ГОСТ арматура устьевая

ГОСТ арматура устьевая

По требованиям ГОСТ арматура устьевая должна использоваться для установки на колонную головку с целью обеспечения процесса освоения нефтяной, газовой скважины. Фонтанная арматура предназначена для фонтанирующих, газлифтных и насосных скважин, добывающих конденсат, газ, нефть. 

Нагнетательная скважина сооружается для закачки в пласт жидкостей/газов для улучшения характеристик пласта. Здесь более высокое рабочее давление, и низкая степень агрессивности рабочих сред, в которых не содержится сероводород, песок, углекислота.

Классификация устьевой арматуры

По назначению в стандартах ГОСТ арматура устьевая подразделяется на две категории:

  • фонтанная – для добычи нефтегазового продукта;
  • нагнетательная – для закачки в пласт газовых смесей, жидкостей.

В фонтанной арматуре поток рабочей среды направлен снизу вверх – от забоя к устью, далее через выкидную линию и манифольд на АГЗУ. Реагенты в нагнетательной скважине движутся сверху вниз для поддержания пластового давления, и обеспечения работоспособности эксплуатационных скважин.

Существует классификация арматуры устьевой еще по нескольким типовым признакам:

  • схема елки – тройниковая, крестовая и V-образная (разновидность крестовой);
  • тип запорного устройства – с кранами или задвижками;
  • количество рядов НКТ – однорядные, двухрядные;
  • взаимное расположение колонн НКТ – одноствольные (трубы внутри друг друга по концентрической схеме) и двухствольные (параллельное расположение вертикальных трубопроводов);
  • размер стволового сечения – низкодебитные 50 – 80 мм, высокодебитные 100 – 150 мм;
  • рабочее давление – низконапорные 14 – 21 МПа, высоконапорные 35 – 140 МПа;
  • климатическое исполнение – ХЛ, УХЛ.

Нагнетательная устьевая арматура рассчитана на давление 14 – 35 МПа, фонтанная на 14 – 140 МПа. Конструкция сборочного узла всегда одинаковая – снизу находится трубная обвязка, на нее крепится елка. 

Регламент ГОСТ 13846

Согласно требованиям этого ГОСТ арматура устьевая должна иметь определенную конструкцию, отвечать конкретно определенным техническим требованиям, иметь стандартные параметры, собираться по представленным схемам. Документация разработана при СССР, была обязательной для выполнения во всех союзных республиках и, даже государствах Совета Экономической Взаимопомощи. 

Вначале срок его действия был ограничен пятью годами. Но в 1994 году, за 12 месяцев до указанного срока, Межгосударственный совет МГС СНГ сделал его бессрочным. Исполнителями были сотрудники Минхимнефтемаша СССР. Действие ГОСТ 13846 распространяется только на устьевую арматуру с концентрическим расположением насосно-компрессорных труб или с одним НКТ трубопроводом, то есть на одноствольную арматуру.

Технические требования

В документах ГОСТ 13846 указано, что при изготовлении арматуры устьевой должны выполняться следующие требования:

  • 100% отсутствие протечек рабочей среды в окружающую на устье;
  • давление опрессовки 2Pp для 14 – 35 МПа и 1,5Pp при 70 – 140 МПа;
  • через ствол елки должны свободно проходить приборы и оборудование;
  • трубная головка обязана обеспечивать закачку реагентов, измерение давления в затрубном пространстве, крепления НКТ внутри ее корпуса или в верхнем переводнике;
  • комплектация регулируемым дросселем по умолчанию, нерегулируемым штуцером только после согласования с заказчиком;
  • допустимо применение моноблочных конструкций, оборудование елок дросселями, обратными клапанами, задвижками, кранами;
  • установка манометров в выкидных линиях, внесение в конструкцию изменений для закачки ингибиторов, установки под давлением елки только по требованию заказчика;
  • комплектация задвижек ДУ, арматуры наземными системами управления, БРС исключительно по предварительной договоренности с изготовителем.

Номинальный диаметр верхнего фланца трубной головки для DN ствола 50 – 80 мм при давлении 14 – 140 МПа равен 180 мм. Для диаметра 100 мм и 150 мм значение этого параметра равно 230 мм и 280 мм, соответственно.

Исполнение элементов устьевой арматуры по степени стойкости к химической коррозии должно соответствовать следующим значениям:

  • К1 – меньше 6% углекислоты в нефти;
  • К2 – содержание сероводорода и углекислоты ниже 6%
  • К3 – до 25% в рабочей среде H2S и CO2.

Конструкционные материалы и требования к ним в данном стандарте не указаны.

Эксплуатационные характеристики

В первом разделе ГОСТ приведены параметры арматуры устьевой сразу после типовых схем сборки:

  • рабочее давление АФ 14 – 105 МПа для DN ствола 50 мм и 65 мм; 14 – 140 МПа для DN 80 мм и 100 мм, 21 МПа для DN 150 мм;
  • рабочее давление АН 14 – 35 МПа для DN ствола 50 мм и 65 мм, 21 – 35 МПа для DN 80 мм.

Из-за не одинаковых габаритов задвижек, кранов, обратных клапанов, тройников, дросселей и крестовин у разных производителей единого размера на устьевую арматуру не существует, в принципе.

Схемы сборки

Выпускается арматура устьевая ГОСТ 13846 в нескольких вариантах исполнения. Она состоит из двух крупных унифицированных сборочных единиц – трубная обвязка и елка, для каждой из которых в рассматриваемой нормативной документации предусмотрено несколько схем сборки:

  • 6 штук для фонтанной елки – четыре с использованием тройников, две с применением крестовин;
  • 2 штуки для нагнетательной елки – одна крестовая, вторая тройниковая;
  • 2 штуки для трубной обвязки АФ – для одной и двух колонн НКТ;
  • 2 штуки для трубной обвязки АН – для одной либо двух колонн насосно-компрессорных труб.

Дополнительно скважинные трубопроводы могут крепиться внутри трубной головки или в стволовой катушке над ней. Соответственно, в последнем случае в схему будет добавлен еще и этот элемент.

Таким образом, с учетом всех возможных вариантов получается 24 схемы фонтанной и 8 схем нагнетательной арматуры. В каждой из них могут устанавливаться задвижки шиберные или краны пробковые, шаровые в качестве запорной арматуры, регулируемые и не регулируемые шиберы, обратные клапаны и манометры разной конструкции от не одинаковых производителей. Для кранов существует ограничение по давлению – эти запорные устройства используются только при PN 14 – 21 МПа.

Выбор конкретного типа сборки зависит от следующих факторов:

  • дебит скважины в единицу времени (обычно, суточный);
  • содержание в газожидкостной смеси откачиваемого полезного ископаемого химических и механических примесей (сероводород, углекислота и песок, соответственно);
  • способ добычи (фонтанирование, газлифт, подъем штанговыми, центробежными насосами);
  • количество пластов в одной скважине и глубина залегания каждого из них.

Например, самая простая схема фонтанной елки №1 применяется в скважинах с низким дебетом, при отсутствии в нефти абразивных веществ, сероводорода и углекислоты. Тройниковые схемы елок с двумя последовательно расположенными друг над другом тройниками используются в сложных условиях. Так как позволяют создать две выкидные линии в разных вертикальных уровнях для замены верхнего фитинга под давлением, то есть без остановки технологического процесса и без потерь прибыли, соответственно.

Крестовые схемы являются промежуточным вариантом. Здесь так же две выкидные линии – струны, но ремонтопригодность главного фитинга – крестовика значительно снижена. Область применения типовых схем елок АФ/АФК:

  • схема 6 – давление 21 МПа и 35 МПа, диаметр ствола 100 мм и 150 мм;
  • схемы 1, 5, 6 – диаметр ствола 80 мм, давление 21 – 35 мм;
  • схемы 1 – 6 – условный проход ствола елки 65 мм, рабочее давление до 35 МПа;
  • схемы 1, 3, 5 – давление 14 МПа.

Для снижения вероятности замерзания жидкостей, конденсатов внутри запорных устройств используются задвижки без сварочных соединений. Для подключения к затрубному и внутристволовому пространству используется манифольд.

Обозначение и маркировка

В рассматриваемом стандарте ГОСТ арматура устьевая условно обозначается следующим шифром:

  • название сборочной единицы – Е елка либо А арматура;
  • назначение – Ф фонтанная или Н нагнетательная;
  • вид подвески НКТ колонн – К в переводнике, без обозначения в крестовине трубной головки;
  • схема елки – 1 – 6 для фонтанной, 1 или 2 для нагнетательной арматуры;
  • схема трубной обвязки – А с двумя колоннами НКТ, без обозначения с одним скважинным трубопроводом;
  • тип управления – А автоматическое, Д дистанционное, В комбинированное, без обозначения ручное;
  • DN ствола елки – 50 – 150 мм для фонтанной и 50 – 80 мм для нагнетательной арматуры;
  • DN боковых патрубков елки – 50 – 100 мм или 50 – 65 мм для Ф и Н арматуры, соответственно, указывается только при несоответствии с предыдущим размером;
  • рабочее давление – 14 – 140 МПа и 14 – 35 МПа для фонтанной и нагнетательной арматуры, соответственно;
  • исполнение по защите от коррозии – К1 – К3;
  • климатическое исполнение – УХЛ, ХЛ;
  • вариант модификации – указываются изменения в конструкции;
  • стандарт – ГОСТ 13846.

В маркировку в полном объеме включен шифр условного обозначения и товарный знак завода. Наносится она чеканами на стальную пластинку, прикручиваемую проволокой к штурвалу любой задвижки.

Назначение и применение

По регламенту ГОСТ арматура устьевая фонтанного типа предназначена для решения следующих задач:

  • высокая степень герметичности устья для соблюдения требований экологической службы;
  • обеспечение производственного процесса добычи полезного ископаемого;
  • удобное и недорогое обслуживание оборудования, обеспечение его ремонтопригодности;
  • спуск в скважину оборудования, приборов, приспособлений и закачка реагентов;
  • фиксация лифтовых колонн;
  • контроль характеристик рабочей среды;
  • глушение или закрытие скважины в любой момент времени;
  • регулировка технологического режима;
  • подача продукции на АГЗУ.

Нагнетательная арматура является вспомогательной по отношению к АФ/АФК. Она необходима для регулирования характеристик самого пласта путем нагнетания в него газов, жидкостей.

Фонтанная арматура после небольшой доработки так же устанавливается на устье насосных скважин с установками ЭЦН, ШГН, газлифтных скважин безнасосного типа.

Требования ГОСТ Р 51365

В стандарте ГОСТ Р 51365 арматура устьевая отечественного производства увязывается с нормативами международного формата ИСО 10423. Причем, требования носят рекомендательный характер. Производитель при отклонении от этого регламента должен указать весь перечень внесенных в конструкцию изменений.

В отличие от предыдущего стандарта, здесь приведены требования к конструкции каждого элемента трубной обвязки, фонтанной и нагнетательной арматуры, их размерам и техническим характеристикам:

  • колонной головке;
  • шиберной задвижке;
  • обратному клапану;
  • дросселям;
  • пробоотборникам.

Дополнительно описываются испытания гидравлические, температурные, технические условия на используемые конструкционные материалы. Третья глава документа посвящена определениям и терминам. Затем идут требования по взаимозаменяемости, конструированию, безопасности, проверке, сварке, оборудованию, маркировке, хранению и документации.

Подробная терминология, в том числе, и межгосударственная по нефтепромысловой отрасли в целом, на арматуру устьевую приводится в ГОСТ 28996. А методы контроля продукции рассмотрены во всех деталях в нормативной документации ГОСТ 30768.

Возврат к списку