Выбор фонтанной арматуры

курсовая работа

1. Теоретическая часть

Фонтанная арматура предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций в умеренном и холодном микроклиматических районах для сред, содержащих СО2, H2S и СО2 и пластовую воду. Арматура включает трубную головку, фонтанную елку, запорные устройства с ручным и пневматическим управлением, регулирующие устройства (дроссели). В мире существуют 2 основых типа фонтанной арматуры: тройникового и крестового типа. Арматура тройникового типа, ее отличие от арматуры крестового типа в том, что на фонтанной елке отсутствуют крестовины, вместо них используются тройники. А также крестовая арматура по высоте меньше тройниковой; это облегчает ее обслуживание.

Фонтанная арматура крестового типа

Крестовина или тройник позволяют отводить добываемую смесь к манифольдам или иметь сообщение с одним из межтрубных пространств. На этих же деталях можно подвесить колонну НКТ. Катушка или переводник служат для подвески НКТ или для перехода с одного размера деталей арматуры на другой. Детали и узлы арматуры соединяются между собой резьбой, фланцами с уплотнениями или хомутами. По этому признаку арматура делится на резьбовую, фланцевую и хомутовую.

Фонтанная арматура тройникового типа

Тройниковую арматуру рекомендуется использовать при низких и средних давлениях. Тройниковую арматуру с двухструнной елкой рекомендуют для скважин, в продукции которых содержаться механические примеси. Крестовая и тройниковая однострунные арматуры предназначены для скважин в продукции которых нет механических примесий. Для средних и высоких давлений рекомендуют применять крестовую арматуру. Крестовая арматура значительно ниже тройниковой, что облегчает ее обслуживание. К недостаткам крестовой арматуры относится то, что при выходе из строя одного из отводов необходимо закрывать нижнее стволовое запорное устройство, а следовательно, останавливать скважину, что в свою очередь приводит к финансовым потерям. У тройниковой арматуры с верхним рабочим отводом при выходе его из строя можно закрыть среднюю стволовую задвижку и включить в работу нижний отвод. При Исследовании скважин, часто, необходимо устанавливать над фонтанной елкой лубрикатор для спуска того или иного прибора. Для этой цели в тройниковой и крестовой арматуре предусмотрено верхнее стволовое запорное устройство. Запорные устройства служат для полного перекрытия или полного открытия проходного сечения ствола или отвода. Регулировка параметров потока неполным закрытием запорного устройства не допускается. Для регулирования параметров потока и, следовательно, режима работы скважины используются специальные узлы -- дроссели (штуцеры). Штуцеры применяют в основном нерегулируемого типа. В некоторых случая, при малом содержании образива, ставят регулируемые штуцеры. Трубная головка монтируется непосредственно на колонной головке и предназначена для подвески одной или нескольких колонн НКТ и герметизации на устье межтрубных пространств. Трубная головка должна обеспечить проход жидкости или газа в межтрубные пространства, а так же позволяет контролировать давления в них и выполнять необходимые исследования скважины. Колонны подъемных труб подвешивают к трубной головке на резьбе либо на муфте. В первом случае при однорядной конструкции лифта трубы подвешивают на стволовой катушке; при двухрядной -- внутренний ряд труб - на стволовой катушке, а наружный -- на тройнике трубной головки. В фонтанной арматуре уплотнение между фланцами осуществляется овальным кольцом из мягкой стали. Для регулирования фонтанной струи и направления ее в выкидные линии служат задвижки или краны, установленные на боковых отводах крестовин или тройников. Елка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию регулирования, режима эксплуатации, для установки специальных устройств при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера давления и температуры среды, а также для проведения некоторых технологических операций. Боковые струны арматуры оканчиваются ответными фланцами для приварки к линиям манифольда. На фланцах боковых отводов трубной головки и фонтанной елки предусматриваются отверстия для подачи ингибиторов коррозии и гидратообразования в затрубное пространство и в ствол елки. В качестве запорных устройств фонтанной арматуры применяют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Для регулирования режима эксплуатации на боковых струнах елки установлены регулируемые или нерегулируемые дроссели со сменной втулкой из износостойкого материала. Наблюдение за работой фонтанных скважин ведется по показаниям двух манометров, установленных на каждой скважине. Верхний манометр предназначен для замера давления на устье скважины, которое называется буферным. По нижнему манометру, устанавливаемому на крестовине трубной головки, определяется затрубное давление.

Основными деталями и узлами фонтанной арматуры являются крестовина 1, имеющая два боковых отвода, тройник 2, имеющий один боковой отвод, катушка или переводник 3, запорное устройство 4, фланец под манометр или буфер 5, кран 6, манометр 7, дроссель 8, ответный фланец 9.

Фонтанные арматуры классифицируются по конструктивным и прочностным признакам:

1. по рабочему давлению.

Тройниковая и крестовая фонтанные арматуры выпускаются на рабочее давление 7, 14, 21, 35, 70, 100 МПа. В зависимости от ожидаемого давления при эксплуатации на устье скважины устанавливают фонтанную арматуру, рассчитанную на данное рабочее давление.

2. по схеме исполнения.

Рис. Типовые схемы фонтанных арматур

3. по числу спускаемых в скважину рядов труб.

Диаметр и длину колонны подъемных труб устанавливают для каждого пласта опытным путем, исходя из ожидаемого дебита, пластового давления, глубины скважины и условий эксплуатации. Условные диаметры подъемных труб от 33 до 114 мм.

Различают однорядные и двухрядные подъемники. Применение двух рядов труб в фонтанных скважинах позволяет более рационально использовать энергию расширяющегося газа и предотвращать образование песчаных пробок на забое.

Обычно в фонтанные скважины спускают одноразмерную колонну, чаще из труб диаметром 73 мм или же ступенчатую колонну из комбинации труб диаметром (в мм): 114 и 89; 114 и 73; 114,89 и 73; 102,89 и 73; 89 и 73 и др.

4. по конструкции запорных устройств.

К запорным устройствам относятся пробковые краны или прямоточные, клиновые задвижки. Минус клиновых задвижек в их недостаточной герметичности.

Особенности прямоточной задвижки в том, что при движении потока через нее нефть и газ не соприкасаются с уплотняющими поверхностями, благодаря чему достигается крайне незначительный их износ.

По сравнению с клиновой задвижкой проходной пробковый кран обладает большей коррозионной стойкостью, имеет меньший габаритный размер и меньшую массу.

5. по размеру проходного сечения ствола арматуры и боковых отводов.

Диаметры проходных сечений от 50-150 мм. Диаметры боковых отводов от 50-100 мм.

Таблица 1

Условный проход, мм

Рабочее давление, МПа

ствола

елки

боковых отводов елки

боковых отводов трубной головки

50

50

50

14, 21, 35, 70, 105, 140

65

50, 65

50, 65

80

50, 65, 80

14, 21, 35, 70, 105

100

65, 80, 100

65

21,35,70

150

100

21

Основные параметры фонтанной арматуры по ГОСТ 13346-84 приведены в таблице 2.

Фонтанную арматуру, рассчитанную на давление 14 МПа, (таблица 2) изготовляют по схемам 1, 3 и 5 ГОСТ 13846-84. В качестве запорного устройства арматуры применяется проходной пробковый кран типа КППС, герметизируемый уплотнительной смазкой ЛЗ-162, а регулирующего устройства - быстросменный дроссель.

Таблица 2

Фонтанная арматура

с переходными кранами

Габаритные

размеры, мм

Масса арматуры

в собранном виде, кг

длина L

Высота Н

АФК1-65х14

1710

1750

660

АФК1-65х14

1300

1755

660

АФК1Э-65х14

1350

1765

625

АФК1Э-65х14

945

1810

625

АФК3-65х14

1710

2445

870

АФК3-65х14

1300

2465

870

АФК5-65х14

1720

1770

762

АФК5-65х14

1300

1755

762

Примечание: Ширина В для всей арматуры составляет 430 мм.

Фонтанную арматуру, рассчитанную на давление 21 и 35 МПа, изготовляют с прямоточными задвижками типа ЗМС1 и принудительной подачей смазки, с условным проходом 65 мм - по схемам 1 - 6, с условным проходом 80 мм - по схемам 1, 5 и 6, с условным проходом 100 и 150 мм -- по схеме 6 ГОСТ 13846--84 (таблица 3). Арматура в зависимости от типа комплектуется задвижками с ручным и пневматическим управлением.

Регулирующим устройством арматуры служит угловой регулируемый дроссель.

Таблица 3

Фонтанная арматура

с прямоточными задвижками

Габаритные размеры, мм

Масса арматуры

в собранном

виде, кг

длина

ширина

высота

ЛФК1-65х21

1360

790

1560

807

АФК2-65х21

1360

790

1920

880

АФКЗ-65х21

1360

790

2050

1023

АФКЗа-65х21

1360

790

2545

1287

АФК1-65х35

1350

7G0

1875

1060

АФКЗ-65х35

1350

760

2585

1322

АФК3а-65х35

1350

760

3135

1670

АФК6-80/65х35хЛ

2510

885

2620

1810

АФ6В-80/65х35К2

2315

1180

2755

2537

АФК6-100х21хЛ

3570

1120

3120

2926

АФК6В-100х21К2И

3570

1120

3120

2926

АФК6-100х35хЛ

3540

1130

2945

3645

АФК6-100х35К1

3540

1130

2945

3645

АФК6В-100х35К2

3540

1400

2945

4955

АФК6В-100х35К2И

3540

1400

2945

4955

АФК6-150/100х2IX Л

3650

1485

2900

3555

Фонтанную арматуру, рассчитанную на давление 70 МПа, изготовляют с прямоточными задвижками с автоматической подачей смазки по схеме 6 ГОСТ 13846-84. Запорное устройство - прямоточная задвижка типа ЗМАД и ЗМАДП с двухпластинчатым шибером с уплотнением "металл по металлу", с автоматической подачей смазки в затвор, и типа ЗМС, ЗМСП с однопластинчатым шибером, с двухсторонней принудительной подачей смазки. Арматура в зависимости от типа комплектуется задвижками с ручным и пневматическим управлением.

Задвижки с дистанционным и автоматическим управлением пневмоприводные (типа ЗМАДП) имеют дублирующее ручное управление. Регулирующим устройством арматуры служит угловой регулируемый дроссель (таблица 4).

Таблица 4

Фонтанная арматура

Запорное устройство

Габаритные размеры, мм

Масса арматуры

в собранном

виде, кг

длина

L

ширина

В

высота

Н

АФ6М-50х70

Прямоточные задвижки типа ЗМАД, ЗМАДП и ЗМ

2500

890

2950

2200

МФ6аВ-80/50х70

3040

1280

4410

4600

МФ6А-80/50х70К2

3275

1280

3700

4100

Основные требования к запорным устройствам следующие. Поскольку такая арматура почти постоянно открыта, она должна иметь минимальное гидравлическое сопротивление, чтобы не снижать существенно пропускную способность линии. Такая арматура должна иметь высокую надежность, определяемую не большим числом циклов срабатывания (что в данном случае и не надо), а легкостью закрытия после длительной эксплуатации в открытом положении, либо наоборот. Для герметичного закрывания арматуры необходимо, чтобы уплотнение было высокостойким к длительному эрозионному воздействию потока добываемой жидкости, который может содержать абразивные частицы. Арматура должна быть долговечной (примерно 10--20 лет), так как операция по ее замене обходится значительно дороже самой арматуры из-за необходимости остановки работы скважины в целом, сложности доставки арматуры на место и т. п. Высокая надежность запорных устройств фонтанной арматуры при минимальном обслуживании -- довольно жесткое условие при конструировании.

Делись добром ;)