гайка на штоке служит для регулирования выхода шибера, чтобы не поднять его выше первых уплотнительных колец.

Катушка для подвески НКТ — герметизирующая с двумя металлическими кольцами. Чтобы не допустить движение катушки (для подвески НКТ) вверх при неустановленной фонтанной арматуре, ставят четыре болта во фланце колонной головки.

За центральной задвижкой предусмотрена вторая задвижка, V-образная крестовина с центральным выводом и разделителем под манометр. Все головки, задвижки, подвески, фланцы, пробки выполнены из нержавеющей стали. Кольцевые уплотнения овальной формы изготовлены из кадмированной стали, а корпус угловых штуцеров — из легированной. Детали фонтанной арматуры классифицированы по номерам.

 

Рис. 1.3. Фонтанная арматура фирмы "Мак Эвой":

1 - нижняя секция колонной головки типа S из легированной стали; 2 - задвижка; 3 - овальное кольцевое уплотнение из стали с покрытием из кадмия; 4 - клинкетная задвижка из легированной стали; 5 - обсадная головка типа S-V из легированной стали; 6 - крестовина типа S-VV из легированной стали; 7 - задвижка из нержавеющей стали; 8 - центральная стволовая задвижка из нержавеющей стали; 9 - вторая стволовая задвижка из легированной стали; 10 - крестовина с двумя трубопроводами для химического впрыска (с двумя встроенными клапанами) из нержавеющей стали; 11 - задвижка проходным сечением 80 мм из нержавеющей стали; 12 - кольцевое уплотнение из нержавеющей стали, 13 - задвижка; 14 - фланец манометра; 15 -регулируемый штуцер.

 

Например, обсадная головка А-103899 типа S-V диаметром 305 мм (12''), подвеска для обсадной трубы А-53515 типа S-V диаметром 76 мм (3''); клинкетная задвижка фирмы "Мак Эвой" типа А-104142; головка насосно-компрессорная А-103304 типа S-VV.

Два боковых отвода укомплектованы угловыми замерными клапанами (штуцерами) с индексами Р-100499 и Р-104160, 1/2'', тройниками и коленами из нержавеющей стали. Трубки Бурдона на показывающих манометрах выполнены из нержавеющий стали, а циферблаты на манометрах защищены особо прочным стеклом.

Фонтанное оборудование фирмы "Мак Эвой" имеет ряд недостатков: не все клинкетные задвижки взаимозаменяемы, на правом отводе от крестовины установлена одна задвижка; кроме того, задвижки предусмотрены с фланцевыми и резьбовыми соединениями с обеих сторон.

Фонтанное оборудование фирмы "Мак Эвой" рассчитано на 21,35 и 70 МПа. Оно широко используется на газоконденсатных месторождениях при содержании в скважинной среде агрессивного сероводорода. Количество сероводорода при эксплуатации арматуры не регламентировано.

Применение коррозионно-устойчивых деталей и оборудования улучшает эксплуатационные характеристики скважин и обеспечивает их длительную работу без ремонта.

В настоящее время зарубежные фирмы "Грей Тулз", "Борда-Фуч", "Хюбнер Вамаг'' поставляют на экспорт фонтанные арматуры. Указанные арматуры на предприятиях нашей страны за исключением "Борда-Фуч", не были использованы при эксплуатации нефтяного газа, содержащего сероводород, поэтому не могут быть однозначно рекомендованы к внедрению.

Большое количество фонтанной арматуры выпускает фирма ФМС на 70МПа.

Фонтанная арматура фирмы ФМС представляет собой массивную головку с двумя стволовыми задвижками и одной боковой задвижкой с электроприводом (пневмоприводом). Резервная стволовая задвижка монтируется без маховика на время эксплуатации скважины. Задвижки на 70 и 105 МПа с электроприводом (пневмоприводом) укомплектованы предохранительным клапаном и протарированы заранее на определенное давление.

Задвижка на рабочей струне выполнена с электроприводом (гидропривод), для замера дебита скважинной среды используется счетчик. Для более высоких давлений изготавливают фонтанные арматуры с тремя задвижками, которые монтируют выше крестовины трубной головки. Верхняя задвижка имеет электропривод. Как правило, фонтанная арматура изготавливается из кованого тройника с тремя отводами, а струны имеют V-образный выход и каждая струна комплектуется двумя задвижками, из которых одна электроприводом. Манифольды фирм "Грей Тулз", "Хюбнер Вамаг", ФМС на рабочее давление до 21 МПа упрощены и состоят из трех задвижек, одного тройника, манометра и прибора для замера расхода. Струны не имеют строгого направления и монтируются на резьбе и сварке без колен и фланцев. Для того чтобы исключить дополнительные резьбовые и фланцевые соединения в устьевом оборудовании, трубы манифольда изгибают и после этого приваривают к линии трубопровода. Подвод электропривода (пневмопривода) осуществляют по наружной поверхности трубопровода. Наиболее часто используемые на рабочих струнах рабочие задвижки имеют дистанционное управление. На месторождениях с аномально высоким пластовым давлением не устанавливают фонтанные арматуры с хомутовым соединением трубной головки ввиду опасности утечки газа, промыва соединения и перехода скважины на открытый выброс.

Если пропуск газа в арматуре происходит выше стволовой задвижки, то его ликвидация не представляет особого затруднения, так как стволовая задвижка закрывается дистанционно.

Фирма "Камерон" изготовляет прямоточные задвижки типа Р с ручным управлением (где запорные поверхности контактируют как "металл по упругому элементу") и задвижки с однопластинчатым шибером и плашками типа F (модели С, LС и др.). Упругие элементы выполнены из тефлона и устанавливаются на седлах. Корпуса задвижек литые, со сварными фланцами и днищем. По конструкции задвижки фирмы "Камерон" мало отличаются друг от друга; крышки корпусов закрепляются болтами, в них размещены однороликовый подшипник, сальниковое уплотнение и пружина. В самом корпусе размещается шибер. Для подачи смазки предусмотрен штуцер с обратным клапаном. Плашки уплотнительными поверхностями прижимаются к упругому элементу.