какие запорные устройства применяются в фонтанной арматуре

Вопрос 4.5. Запорные и регулирующие устройства фонтанной арматуры и манифольда

В зависимости от схемы фонтанной арматуры или манифольда число запорных устройств в елке и трубной головке может состав­лять 10. 12, а в манифольде — 15. 20 задвижек или кранов.

Аналогичные запорные устройства используются в арматуре газ­лифтных и нагнетательных скважин.

Клиновая задвижка(рис. 4.9) наиболее простая, но имеет суще­ственные недостатки: в открытом положении клин 7 поднят выше проходного отверстия, и уплотняющие поверхности клина и кольца в корпусе практически омываются потоком смеси, идущей из сква­жины. При этом идет коррозия и эрозия мест уплотнения. Открытая полость задвижки представляет собой местное сопротивление с рас­ширением. Здесь образуются вихри и создаются условия для выпа­дения солей и механических примесей.

Пробковый кран(рис. 4.11) состоит из корпуса 1, конической пробки 2, крышки 3, через которую проходит регулировочный винт 4, позволяющий регулировать рабочий зазор между уплотнительны-ми поверхностями корпуса пробки.

Уплотнение регулировочного винта осуществляется манжетами 5, поджатие которых производится грундбуксой. Управление краном осуществляется путем поворота пробки 2 (через шпиндель 7 и кулач­ковую муфту 6) рукояткой 8 до ее упора (рукоятки) в выступы гор­ловины корпуса.

Для отжатия заклиненной пробки и подачи смазки в шпинделе 7 крана предусмотрено устройство, состоящее из толкателя 9 и втулки (уплотняемой двумя кольцами из маслобензостойкой резины) с вмон­тированным в нее обратным клапаном 10. Отжатие заклиненной проб-

ки осуществляется вращением толкате­ля. Осевое усилие на пробку передает­ся через втулку. Кран работает только со смазкой.

Смазка выполняет следующие фун­кции: обеспечивает герметичность зат­вора крана; облегчает поворот пробки, создавая постоянную прослойку между уплотнительными поверхностями кор­пуса и пробки; предохраняет уплотнительные поверхности от коррозии и из­носа; предохраняет кран от заедания и заклинивания. С целью повышения коррозийной стойкости пробка крана подвергается сульфацианированию.

Кран смазывается через 40-50 цик­лов работы смазкой Л3-162 или через 150-180 циклов смазкой «Арматол-238».

Прямоточные задвижки типа ЗМС1 с принудительной подачей смазки с ручным управлением с условным проходом 65,80,100 и 150 мм, рассчитанные на давление 21 и 35 МПа, состоят из корпуса, седла входного, шпинделя, маховика, гайки ходовой, крышки подшипни­ков, гайки нажимной, кольца нажимного, манжет, крышки, пружин тарельчатых, клапана нагнетательного, седла выходного, шибера. Гер­метичность затвора обеспечивается созданием необходимого удель­ного давления на уплотняющих поверхностях шибера и седел. Пред­варительное удельное давление создается тарельчатыми пружинами.

Рис. 4.12. Прямоточные задвижки типов ЗМС1 (а) и ЗМАД (б)

с ручным управлением:

В настоящее время вместо задвижек ЗМС1 (см. рис. 4.12, а) выпуска­ются модернизированные задвижки типа ЗМ и ЗМС.

Прямоточная задвижка типа ЗМАД, рассчитанная на давление 70 МПа, с автоматической подачей смазки и ручным управлением (рис.4.12, 6) состоит из корпуса, двух седел (щек), шибера, выпол­ненного в виде двух плашек, шпинделя, уравновешивающего штока, корпуса сальника, ходовой гайки с трапецеидальной резьбой, упор­ных подшипников, крышки подшипника, маховика, кожуха.

Регулируемые штуцеры (рис. 4.13) позволяют бесступенчато ре­гулировать давление на выкиде фонтанной скважины за счет осевого перемещения шпинделя штуцера с насадкой, входящей в гнездо.

Из-за переменного профиля насадки площадь кольцевого отверстия между гнездом и насадкой при перемещении шпинделя меняется в пределах от 3 до 35 мм, что и позволяет регулировать расход жид­кости или газа. Штуцер рассчитан на рабочее давление до 70 МПа. Масса штуцера около 80 кг.

Для облегчения управления штуцерами и для возможности теле­управления они оснащаются приводом.

При агрессивных средах и больших расходах жидкости или газа насадка шпинделя и гнездо штуцера быстро изнашиваются. Для по­вышения износостойкости этих деталей они изготавливаются из спе­циальных композитных материалов. Однако и это не исключает не­обходимости в частых сменах регулируемого штуцера. Поэтому в подобных условиях применяются сменные, втулочные штуцеры с разными диаметрами отверстий, которые при износе поверхности отверстия снимаются с фонтанной арматуры и заменяются новыми.

Смена обычного втулочного штуцера трудоемка и длительна. Для облегчения и ускорения этой операции применяются быстросменные штуцеры (рис. 4.14). За счет использования сменных втулок с отвер­стиями диаметром 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30 мм и возможности их быст­рой смены можно ступенчато регулировать расход жидкости или газа. Штуцер рассчитан на рабочее давление 70 МПа.

Источник

Состав и назначение фонтанной арматуры — схема обвязки

Устьевая фонтанная арматура АФК считается одним из самых важных устройств в сфере добычи нефти и газа. Все требования к ней изложены в Государственном стандарте 13846.

Из чего состоит фонтанная арматура

Что такое фонтанная арматура, конструкция и назначение её? Это одно целое, которое, в свою очередь, состоит из фонтанной елки, а также головки трубного типа. Трубная головка, в свою очередь, несет на себе задачу по подвеске труб и обеспечении герметичности межу ними и эксплуатационной грядой.

Трубная головка, так же находится на том, довольно высоко важном уровне работы, когда ей приходится сдерживать и принимать на себя давление, которое возникает между трубами. Данное давление может быть запредельным, что достаточно опасно для жизни и здоровья людей.

Фонтанная елка, дает возможность отобрать продукты скважины, жидкость и газ, который поступает в манифольд. Также данная елка следит за тем, чтобы контролировался процесс фонтанной арматуры целиком.

Её закрепляют на трубной головке. Кроме этого, она несет в себе следующие задачи. Прежде всего, она контролирует давление. Сюда же входит контроль над температурными скачками и проведение необходимых технологических проверок и различных исследований.

Также осуществляется контроль и отвод продуктов скважины в промышленный трубопровод.

С учётом большого давления, фонтанную арматуру, конструкция и назначение которой описаны выше, как часть довольно важного промышленного оборудования, арматуру проверяют на выносливость в процессе давления, которое в полтора или в пару раз выше давления, указанного в эксплуатационном паспорте.

Назначение фонтанной арматуры

Фонтанная арматура имеет основные случаи использования:

Фонтанная арматура используется при избыточном давлении под воздействием больших нагрузок. Применяют конструкцию в том случае, когда есть вероятность воздействия агрессивной среды в скважинах. Часто ее используют при больших абразивных нагрузках, когда в воде насчитывают большое количество объединений различных пород.

Использование фонтанной арматуры для добычи нефти

Использовать систему нужно с учетом того, что этот тип оборудования должен иметь высокую прочность и долговечность, без чего производство будет неэффективным. Основной выбор применения данного оборудования это — добыча газа и прокладка нефтяных трубопроводов.
к меню

Разновидности

Госстандарт определил несколько видов фонтанной арматуры:

В зависимости от конструктивных и прочностных признаков, фонтанная обвязка классифицируется по:

Выбирая материал для изготовления устройства, необходимо учесть свойства среды, без чего не обойтись. При пожаро- и взрывоопасной среде не рекомендуют останавливать выбор на чугунных деталях.

Типовые схемы и номера таблиц находятся в прейскуранте Министерства машиностроения.

Фонтанная елка ЕФ6Д-100/80×70КЗ

Типовые виды арматуры включают различные задвижки, краны, клапаны, вентили. Специальная обвязка состоит из редукционных вентилей, затворов и клапанов для катализаторопроводов и резервной арматуры.

Заказывая типовое подключение заводам-изготовителям, необходимо сообщить ее условные обозначения с определённой схемы.
к меню

3 Фонтанная елка – часть арматуры

Как уже было сказано, на трубную обвязку монтируется фонтанная елка. Для этих целей используется верхний фланец. Елка требуется для:

Существует несколько разных конструкций фонтанных елок. Все они делятся на два типа – тройниковые и крестовые. И в первых, и во вторых имеются следующие элементы:

Различие же между конструкциями заключается в том, что в крестовых вариантах имеется крестовина, а в тройниковых – тройник. Причем тройников может быть два, если монтируется двухъярусная конструкция насосно-компрессорных труб, или один (конструкция в один ярус).

Верхняя часть елки накрыта буфером (иначе он называется колпаком). Крестовая схема предусматривает наличие рабочего и запасного бокового отвода, тройниковая – наличие запасной (расположена снизу) и рабочей (находится вверху) выкидной линии. Запасные линии в процессе эксплуатации находятся в закрытом положении. Их открывают только тогда, когда возникает потребность в проведении ремонтных либо обслуживающих мероприятий:

Конкретный вид елки, а также количество выкидных линий подбирают с учетом параметров газовой или нефтяной скважины. На большинстве современных объектов устанавливают тройниковые фонтанные елки, в которых число таких линий равняется двум. А вот одна выкидная линия монтируется только в скважинах с малым (до 14 МПа) давлением в устье. Крестовая же схема признается оптимальной для скважин с давлением свыше 35МПа при условии, что в жидкой или газовой смеси, выносимой на поверхность, нет механических твердых включений.

Добавим, что существует и два отдельных типа елки без центральной задвижки, но они в настоящее время на отечественных нефтегазовых предприятиях не используются.

Конструкция

Производство арматуры, согласно ГОСТ 13846-84, предполагает использование схемы тройникового и крестового типа.

Устройство состоит из:

Трубная головка используется для подвески нескольких рядов НКТ, а также их герметизации. Кроме того, трубная головка принимает участие в технологических операциях, которые включают: освоение, эксплуатацию и ремонт скважины.

Подвешивание колон осуществляют (на резьбе):

Трубная головка предполагает замену своих боковых задвижек. Этот процесс осуществляется с помощью специальных глухих пробок, которые устанавливают в резьбовых отверстиях корпуса.

Запорные устройства на фонтанной арматуре с ручным упралением

Запорные устройства представлены в виде проходных пробковых кранов и прямоточных задвижек с подачей смазки. Их основное предназначение – перекрытие проходных отверстий.

Колонные головки выполняют функцию подвески для обсадной колонны, герметизация и контроль давления между колоннами труб.
к меню

Технические требования к конструкции

ГОСТ 13846-89 определяет фонтанную арматуру как устройство, предназначенное для герметизации скважин, перекрытия среды и ее направления в манифольд, и проведение других технологических операций.

Согласно ГОСТ 16350-80 фонтанная арматура может быть использована в умеренном и холодном макроклиматических районах. Размещение производится по категории 1 (ГОСТ 15150-69).

Качественная арматура долговечна и выдерживает атмосферные нагрузки

ГОСТ 51365-2009 установил использование определенного материала и уровень технических требований, которые больше всего подходят к условиям эксплуатации.

Производство деталей можно проектировать по индивидуальным заказам с учетом того, что все условия эксплуатации и выбор комплектующего материал будут соответствовать установленным стандартам.
к меню

Обозначение АФК

Типовые схемы по ГОСТ 13846-89:

Монтаж и демонтаж фонтанной арматуры

В процессе пользование скважины производится монтаж и опрессовка конструкции. Основную функцию в присоединении осуществляют колонные головки. Находящиеся в верхнем фланце отверстия, позволяют прикрепить детали различных типоразмеров.

Монтаж узла оборудования из фонтанной арматуры

По окончанию установки производят опрессовку для проверки герметичности всех соединений.

Ремонт конструкции происходит в специализированных мастерских. Предварительно, фонтанная арматура, разбирается на отдельные детали. Елку тщательно моют и проверяют остальные составляющие.

Фонтанная арматура имеет конструктивную особенность, что позволяет защитить почву и окружающую среду от содержимого трубопровода.
к меню

Использование фонтанной арматуры в нефтедобывающей отрасли (видео)

4 Особенности дросселирующих устройств нефтегазовых скважин

На запасных и рабочих выкидных линиях, как было сказано, монтируются штуцеры (дроссели). Они образуют гидравлические локальные сопротивления потоку добываемой продукции и требуются для корректирования режима функционирования скважины. Штуцеры делят на:

Самым простым нерегулируемым штуцерным устройством является 10-миллиметровый диск из стали (подходит и низколегированная, и высоколегированная сталь), который размещается между фланцами. Подобный дроссель располагает в своем центре отверстием сечением в пределах 3–35 миллиметров. Выбираемое для каждого конкретного случая сечение позволяет скважине и арматуре работать в заданном технологическом режиме.

Дроссели регулируемого типа похожи на обычный вентиль. Их проходной диаметр можно изменять по мере необходимости при помощи наконечника, которые посредством перемещения маховика отдаляется от втулки либо приближается к ней. Регулируемые штуцеры эксплуатируются при нагрузке не более 70 МПа. Применяются они реже, чем нерегулируемые, так как срок эксплуатации регулируемых устройств очень мал (если из скважины вместе с нефтью или газом подается материал высокого абразивного уровня, они сразу же выходят из строя).

Маркировка арматуры

Источник

Фонтанная арматура: конструкция и назначение

Как выглядит фонтанная арматура

Фонтанная арматура – это фланцевое соединение разнообразных соединительных устройств, запорных устройств, тройников, крестовин и других. Фланцевое соединение, при обустройстве арматуры, уплотняется путем прокладывания металлических прокладок из стали с низким содержанием углерода.

Данное кольцо вкладывается в специальные выемки во фланцах, в свою же очередь фланцы стягиваются между собой болтами.

Из чего состоит фонтанная арматура

Что такое фонтанная арматура, конструкция и назначение её? Это одно целое, которое, в свою очередь, состоит из фонтанной елки, а также головки трубного типа. Трубная головка, в свою очередь, несет на себе задачу по подвеске труб и обеспечении герметичности межу ними и эксплуатационной грядой.

Трубная головка, так же находится на том, довольно высоко важном уровне работы, когда ей приходится сдерживать и принимать на себя давление, которое возникает между трубами. Данное давление может быть запредельным, что достаточно опасно для жизни и здоровья людей.

Фонтанная елка из кранов

Фонтанная елка, дает возможность отобрать продукты скважины, жидкость и газ, который поступает в манифольд. Также данная елка следит за тем, чтобы контролировался процесс фонтанной арматуры целиком.

Её закрепляют на трубной головке. Кроме этого, она несет в себе следующие задачи. Прежде всего, она контролирует давление. Сюда же входит контроль над температурными скачками и проведение необходимых технологических проверок и различных исследований.

Также осуществляется контроль и отвод продуктов скважины в промышленный трубопровод.

С учётом большого давления, фонтанную арматуру, конструкция и назначение которой описаны выше, как часть довольно важного промышленного оборудования, арматуру проверяют на выносливость в процессе давления, которое в полтора или в пару раз выше давления, указанного в эксплуатационном паспорте.

Из чего состоит арматура

Данный строительный материал в своем составе имеет целый ряд различных конструкционных узлов. Головка содержит в себе фланец колонного типа, крестовик, а также тройник и переводную катушку. Ёлка служит уже для контролирования и отвода от скважины продукции получаемой из последней.

Можно разобрать поэлементно конструкцию фонтанной арматуры, чтобы понять предназначение важнейших узлов.

Главным условием ко всем компонентам фонтанной арматуры является их хорошая герметичность и прочность. В случае необходимости, все элементы должны быть быстро заменяемы, чтобы не создавать длительных простоев в работе скважины. В качестве запорных устройств допускается использование таких типов как, задвижки прямоточные, различного рода краны, и угловые вентили.

Схема фонтанной арматуры

Предусмотрено также использование двух типов устройства фонтанной арматуры.

Арматуру, в базе которой лежит использование тройников, рекомендуют использовать при исполнении скважин с низким и средним давлением, а также при нахождении в скважине различного рода примесей механического типа.

При наличии примесей необходимо использовать арматуру с двойной елкой. При отсутствии в скважине со средним и низким давлением возможно использование однострунной елки. Фонтанная арматура на базе крестовин применяется в скважинах высокого давления без наличия примесей механического типа.

Недостатком арматуры выполненной с использованием крестовин есть то, что при выходе из строя одного из отводящих узлов, появляется необходимость полностью останавливать работу скважины на время устранения неисправности.

При работе скважины на тройниках такая необходимость отсевает, достаточно перекрыть среднюю часть отводящего узла и переключить работу на нижнее отводящее устройство.

Назначение фонтанной арматуры

Фонтанная арматура, прежде всего, предназначена для придания герметичности устью скважины, а так же для контроля работы последней. Фонтанная арматура несет в себе выполнение следующих задач:

Источник

3 режима работы фонтанной арматуры

Фонтанная арматура — комплекс устройств, узлов, труб, фланцев, которые в совокупности обеспечивают работу фонтанирующей скважины. Это относится к области нефтегазовой арматуры, которая монтируется в устье скважины, работает в сложных условиях повышенного давления, которое создается пластовой энергией нефте-, газо-, конденсатоносного пласта. Именуется еще устьевым оборудованием.

Помимо устойчивости к высокому уровню давления, к нему предъявляются требования возможности замеров давления и возможности выпуска или закачки газа при функционировании.

Скважины насосного типа требуют модифицированных вариантов фонтанной арматуры: штангонасосной или электронасосной.

Виды оборудования фонтанного типа

Оборудование, применяемое на устьях фонтанирующих скважин, бывает наземным и подземным.

Наземная сборка включает устьевую арматуру, которую прикрепляют к обвязке колонн, и манифольда. Последний представляет собой вентильный блок., состоящий из ряда трубопроводов, крепящихся на одном основании, объединенных общей схемой. На нем присутствует запорная арматура, буровые рукава S-R, компенсаторы КРК, другие элементы.

Оборудование способно функционировать в трех режимах работы:

Фонтанном.Нагнетательном.

В режиме откачивания рабочей среды с помощью насосов.

Функции фонтанной арматуры

Арматура работает под большими нагрузками, связанными с избыточным давлением, с наличием агрессивных сред при добыче основного компонента. Другие факторы, способствующие задействованию оборудования – абразивные нагрузки. Они проявляются, когда вода содержит большое число примесей разных пород.
Эти задачи, которые решаются с применением фонтанной арматуры предъявляют к ней повышенные требования с точки зрения прочности, износостойкости материалов и узлов, из которых она изготовлена.

Требования закреплены в нормативных документах типа ГОСТ и ТУ, где фиксируются основные характеристики, параметры оборудования.

Устройство фонтанного оборудования

В состав арматуры включены узлы:

Колонная головка

Ее основная функция – подвеска обсадных колонн, создание герметичного межтрубного пространства. Она нужна также для того, чтобы измерять и контролировать уровень давления внутри труб.

Трубная головка

Главная задача — подвеска и обеспечение герметичности лифтовых колонн. Это имеет особое значение, когда колонны опускаются параллельным или концентрическим способом.

Помимо этого трубная головка нужна для осуществления технологических операций, которые необходимы по ходу эксплуатационных и ремонтных работ.

Подвешиваются колонны резьбовым способом. Однорядная лифтовая система держится на резьбе катушки. Двухрядная предполагает применение двух видов резьбы: для внутренней колонны – это резьба катушки, для наружной – резьба крестовины трубной головки.

В этом компоненте конструкции имеются боковые задвижки, которые могут при необходимости быть заменены.

Фонтанная елка

Конструктивно разновидности фонтанной елки различаются по наличию крестовины или тройника. Двухъярусные конструкции предусматривают наличие двух тройников.
Для крестового варианта предусматривается два отвода — рабочий и запасной боковой. Для тройникового — две выкидные линии – рабочая и запасная. Выкидные линии ведут к замерным установкам. На них монтируются штуцеры, или дроссели для коррекции поступления рабочей среды. Дроссели бывают двух типов: регулируемые и нерегулируемые.
Тройниковый вариант арматуры используется преимущественно для скважин с низким и средним уровнем давления.

Для того, чтобы иметь возможность ограничения дебита скважины, регулирования энергии пласта, в конструкцию фонтанной елки может устанавливаться специальный штуцер, у которого есть калиброванное отверстие. Он обеспечивает прохождение строго отмеренного количества нефти, которое будет идти из скважины в соответствии с заданным режимом работы. Такой штуцер относится к категории быстросъемных сменных устройств.

Манифольд

Представляет собой вентильный блок, состоящий из ряда трубопроводов, крепящихся на одном основании, объединенных общей схемой. На нем присутствует запорная арматура, буровые рукава S-R, компенсаторы КРК (вибровставки), предназначенные для гашения вибрационных воздействий, другие элементы.
Этот узел соединяет блок оборудования с трубопроводом, применяется для перераспределения или смешения потока газа и нефти между несколькими входами и несколькими выходами. К нему подключают измерительную аппаратуру в виде дифференциальных манометров, иных приборов. Служит как противовыбросовое оборудование на месторождениях.

Соединения внутри конструкций обеспечиваются с помощью фланцевых или хомутовых вариантов.

Разработка и установка арматуры

Построение конкретной конструкции арматуры происходит в соответствии с ТУ — Техническими условиями и чертежами. Конструкторскую документацию создают по нормам и правилам ЕСКД – Единой системы конструкторской документации. Соблюдают стандарты, нормы как российские, так и международные.

Технические требования к оборудованию

Поскольку фонтанная арматура представляет комплекс, обеспечивающий герметичность функционирования скважин, возможность перекрытия рабочей среды, прохождение разных технологических операций, к ней предъявляются высокие требования по разным показателям.

Одно из направлений — параметры климатических условий. Стандарты предписывают использование оборудования в холодном и умеренном макроклиматических регионах – УХЛ. Это означает возможность эксплуатации при температурах, достигающих –60 гр. С. (отрицательный диапазон температур), +40 гр. С (плюсовой диапазон).

Арматура надежна при работе в различных средах, включая агрессивные: содержащие сероводород, двуокись углерода, чей процентный состав достигает 25% для каждого химического соединения, примеси нефти, ингибиторы коррозии.

Международные стандартные спецификации на фонтанное оборудование

Требования к арматуре фонтанного типа, которые зафиксированы в международных стандартах API 6A. Они затрагивают основные параметры оборудования, узлов и конструкций, касаются материала, из которых произведены. Также описывают рабочие характеристики, размеры, возможности взаимозамен составных частей, материалы, особенности сварочного процесса при изготовлении.
Отдельные блоки касаются испытаний, инспекции, ремонтных и восстановительных работ, транспортировки, закупки и других разделов.

Эти нарушения требуют проведения ремонтных работ до полного восстановления рабочих характеристик.

Особенности производства оборудования

Учитывая тот факт, что фонтанная арматура имеет конкретное назначение и применение, на этапе производства предполагается возможность особых условий, взаимозамен составных частей.

Когда производится заказ арматуры, необходимо описать его по определенной схеме, которая будет соответствовать условиям эксплуатации скважины. Оборудование может быть изготовлено по требованиям заказчика, однако должно соответствовать всем нормам и правилам, российским ГОСТ и ТУ, межгосударственным ГОСТ-Р, международным — API 6A. Арматура сертифицируется Федеральной службой по экологическому, технологическому, атомному надзору.

Источник