Оборудование для фонтанной эксплуатации скважин кратко

Обновлено: 06.07.2024

Оборудование фонтанных скважин. Способы регулирования работы фонтанной скважины.

Эксплуатация нефтяных скважин ведется фонтанным, газлифтным или насосным способом.

Подъем жидкости и газа от забоя скважины на поверхность составляет основное содержание процесса эксплуатации скважин. Этот процесс может происходить как за счет природной энергии W_n поступающих к забою скважины жидкости и газа, так и за счет вводимой в скважину энергии с поверхности W_u.

Газожидкостная смесь, выходя из ствола скважин через специальное устьевое оборудование, направляется в сепараторы (отделители жидкости от газа) и замерные приспособления, затем поступает в промысловые трубопроводы. Для обеспечения движения смеси в промысловых трубопроводах на устье скважин поддерживается то или иное давление.

Условия эксплуатации фонтанных скважин требуют герметизации их устья, разобщения межтрубного пространства, направления продукции скважин в пункты сбора нефти и газа, а также при необходимости полного закрытия скважины под давлением. Эти требования выполняются при установке на устье фонтанирующей скважины колонной головки и фонтанной арматуры с манифольдом.

Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на земное (устьевое) и скважинное (подземное).

Способ эксплуатации, при котором подъем жидкости (нефти) на поверхность происходит только за счет пластовой энергии, называется фонтанным. Количество добываемой из скважин жидкости (газа) за определенный промежуток времени называется дебитом жидкости (газа) скважины. В промысловой практике дебит принято измерять в кубических метрах (тоннах) за сутки.

Условия фонтанирования скважин зависят от энергии газожидкостной смеси, расходуемой на подъем 1 т жидкости; изменения давления от забойного до давления на устье; средней скорости движения смеси, зависящей от диаметра подъемных (насосно-компрессорных) труб, спущенных в скважину, и содержания воды в добываемой жидкости. В целях наиболее полного использования энергии, заключенной в том или ином пласте, отбор жидкости из скважин ограничивается.

Оборудование скважин состоит из наземного и подземного. К наземному относятся фонтанная арматура, мани-фольд, лубрикатор, выкидная линия для подключения скважины к системе промыслового сбора и транспорта нефти и газа. К подземному относятся насосно-компрессорные трубы, пакеры, клапаны-отсекатели, циркуляционные клапаны, конические глухие подвески, башмачные клапаны.

Фонтанная арматура крестового типа:

Фонтанная арматура, устанавливаемая на колонную головку, предназначена для герметизации устья, а также контроля и регулирования режима эксплуатации фонтанных нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин. Соединения деталей и узлов арматуры фланцевые. Основные ее узлы – трубная головка и елка. Трубная головка предназначена для подвески одного или двух рядов подъемных труб, их герметизации, а также выполнения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважин. Елка предназначена для направления продукции скважин по выкидам (струнам), контроля и регулирования режима эксплуатации скважин при помощи установленных на рабочих струнах штуцеров.

В процессе эксплуатации скважины газожидкостная смесь из подъемных труб проходит через центральную стволовую задвижку и направляется в один из выкидов, другой выкид закрыт.

Фонтанные арматуры различаются по конструктивному исполнению и прочностным показателям; рабочему давлению; размерам проходного сечения ствола; конструкции фонтанной елки и числу спускаемых в скважину рядов труб; виду запорных устройств. Изготовляют эту арматуру тройникового и крестового типов с условным проходом по стволу от 50 до 100 мм (рис. 10). Рассчитана она на давление 14, 21, 25 и 70 Мпа.

В процессе эксплуатации фонтанных скважин периодически возникает необходимость проводить исследование продуктивных пластов для определения пластовых давлений, температур и других характеристик пласта скважинными манометрами, термометрами и другими приборами. Приборы спускают через специальное герметизирующее устройство – лубрикатор, устанавливаемый на буферной задвижке фонтанной арматуры. После опрессовывания лубрикатора при помощи лебедки. Смонтированной на специальной машине, спускают скважинный прибор. Для наиболее экономичного расходования пластовой энергии и, следовательно, длительного фонтанирования скважины дебит ее регулируется созданием противодавления на устье при помощи штуцеров, которые монтируют на выкидных линиях, после боковой задвижки, между фланцевыми соединениями.

Конструкции штуцеров различны: втулочные, быстросъемные, регулируемые с диаметром отверстия от 3 до 15 мм и более.

В процессе эксплуатации фонтанных скважин оператор по добыче нефти контролирует давление на буфере, в затрубном пространстве, наблюдает за исправностью устьевого оборудования, измерительных приборов, выкидных линий и при необходимости проводит их текущий и мелкий ремонт. Данные о систематическом контроле за режимом эксплуатации скважины, ремонте, изменениях режима фиксируют в специальных журналах и рапортах. По этим данным устанавливают оптимальный режим эксплуатации скважины

Фонтанные арматуры различают по конструктивным и прочностным признакам. Эти признаки включают в шифр фонтанной арматуры.

Фонтанная арматура включает трубную обвязку (головку) и фонтанную елку с запорными и регулирующими устройствами.

Трубная обвязка – часть фонтанной арматуры, устанавливаемая на колонную обвязку, предназначена для обвязывания одного или двух скважинных трубопроводов, контроля и управления потоком скважинной среды в затрубном (межтрубном) пространстве.

Скважинный трубопровод своим верхним концом закрепляется в катушке-трубодержателе, устанавливаемой на трубную головку, либо в муфте-трубодержателе, устанавливаемой в корпусе трубной головки.

Фонтанная арматура выпускается на рабочее давление – 14, 21, 35, 70, 105 и 140 Мпа, сечением ствола от 50 до 150 мм, по конструкции фонтанной елки – крестовая и тройниковая, по числу спускаемых в скважину рядов труб – однорядная и двухрядная и оборудована задвижками или кранами.

Схемы трубных обвязок фонтанной арматуры:

1 – ответный фланец; 2 – запорное устройство; 3 – трубная головка; 4 – манометр с запорно-разрядным устройством

Конструкция фонтанной арматуры обеспечивает возможность измерения давления на верхнем буфере елки, а также давления и температуры среды на буфере бокового отвода елки и трубной головки. Стандартами предусмотрено изготовление блочных фонтанных арматур, а также укомплектование по необходимости фонтанных арматур автоматическими предохранительными и дистанционно управляемыми устройствами.

Фонтанная елка – часть фонтанной арматуры, устанавливаемая на трубную обвязку, предназначена для контроля и регулирования потока скважинной среды в скважинном трубопроводе и направления его в промысловый трубопровод.

Типовые схемы фонтанных елок:

тройниковые – схемы 1, 2, 3 и 4; крестовые – схемы 5 и 6 (1 – переводник к трубной головке; 2 – тройник; 3 – запорное устройство; 4 – манометр с запорно-разрядным устройством; 5 – дроссель; 6 – ответный фланец; 7 – крестовина)

При оборудовании скважины двумя концентрическими колоннами НКТ (двухрядная конструкция подъемника) трубы большего диаметра подвешиваются на резьбовом соединении нижнего тройника (крестовина), который устанавливается на крестовину, герметизирующую затрубное пространство.

Трубы меньшего диаметра подвешиваются на резьбе переводника (стволовой катушки), размещаемом над тройником (крестовиком).

Типовые схемы фонтанных елок включают либо один (схемы 3 и 1), либо два (схемы 2 и 4) тройника (одно и двухъярусная арматура), либо крестовину (крестовая арматура – схемы 5 и 6).

Двухструнная (двухъярусная тройниковая и крестовая) конструкция елки целесообразна в том случае, если нежелательны остановки скважины, причем рабочей является верхняя или любая боковая струна, а первое от ствола запорное устройство – запасным. Сверху елка заканчивается колпаком (буфером) с трехходовым краном и манометром. Для спуска в работающую скважину приборов и устройств вместо буфера ставится лубрикатор.

Монтаж-демонтаж фонтанной арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими подъемными механизмами.

Типовые схемы фонтанной арматуры:

1 – фонтанная елка; 2 – трубная обвязка

Запорные устройства фонтанной арматуры изготовляются трех типов: пробковые краны со смазкой; прямоточные задвижки со смазкой типа ЗМ и ЗМС с однопластинчатым и ЗМАД – с двухпластинчатым шибером. Задвижки типов ЗМС и ЗМАД имеют модификации с ручным и пневмоприводом.

При всех способах эксплуатации скважин подъем жидкости и газа на поверхность происходит по специальным трубам НКТ, спускаемым в скважины перед началом эксплуатации (в фонтанирующих скважинах опускаются до фильтра). Согласно ГОСТ 633-80 предусмотрены следующие условные размеры (по внешнему диаметру): 27, 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102 и 114 мм с толщиной стенок от 3 до 7 мм. Длина труб 5÷10 м. Трубы бесшовные, из сталей с высокими механическими свойствами, на обоих концах резьба, соединяются между собой муфтами. Отечественные НКТ изготавливают 4 типов. НКТ могут быть изготовлены из алюминиевого сплава марки Д16. Применяют фиберговые трубы, а также безрезьбовые (гибкие) НКТ на барабанах длиной до 6000 м.

Многообразие условий разработки нефтяных месторождений и эксплуатации скважин предопределяет определенные, достаточно жесткие требования к оборудованию фонтанных скважин. Не менее жесткие требования к оборудованию диктуются законами охраны недр, окружающей среды, техники безопасности и обеспечения условий жизнедеятельности работающего персонала.

Принципиально оборудование фонтанных скважин состоит из следующих элементов: колонная головка, фонтанная арматура и манифольды.

Колонная головка

Колонная головка предназначена для обвязки устья скважины с целью герметизации межтрубных пространств, обвязки обсадных колонн и установки фонтанной арматуры. В зависимости от количества обсадных колонн, спущенных в скважину, выпускаются одно-, двух-, трех-, четырех- и пятико-лонные головки, но все они должны удовлетворять следующим требованиям:

— надежная герметизация межтрубных пространств;

— возможность контроля за давлением во всех межтрубных пространствах;

— быстрое и надежное крепление подвески обсадных колонн;

— универсальность (возможность использования различных обсадных колонн);

— быстрый и удобный монтаж;

— минимально возможная высота;

— высокая надежность (в процессе эксплуатации скважины колонная головка не подлежит ремонту).

Колонные головки выпускаются на различное давление от единиц МПа до десятков МПа. В процессе бурения на колонной головке монтируются превенторы. Перед эксплуатацией скважины превенторы демонтируют и на них устанавливают фонтанную арматуру.

Фонтанная арматура

Фонтанная арматура предназначена для:

— подвески одной или двух колонн НКТ;

— герметизации и контроля пространства между колоннами НКТ и затрубного пространства;

— проведения различных технологических операций при вызове притока, освоении, эксплуатации, исследовании и ремонте;

— направления продукции скважины на замерную установку;

— регулирования режима работы скважины и проведения глубинных исследований путем спуска приборов в подъемник;

— закрытия скважины (при необходимости).

По существу, фонтанная арматура (рис. 3.9) состоит из трубной головки и фонтанной елки. Трубная головка предназначена для закрепления в ней колонн НКТ (одной или двух) и представляет собой крестовину с двумя боковыми отводами и установленной на ней переходной катушкой, в которой закрепляется на резьбе колонна НКТ (рис. 3.9, а). При подвеске двух колонн НКТ колонна большего диаметра закрепляется в тройнике с одним боковым отводом, а колонна меньшего диаметра — в катушке, установленной на этом тройнике (рис 3.9, б). Фонтанные елки бывают крестового и тройникового типов.

Рис. 3.9. Принципиальные схемы фонтанной арматуры (а - крестовой, б - тройниковой)

1- крестовина с двумя боковыми отводами; 2 - переходная катушка для подвески НКТ; 3 - задвижка или кран; 4 - катушка; 5 - штуцерная колодка; 6 - тройник; 7 - крестовина; 8 - фланец

Каждый тип фонтанной елки применяется для определенных эксплуатационных условий. Фонтанная елка крестовой арматуры имеет два боковых отвода, один из которых может быть рабочим, а второй — запасным. Фонтанная елка тройниковой арматуры имеет верхний и нижний отводы (выкиды). Рабочим выкидом всегда является верхний, а нижний — запасным.

Манифольды предназначены для обвязки выкидов фонтанных скважин (арматуры фонтанных скважин) со сборными коллекторами, транспортирующими продукцию скважин на пункт сбора и подготовки. Манифольды предусматривают установку на них штуцеров, вентилей для отбора проб продукции скважин, запорных устройств и предохранительных клапанов. Основные узлы манифольдов унифицированы с узлами и деталями фонтанной арматуры и на концах имеют фланцы под трубы диаметром 80 мм.

Рис. 3.10. Схема обвязки крестовой фонтанной арматуры.

На рис. 3.10 показаны стандартизированные узлы сборки манифольда. Они очерчены четырехугольником и помечены номером (№ 1, №2, №3). Схема предусматривает два регулируемых штуцера 1, два вентиля для отбора проб жидкости и газа 2, запорные устройства 3 для сброса продукции на факел, тройники 4, крестовики 5, предохранительный клапан 6, фланцевые соединения 7. Основные узлы манифольда унифицированы с узлами и деталями фонтанной арматуры.

Колонная головка

— надежная герметизация межтрубных пространств;

— возможность контроля за давлением во всех межтрубных пространствах;

— быстрое и надежное крепление подвески обсадных колонн;

— универсальность (возможность использования различных обсадных колонн);

— быстрый и удобный монтаж;

— минимально возможная высота;

— высокая надежность (в процессе эксплуатации скважины колонная головка не подлежит ремонту).

Фонтанная арматура

Фонтанная арматура предназначена для:

— подвески одной или двух колонн НКТ;

— герметизации и контроля пространства между колоннами НКТ и затрубного пространства;

— направления продукции скважины на замерную установку;

— закрытия скважины (при необходимости).

Рис. 3.9. Принципиальные схемы фонтанной арматуры (а - крестовой, б - тройниковой)

Рис. 3.10. Схема обвязки крестовой фонтанной арматуры.

Это оборудование состоит из колонной головки и фонтанной арматуры с манифольдом.
Колонную головку устанавливают при бурении скважины.

С ее помощью укрепляют устье бурящейся скважины и подвешивают спущенные в нее обсадные колонны.

При бурении, проведении ремонтных работ на колонной головке устанавливают противовыбросовое оборудование (ПВО), при эксплуатации скважины - фонтанную арматуру (ФА). По ГОСТу ФА изготавливают на рабочее давление 7; 14; 21; 35; 70 и 105мПА.

Ее изготавливают по 7-и схемам: 4 - тройникового типа, 3 - крестового.

Арматура тройникового типа применяется на скважинах с невысокими устьевыми давлениями, в продукции которых имеется песок и другие механические примеси.
Фонтанная арматура состоит из трубной головки и фонтанной елки.

Трубная головка служит для подвешивания лифта НКТ и проведения работ при освоении, эксплуатации и ремонте скважины.

Фонтанная елка служит для направления потока жидкости, в выкидную линию на замерную установку, регулирование режима эксплуатации и контроля за работой скважины путем спуска глубинных приборов.
Рабочие струны арматуры к нефте- или газопроводу подключают с помощью манифольда, состоящего из трех - четырех задвижек, крестовин, тройников.

Существуют три основных способа эксплуатации нефтяных скважин:

Эксплуатация нефтяных скважин штанговыми глубинными насосами.
Компрессорная эксплуатация нефтяных скважин.
Фонтанная эксплуатация нефтяных скважин.

Фонтанная эксплуатация скважин – это способ эксплуатации нефтяных скважин, при котором подъем полезного ископаемого на поверхность осуществляется за счет действия природной энергии.

Оборудование для фонтанной эксплуатации является самым надежным и простым как в эксплуатации, так и при его монтаже. При фонтанной эксплуатации подъем нефти производится по колонне насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину перед процессом освоения. На устье скважины монтируют фонтанную арматуру, которая используется для подвешивания колонны. Фонтанирование скважины происходит за счет энергии расширения газа, который растворен в нефти и энергии гидростатического напора. Фонтанирование происходит на новых месторождениях, где достаточен запас пластовой энергии, то есть давления на забое скважины хватает для преодоления гидростатического давления, установившегося на столбе жидкости скважины.

Оборудование фонтанных скважин

Условия эксплуатации фонтанных скважин требуют герметизации устьевого оборудования, необходимости полного закрытия скважины под давлением, разобщения межтрубного пространства. Все эти требования выполняются установкой на устье фонтанирующей скважины колонны головки и фонтанной арматуры с манифольдом. К наземному оборудованию относятся:

Манифольд – это часть нефтегазовой арматуры, который представляет собой трубопроводы, закрепленные на общем основании, рассчитанные на высокое давление, снабженные необходимой арматурой и соединенные по определенной схеме.

Схема манифольда изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема манифольда. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Готовые работы на аналогичную тему

1 – отвод; 2 – скважина, оборудованная гидроприводом; 3 – ответный фланец; 4 – обратный клапан; 5 – тройник; 6 – дроссель; 7 – манометр; 8 – разделитель сред; 9 – игольчатый вентиль; 10 – инструментальный фланец; 11 – соединительный ниппель; 12 – крестовина; 13 – задвижка, оборудованная ручным приводом; 14 – сепаратор; 15 – фланец-адаптер; 16 – пробка; 17 - гаситель

Фонтанная арматура устанавливается на колонную головку. Она состоит из трубной обвязки и фонтанной елки. Трубная обвязка устанавливается на колонную обвязку и предназначена для обвязывания скважинных трубопроводов, управления потоком скважинной среды в затрубном и межтрубном пространстве, а также его контроля. Конструкция фонтанной арматуры выполнена таким образом, что обеспечивает возможность измерения давления на верхнем буфере фонтанной елки и давления с температурой среды на боковом ее отводе. Фонтанная арматура изготавливается в виде блоков, а также оборудуется автоматическими предохранительными устройствами, которые управляются дистанционно.

Фонтанная елка устанавливается на трубную обвязку для осуществления контроля и регулирования движения потока скважинной среды по скважинному трубопроводу, а также его направлению в промысловый трубопровод.

При оборудовании нефтяной скважины концентрическими насосно-компрессорными трубами трубы, имеющие больший диаметр вешаются на резьбовом соединении крестовины, устанавливаемой на крестовине, герметизирующей затрубное пространство. Трубы меньшего диаметра вешаются резьбе стволовой катушки, которая размещается над крестовиком.

Для обеспечения бесперебойной и продолжительной работы скважины фонтанном режиме большую роль играет регулирование пластовой энергии, которое осуществляется за счет изменения объема нефти, поступающего на поверхность из скважины, то есть дебита. С этой целью в отводе фонтанной елки сбоку устанавливается штуцер-вставка, изготовленный из стойкого по отношению к износу материала с калиброванным отверстием определенного диаметра. Обычно диаметр штуцера равен 15 миллиметрам или больше. Используются как быстро сменяемые штуцеры, так и быстрорегулируемые забойные штуцеры, устанавливаемые в трубах на любой глубине. Удерживаются эти штуцеры при помощи пакеров. Спуск штуцеров производится стальным канатом при помощи лебедки.

Снижение давления на пласт осуществляется при помощи свабирования; последовательной замены глинистого раствора в скважине газожидкостной или жидкостной смесью, имеющей меньшую плотность; использования азота или инертного газа.

Диаметр подъемных труб определяется опытным путем и зависит от глубины скважины, пластового давления (внутренняя энергия пласта), ожидаемого дебита, а также условий эксплуатации. Трубы опускаются в скважину до фильтра эксплуатационной колонны.

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.

Фонтанным способом, когда под пластовым давлением углеводород активно выходит на поверхность.
Газлифтным способом, когда после прекращения фонтанирования в пласт закачивают сжатый газ.

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.

Подземная часть – это обвязка обсадных колонн. Она предназначена для соединения нижней части оборудования, которое находится над землей, с верхушечной частью этих колонн, которые бывают двух типов: эксплуатационные и технические. Обеспечивает герметичность расстояния между колоннами, отведение раствора , применяемого для бурения, различные технологические работы.

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.

Добывающие. Для них изготавливается фонтанная арматура нефтяных скважин.
В них происходит забор основного пластового компонента — нефти или газа
Нагнетательные. Применяется устьевая нагнетательная арматура для закачивания воды, теплоносителя, газа, замещающих пластовой флиюд, поднимающих его на поверхность.

Функции фонтанной арматуры

Когда проводится герметизация скважины.
Когда обеспечивается отвод продукции.
При необходимости регулирования дебита скважины, то есть ее производительности в единицу времени.
Когда необходим доступ к забою скважины.
Когда проводятся технологические работы, различные операции по забору проб из межтрубного пространства без остановки производственного процесса, по изменению показателей температуры и давления.

Удержание насосно-компрессорных труб, опускаемых под землю, в подвешенном виде.
Герметизация затрубного, межтрубного пространства.
Управление режимами работы скважины для ее непрерывного, равномерного, эффективного функционирования.
Контрольные функции, связанные с измерительными процедурами, выявлением показателей работы скважины.

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

Направлять получаемую нефтяную, газовую, конденсатную продукцию в специальную выкидную линию – промысловый трубопровод, идущий от скважины до замерной установки.
Закрывать скважину, когда возникает такая необходимость.
Быть основой, на которой монтируются специальные узлы и устройства, выполняющие определенные функции.
Замерять давление и уровень температур.
Опускать приспособления для прочистки труб.
Изменять технологические режимы работы скважины.

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.

- загружать в скважину ингибитор, химическое вещество, предупреждающее наслоение твердых компонентов нефти на технологическом оборудовании;
- осуществлять продувку трубного и межтрубного пространства;
- проводить контрольные замеры, исследование газообразных фракций;
- безопасно сжигать лишние газы, конденсат в режиме факела;
- подключать насосы;
- выполнять другие функции.
Соединения внутри конструкций обеспечиваются с помощью фланцевых или хомутовых вариантов.

Разработка и установка арматуры
- Манометрический.
- С использованием буферного фланца под манометр.
- В режиме запорного устройства.
- Тройниковый.
- Крестовина елки
- Дроссельный.
- Вентильный.
- И другие.
- Рабочее давление. Оно может изменяться в промежутке между 7 и 105 МПа.
  Оборудование может применяться для скважин, которые отличаются большой глубиной либо особо высоким пластовым давлением.
- Способ построения схемы исполнения.
- Рядность и количество труб, которые идут в скважину. Используется однорядный или двухрядный варианты.
- Конструктивные особенности запорных узлов: краны или задвижки.
- Размер проходного сечения по стволу скважины, боковым отводам от 50 до 150 мм. Конструкции с большим диаметром ствола работают в нефтяных и газовых скважинах, отличающихся высокими показателями дебита.
- Тройниковая либо крестовая. Этот параметр связан с конфигурацией фонтанной елки. Выкидные линии служат для проведения рабочей среды от боковых отводов к установкам, осуществляющим замеры.
- Двух- или однорядная. Определяется количеством насосов, которые опускаются в скважину.
- Запорные устройства: задвижки или краны. Трубы нефтяных скважин перекрываются задвижками, газовых –кранами.
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).
- Условный проход ствола елки, боковых отводов елки, боковых отводов трубной головки.
- Рабочее давление: 7-105 MПа.
- Конструкция арматуры должна способствовать полной герметизации по отношению к окружающей среде.
- К корпусным деталям предъявляются требования опрессовки пробным давлением, которое в 1,5 -2 раза превышает рабочее давление.
- Проверяется соосность отверстий составных частей оборудования, чтобы трубы, устройства, приборы и приспособления могли беспрепятственно опускаться в скважину.
- Трубная обвязка должна позволять закреплять трубу в корпусе трубной головки, создавать возможность управлять потоком рабочей среды, измерять и контролировать давление в пространстве между трубами.
- К дросселю фонтанной арматуры предъявляется требование регулируемости.
- Допустимо объединять ряд составных элементов в единый блок, не меняя типовых схем.
- По запросу заказчика комплект оборудования может включать устройства:
  автоматические предохранительные,
  запорные блоки, которые могут управляться дистанционно,
  аппаратура, которая может соединять оборудование, установленное в скважине с имеющейся наземной системой управления.
- Автоматические предохранительные устройства – пневмопилоты играют роль запорного узла, который срабатывает при отклонении режима работы скважины.
- Если в конструкции предусмотрены запорные устройства дистанционного действия, необходимо предусмотреть вариант ручного управления ими.
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.
- Корпус и катушки головок обсадных и насосно-компрессорных колонн. Многоступенчатые корпуса.
- Различные соединители, а также фитинги.
- Подвески колонн: обсадной, насосно-компрессорной.
- Варианты дроссельных и клапанных устройств, штуцеров.
- Концевые и сварные соединители.
- Другие виды узлов: приводы, кольцевые прокладки, сменные вкладыши и др.
- Различию по химическому составу.
- Разным механическим характеристикам.
- Разнице способов и методов производства.
- Разным вариантам при осмотре и выявлении дефектов, а также при проведении ремонтных работ.
- Различиям в сертификации.
1. Теряется герметичность запорных блоков.
2. Нарушается герметичность разъемных соединений, причем от нее не удается избавиться с помощью подтягивания.
3. Ломаются, выходят из строя компоненты оборудования. Это влечет за собой их демонтаж, замену на новые исправные детали и узлы.
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.
- Формирование равнопроходных конструкций: подвесить обсадную колонну и насосно-компрессорную трубу(НКТ) в одном разъемном корпусе.
- Использование как фланцевого соединения деталей и узлов, так и моноблочного варианта.
- Изготовление деталей корпуса на металлургическом производстве методом ковки либо литья.
- Комплектация задвижками шиберного типа с различными типами привода
  — ручным,
  — гидравлическим,
  — пневматическим,
  — электрическим.
  В некоторых из них используются дистанционные методы эксплуатации устьевой арматуры.
- В особых условиях работы паронагнетательных скважин, испытывающих высокие тепловые нагрузки, использование специальных уплотнений, в которых применяется графит.
- Для агрессивной среды изготовление корпусных деталей из сталей нержавеющих, легированных, с никель-хромовыми наплавками.
- Использование Технических требований международного стандарта API 6A для производства оборудования по желанию заказчика.
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.

Читайте также: