Оборудование фонтанных скважин
НАЗЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ — Студопедия
ОБОРУДОВАНИЕ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН
Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).
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 4.
Рисунок 4 — 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 5.
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 5 — 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
7— крестовина).
Типовые схемы фонтанных елок (рисунок 5) 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 6. Монтаж-демонтаж фонтанной арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими подъемными механизмами.
Рисунок 6 — Типовые схемы фонтанной арматуры
1 — фонтанная елка; 2 — трубная обвязка.
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 (рисунок 7) 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 7 — 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.
Типоразмеры и параметры кранов КШ1С-65х14 приведены ниже.
| Технические характеристики: | |
| Условный проход, мм | |
| Рабочее давление, МПа | |
| Габаритные размеры, мм: | |
| длина | |
| ширина | |
| высота | |
| Масса в собранном виде, кг |
Задвижки типов ЗМС и ЗМС1 показаны на рисунке 8.
Рисунок 8 — 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 9.
Рисунок 9 — Нерегулируемый дроссель
1 — корпус; 2 — корпус насадки; 3 — пробка.
Регулирование режима эксплуатации осуществляется заменой корпуса с насадкой на другой диаметр.
Рисунок 10 — Регулируемый дроссель ДР-65´35
Более удобны регулируемые дроссели (рисунок 10), 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 11.
Рисунок 11 — Комплекс устьевого фонтанного оборудования
1 — оборудование обвязки обсадных колонн; 2 — фонтанная арматура; 3 — манифольд; 4 — станция управления арматурой.
studopedia.ru
Нефтяная промышленность: Оборудование фонтанных скважин
Все оборудование фонтанной скважины можно разделить на две группы – подземное и наземное.
Подземное оборудование включает в себя насосно-компрессорные трубы (НКТ), якорь, пакер, клапаны, муфты – все устройства и приспособления, работающие в скважине и находящиеся ниже фланца обсадной колонны.
К наземному оборудованию относится устьевая арматура, рабочие манифольды, штуцеры, клапаны, задвижки – все оборудование, работающие на поверхности.
Фонтанная арматура относится к оборудованию скважин, которое призвано выполнять следующие функции: а) герметизация кольцевого пространства между обсадной колонной и подъемными трубами; б) направление движения газожидкостной смеси; в) подвески глубинного оборудования; г) создание противодавления на устье; д) проведение исследований, освоения и других технологических операций.
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.
almetneftprom.blogspot.com
2. Оборудование фонтанных скважин
Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).
2.1. Наземное оборудование
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 рис. 4.
Рис. 4. 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
ХХХХ - Х Х х ХХ - ХХ
АФ - арматура фонтанная
АН - арматура нагнетательная
Способ подвешивания скважинного трубопровода:
в трубной головке - не обозначается, в переводнике к трубной
головке - К, для эксплуатации скважин УЭЦН - Э
Обозначение типовой схемы елки для арматуры с двумя
трубными головками к номеру схемы добавляют "а"
Обозначение системы управления запорными устройствами
( с ручным управлением – не обозначают, с дистанционным - Д,
с автоматическим - А, с дистанционным и автоматическим – В)
Условный проход ствола елки, мм
Условный проход боковых отводов елки, мм (при совпадении
с условных проходом ствола не указывается)
Рабочее давление, МПа( кгс/см2)
Климатическое исполнение по ГОСТ 16350-80: для умеренного и умеренно
холодного микроклиматических районов - не обозначается; для холодного
макроклиматического района – ХЛ
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
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 рис. 5.
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), размещаемом над тройником (крестовиком) (рис. 4, б).
Рис. 5. 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 7 - крестовина)
Типовые схемы фонтанных елок (рис. 5) 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 рис. 6. Монтаж-демонтаж фонтанной арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими подъемными механизмами.
Рис. 6. Типовые схемы фонтанной арматуры:
1 - фонтанная елка; 2 - трубная обвязка
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. 7) 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 150180 циклов работы.
Рис. 7. Пробковый кран типа КППС-6514
1 – корпус; 2 – рукоятка; 3 – толкатель; 4 и 11 – грунд буксы; 5 – шпиндель; 6 ‑ втулка; 7 ‑ кулачковая муфта; 8 ‑ коническая пробка; 9 – крышка; 10 ‑ манжеты; 12 – регулировочный винт
Типоразмеры и параметры кранов КШ1С-65х14 приведены ниже.
Технические характеристики
Условный проход, мм 65
Рабочее давление, МПа 14
Габаритные размеры, мм:
длина 350
ширина 205
высота 420
Масса в собранном виде, кг 53
Задвижки типов ЗМС и ЗМС1 показаны на рис. 8.
Рис. 8. 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 уплотни тельную 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 525 мм.
Пример нерегулируемого штуцера (дросселя) представлен на рис. 9.
Рис. 9. Нерегулируемый дроссель:
1 – корпус; 2 – корпус насадки; 3 - пробка
Регулирование режима эксплуатации осуществляется заменой корпуса с насадкой на другой диаметр.
Рис. 10. Регулируемый дроссель ДР-6535
Более удобны регулируемые дроссели (рис. 10), предназначенные для ступенчатого и бесступенчатого регулирования режима работы скважины. Площадь сечения выходного отверстия изменяют вращением маховика вручную. Ступенчатое регулирование осуществляется с помощью устанавливаемых в гильзу насадок разного диаметра. 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.
studfile.net
Оборудование фонтанных скважин
обсадной трубы и цементного кольца в зоне продуктивного пласта (обычно десять отверстий на один метр).
Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).
К наземному оборудованию относят фонтанную арматуру и манифольд. Фонтанной арматурой оборудуют фонтанные нефтяные и газовые скважины. Фонтанная арматура изготавливается по ГОСТ 13846-89.
Фонтанная арматура служит для герметизации устья скважины, направления движения газожидкостной смеси в выкидную линию, регулирования и контроля режима работы скважины созданием противодавления на забое.
Фонтанную арматуру собирают из различных фланцевых тройников, крестовиков и запорных устройств (задвижек или кранов), которые соединяют между собой с помощью шпилек. Герметизируют соединения металлическим кольцом с овальным поперечным сечением, которое вставляют в канавки на фланцах и затем стягивают шпильками.
Фонтанная арматура состоит из трубной головки и фонтанной елки. Трубную головку устанавливают на
| Буферная | колонную головку. Она предназначена для подвески | |
| задвижка | ||
|
|
| |
|
| фонтанных труб и герметизации кольцевого пространства | |
|
| между фонтанными трубами и эксплуатационной колонной, | |
Тройни |
| а также для проведения различных | технологических |
|
|
| |
|
| процессов, связанных с освоением и промывкой скважины, | |
|
| удалением отложений парафина из фонтанных труб, песка с | |
| Центральная | забоя и т.д. |
|
| задвижка |
| |
| Трубная головка состоит из крестовины, тройника и | ||
Трубная головка |
| ||
| переводной катушки. |
| |
|
|
| |
|
| Тройник устанавливают при оборудовании скважин | |
|
| двухрядным лифтом. При этом первый ряд труб крепится к | |
|
| переводной катушке с помощью переводной втулки, а | |
|
| второй ряд труб - с помощью переводной втулки. При | |
|
| оборудовании скважин только одним рядом фонтанных труб | |
Колонная |
| тройник на арматуре не устанавливают. |
|
головка |
|
| |
| На крестовике и тройнике трубной головки ставят | ||
|
| ||
|
| запорные задвижки, которые служат | для соединения |
технологического оборудования межтрубным или кольцевым пространством, а также для их герметизации.
Фонтанная елка устанавливается на трубную обвязку. Она предназначена для направления продукции скважин в выкидные линии, регулирования отбора жидкости и газа, проведения различных исследовательских и ремонтных работ, а также при необходимости для закрытия скважины.
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. При эксплуатации скважины на буферную задвижку устанавливают буферную заглушку с манометром.
Все задвижки фонтанной елки, кроме задвижек на одной из выкидных линий, при работе скважины должны быть открыты. Центральную задвижку закрывают лишь в аварийных случаях, направляя жидкость через межтрубное пространство в выкидные линии трубной головки.
Фонтанную арматуру различают между собой по прочностным и конструктивным признакам: по рабочему или пробному давлению, размерам проходного сечения ствола, конструкции фонтанной елки и числу спускаемых в скважину рядов фонтанных труб, виду запорных устройств.
studfile.net
ОБОРУДОВАНИЕ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН
⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 82Следующая ⇒
Оборудование фонтанной скважины обычно состоит из арматуры устья и колонны НКТ. Колонна НКТ в некоторых случаях оснащается приемной воронкой, иногда клапанами-отсекателями или седлами для установки вставных клапанов-отсекателей. Иногда в скважине устанавливают пакер.
Несмотря на относительную простоту оборудования скважин для фонтанной добычи нефти и газа, оно выполняет очень ответственные функции и должно быть особенно надежно, так как аварии с оборудованием при фонтанировании могут привести к выбросам и пожарам. Кроме того, оно часто весьма металлоемко (масса арматуры устья скважины составляет от 0,6 до 4,0 т), что при значительном числе фонтанирующих скважин ведет к большому расходу металла. Поэтому при конструировании арматуры необходимо стреМиться не только к увеличению ее надежности, но и к сокращению металлоемкости.
ОБОРУДОВАНИЕ УСТЬЯ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН
Отбираемая смесь жидкости и газа идет из скважины по НКТ и на устье отводится арматурой в промысловые коммуникации. 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, с которой и начнем разбор данного оборудования.
Устье законченной бурением скважины оборудовано колонной головкой, соединяющей на поверхности окончания обсадных колонн и герметизирующей межтрубные пространства.
На колонной головке крепится арматура для фонтанных скважин. Основные параметры и типовые схемы арматуры указаны в ГОСТ 13846-74 или в другой технической документации [16].
Арматура состоит из трубной головки и фонтанной елки (рис. 3.1.1).
Рис. 3.1.1. Схема фланцевой фонтанной арматуры
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, контролировать давления в них и выполнять необходимые исследования скважины.
Фонтанная елка монтируется на трубной головке и предназначается для направления отбираемых из скважины жидкости и газа в манифольд, регулирования и контроля за работой фонтанной скважины.
Основными деталями и узлами арматуры 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, ответный фланец 9.
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. Для этого детали могут иметь резьбу. Колонна подвешивается непосредственно на этой резьбе или через переводный патрубок 10. Катушка или переводник служат для подвески НКТ или для перехода с одного размера деталей арматуры на другой.
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 (штуцера). 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.
Детали и узлы арматуры соединяются между собой резьбой, фланцами с уплотнениями или хомутами. По этому признаку арматура делится на резьбовую, фланцевую и хомутовую (или бугельную).
Вертикальная, стволовая часть елки может иметь отводы в одну сторону (через тройники) или в две стороны (через крестовины). По этому признаку арматура делится на тройниковую (рис. 3.1.2, а, б) и крестовую (рис. 3.1.2, в, г)[10].
Рис. 3.1.2. Типовые схемы фонтанной арматуры:
1 — манометр; 2 — запорное устройство к манометру; 3 — фланец под манометр; 4 — тройник; 5 — дроссель; 6 — запорное устройство отвода; 7 — буфер; 8— ответный фланец; 9 — крестовина, устанавливаемая на колонной головке; 10 — переводник трубной головки; 11 — стволовое запорное устройство; 12 — крестовина елки
Основные параметры арматуры — диаметр проходного сечения стволовой части фонтанной елки и рабочее давление, на которое рассчитана арматура.
В соответствии с технической документацией установлены рабочие давления Рраб = 14, 21, 35, 70, 105 МПа, а также диаметры проходных сечений, приведенные ниже.
| Условный диаметр Ду, мм | Фактический диаметр Дф, мм |
Давление испытания принято (на основании опыта проектирования и применения арматуры) для рабочих давлений от 7 до 35 МПа равным 2 Рра6, а для давлений от 70 до 105 МПа — 1,5 Рра6.
Технической документацией предусмотрено соответствие условных диаметров и давлений:
| Ду, мм | Рраб, МПа |
| 35...105 | |
| 7...70 | |
| 21...70 | |
| 21...35 | |
| 21...35 |
ГОСТом установлены типовые схемы арматуры — тройниковые и кресстовые. Некоторые из этих схем даны на рис 3.1.2. Все четыре схемы рассчитаны на подвеску одного ряда НКТ на переводном фланце. Для подвешивания двух рядов труб в схему добавляется узел, состоящий из тройника и запорных устройств на его отводе. Тройник устанавливается под переводником трубной головки. Во всех схемах допускается установка дублирующих запорных устройств на боковых отводах.
ГОСТом предусмотрены также схемы с дублирующими стволовыми запорными устройствами. Это обычно делается при больших давлениях на фонтанирующей скважине.
У тройниковой арматуры при двух боковых отводах верхний является основным рабочим отводом. При выходе его деталей из строя закрывается стволовое запорное устройство и жидкость или газ направляются по нижнему отводу без остановки работы скважины. Это удобно при необходимости ремонта верхнего отвода. Но расположение отводов по вертикали (один над другим) увеличивает высоту арматуры, что усложняет ее обслуживание.
Тройниковую арматуру рекомендуется использовать при низких и средних давлениях.
Для средних и высоких давлений ГОСТ рекомендует применять крестовую арматуру. Крестовая арматура значительно ниже тройниковой, что облегчает ее обслуживание. Общая высота арматуры при крестовой схеме и наличии дублирующих стволовых запорных устройств меньше, чем высота тройниковой арматуры.
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 (схема б) при выходе его из строя можно закрыть среднюю стволовую задвижку и включить в работу нижний резервный (запасной) отвод.
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.
Условия работы арматуры фонтанных скважин в большинстве случаев таковы, что для обеспечения безаварийной и долговечной работы оборудования необходим тщательный выбор его схем, конструкции узлов и материалов деталей. Давление в фонтанирующих скважинах может доходить до 100 МПа, причем оно изменяется, пульсирует. Скорость движения выходящей из скважины смеси жидкости, газа и механических примесей (например, кварцевого песка) в некоторых частях арматуры достигает нескольких десятков метров в секунду. Жидкость и газ часто агрессивны и вызывают интенсивную коррозию арматуры.
Аварии с арматурой, установленной на скважинах, приводят к открытому фонтанированию, а иногда к выбросу труб и пожарам. Ликвидация таких аварий требует больших затрат и времени. С другой стороны, масса и стоимость арматуры, устанавливаемой на одной скважине, велики. Так, например, масса комплекта арматуры на 21 МПа для двухрядного подъемника составляет около 3 т. При выборе и разработке арматуры необходимо учитывать и эти факторы.
Вследствие тяжелых условий работы арматуры ее крестовины, тройники, переводники, фланцы и корпусные детали запорных устройств выполняются только из стали. Уплотнение между фланцами арматуры осуществляется стальными кольцами.
Распространены литые и сварные детали арматуры. Для изготовления элементов фонтанной арматуры применяются стали марок сталь 45, 40ХЛ, 40ХНЛ и другие легированные стали. Уплотняющие кольца изготавливают из стали марок 08КП, стали 20, стали 30, стали 40 и легированных сталей (для коррозионно-активных сред) [10].
Рис. 3.1.3. Схемы облегченной крестовины:
а — сварная; б — с измененной конструкцией боковых отводов
Через втулки дросселей продукция скважины проходит с большой скоростью, доходящей до 80... 120 м/с. При этом продукция скважин содержит песок, агрессивную жидкость. Поэтому втулки изготавливаются из закаленных сталей, твердых сплавов, металлокерамики, термокорунда.
Постоянное совершенствование арматуры привело к существенному снижению ее металлоемкости и увеличению прочности. На рис. 3.1.3 показана сварная крестовина а и крестовина новой конструкции б. Конструкторы ищут возможность облегчения арматуры в конструктивном объединении нескольких элементов фонтанной арматуры (например, крестовины и тройника).
Сварные детали арматуры выполняются сваркой отдельных штаммпоВанных или кованых частей детали. Поскольку кованые или штампованные части обладают большей прочностью, чем литые, при переходе на сварные детали можно существенно снизить их металлоемкость, увеличить надежность и упростить технологию изготовления. Эти же цели достигаются при изготовлении деталей новой конструкции и при конструктивном объединении нескольких элементов фонтанной арматуры.
Стремление уменьшить металлоемкость арматуры новых видов иногда может привести к некоторым неудобствам эксплуатации скважин и оборудования. Так, например, при использовании крестовины, показанной на рис. 3.1.3, б, необходимо применять у боковых отводов шпильки, ввернутые в крестовину. При нарушении целостности резьб шпилек их сложнее заменить, чем шпильки с двумя гайками. А если нарушилась резьба в теле крестовины, то надо отправлять на ремонт всю крестовину. При аварийных ситуациях глушение струи, идущей из обычного фланцевого отвода (см. рис. 3.1.3, а),осуществить проще, чем при фланце, выполненном в теле крестовины (см. рис. 3.1.3, б).Однако опыт эксплуатации новых конструкций может дать новые приемы работы с ними, которые уменьшат или ликвидируют указанные недостатки.
Арматура устья скважины (материалы, рекомендованные для ее изготовления, приведены в табл. 3.1.1) соединяется с промысловыми трубопроводами манифольдами, составленными из типовых узловых сборок. Манифольды имеют запорные устройства, регулируемый штуцер, предохранительные клапаны, крестовины, тройники, вентили для сброса давления и подсоединения приборов и т.д. Рекомендуется использовать схемы манифольдов, состоящих из более прочных и надежных сборок заводского изготовления.
Таблица 3.1.1
Рекомендуемые страницы:
lektsia.com
Оборудование фонтанных скважин » СтудИзба
2. Оборудование фонтанных скважин
Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).
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 4.
Рисунок 4 — 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 5.
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 5 — 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
7— крестовина).
Типовые схемы фонтанных елок (рисунок 5) 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 6. Монтаж-демонтаж фонтанной арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими подъемными механизмами.
Рисунок 6 — Типовые схемы фонтанной арматуры
1 — фонтанная елка; 2 — трубная обвязка.
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 (рисунок 7) 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 7 — 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.
Типоразмеры и параметры кранов КШ1С-65х14 приведены ниже.
| Технические характеристики: | |
| Условный проход, мм | 65 |
| Рабочее давление, МПа | 14 |
| Габаритные размеры, мм: | |
| длина | 350 |
| ширина | 205 |
| высота | 420 |
| Масса в собранном виде, кг | 53 |
Задвижки типов ЗМС и ЗМС1 показаны на рисунке 8.
Рисунок 8 — 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 9.
Рисунок 9 — Нерегулируемый дроссель
1 — корпус; 2 — корпус насадки; 3 — пробка.
Регулирование режима эксплуатации осуществляется заменой корпуса с насадкой на другой диаметр.
Рисунок 10 — Регулируемый дроссель ДР-65´35
Более удобны регулируемые дроссели (рисунок 10), 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 11.
Рисунок 11 — Комплекс устьевого фонтанного оборудования
1 — оборудование обвязки обсадных колонн; 2 — фонтанная арматура; 3 — манифольд; 4 — станция управления арматурой.
К подземному оборудованию относятся насосно-компрессорные трубы. Для предупреждения открытых фонтанов применяются комплексы типа КУСА и КУСА‑Э при эксплуатации фонтанных скважин. Они могут обслуживать от одной до восьми скважины в случае разгерметизации устья, при отклонении от заданных параметров (давления, дебита) работы скважин и при возникновении пожара.
Основные элементы комплексов — пакер, скважинный клапан-отсекатель, устанавливаемый внутрь НКТ на глубине до 200 м и наземная станция управления. Управление клапаном-отсекателем может быть пневматическим (тип КУСА) или электрогидравлическим (типа КУСА-Э).
Запорным органом служит хлопушка или шар.
Клапан-отсекатель (также и задвижка арматуры) может быть закрыт со станции управления принудительным путем или дистанционно с пульта диспетчера, связанного со станцией управления посредством промысловой телемеханики.
Имеются еще автоматические клапаны-отсекатели, срабатывающие при увеличении дебита скважины выше заданного. Они устанавливаются на НКТ. Автоматизация фонтанной скважины предусматривает и автоматическое перекрытие выкидной линии разгруженным отсекателем манифольдным типа РОМ-1. Отсекатель срабатывает автоматически при повышении давления в трубопроводе на 0.45 МПа (образование парафиновой пробки) и при понижении давления до 0.15 МПа (порыв трубопровода).
studizba.com
2. Оборудование фонтанных скважин
Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).
2.1. Наземное оборудование
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 4.
Рисунок 4 — 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 5.
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 5 — 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
7— крестовина).
Типовые схемы фонтанных елок (рисунок 5) 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 6. Монтаж-демонтаж фонтанной арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими подъемными механизмами.
Рисунок 6 — Типовые схемы фонтанной арматуры
1 — фонтанная елка; 2 — трубная обвязка.
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 (рисунок 7) 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 7 — 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.
Типоразмеры и параметры кранов КШ1С-65х14 приведены ниже.
| Технические характеристики: | |
| Условный проход, мм | 65 |
| Рабочее давление, МПа | 14 |
| Габаритные размеры, мм: | |
| длина | 350 |
| ширина | 205 |
| высота | 420 |
| Масса в собранном виде, кг | 53 |
Задвижки типов ЗМС и ЗМС1 показаны на рисунке 8.
Рисунок 8 — 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 9.
Рисунок 9 — Нерегулируемый дроссель
1 — корпус; 2 — корпус насадки; 3 — пробка.
Регулирование режима эксплуатации осуществляется заменой корпуса с насадкой на другой диаметр.
Рисунок 10 — Регулируемый дроссель ДР-65´35
Более удобны регулируемые дроссели (рисунок 10), 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 11.
Рисунок 11 — Комплекс устьевого фонтанного оборудования
1 — оборудование обвязки обсадных колонн; 2 — фонтанная арматура; 3 — манифольд; 4 — станция управления арматурой.
studfile.net
Фонтанная эксплуатация скважин — Студопедия
Приток жидкости к забоям скважин происходит под воздействием разности между пластовым и забойным давлениями. Если давление столба жидкости, заполняющей скважину до устья, меньше пластового, то скважина будет переливать на поверхность, т.е. будет фонтанировать. В зависимости от режима работы залежи фонтанирование скважины может происходить
· за счет энергии гидростатического напора,
· за счет энергии расширения газа, растворенного в нефти,
· за счет той и другой энергий.
Оборудование устья скважины
Фонтанная арматура служит для
· герметизации устья скважины,
· направления движения газожидкостной смеси в выкидную линию,
· регулирования и контроля режима работы скважины созданием противодавления на забое.
Фонтанную арматуру собирают из различных фланцевых тройников, крестовиков и запорных устройств (задвижек или кранов), которые соединяют между собой с помощью шпилек. Герметизируют соединения металлическим кольцом с овальным поперечным сечением, которое вставляют в канавки на фланцах и затем стягивают шпильками.
Фонтанная арматура состоит из
· трубной головки и
· фонтанной елки.
Трубную головку устанавливают на колонную головку. Она предназначена для подвески фонтанных труб и герметизации кольцевого пространства между фонтанными трубами и эксплуатационной колонной, а также для проведения различных технологических процессов, связанных с освоением и промывкой скважины, удалением отложений парафина из фонтанных труб, песка с забоя и т.д.
Трубная головка состоит из
· крестовины,
· тройника и
· переводной катушки.
Тройник устанавливают при оборудовании скважин двухрядным лифтом. При этом первый ряд труб крепится к переводной катушке с помощью переводной втулки, а второй ряд труб - с помощью переводной втулки. При оборудовании скважин только одним рядом фонтанных труб тройник на арматуре не устанавливают.
На крестовике и тройнике трубной головки ставят запорные задвижки, которые служат для соединения технологического оборудования межтрубным или кольцевым пространством, а также для их герметизации.
Фонтанная елка устанавливается на трубную обвязку. Она предназначена для направления продукции скважин в выкидные линии, регулирования отбора жидкости и газа, проведения различных исследовательских и ремонтных работ, а также при необходимости для закрытия скважины.
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. При эксплуатации скважины на буферную задвижку устанавливают буферную заглушку с манометром.
Все задвижки фонтанной елки, кроме задвижек на одной из выкидных линий, при работе скважины должны быть открыты. Центральную задвижку закрывают лишь в аварийных случаях, направляя жидкость через межтрубное пространство в выкидные линии трубной головки.
Фонтанную арматуру различают между собой по прочностным и конструктивным признакам: по рабочему или пробному давлению, размерам проходного сечения ствола, конструкции фонтанной елки и числу спускаемых в скважину рядов фонтанных труб, виду запорных устройств.
studopedia.ru
Фонтанный способ добычи нефти, оборудование устья скважины — Студопедия
Когда давление, под которым находится нефть в пласте, достаточно велико, нефть самопроизвольно поднимается на поверхность по стволу скважины. Такой способ подъема нефти получил название фонтанного.
На что же расходуется пластовок давление и какова должна быть его величина, чтобы обеспечить фонтанирование? Во-первых, необходимо преодолеть противодавление заполненного жидкостью ствола скважины – гидростатическое давление Ргст. Во-вторых, надо компенсировать потери, возникающие при движении жидкости в колонне обсадных труб и насосно-компрессорных труб – гидравлические потери Ргид. В-третьих, необходимо обеспечить транспортировку жидкости от устья скважины до сборного пункта – Ртр. Кроме того устье скважины может оказаться выше или ниже сборного пункта и когда необходима энергия на преодоление геометрической разницы высот – Рт. Надо также учесть, что при движении жидкости из зоны повышенного давления (пласт) в зону пониженного давления (скважина) из нее выделяется газ, который, расширяясь, помогает подъему. Обозначив это влияние газа через Ргаз, получим условие фонтанирования:
Рпл = Ргст + Ргид + Ртр - Ргаз + Рг (4.1)
Подробно теория фонтанирования разработана академиком А.П.Крыловым.
При проектировании режима работы фонтанной скважины надо иметь ввиду следующее.
Приток жидкости из пласта тем больше, чем меньше будет давление на забое – Рзаб. В то же время пропускная способность подъемника будет тем выше, чем больше будет давление на забое. В процессе работы пласта и подъемника установится равновесие системы – «пласт-подъемник».
Приток жидкости из пласта описывается формулой.
qn = K(Pпл - Рзаб)n(4.2)
Где К – коэффициент продуктивности, куб.м./сут.Мпа; Рпл-пластовое давление, Мпа; Рзаб – забойное давление, Мпа.
Пропускная способность подъемника определяется по формуле (4.5), поэтому необходимо стремиться к соблюдению условия
qn = qmax
Если НКТ спущены до забоя, то Рзаб в формуле (4.2) есть забойное давление. Если НКТ выше забоя, так что глубина скважины Н больше глубины спуска НКТ L: (LH), то:
Рзаб – Рбаш + (H – L)* p*q (4.3)
В этом случае формула (4.2) примет вид
qn = K[Pпл – Рбаш - (H – L)* p*q]n (4.4)
где Рбаш – давление на входе в лифт; р-плотность жидкости.
При глубине подвести лифта L его диаметр d определится из формулы
(4.5)
При заданном диаметре лифта глубина его спуска составит:
(4.6)
где Ру-давление на устье скважины.
Для подвески подъемных труб и герметизации затрубного пространства на устье скважины устанавливается фонтанная арматура ( тройниковая ). Нижняя часть ее , называемая трубной головкой , состоит из крестовины , задвижек и катушки , служащей для подвески колонны НКТ. Над катушкой устанавливается задвижка , называемая коренной, а также тройники , от которых отводятся нижняя и верхняя выкидные линии (струны) . Задвижка, установленная между тройниками , называется межструнной , а верхняя задвижка -- буферной. Над ней монтируется головка (буфер) или лубрикатор. На головке также устанавливается манометр , предназначенный для измерения давления , называемого иногда буферным или устьевым. К нижней боковой задвижке присоединяется глухой патрубок с винтелем, для установки манометра , предназначенного для измерения давления в затрубном пространстве. К другой задвижке , в период освоения скважины подсоединяется водяная , нефтяная или газовая линия. Этот отвод от затрубного пространства используют также для промывок скважины от песка и других ремонтных работ , а также его можно использовать для эксплуатации скважин через затрубное пространство. Из двух выкидных линий , подсоединяемых к боковым отводам тройников , одна запасная ( обычно нижняя ) используемая лищь для кратковременной эксплуатации на период ремонта основной линии. По рабочей выкидной линии продукция скважины направляется в сепарационно – измерительную установку. На этой же линии смонтирован патрубок ( Ф = 12 мм) с краном, предназначенным для отбора проб , с целью определения содержания воды. Для регулирования режима работы скважины на выкидных линиях после задвижек устанавливаются штуцера ( насадки с относительно небольшим проходным сечением ). На практике используются фонтанные арматуры , рассчитанные на рабочее давление 4 ; 7,5 ; 12,5 ; 20 ; 30 ; 50 МПа. Испытание ее проводят при давлении , превышающем рабочее в два раза. По типу соединения , арматуры делятся на фланцевые и резьбовые ; по числу спускаемых рядов труб – однорядные и двухрядные ; по конструкции -- на тройниковые и крестовые ; по размерам проходного сечения -- 100 мм, и 63 мм. Одним из основных элементов Ф.А. являются задвижки.
Фонтанная арматураслужит для герметизации устья скважины, направления движения газожидкостной смеси в выкидную линию, регулирования и контроля режима работы скважины созданием противодавления на забое.
Фонтанную арматуру собирают из различных фланцевых тройников, крестовиков и запорных устройств (задвижек или кранов), которые соединяют между собой с помощью болтов. Герметизируют соединения металлическим кольцом с овальным поперечным сечением, которое вставляют в канавки на фланцах и затем стягивают болтами.
Фонтанная арматура состоит из трубной головки и фонтанной елки. Трубную головку устанавливают на колонную головку. Она предназначена для подвески фонтанных труб и герметизации кольцевого пространства между фонтанными трубами и эксплуатационной колонной, а также для проведения различных технологических процессов, связанных с освоением и промывкой скважины, удалением отложений парафина из фонтанных труб, песка с забоя и т. д.
Трубная головка состоит из крестовика, тройника и переводной катушки. Тройник устанавливают при оборудовании скважин двухрядным подъемником. При этом первый ряд труб крепится к переводной катушке с помощью переводной втулки, а второй ряд труб — с помощью переводной втулки. При оборудовании скважин только одним рядом фонтанных труб тройник на арматуре не устанавливают.
studopedia.ru
Наземное (устьевое) оборудование скважин. Фонтанная арматура — Студопедия
Колонная головка. Представляет собой нижнюю часть устьевого оборудования. Предназначена для подвешивания обсадных колонн, герметизации и разобщения межколонных пространств, проведения ряда технологических операций, установки противовыбросового оборудования в процессе бурения и фонтанной арматуры в процессе эксплуатации скважины.
После установки колонная головка на все время эксплуатации скважины остается на устье, не демонтируется и не ремонтируется. Колонные головки устанавливаются на всех скважинах независимо от способа их эксплуатации. Скважины, вскрывшие пласты с высоким давлением, оборудуются колонными головками с клиновой подвеской обсадных труб, которые способны выдержать высокие давления в межтрубном пространстве и отличаются легкостью и простотой монтажа (типа ГКК, ОКК).
Трубная головка. Трубная головка представляет собой верхнюю часть устьевого оборудования. Предназначена для закрепления фланцевого переводника фонтанной арматуры, для обводки (подвешивания, закрепления) колонны НКТ, а так ж для вторичного уплотнения колонны внутренней обсадной трубы (эксплуатационной колонны) и выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважин.
Фонтанная арматура. Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а так же для проведения различных технологических операций. Конструкция фонтанной арматуры включает в себя: трубную головку, фонтанную елку, запорные устройства с ручным (или пневматическим) управлением, регулирующие устройства. Существуют два основных типа фонтанной арматуры: крестовые и тройниковые (Рис. 3.3.).
Фонтанная елка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию (шлейф), регулирования режима эксплуатации скважины, для установки специальных устройств при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления и температуры, а так же проведения некоторых технических операций.
В качестве запорных устройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки различной конструкции с принудительной или автоматической подачей смазки.
На рисунке 3.4. представлена типичная обвязка газовой скважины. Для регулирования режима эксплуатации на боковых струнах фонтанной елки устанавливаются регулируемые и нерегулируемые дроссели (угловые дроссели).
|
studopedia.ru
РАЗДЕЛ 2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОНТАННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН — Студопедия
Студент должен
знать:основные элементы, схемы и область применения фонтанных арматур, монтаж и обслуживание фонтанных арматур.
Скважинные отсекатели. Колонные головки, типы и конструкция. Внутрискважинное оборудование. Оборудование устья фонтанных скважин.
Классификация фонтанных арматур, существующие схемы, область применения. Трубные головки, назначение и конструкция. Конструкция и принцип действия прямоточных задвижек, пробковых кранов. Регулирующие устройства фонтанных арматур. Монтаж и обслуживание фонтанных арматур, манифольды. Охрана окружающей среды.
Литература: 3 , с. 3…19 ; 4, с. 224 …236 ; 5, с. 3…53
Методические указания
Оборудование любой скважины разделяется на скважинное (подземное) и устьевое (наземное). Изучая комплекс скважинного оборудования, студент должен исходить из знания элементов эксплуатационной и любой другой скважины: обсадных колонн, пакеров, клапанов –отсекателей и т.д.
Скважинные отсекатели, предназначенные для перекрытия колонны в случае разгерметизации устья, имеют довольно сложную конструкцию и ряд существенных недостатков, поэтому широкого применения пока не нашли, но разобраться в принципе их действия нужно. Необходимо знать основные параметры обсадных труб, их материал и конструкцию резьбы.
Основной особенностью оборудования фонтанных скважин является необходимость восприятия высоких давлений на устье, которые могут достигать 100 МПа. Этот фактор главным образом определяет применяемые материалы и конструкцию элементов оборудования.
Колонной головкой оборудуется каждая фонтанная скважина и предназначена она для подвески одной или нескольких обсадных колонн и герметизации межтрубного пространства, она также должна обеспечивать возможность проведения технологических мероприятий.
Задача студента заключается в изучении конструкции элементов колонных головок, принципах подвески обсадных колонн и герметизации межтрубного пространства.
При изучении фонтанной арматуры нужно исходить из того, что она разделена на две части: трубную головку для подвески НКТ и фонтанную елку для отвода скважинной жидкости в манифольд и регулирования режима работы скважин. В качестве основных параметров фонтанных арматур приняты максимальное давление и диаметр проходного отверстия. По этим признакам и классифицируется фонтанная арматура.
Особое внимание нужно уделить изучению конструкций наиболее сложных устройств фонтанной арматуры. Ими являются прямоточные задвижки. Нужно знать их принцип действия и конструктивные особенности, обеспечивающие герметичность и безопасность при работе.
Монтаж арматуры и ее последующая эксплуатация связана с обеспечением правильности сборки фланцевых соединений и грамотным подходом к управлению задвижками и кранами. Обеспечение герметичности - главное условие безопасной работы и предотвращения загрязнения окружающей среды.
Вопросы для самоконтроля
1. Каково назначение клапанов - отсекателей?
2. Каков принцип подвески обсадных колонн в колонной головке?
3. Как производится подвеска НКТ в трубной головке?
4. В каких случаях используют тройниковую фонтанную арматуру?
5. Каким образом обеспечивается герметичность прямоточной задвижки?
6. Каковы требования к сборке фланцевых соединений?
7. Перечислите неисправности прямоточных задвижек?
8. Каковы преимущества и недостатки кранов?
9. Каковы особенности управления прямоточной задвижкой?
10. Как испытывается фонтанная арматура?
studopedia.ru
