1. Оборудование фонтанных скважин. Состав оборудования, назначение, типы, параметры, преимущества и недостатки различных компоновок. Расчет фланцевого соединения для фонтанных скважин.

Фонтанный или газлифтный подъемник на поверхности стыку­ется с фонтанной арматурой, монтируемой на колонной го­ловке скважины. ФА выполняет несколько функций, глав­ные из которых: удержание на весу колонны НКТ, спущенной в скважину, а при двухрядном подъемнике-двух колонн НКТ, гер­метизация затрубных пространств и их взаимная изоляция, обеспеспечение возможностити регулирования режима работы скважины в заданных пределах, непрерывности ее работы и исследования скважины путем измерения параметров ее работы как внутри самой скважины, так и на поверхности.

Трубная головка предназначена для подвески НКТ и герметизации пространств между ними и обсадной эксплуатационной колонной, а также для замера затрубного давления и проведения исследовательских и ремонтных работ в скважине.

Крестовая арматура для скважин, не содержащих абразив, с проходным (условным) отверстием 50мм, рассчитана на рабочее давление 70 МПа. Елка арма­туры имеет два сменных штуцера, что позволяет быстро их за­менять.

Тройниковая арматура Трубная го­ловка, кроме крестовины, имеет тройник, что позволяет не­сти два ряда НКТ. На арматуре, рассчитанной на большое давле­ние, на боковых отводах установлено по две задвижки.

Фонтанные арматуры изготавливают (ГОСТ 13846-84) по восьми схемам, для различных условий эксплуатации.

Классификация:

- рабочему давлению (7, 14, 21, 35, 70 и 105 МПа); - схеме исполнения (восемь схем);

- числу спускаемых в скважину труб (один и два концентричных ряда труб);

- конструкции запорных устройств (задвижки и краны);

- размерам проходного сечения по стволу (50...150 мм) и боковым отводам (50...100 мм).

Типовые схемы фонтанных арматур: 1 — манометр; 2 — вентиль; 3 — буферный фланец под манометр; 4 — запорное устройство; 5 — тройник; 6 — дроссель; 7 — переводник трубной головки; 8 — ответный фланец; 9 — трубная головка; 10 — крестовина елки

Фланцевое соединение с креплением болтами или шпильками. При фланцевых соединениях методика расчета зависит от способа соединения фланцев: шпильками или хомутами. В обоих случаях рассчитывают размеры фланцев и уплотнительной прокладки, но в первом случае рассчитываются шпильки, а во втором — хомут и стягивающие его болты.

Во втором положение прокладки зависит от затяжки шпилек. В методике расчета для второго способа установки про­кладки она рассматривается как элемент толстостенного сосуда, находящегося под внешним давлением р₀.

где _ — окружное и _z осевое напряжения.

где r_н и r_в—радиусы прокладки (наружной и внутренней); Рг—осевое усилие; fnp—площадь сечения прокладки, перпен­дикулярная к ее оси. Подставляя, получим

Осевое усилие и внешнее давление связаны уравнением: , где Dn— диаметр цилиндра в плоскости касания прокладки и фланца: Dn=2r_н - 2R₀( I—sin₁), h_Р=h_П—0,22Ro — рабочая высота прокладки.

Для определения усилия затяжки необходимо учесть силы трения, возникающие на контакте прокладка—фланцы. С уче­том их усилие затяжки будет:

Обозначив , получим упрощенную формулу для определения усилия затяжки: ,

Усилия, действующие при работе фланцевого соединения, определяются по формуле: , где ,