2.2 Фонтанна арматура

2.2.1 Призначення. Умови експлуатації. Типові схеми. Параметри. Умовні позначення. Область раціонального застосування

Фонтанна арматура (ФА) призначена для обв’язки устя (гирла) фонтануючих нафтових і газових свердловин з метою їх герметизації, контролю та регулювання режиму експлуатації.

Для свердловин використовують трійникову і хрестову фонтанні арматури (рис. 2.5, а,б).

1 - трубна головка; 2 - перехідник трубної головки; 3 - запірний пристрій; 4 - дросель; 5 - трійник; 6 - хрестовик; 7 - запірно-розрядний пристрій; 8 - манометр; 9 - манометр із запірно-розрядним пристроєм на маніфольді; 10 - буферний фланець під манометр

Рисунок 2.5 - Схеми ФА

Умови експлуатації:

- високі тиски у фонтануючих свердловинах до 140 МПа, які змінюються (пульсують);

- велика швидкість пластового флюїду (суміші рідин, газу і механічних домішок) до 10 м/с;

- абразивність і агресивність середовища (наявність H₂S і CO₂);

- кліматичні умови.

Фонтанна арматура складається із фонтанної ялинки та трубної головки (обв’язки) (рис.2.5).

Фонтанна ялинка призначена для направлення продукції свердловини в маніфольд, для регулювання режиму експлуатації, контролю тиску і температури робочого середовища, а також проведення ряду технологічних операцій.

На буферний фланець або запірний пристрій фонтанної ялинки можна встановлювати лубрикаторне обладнання, за допомогою якого проводять дослідження та ремонтні роботи у свердловині. Через фонтанну ялинку може бути спущено свердловинне обладнання (відсічний клапан та ін.).

Фонтанні ялинки згідно ГОСТ 13846-89 збираються за схемами трійникового (1-4) та хрестового типу (5-6) (рис. 2.6). Трубна головка (обв’язка), яка встановлюється на верхній фланець колонної обв’язки призначена для підвішування однієї або декількох колон НКТ, герметизації міжколонних просторів, контролю тиску в затрубному просторі, проведення ряду технологічних операцій в процесі освоєння, випробування, експлуатації та ремонту свердловин. Трубна обв'язка (рис. 2.7, а) складається із хрестовини (трійника), муфтової підвіски та маніфольда. При підвішуванні двох концентричних колон НКТ застосовуються дві трубні головки (рис.2.7, б). В цьому випадку внутрішню (меншого діаметра) колону НКТ підвішують на перехіднику або на муфтовій підвісці, яка встановлена в розточці першої (верхньої) трубної головки, а зовнішню – в розточці хрестовини (трійника) другої (зовнішньої) трубної головки.

Маніфольд трубної обв'язки складається із одного або двох запірних пристроїв з ручним приводом, які встановлені на одному із відводів хрестовини і одного запірного пристрою на другому відводі, розділювача, вентиля і манометра.

Параметри.

Основні параметри арматури – умовний діаметр прохідного перерізу стволової частини фонтанної ялинки і робочий тиск, на який розрахована фонтанна арматура.

1 - манометр; 2 - запірний пристрій до манометра; 3 - трійник;

4 - перехідник до трубної головки; 5 - дросель; 6 - хрестовик;

7 - відвідний фланець

Рисунок 2.6 - Типові схеми фонтанних ялинок

а б

а – трубна обв’язка однієї колони насосно-компресорних труб;

б – трубна обв’язка двох концентрично розміщених колон НКТ;

1 - фланець; 2 - запірний пристрій; 3 - трубна головка; 4 - манометр із запірно-розрядним пристроєм

Рисунок 2.7– Типові схеми трубних обв’язок ФА

Згідно ГОСТ 13846–89 встановлені робочі тиски Р_роб = 14, 21, 35, 70, 105, 140 МПа, а також умовні діаметри прохідних перерізів Д_у = 50, 65, 80, 100, 150 мм.

Технічною документацією передбачено відповідність умовних діаметрів і тисків:

Dy, мм	Ppoб, МПа
50 65 80 100 150	35 - 140 14 - 70 21 - 70 21 - 35 21 - 35

Умовні позначення.

Для шифрування ФА прийняті такі позначення: АФХ₁Х₂Х₃-Х₄Х₅Х₆Х₇, де АФ – арматура фонтанна; Х₁ – позначення способу підвішування колони НКТ (в трубній головці не позначається, в перехіднику трубної головки – К); Х₂ – позначення типової схеми ялинки згідно ГОСТ 13846 – 89 (при дворядній концентричній підвісці НКТ додається буква ˝а˝); Х₃ – спосіб керування запірними пристроями (з ручним керуванням не позначається, з дистанційним – Д, з автоматичним – А, з дистанційним і автоматичним – В); Х₄ – умовний прохід стволової частини ялинки (50, 65, 80, 100 і 150 мм); через дріб вказується умовний прохід бокового відводу (50, 65, 80 і 100 мм) (при співпаданні з умовним проходом стволової частини не вказується); Х₅ – робочий тиск, МПа (14, 21, 35, 70, 105 і 140 МПа); Х₆ – кліматичне виконання: для помірної кліматичної зони – не позначається; для холодної кліматичної зони – ХЛ; Х₇ – виконання за корозійною стійкістю: К₁ – для середовищ, що містять CO₂ до 6%; К₂ - для середовищ, що містять CO₂ і H₂S до 6 %; К₃ - для середовищ, що містять CO₂ і H₂S до 25 %.

Область раціонального застосування

Трійникову арматуру рекомендується використовувати при низьких і середніх тисках.

Для середніх і високих тисків ГОСТ рекомендує застосовувати хрестову арматуру. Хрестова арматура значно нижча трійникової, що полегшує її обслуговування. Загальна висота арматури за хрестовою схемою і наявністю дублюючих стволових запірних пристроїв менша, ніж висота трійникової арматури.

До недоліків хрестової арматури можна віднести те, що при виході з ладу одного із відводів необхідно закривати нижній стволовий запірний пристрій. У трійникової арматури з верхнім робочим відводом (рис.2.6 в,г.) при виході його з ладу можна закрити середню стволову засувку і включити в роботу нижній резервний (запасний) відвід.