ПР5

Практическая работа №5

Задание 1. Запишите (или вставьте нужное слово):

1) Фонтанная арматура предназначена для:

– герметизации устья скважины;

– направления потока флюида в выкидную линию;

– регулирования режима работы скважины с помощью фонтанной арматуры;

– проведения исследований и ремонтных операций.

2) Тройниковая арматура (АФТ) имеет один боковой отвод. Обычно применяется при дебитах до 200 т/сут и давлениях до 25 МПа.

3) Крестовая арматура (АФК) имеет два боковых отвода, что позволяет заменить штуцер на одном отводе при работающем другом.

4) Основной элемент, создающий перепад давления и регулирующий дебит, – это штуцер.

Задание 1. Чтение схемы фонтанной арматуры

Выдан упрощенный чертеж фонтанной арматуры (елка) без подписей.

Буерная задвижка

Центральная задвижка

Тройник

Трубная головка

Колонная головка

Обсадная колонна/поток нефти

Необходимо:

1) Расставить буквенные обозначения элементов на схеме.

2) Нарисовать стрелками путь нефти.

Задание 2. Работа с ГОСТ

Необходимо:

1) Выбрать схему фонтанной арматуры и изобразить её графически, используя ГОСТ 13846 – 89.

2) Определить число отводов фонтанной елки и диаметр условного прохода.

2 отвода, примем диаметр условного прохода 168 мм.

3) Записать шифр фонтанной арматуры (ГОСТ 13846 – 89) и расписать его.

Арматура фонтанная АФ3-150/60х0,4 ГОСТ 13846-89, где АФ – арматура фонтанная; 3 – номер типовой схемы; 150 – условный проход ствола, мм; 89 – условный проход боковых отводов, мм; 0,4 – рабочее давление, МПа.

4) Какие материалы применяются для деталей фонтанной арматуры.

Нержавеющая сталь, коррозионностойкие, низколегированные, высоколегированные стали

Задание 3. Расшифровка маркировки и выбор арматуры

Даны три обозначения арматуры (по ГОСТ 13846-2018 или аналогичному):

АФК 65×21 К1

АФ – арматура фонтанная, К - подвешивание колонны НКТ на катушке поверх трубной головки; 65 – условный проход ствола; 21 – рабочее давление; К1 - коррозионно-стойкое исполнение (обозначают содержание углекислоты в нефти менее 6%)

АФМ 100×35 К2

АФ – арматура фонтанная, М - мультиштуцерная; 100 – условный проход ствола; 35 – рабочее давление; К2 - коррозионно-стойкое исполнение (CO₂ и сероводорода до 6%)

АФТ 50×14 К3

АФ – арматура фонтанная, Т-тройниковая; 50 – условный проход ствола; 14 – рабочее давление; К3 - коррозионно-стойкое исполнение (и углекислоты, и H₂S менее 25%)

Необходимо:

1) Расшифровать каждую аббревиатуру и цифры

2) Определить, какую арматуру вы выберете для скважины с давлением на устье 28 МПа и дебитом 80 т/сут - АФМ 100×35 К2

Задание 4. Построение схемы обвязки устья

Выдана таблица 1 с элементами (см. ниже). Также дано описание скважины: газовый фактор – 200 м³/т, есть риск гидратообразования, требуется ввод ингибитора и периодическая смена штуцера.

Таблица 1.

№	Элемент
1	Трубная головка (крестовина)
2	Задвижка буферная (основная)
3	Задвижка буферная (резервная)
4	Задвижка на выкидной линии
5	Задвижка затрубная
6	Лубрикатор (для скребков/термометра)
7	Узел ввода ингибитора (штуцерный)
8	Регулятор давления «до себя»
9	Сменный штуцер (ниппель)
10	Манометр с клапаном отсекателем

Необходимо:

1) Нарисовать схему обвязки, используя условные обозначения (прямоугольники).

УДР

в сепаратор первой ступени

2) Показать стрелкой, куда пойдет поток жидкости после штуцера: в сепаратор первой ступени.

3) Где должен стоять узел ввода ингибитора гидратообразования (метанола) – до штуцера или после?

Задание 5. Сравнительная таблица: крестовая и тройниковая

Заполните таблицу 2, отметив в каждой строке, какой тип арматуры (крестовая / тройниковая / оба) обладает указанным свойством. В столбце «Пояснение» кратко обоснуйте.

Таблица 2.

Признак	Тип (крестовая / тройниковая / оба)	Пояснение
Имеет два боковых отвода (лучей) под штуцеры/задвижки	оба	Крестовая имеет два боковых отвода, каждый из которых противоположно друг другу; Тройниковая может иметь два боковых отвода на одной стороне (для газа / жидкости)
Имеет один боковой отвод	тройниковая	Тройниковая арматура имеет только один боковой отвод.
Позволяет проводить смену штуцера под давлением (через вторую боковую линию)	крестовая	На одном отводе работает штуцер, на втором — заглушка или резервная линия. При необходимости штуцер меняют через резервный отвод без остановки скважины.
Как правило, имеет меньшую металлоёмкость и высоту	тройниковая	Меньше отводов и арматурных элементов, поэтому конструкция легче и компактнее.
Более устойчива к коррозионному растрескиванию при сероводороде (при прочих равных)	тройниковая	Меньше сварных швов и зон концентрации напряжений, что снижает риск коррозионного растрескивания
Требует установки дополнительной ёмкости для глушения перед заменой штуцера	тройниковая	Из-за отсутствия второго отвода для смены штуцера под давлением, перед заменой скважину необходимо заглушить, закачав жидкость из дополнительной ёмкости.
Чаще применяется на низкодебитных скважинах (до 50 т/сут)	тройниковая	Проще, дешевле и достаточно для малых дебитов

Задание 6. Диагностика отказов фонтанной арматуры

Даны три описания ситуации на скважине. Для каждой ситуации нужно предложить наиболее вероятную причину и неотложное действие (из перечня в конце).

Ситуация 1. Давление по буферному манометру упало с 12 до 2 МПа за 20 минут. Затрубное давление выросло с 3 до 9 МПа. Дебит резко снизился. Задвижки все открыты. На слух – шипение в районе трубной головки.

Причина – разгерметизация скважины

Действие – В) Закрыть затрубную задвижку, если она открыта, и проверить герметичность пакера.

Ситуация 2. При закрытой выкидной задвижке буферное давление нормальное (10 МПа). При открытии выкидной задвижки давление падает до нуля, но дебита нет. Слышны щелчки в районе штуцерной камеры.

Причина – загрязнение или разрушение штуцера

Действие – Г) Остановить скважину, извлечь штуцер, прочистить или заменить.

Ситуация 3. Визуально: из-под фланца буферной задвижки сочится темная жидкость, давление буферное начало медленно падать (за 2 часа с 11 до 8 МПа). Затрубное давление в норме.

Причина – ослабление фланцевого соединения

Действие – А) Остановить скважину, подтянуть фланцевые соединения (если возможно) или вызвать ремонтную бригаду.

Перечень действий:

А) Остановить скважину, подтянуть фланцевые соединения (если возможно) или вызвать ремонтную бригаду.

Б) Прогревать арматуру паром, открыть дренаж на выкиде.

В) Закрыть затрубную задвижку, если она открыта, и проверить герметичность пакера.

Г) Остановить скважину, извлечь штуцер, прочистить или заменить.

Необходимо: сопоставить каждой ситуации номер действия.

Задание 7. Расчёт режима смены штуцера

Для фонтанной скважины известна зависимость дебита от диаметра штуцера (эмпирическая формула для данных условий):

Где:

Q – дебит нефти, т/сут;

K=0,85 – коэффициент (задан);

d – диаметр штуцера, мм;

Pбуф​ – буферное давление, МПа;

Pлинии​ – давление в выкидной линии (0,5 МПа);

ρ=860 кг/м³ – плотность нефти.

Исходные данные: буферное давление = 9 МПа. Текущий штуцер d=6 мм, дебит Q=45 т/сут. Технолог сказал снизить дебит до 30 т/сут.

Необходимо:

1) Проверить, соответствует ли текущий дебит формуле при d=6 мм (рассчитать Q по формуле и сравнить с 45 т/сут – допустимо расхождение до 10%).

Расчётное значение 3,04 т/сут отличается от фактического 45 т/сут более чем на 90%, то есть не соответствует в рамках 10%.

2) Рассчитать, какой диаметр штуцера нужно установить для получения Q=30 т/сут.

3) Ответить: что эффективнее – заменить штуцер или прикрыть задвижку на выкиде? Прикрытие задвижки — временная аварийная мера, не предназначенная для постоянного дросселирования. Для снижения дебита с 45 до 30 т/сут следует заменить штуцер

Задание 8. Проектное задание «Выбор арматуры»

 Для новой скважины известны параметры: – устьевое давление 22 МПа; – дебит 75 т/сут; – нефть с содержанием песка (абразивный износ); – частота смены штуцера – раз в 2 недели; – возможны гидратообразования.

Необходимо: выбрать тип арматуры (крестовая или тройниковая) и обоснуйте выбор (не менее 4 аргументов). Запишите плюсы и минусы выбранного типа в данных условиях.

Для скважины с устьевым давлением 22 МПа, дебитом 75 т/сут, содержанием песка, частотой смены штуцера раз в 2 недели и возможностью гидратообразования предлагается тройниковая арматура.

При работе с песком верхний тройник быстро изнашивается. Тройниковая арматура имеет два отвода – рабочий верхний и запасной нижний. При разъедании верхнего тройника скважина переводится на нижний отвод без остановки добычи, а верхний ремонтируется.

Частая смена штуцера выполняется через резервный отвод без глушения скважины, что исключает потери нефти и риски загрязнения пласта.

Для борьбы с гидратами на одном отводе можно установить подогрев или узел подачи ингибитора, продолжая работать через другой отвод.

Тройниковая арматура конструктивно проще и лучше приспособлена к абразивному износу, чем крестовая, так как крестовина при песке разъедается быстрее, а её замена требует остановки и глушения скважины.