Фонтанная арматура для нефтяных скважин

Фонтанная арматура (ФА) — это сложно-технический комплекс узлов, фланцев, труб, которые обеспечивают бесперебойную работу фонтанирующей скважины. Фонтанирование — это явление, при котором происходит подъем нефти с забоя под действием пластовой энергии.
Данную конструкцию используют при работах с высоким давлением, большими нагрузками и агрессивной средой внутри скважины.

Схема обвязки, состав и назначение

ФА — это прочное долговечное многофункциональное оборудование, которое выполняет ряд определенных технологических задач. Основные функции, которые выполняет ФА:

типовая обвязка трубопровода;
полная герметизация;
обеспечивает бесперебойный отвод продукции, идущей по трубопроводу;
при необходимости доступа к забою;
для регулирования производительности;
для технологических работ с постоянным производственным процессом.

Одна из основных задач, которую выполняет ФА — это устройство обвязки трубопроводов для разных назначений, управление движением рабочей среды, герметизация отходов от основных линий трубопровода. Практически в любой работе, связанной с прокладкой трубопровода, будет задействована типовая конструкция фонтанной арматуры.

Из чего состоит фонтанная арматура

Типовая ФА состоит из нескольких видов задвижек, клапанов, затворов, соединительных узлов. Оборудование включает в себя следующие важнейшие функциональные узлы: трубная обвязка (или головка) и фонтанная елка (ФЕ).
Подробнее разберем каждый узел и посмотрим схему ФА.

Схема фонтанной арматуры:
1 – манометр; 2- трехходовой кран; 3 – буфер; 4- задвижки; 5 – крестовик елки; 6 – переводная катушка; 7 – переводная втулка; 8 – крестовик трубной головки; 10 – штуцеры; 11 – фланец колоны.

Трубная обвязка

Трубная обвязка выполняет следующий ряд функций:

служит для подвески колонны НКТ;
для осуществления промывки скважины и закачки в нее различных жидкостей;
контролирует давление внутри и в затрубном отсеке;
для монтажа и закрепления фонтанной елки.

Трубная обвязка применяется для подвески нескольких или одного ряда насосно-компрессорных труб, которые закрепляют на муфту или резьбу. В данном случае на крестовину устанавливается муфтовая подвеска или стволовая катушка. НКТ подвешивают на переходник или патрубок. Во время работы трубные головки испытывают большое давление, поэтому на любой из боковых линий устанавливается манометр. Как правило, их 2 – один замеряет уровень давления в устье, второй в межтрубном отсеке. Если в скважину необходимо спустить 2 ряда насосно-компрессорных труб, то на крестовину обвязки устанавливают тройник.

Фонтанная елка

Конструкция монтируют на верхний фланец трубной головки.

Основные функции, которые выполняет ФЕ:

следит и регулирует за направлением потока продукции из скважины в промысловый трубопровод ;
регулирование различных режимов эксплуатации;
служит для контроля за показателями давления;
возможность спуска необходимых рабочих приборов;
закрытие или остановка скважины при необходимости.

Схему конструкции и количество выкидных линий выбирает заказчик в зависимости от характера скважины, ее месторасположения, климатических условий.
Стандартом ГОСТ 13846 регламентировано 6 типовых схем при сборке АФК. Также есть общая рекомендация по установке дополнительных элементам по желанию заказчика.

Основные составляющие ФЕ:

крестовина или тройник;
манометр;
запорная и регулирующая арматуры.

Также важным элементом являются дросселирующие устройства. Они служат для регулировки потока — полного закрытия или открытия отвода. Дроссели бывают 2 видов — регулируемые и нерегулируемые.

Разновидности арматуры

Государственный стандартом закреплен 2 вида фонтанной арматуры:

Тройниковая или крестовая подключение отводов происходит при помощи откидных линий.
Двухрядная или однорядная — такой вариант оснащен задвижками и кранами.

Иногда встречается и другая классификация:

По давлению. Оборудование работает при давлении в диапазоне от 7 до 105 МПа. Чем глубже скважина, тем большее давление необходимо выдерживать арматуре.
По размеру ствола в промежутке от 50 до 150 мм, в зависимости от предназначения. При нефте и газодобыче с высоким дебетом устанавливают ствол с диаметром 100-150 мм.

При выборе оборудования, заказчик всегда учитывает специфику будущей деятельности, месторасположение.

Важно: нельзя использовать чугунные детали, если предполагается работать во взрывоопасной среде.

Технические требования к конструкции

В технических характеристиках, согласно ГОСТУ, перечисляется по пунктам, чем завод изготовитель должен оснащать ФА:

Конструкция устьевой арматуры обеспечивает полную герметичность, к окружающей среде.
Возможность провести опрессовку пробным давлением.
Размер составных частей стволового прохода, обязан предусматривать беспроблемный проход рабочего оборудования, которое спускают в скважину.
Конструкция предусматривать подвешивание скважинных трубопроводов;
Возможность регулирования дросселя в фонтанной арматуре.
Возможность присоединения дополнительных блоков, без изменения типовой утвержденной схемы.
К установленному рабочему оборудованию есть беспрепятственный подход для монтажа и демонтажа.
Устройство содержит предохранители, запорные устройства. В свою очередь дистанционное управление запорных устройств, должно предусматривать переключение на ручной режим управления.

Все эти требования регламентированы и должны исполняться.

Обозначение АФК

Расшифровка приводится в стандарте ГОСТ 13846. Данное обозначение подразумевает устьевую установку фонтанной арматуры, отличительной чертой, которой является подвешивание внешней насосно-компрессорных труб над трубной головкой переводником.
При работе с ФА можно встретить следующие обозначения, которые разделены на категории:

Первые 2 заглавные буквы обозначают тип изделия
АФ — арматура фонтанная;
ЕФ — елка фонтанная;
EH — елка нагнетательная;
Метод подвески трубопровода скважинного, которым является колонна НКТ
К — проводником к трубной головки; если нет никакого обозначения — крепление муфтой или трубодержателем внутри крестовины.
Способ добычи:
Э — электроцентробежный насос;
Ш — шланговая установка.
Управление:
А — Автоматическое;
Д — дистанционное;
Защита от коррозии: К1 — К3;
Допустимое давление при работе: 14 МПа — 105 МПа;

Также заказчик может выбрать дополнительные характеристики к выбранной конструкции АФК, исходя из потребностей, места эксплуатации.
Такая комплектация устьевого оборудования предназначен для решения следующих задач:

слежение за контролем параметров рабочей среды;
остановка оборудования при аварии;
обеспечение герметичности конструкции;
закачка жидкостей;
спуск необходимых рабочих приборов;

Арматуру типа АФК широко применяют в разных сферах — для фонтанных скважин, с штанговыми и электропогружными насосами, для наземных и морских работ, добыча ископаемых.

Монтаж и демонтаж фонтанной арматуры

В процессе длительной эксплуатации нефтяной скважины иногда необходимо выполняют монтаж и демонтаж оборудования для прочистки, ремонта или замены. Процесс включает в себя в несколько этапов работы, при помощи стороннего оборудования.
ФА представляет собой соединение на фланцах различных креплений, крестовин, запорных устройств. Для уплотнения между фланцами устанавливается стальное кольцо с овальным сечением, изготовленное из малоуглеродистой стали. Сами соединения крепят болтами. При помощи двух элеваторов колонну НКТ спускают в место установки. После этого трубы собираю, покрывают защитной смазкой и делают контрольную опрессовку.

Важно: если необходимо сделать ремонт, то конструкция демонтируют и отправляют на специальное предприятие. Так же делается осмотр остальных деталей.

В нефтедобывающей отрасли устьевая фонтанная арматура- важнейшее технологическое звено. В ГОСТ1386 можно ознакомиться со всеми применимыми к ней требованиями. На сегодняшний день, такая установка позволяет добывать из скважины большое количество нефти с минимальными затратами.