Трубные головки

Трубные головки

Относятся трубные головки к нижней части фонтанной арматуры – трубной обвязке. Изготавливаются в виде крестовины с фланцами, могут иметь пять вариантов конструктивного исполнения, три типа коррозионно-стойкого исполнения и три типа климатического исполнения.

Предназначены трубные головки для удержания на весу лифтовой колонны НКТ, опирания фонтанной елки, герметизации и проведения технологических работ в межтрубном пространстве. В стандарте ГОСТ 13846 приводится две схемы трубной обвязки АФ/АФК/АФКЭ для одной и двух колонн насосно-компрессорных труб, соответственно.

НКТ могут фиксироваться внутри головки клиновым, муфтовым способом или подвешиваться на стволовой катушке, переходнике, адаптере сверху нее. При этом лифтовые колонны могут располагаться соосно внутри друг друга или параллельно.

Целевое назначение

Силовой элемент фонтанной арматуры – стандартная трубная головка из поковки крестовины, по умолчанию является многозадачной сборочной единицей:

• на него снизу подвешивается эксплуатационная колонна насосно-компрессорных труб;
• верхний фланец устьевой крестовины служит пьедесталом для монтажа фонтанной елки;
• крупногабаритный фитинг обеспечивает герметичность межтрубного кольцевого пространства между обсадной эксплуатационной колонной и НКТ;
• боковые патрубки трубной головки позволяют контролировать давление в межтрубном пространстве и закачивать туда реагенты.

Трубная головка является основной деталью трубной обвязки, которая, в свою очередь, входит в комплект устьевой арматуры типа АФ, АФК и АФКЭ.

Устройство

Изначально трубная головка фонтанной арматуры представляет собой крестовину с боковыми фланцами (тип I – III) или катушку с нижним и верхним фланцем. Трубная головка снизу крепится к верхнему фланцу колонной головки, сверху на нее монтируется фонтанная елка.

Таким образом, откачиваемый из скважины флюид – нефть, природный газ, газоконденсат – проходят через трубную головку транзитом по НКТ колонне, не попадая в ее внутренние полости. Что позволяет разделить функции двух сборочных единиц фонтанной арматуры:

• елка применяется для управления характеристик потока, герметизации лифтовой колонны и спуска в скважину оборудования, инструмента;
• трубная головка позволяет закачивать в межтрубное пространство реагенты, отслеживать давление в этом интервале сред, и обеспечивает герметичность устья.

В первом варианте исполнения использована обратная подвеска насосно-компрессорной колонны. Здесь применена схема двойного уплотения и имеются каналы управления.

Во втором типе трубной головки трубы уплотняются сменной втулкой, подвеска лифтовой колонны прямая. В двух последних вариантах III и IV головка разгружена, подвеска колонны НКТ происходит над ней в адаптере, крепящимся к ее верхнему фланцу. В третьей схеме использовано уплотнение «Паркер», в четвертом этот узел полностью отсутствует.

Характеристики

Основными рабочими параметрами трубной головки являются:

• условный диаметр нижнего фланца – 180 мм, 280 мм или 350 мм;
• рабочее давление – 14 – 140 МПа;
• номинальный диаметр боковых патрубков – 50 мм или 65 мм;
• диаметр насосно-компрессорных труб – 2”, 2”, 3”, 4”, 4”, 5”, 5”, 6” или 60 мм, 73 мм, 89 мм, 102 мм, 114 мм, 127 мм, 140 мм и 168 мм, соответственно;
• исполнение климатическое – ХЛ, У;
• класс температурный – K, L, P, R, S, T, U;
• уровень требований по API 6A – PR1, PR2 (характеристики), PSL1 – PSL3G (изготовление);
• уровень требований по ГОСТ – УТР1, УТР2 (характеристики), УТТ1 – УТТ4 (изготовление);
• коррозионно-стойкое исполнение – К1, К2 и К3 для содержания углекислоты менее 6%, CO₂ и сероводорода менее 6%, углекислоты и H₂S менее 25%;
• материальное исполнение по API – AA – HH;
• температурный диапазон – от -60°С до +121°С;
• ресурс – 40 лет с металлическим уплотнением, 20 лет с резиновым уплотнением;
• фиксация лифтовых труб – резьбовой или клиновой трубодержатель, муфта, адаптер, стволовая катушка;
• тип уплотнения – «Паркер», сменная втулка, двойное с каналами управления, без уплотнения.

Дополнительно трубная головка может оснащаться кабельным вводом для питающего кабеля погружного электронасоса.

Варианты исполнения

С учетом назначения трубной головки и возможности ее применения на скважинах с фонтанным, газлифтным и ЭЦН способом добычи, существуют следующие варианты исполнения:

• по наличию узла кабельного ввода;
• по климатическому исполнению;
• по типу коррозионной стойкости конструкционных материалов;
• по схемам первичного и вторичного уплотнения;
• по типу подвески НКТ;
• по габаритным размерам;
• по рабочему давлению скважины;
• по условному диаметру фланцев, стволового прохода и боковых патрубков.

Адаптер трубной головки по умолчанию крепится на съемных шпильках. По требованию заказчика этот узел можно оснастить резьбой и ввертными шпильками. Для сервисных работ производитель Фонтарм предлагает все необходимые приспособления и инструмент. При повышенном абразивном, коррозионном износе на трубодержатели наплавляются нержавеющие стали/сплавы.

Особенности конструкции

В трубной головке применены следующие технические решения для снижения себестоимости производства, повышения эксплуатационного ресурса:

• пять способов подвешивания НКТ колонны;
• боковые патрубки с фланцевыми резьбовыми соединениями – 2” цилиндрическая резьба HP VR на давление 105 МПа под пробки во время замены задвижек, коническая резьба 1” по ГОСТ 6111, НК-63, НК-73 по ГОСТ 633 на давление 70 МПа;
• стволовые фланцы под прокладку или кольца;
• кованые или литые корпусные детали;
• четыре типа вторичного уплотнения.

Номинальный диаметр верхнего/нижнего фланца трубной головки зависит от соотношения параметра давления и условного диаметра стволового прохода фонтанной елки:

Головка трубная с сальниковым узлом лифтной колонны обеспечивает ряд преимуществ:

• гарантия 20 лет для снижения эксплуатационного бюджета;
• обвязка линий затрубного пространства и контроля в комплекте;
• наплавки из коррозионно-стойкой и жаропрочной стали на поверхностях трубодержателя по заказу;
• комплект инструментов и приспособлений для сервиса трубной головки;
• ввертные или съемные шпильки для крепления адаптера;
• дополнительные опции – тестовые опрессовочные каналы, зажимные винты, интерфейс для каналов управления клапанами ингибиторной линии, двухсторонние и обратные клапаны трубодержателя;
• любые варианты уплотнений и подвесок.

Трубная головка с резьбовым держателем позволяет переводить скважину с фонтана/газлифта на ЭЦН без демонтажа. Для защиты резервуара перед циркуляцией и тампонажем лифную колонну можно поднимать на длину трубы. Возможна установка превентора.

Головка с эксцентриковым трубодержателем для ЭЦН обладает следующими достоинствами:

• применение нержавеющих сталей и плакирование ими корпусных деталей;
• возможность монтажа управляющих органов ингибиторной линии и клапана безопасности;
• возможность установки стальных уплотнений;
• замена коренной задвижки фонтанной елки за счет установки обратного клапана внутрь трубодержателя;
• увеличение механических свойств трубодержателя.

Подвеска в адаптере позволяет уменьшить диаметр верхнего фланца трубной головки для эксплуатации КРС превентора вместо бурового. Адаптер оснащен вращающимися соединениями для снижения трудоемкости монтажных работ. Возможна установка через превентор, использование обратного клапана.

Подвеска НКТ

Простейшим техническим решением для фиксации лифтовой колонны внутри трубной головки является клиновая подвеска. Она активизируется за счет веса самих труб и резинового кольца соответствующей формы. Если веса труб для этого недостаточно, используется стопорный винт.

Второй тип подвески активирует эластичное уплотнение только стопорными винтами. В третьей разновидности подвески нижнее уплотнение резиновое, сверху шейка подвески герметизируется посредством закачивания специальной пасты.

В четвертом варианте подвески нижняя манжета стальная, заклинивается исключительно весом лифтовой колонны. В пятом, последнем типе подвески снизу используется эластичное уплотнение, активизируемое винтом. Но, вдобавок к этому, имеется канал мониторинга и управления нижнего клапана-отсекателя.

При рабочем давлении до 70 МПа обычно монтируется кольцо из эластомера. Металлические манжеты эксплуатируются при более высоких значениях PN 70 – 140 МПа. Типовые резьбы выполняются по ГОСТ 633 – НК, НКМ, НКВ, ГОСТ 632 – ОТТГ, ТТ 14.122, ТТ 14.126 – ВАРМ 60 – 114 мм. По требованию заказчика могут использоваться другие резьбы.