Фонтанная арматура API

Фонтанная арматура API

По умолчанию соответствует вся отечественная фонтанная арматура API международного сертификата Spec 6A. В РФ нефтедобычей занимаются организации из разных стран мира. В отечественных компаниях широко используется импортное оборудование, а наша продукция поставляется за рубеж. 

 Фонтанная арматура API

Поэтому вполне логичным шагом является международная стандартизация терминов, размеров, конструкций, маркировки и обозначения устьевой обвязки и ее отдельных элементов. Рассматриваемая спецификация API Spec 6A учитывает регламент стандартов РФ, а межгосударственный стандарт ГОСТ 30768 гармонизирован с требованиями Американского института. Более поздний внутренний стандарт ГОСТ Р 51365 разработан на его основе.

Требования API Spec 6A

Изначально фонтанная арматура API входит в состав наземного устьевого оборудования нефтегазодобывающих скважин. В спецификации 6А рассматриваются:

  • размеры и единицы измерения;
  • конструкция сборочных единиц и входящих в них деталей;
  • правила конструирования и эксплуатации;
  • материальное исполнение;
  • контроль качества, хранение и доставка;
  • испытания, ремонт, восстановление (только в заводских условиях).

Актуальной версией этой спецификации является 20 издание. Она полностью соответствует международному стандарту ISO 10421.

Соответствие отечественным стандартам

Является фонтанная арматура API полным аналогом наземного устьевого оборудования, произведенного по российскому стандарту ГОСТ Р 51365 от 2009 года. Совпадает в них, даже, структура оглавления. В более раннем (2001 год) стандарте СНГ ГОСТ 30768 были приведены лишь общие требования из спецификации американского института.

Основными характеристиками АФ, АФК, АФКЭ являются:

  • PN – 14, 21, 35, 70 и 105 МПа;
  • DN ствола – 50 – 150 мм;
  • DN боковых патрубков – 50 – 100 мм;
  • схема обвязки – одноствольная однорядная или двухрядная;
  • подвешивание НКТ – трубодержатель (муфтовая АФК) или внутри трубной головки (АФ);
  • соединение с трубопроводом – сварное СТ ЦКБ 025, ГОСТ 5264, резьбовое ГОСТ 34057, ГОСТ 632, фланцевое ГОСТ 28919;
  • запорное устройство – шаровой кран КШ, дисковая ЗД/ЗДШ или шиберная ЗМС задвижка;
  • управляющее устройство – ручной, электрический, пневматический, гидравлический привод;
  • рабочая среда – газоконденсат, газ, нефть с 95% содержанием пластовых вод, 25 мг/л твердых частиц;
  • температурный диапазон – среды +120°С воздуха -60°С … +40°С;
  • исполнение – коррозионостойкое К1, К2, климатическое УХЛ, ХЛ;
  • категория размещения – I по регламенту ГОСТ 15150.

В фонтанной арматуре для УЭЦН предусмотрен патрубок кабельного ввода.

Фонтанная арматура

Согласно регламенту API фонтанная арматура является наземной частью устьевого оборудования. Применяется только на этапе освоения скважины любыми известными методами. Состоит из двух крупных сборочных единиц – елки, обвязки, каждая из которых имеет несколько вариантов исполнения. Выбор осуществляется по следующим характеристикам:

  • дебит и рабочее давление среды;
  • процентное содержание сероводорода, песка, углекислоты;
  • способ добычи и регион эксплуатации;
  • ресурс и ремонтопригодность;
  • безопасность персонала и защита окружающей среды;
  • цена оборудования и себестоимость обслуживания.

Арматура считается универсальной, так как пригодна для методов добычи насосами ЭЦН, ШГН, газлифтом, а не только фонтанированием.

Назначение

Разработана фонтанная арматура API для эффективного решения ряда задач:

  • обеспечение абсолютной герметичности устья;
  • отслеживание параметров рабочей среды;
  • регулировка характеристик потока;
  • управление технологическими режимами;
  • прием продукции выкидной линией, перенаправление ее в манифольд;
  • закрытие скважины на время планового ремонта, обслуживания;
  • аварийное глушение;
  • крепление одного – двух скважинных трубопроводов из НКТ труб;
  • спуск приборов, оборудования в ствол, на забой скважины;
  • закачка реагентов в пласт, скважину.

Нижняя часть фонтанной арматуры называется трубной обвязкой. Эта сборочная единица используется для удерживания одной-двух колонн насосно-компрессорных труб, предотвращения протечек продукции, измерения давления в затрубном пространстве, монтажа елки, промывки скважины, закачивания реагентов в ствол, пласт.

 Трубная обвязка

Верхняя часть фонтанной арматуры называется елкой, предназначенной для спуска в скважину приборов, оборудования, управления режимами добычи, изготовления одной – двух выкидных линий и подключения их к манифольду, контролю давления на устье и в выкидных линиях, глушения, закрытия скважины.

Область применения

Используется фонтанная арматура API для обвязки устья скважин фонтанирующего типа, газлифтного способа добычи нефтегазовой смеси, оборудованных насосами ЭЦН и ШГН. В этих же стандартах рассматривается напорная арматура, отличающаяся от фонтанной направлением движения рабочей среды, более высоким давлением (до 140 МПа вместо 105 МПа), наличием обратного клапана, боковым расположением главных задвижек. 

Арматура ФА и ФАК применяется для скважин на материке и шельфе. В первом случае обычно используются стандартные схемы елки крестового или тройникового типа. Морские скважины часто оборудуют елками V-образного типа с косым крестовиком. Это обусловлено расположением устья скважины, требованиями ТБ и ОТ на нем для персонала.

Фонтанная арматура с кранами применяется только при низком давлении пласта 7 – 14 МПа. В более сложных эксплуатационных условиях используются шиберные, реже дисковые, задвижки прямоточные полнопроходные с принудительной смазкой, металлическими уплотнениями. Для скважин с высоким суточным дебитом и большим диаметром ствола 100 – 150 мм, соответственно, используется 6 схема сборки фонтанной елки.

Арматура со стволом 80 мм использует елки по схемам 1, 5 и 6. Для диаметров 50 – 60 мм применяются любые схемы фонтанной елки 1 – 6.

Конструкция

Традиционно для этого устьевого оборудования фонтанная арматура API состоит из следующих сборочных единиц:

  • обвязка трубная – головка крестового типа с трубодержателем, стволовой катушкой, переводником, задвижками на боковых патрубках, манометром затрубного давления;
  • фонтанная елка – крестовина, один или два тройника для изготовления выкидных линий, запорная и регулирующая арматура для переключения режимов скважины, манометры для контроля давления в выкидной линии и на устье, буферный фланец для установки лубрикатора.

 Трубная головка

Трубная головка может иметь несколько вариантов исполнения в зависимости от количества колонн НКТ, их взаимного расположения в стволе, и способа их крепления к устью. Стволовая катушка применяется для подвески колонны насосно-компрессорных труб на резьбе. Муфтовая подвеска, соответственно, позволяет закрепить скважинный трубопровод на муфте. Для фиксации второй НКТ колонны на трубную головку монтируется дополнительный тройник.

Трубная обвязка изолирует забой от ствола и устья, позволяет получить доступ затрубному пространству для закачивания реактивов. Фонтанная елка перенаправляет поток добываемой продукции в манифольд через выкидную линию с возможностью изменения его характеристик путем сужения внутреннего сечения трубопровода.

Схемы сборки

Оба элемента фонтанной арматуры по регламенту API имеют несколько схем сборки. Для трубной обвязки приняты два варианта исполнения:

  • крепление одной колонны НКТ в трубной головке;
  • фиксация двух колонн насосно-компрессорных труб в головке и тройнике над ней или стволовой катушке.

 Схема сборки элементов фонтанной арматуры

Для фонтанной елки разработаны шесть стандартных схем сборки:

  • первые четыре тройниковые, последние две крестовые;
  • в первой схеме одна центральная задвижка и один тройник;
  • во второй схеме установлены две центральные задвижки;
  • в третьем случае использовано два тройника для получения основной и аварийной выкидной линии;
  • в четвертом варианте конструкция усилена дублирующей центральной задвижкой;
  • пятая схема использует крестовину, в которой две выкидные линии получаются по умолчанию, но располагаются на одной пространственной оси;
  • в шестой крестовой схеме добавлена центральная задвижка.

 Стандартные схемы сборки фонтанной елки

Одна выкидная линия может использоваться только при низкой степени агрессивности рабочей среды, не содержащей абразива. В тройниковой схеме с аварийной выкидной линией рабочим всегда является верхний тройник. На нижнюю линию переключаются только для замены изношенного большим содержанием песка, сероводорода, углекислоты в нефти стенок верхнего тройника.

Крестовые схемы используются при низком содержании CO2 и H2S, абразивных частиц в продукте и высоком дебите, давлении.

Запорные устройства

Рабочим режимом нефтепромысловой скважины является процесс добычи. Запорная арматура необходима лишь для аварийного глушения или планового закрывания потока рабочей среды. Поэтому запорные устройства должны отвечать следующим требованиям:

  • полнопроходность – для снижения гидравлического сопротивления внутренний диаметр затвора должен быть равен аналогичному размеру ствола;
  • прямоходность – поток продукции скважины не должен изменять направление;
  • работоспособность – при нахождении в постоянно открытом состоянии затвор должен обеспечивать надежную отсечку потока в любой момент времени.

Задвижка шиберная 

Поэтому фонтанная арматура API комплектуется либо прямоточными полнопроходными задвижками шиберного, дискового типа, либо шаровыми, пробковыми кранами. Изначально кран легче, проще в обслуживании, и дешевле задвижки. 

Однако существует ограничение по рабочему давлению среды – 14 МПа. 

В пределах этого значения устьевого давления фонтанную арматуру можно комплектовать кранами, для PN 21 – 105 МПа необходимо использовать задвижки.

Регулирующие устройства

Для переключения режимов – дебит, напор – фонтанная арматура API оснащается регулирующими устройствами дроссельного типа. Не регулируемый дроссель представляет собой арматуру, внутренний диаметр которой меньше аналогичного размера ствола. Втулки из твердосплавного материала с разным внутренним диаметром можно менять, в том числе, и под давлением по мере необходимости. 

 Регулируемый дроссель

В регулируемом дросселе запорный узел выполнен в виде клетки или напоминает конструкцию игольчатого вентиля. В любой момент времени оператор может изменить внутреннее сечение регулирующего устройства.

Условное обозначение

Согласно требованиям API фонтанная арматура обозначается в документации следующим образом:

  • назначение – Ф фонтанная либо Н нагнетательная;
  • тип изделия – А арматура, Е елка;
  • вариант подвешивания НКТ – без обозначения внутри трубной головки, К над головкой в стволовой катушке;
  • схема елки – 1 – 6 вариант;
  • управляющее устройство – ручной привод не указывается, В удаленный автоматический, А автоматический, Д дистанционный;
  • номинальный размер ствола – 50 – 150 мм;
  • номинальный размер боковых патрубков елки – 50 – 100 мм, указывается только при несовпадении с предыдущим размером;
  • номинальное давление – 14 – 105 МПа;
  • исполнение по коррозионной стойкости – К1 – К3;
  • климатическое исполнение – УХЛ, ХЛ;
  • номер нормативного документа – ГОСТ 13846.

Перед указанием ГОСТ может стоять дополнительная информация о произведенных модернизациях в фонтанной арматуре.

Таким образом, отечественные стандарты полностью соответствуют регламенту API 6A, так как разрабатывались с учетом международных спецификаций буровой и нефтегзодобывающей отрасли.

Возврат к списку