Чем завод изготовитель должен оснащать фонтанную арматуру

Для освоения скважин с пластовым давлением ниже гидростатического напора используется фонтанная арматура различных вариантов комплектации. Схемы трудных обвязок и фонтанных елок приведены в ГОСТ 13846 для не одинаковых эксплуатационных условий и характеристик полезного ископаемого.

В этой же нормативной документации указан порядок комплектации. Например, несколько фитингов, задвижек, дросселей, прочих элементов могут объединяться в моноблок. Возможно дооснащение елок дросселями, трубных обвязок обратными клапанами и запорными устройствами.

Проектируется устьевое оборудование всегда индивидуально, хотя и с помощью унифицированных типовых узлов. Поэтому по требованию заказчика изделия АФ, АФК оснащаются производителем БРС соединениями, устройствами дистанционного и автоматического управления, предохранителями, измерительной аппаратурой, приспособлениями и оборудованием для проведения отдельных операций технологического процесса освоения скважины.

Конструкция фонтанной арматуры

Регламентируется серийное производство фонтанной арматуры отечественным стандартом ГОСТ 13846. В самом начале технической документации указано, что арматура состоит из двух крупных сборочных узлов – трубной обвязки и устьевой елки. Важным условием является концентрическое расположение скважинных трубопроводов при количестве колонн НКТ более одной.

Трубная обвязка, в свою очередь, состоит из следующих элементов:

• трубная головка – крупногабаритный фитинг в форме крестовины, устанавливается на колонную головку, необходим для подвешивания НКТ колонн;
• запорные устройства – на боковые патрубки крестовины монтируются задвижки (реже краны)
• измерительный прибор – манометр устанавливается сразу после наружной затрубной задвижки для контроля давления в затрубном пространстве;
• затрубная линия – прямая труба или колено 90°, установленное после второй боковой затрубной внутренней задвижки для врезки в выкидную линию манифольда, обеспечивает возможность сброса давления;
• обратный клапан – стоит на затрубной линии перед врезкой ее в выкидную линию, предотвращает сброс нефти в затрубное пространство.

Сверху на трубную обвязку устанавливается устьевая елка. По форме главного фитинга фонтанные елки подразделяются на крестовые и тройниковые. Независимо от этого, елка в обязательном порядке имеет стволовую часть, буферную зону и выкидную линию.

Стволовая часть 3 собирается из центральной задвижки, крестовины или тройника, буферной задвижки. В некоторых типовых схемах елки из стандарта ГОСТ 13846 использовано по два тройника, может дублироваться центральная задвижка. Поэтому комплектация такого изделия будет шире.

В схемах 1 и 2 тройниковая арматура позволяет изготовить только одну выкидную линию 2. Вся крестовая арматура и тройниковые фонтанные елки по схемам 3, 4 по умолчанию имеют две выкидных линии, на каждой из которых монтируются запорные устройства (шиберные задвижки, пробковые или шаровые краны), регулирующая арматура (дроссели), измерительные приборы (манометры, термометры), приводы (гидравлический, пневматический, электрический), элементы дистанционного управления.

Буферная зона 1 состоит из задвижки и колпака с резьбовой пробкой. По мере необходимости пробка выкручивается, на ее место устанавливается лубрикатор, через канал которого в скважину опускается оборудование, приспособления, приборы для очистки ствола, измерения параметров рабочей среды, проведения технологических операций.

Елка и трубная обвязка могут поставляться заказчику в сборе или в виде транспортировочных блоков. ЗИП всегда упаковывается в фанерную, деревянную тару.

Схема задвижек

Все задвижки фонтанной арматуры условно классифицируются по месту расположения:

• буферная задвижка на фонтанной арматуре отсекает верхнюю зону, через которую в ствол может спускаться инструмент, оборудование;
• стволовые задвижки монтируются вертикально, перекрывают поток при глушении, остановке скважины;
• боковыми задвижками регулируются потоки в затрубном пространстве и внутри выкидных линий.

Принципиальная схема задвижек фонтанной арматуры всегда одинаковая. При давлении 14 – 35 МПа обычно используется по одному запорному устройству. Для давления 70 – 140 МПа применяются дублирующие задвижки, стоящие сразу за основными.

Шаровые, пробковые краны можно эксплуатировать только при давлении 14 МПа и 7 МПа, соответственно. В технической, учебной литературе принято название задвижек на фонтанной арматуре следующего типа:

• центральная задвижка фонтанной арматуры – стоит сразу после трубной головки;
• линейная задвижка фонтанной арматуры – общее название всех боковых запорных устройств;
• буферное запорное устройство – отсекает верхний колпак от стволового прохода;
• манифольдная задвижка на фонтанной арматуре – запорное устройство выкидной линии;
• секущая задвижка на фонтанной арматуре – расположена на трубной обвязке перед врезкой затрубной линии в выкидную трубу.

Из-за особенностей рабочей среды и технологического процесса добычи углеводородов в данной отрасли виды задвижек фонтанной арматуры строго ограничены. Используются только полнопроходные прямоточные шиберные задвижки с плоским элементом затвора.

Комплектация фонтанной арматуры по ГОСТ

В стандарте ГОСТ 13846 приводятся следующие требования и рекомендации:

• пункт 2.5 – наличие манометра в трубной головке, возможность оснащения ее переводником, трубодержателем резьбового или муфтового типа;
• пункт 2.6 – комплектация арматуры дросселями регулируемого типа (допускается установка дросселей не регулируемой конструкции);

• пункт 2.7 – моноблочное исполнение елки, трубной обвязки;
• пункт 2.8 – комплектация дросселями, обратными клапанами, задвижками по индивидуальным схемам обвязки;
• пункт 2.9 – после предварительного согласования в конструкцию елки/обвязки могут включаться устройства для монтажа под давлением, закачки в пласт реагентов, контроля температуры, давления в затрубном пространстве, на устье и внутри выкидных линий;
• пункт 2.10 – заказчик может потребовать оснащения фонтанной арматуры автоматическми предохранителями, задвижками/кранами с удаленным управлением, промежуточными устройствами для автоматического управления, быстросъемными соединениями для приспособлений, устьевого оборудования.

В стандарте ГОСТ Р 51365 все указанные требования сохранены в полном объеме. Дополнительно к ним выдвинут следующий регламент комплектации:

• пункт 4.6.8.2 – наличие элемента в нижнем фланце крестовины трубной головки, позволяющего опрессовать фланцевое соединение;
• пункт 4.7.5 – установка на боковых патрубках колонной головки приспособлений для замены задвижек под давлением;
• пункт 4.8.1 – оснащение ФА шаровыми кранами при давлении ниже 14 МПа или шиберными задвижками под давление 21 – 140 МПа на выкидных линиях, стволе елки, запорными вентилями для манометров;
• пункт 4.8.6 – комплектация запорных устройств рукоятками, маховиками, штурвалами для ручного привода;
• пункт 4.11 – наличие пробоотборника;
• пункт 4.14.6 – оснащенность газовых/конденсатных скважин отсекателем клапанного типа на выкидных линиях, фонтанных скважин высокодебитных внутрискважинным оборудованием (станция управления, циркуляционный клапан, отсекатель, пакер).

Нормативной документацией определен приоритет регулируемых дросселей фонтанной арматуры. Однако допускается эксплуатация и не регулируемых штуцеров. В комплект устьевого оборудования в обязательном порядке входят манометры фонтанной арматуры.

В приложении А к ГОСТ Р 51365 приводится методика по выбору оборудования. Для этого заказчик заполняет специальные формы № 1 – 4, по которым производитель и комплектует фонтанную арматуру. Первая форма содержит общие характеристики скважины, вторая и третья разработаны ля колонных головок с одним и двумя фланцами, соответственно. сама фонтанная арматура заказывается посредством формы № 4.

В 18 пунктах этой формы заказчик указывает схемы трубной обвязки устьевой елки, PN, DN ствола, боковых патрубков, материальное исполнение, тип, число боковых, стволовых запорных устройств, диаметр и вес НКТ, тип дросселя и спускаемого инструмента, виды внутреннего/наружного покрытия, характеристики внутрискважинной среды.

Дополнительно на линиях манифольда могут монтироваться СКЖ счетчики, другие приборы учета добываемого полезного ископаемого. Однако чаще всего их устанавливают внутри групповых замерных устройств для нескольких скважин куста.

По условиям данного ГОСТ уплотнительные стальные кольца транспортируются отдельно от фланцевых соединений в ящиках, а на посадочные поверхности сборочных единиц, деталей наносится консервационная смазка. Поэтому после гидравлических испытаний фонтанной арматуры в сборе изделие может быть разобрано на отдельные узлы для удешевления доставки и повышения качества логистики.