ГОСТ 13846-89 Арматура фонтанная и нагнетательная. Типовые схемы, основные параметры и технические требования к конструкции

Фонтанной арматурой (ФА) называется комплекс устройств, конструктивных узлов и труб с фланцевыми соединениями, совокупность которых обеспечивает работу фонтанирующих скважин. В состав блока, который устанавливается на колонную головку, входит устьевое оборудование и трубная обвязка, укомплектованная задвижками, фитингами, дросселями.

Фонтанная арматура (ФА) — это сложно-технический комплекс узлов, фланцев, труб, которые обеспечивают бесперебойную работу фонтанирующей скважины. Фонтанирование — это явление, при котором происходит подъем нефти с забоя под действием пластовой энергии.
Данную конструкцию используют при работах с высоким давлением, большими нагрузками и агрессивной средой внутри скважины.

Схема обвязки, состав и назначение

ФА — это прочное долговечное многофункциональное оборудование, которое выполняет ряд определенных технологических задач. Основные функции, которые выполняет ФА:

• типовая обвязка трубопровода;
• полная герметизация;
• обеспечивает бесперебойный отвод продукции, идущей по трубопроводу;
• при необходимости доступа к забою;
• для регулирования производительности;
• для технологических работ с постоянным производственным процессом.

Одна из основных задач, которую выполняет ФА — это устройство обвязки трубопроводов для разных назначений, управление движением рабочей среды, герметизация отходов от основных линий трубопровода. Практически в любой работе, связанной с прокладкой трубопровода, будет задействована типовая конструкция фонтанной арматуры.

Устьевая арматура — разновидности и устройство

В нефтедобывающей промышленности невозможно обойтись без такого специального рабочего элемента как арматура устьевая. Данное устройство предназначается для выполнения такого перечня работ, как обвязка нефтепроводов и его герметизация. То есть назначение данного элемента является обязательным.

Эксплуатация и применение устьевой арматуры

Так же ее используют для того, что бы проводить исследования глубинного назначения и для того, чтобы производить регулирование отборов жидкостей. Таким образом, использование устьевой арматуры является неотъемлемой частью проведения нефтедобычи.

Следует отметить, что устьевая арматура выбирается по специальным рабочим характеристикам и отличается высокой степенью качества и производительности.

Ее рабочий диапазон, при котором устьевая арматура функционирует правильно и бесперебойно варьируется в пределах от плюса сорока градусов до минуса шестидесяти, то есть использование устьевой арматуры может быть при любых климатических условиях.

Характеристики устьевой арматуры

Основными рабочими характеристиками устьевой арматуры являются размеры. Так средними размерами устьевой арматуры являются такие как длина, которая может достигать порядка трех метров. Ширина арматуры, которая может варьироваться в зависимости от модели, но средним показателем, которой является семистам пятнадцати миллиметрам, и высота арматуры, которая достигает в среднем полутора метрам.

Так же к рабочим характеристикам можно отнести проход устройств запорного типа, который может достигать порядка пятидесяти миллиметров. Диаметр труб насосно-компрессорного назначения достигает семидесяти пяти миллиметров. Сама по себе устьевая арматура представлена в виде комплексного набора специальных элементов, которые отвечают за такие задачи, как полная герметизация скважинного устья, а так же для того, чтобы распределять потоки скважинных продуктов или для регулировки газа, который в нее поступает.

Конструкция и устройство

В конструкцию устьевой арматуры входят такие необходимые рабочие элементы, как головка трубного типа, головка колонного типа, и непосредственно самой арматуры, которая является регулировочно-запорной. К данной арматуре можно отнести такие элементы как вентили, всевозможные задвижные устройства и детали кранового типа.

Непосредственным назначением данного типа устройства является сдерживание обильного потока давления, и обследование давления внутри самой конструкции. Еще данная конструкция предназначается для создания нагнетания либо для стравливания потоков газа.

Как правило, приводится в действие устьевая арматура посредством механического привода, однако в тех случаях, когда давление в данном устройстве имеет очень высокие показатели, сдерживание может производиться посредством либо системы гидравлического действия, либо посредством пневматической установки.

АФК расшифровка

Единственно верная для фонтанной арматуры АФК расшифровка приводится в первом, обязательном для исполнения, приложении стандарта ГОСТ 13846. Это условное обозначение устьевой арматуры фонтанного типа, особенностью которой является подвешивание наружной НКТ колонны к переводнику над крестовой головкой трубной обвязки.

То есть, в скважине используется два внутри стволовых трубопровода концентрического типа. Один из них, меньшего диаметр, висит внутри второй колонны НКТ большего диаметра. При этом возможны шесть схем сборки фонтанной елки для различных эксплуатационных условий скважины.

Условное обозначение фонтанной арматуры

В приложении №1 документации ГОСТ 13846 приводится структурная схема шифрования арматур и елок, устанавливаемых на устье скважин для их освоения нефтегазодобывающими предприятиями:

• первые две буквы обозначают тип изделия – ЕН и ЕФ елки нагнетательные и фонтанные, АН и АФ арматура фонтанная, куда, кроме елок входит еще и трубная обвязка;
• затем указывается метод подвески трубопровода скважинного которым является НКТ колонна – К переводником над трубной головкой, без обозначения муфтой, фланцем или трубодержателем внутри крестовины этой головки;
• далее может стоять буква, указывающая на способ добычи – изначально для газлифтов и фонтанов оборудование в скважине не используется, в обозначении это не указывается, Э обозначает электроцентробежный насос, Ш штанговую установку;
• цифрой указывается типовая схема фонтанной елки – существует шесть вариантов 1 – 4 тройниковые, 5,6 крестовые;
• система управления кранами/задвижками – ручной способ не указывается, Д обозначает дистанционное управление, А автоматическое, В дистанционное автоматическое;
• номинальное значение внутреннего диаметра ствола елки обозначатся цифрами – от 50 мм до 150 мм;
• если размер боковых патрубков елки не совпадает с предыдущим значением, его указывают отдельно – от 50 мм до 100 мм;
• затем следует величина рабочего давления – от 14 МПа до 105 МПа;
• далее идет исполнение арматуры по защите от коррозии – К1 – К3, соответственно;
• климатическое исполнение для фонтанной арматуры бывает двух видов – ХЛ или УХЛ;
• при необходимости производитель указывает модификацию;

Таким образом, с учетом этой структуры АФК расшифровка будет выглядеть следующим образом:

• А – комплект арматуры, состоящий из трубной обвязки и фонтанной елки;
• Ф – фонтанный или газлифтный способ добычи нефтепродукта из скважины;
• К – подвешивание колонны насосно-компрессорных труб над трубной головкой переводником.

Затем заказчик выбирает остальные характеристики устьевой арматуры, согласно имеющемуся проекту. То есть, с учетом конкретных эксплуатационных условий. В отличие от модификаций АФ, арматура фонтанная АФК имеет увеличенную высоту из-за введения в конструкцию дополнительного элемента, с помощью которого осуществляется крепление скважинного трубопровода – НКТ колонны.Назначение АФК арматуры

После того, как выполнена расшифровка АФК арматуры, необходимо учесть ее назначение. Устьевое оборудование этого типа сконструировано для эффективного решения задач:

• обеспечение стабильно герметичной конструкции устья скважины;управление режимами добычи полезного ископаемого;
• контроль параметров рабочей среды;
• регулировка направления, давления продукции скважины;
• направление потока через манифольд в АГЗУ;
• глушение скважины при аварии;
• закрытие скважины в плановом режиме;
• крепление внутри ствола одного или двух скважинных трубопроводов НКТ;
• возможность спуска технологической оснастки;
• закачка в пласт или скважину реагентов.

Классифицируется арматура АФК согласно ГОСТ 13846 по нескольким признакам:

• рабочее давление – 14 – 140 МПа;
• сечение ствола проходное – 50 – 150 мм;
• количество колонн НКТ – однорядная, двухрядная;
• вид запорных устройств – кран, задвижка;
• конструкция елки – крестовая, тройниковая, V-образная.

Поэтому область применения фонтанной арматуры типа АФК весьма разнообразна:

• скважины, осваиваемые фонтанным методом;
• скважины с газлифтным способом добычи;
• скважины наземного и морского типа;
• добыча полезного ископаемого под высоким пластовым давлением;
• освоение месторождений с высоким содержанием в нефти углекислоты, сероводорода, песка;
• скважины с штанговыми и электропогружными насосами.

В последнем случае в обозначение добавляется буква Ш или Э, соответственно – АФКШ или АФКЭ.

Особенности конструкции трубной обвязки

В устьевой арматуре АФК может использоваться два типа трубной обвязки. Эта информация отображается в условном обозначении не полностью:

• буква К добавляется при креплении стволового трубопровода в переводном фланце;
• фиксация колонны НКТ внутри трубной головки в условном обозначении не отображается.

Таким образом, арматура фонтанная АФК имеет переводный фланец сверху трубной головки, на котором и подвешивается колонна НКТ. Для этого могут использоваться резьбы типа Jee Bear, VAM Top, TMK UP PF и TMK UPP FMT, НК и НМК согласно ГОСТ 633, что соответствует коническим резьбам 1/4”, ½”, 3/8”.

Модификациями этого варианта являются подвески с кабельным вводом, каналом управления, для соосного (концентрического) крепления двух НКТ колонн.

Здесь используются два уплотнения, мягкие и металлические. В агрессивных средах применяют стальные кольца, вторичные уплотнения имеют вид лепестковых или П-образных манжет.

Корпусные детали, фланцы и крышки изготавливаются методом литья и ковки.

Схемы фонтанной елки

Стандартом ГОСТ 13846 регламентируется использование при сборке АФК шести схем фонтанных елок. В расшифровке условного обозначения это цифра сразу после указанных букв изделия.

В этом же стандарте рекомендована комплектация арматуры дополнительными элементами по требованию заказчика. основными отличиями елок фонтанных являются:

• количество центральных запорных устройств – 1 или 2;
• конструкция главного фитинга – тройник с 3 патрубками или крестовина с 4 патрубками;
• количество главных фитингов – 1 или 2 в тройниковых схемах, только 1 в крестовых.

В стандарте не отображена V-образная схема фонтанной арматуры, которая была разработана гораздо позже вступления в действие этого нормативного документа. Это разновидность крестовой арматуры АФК, но вместо прямого крестовика здесь использован скошенный фитинг. Его боковые патрубки отходят от корпуса, не горизонтально, а наклонно вверх.

Благодаря оригинальной геометрической форме его стенки значительно меньше стачиваются напором нефтепродуктов с высоким содержанием песка.

Основными элементами елки являются:

• крестовина или тройник для направления потока в выкидную линию, создания запасной выкидной линии;
• манометр для замера давления на устье (монтируется в верхний глухой фланец) и в манифольде (устанавливается на выкидной линии);

В не регулируемом дросселе можно менять втулки из твердосплавного материала с различным диаметром внутреннего отверстия. При этом обеспечивается ступенчатая регулировка режимов скважины.

В комплект поставки могут входить расходники, инструменты и приспособления для их замены. Например, BPV клапан с подъемником, пробка, защитная втулка и универсальный съемник.

Основными техническими и эксплуатационными характеристиками АФК арматуры являются:

• условный проход – 50 – 150 мм;
• номинальное давление – 14 – 105 МПа;
• материалы корпусной группы – класс АА – FF по регламенту 6A API;
• уровень спецификации – УТТ1 – УТТ3 по ГОСТ Р 51365;
• уровень требований – УТР1 – УТР2 по ГОСТ Р 51365;
• резьба НКТ – ¼ – 3/8 дюйма типа НК, НКМ по ГОСТ 633.

В зависимости от конструкции, производителя задвижек, фитингов, схемы елки арматура фонтанная АФК может иметь различные габариты.

Таким образом фонтанная арматура АФК пригодна для фонтанирующих, газлифтных, насосных скважин с ШГН и ЭЦН с высоким пластовым давлением, содержанием сероводорода, песка и углекислоты.

Назначение фонтанной арматуры

Устройства этого класса отвечают за решение следующих инженерно-технических задач:

• обеспечение герметизации скважины;
• отведение продукции, транспортируемой по трубопроводной системе;
• для настройки и поддержания дебита скважины;
• при обеспечении доступа к скважинному забою;
• для обеспечения забора проб, без остановки производственных процессов.

Изделия этого класса применяют при высоком давлении, возникающим под действием нагрузок. Арматуру используют когда существует возможность воздействия агрессивных сред внутри скважины. Довольно часто она применяется, если в жидкости присутствует большое количество примесей разного происхождения и размера.

При использовании такой системы необходимо учитывать то, что это оборудование должно иметь длительный срок эксплуатации и необходимый запас прочности. Основные потребители этой продукции это предприятия занятые на добыче и транспортировке углеводородов, а также строительстве трубопроводных транспортных систем.

Монтаж и демонтаж фонтанной арматуры

В процессе длительной эксплуатации нефтяной скважины иногда необходимо выполняют монтаж и демонтаж оборудования для прочистки, ремонта или замены. Процесс включает в себя в несколько этапов работы, при помощи стороннего оборудования. ФА представляет собой соединение на фланцах различных креплений, крестовин, запорных устройств. Для уплотнения между фланцами устанавливается стальное кольцо с овальным сечением, изготовленное из малоуглеродистой стали. Сами соединения крепят болтами. При помощи двух элеваторов колонну НКТ спускают в место установки. После этого трубы собираю, покрывают защитной смазкой и делают контрольную опрессовку.

Важно: если необходимо сделать ремонт, то конструкция демонтируют и отправляют на специальное предприятие. Так же делается осмотр остальных деталей.

В нефтедобывающей отрасли устьевая фонтанная арматура- важнейшее технологическое звено. В ГОСТ1386 можно ознакомиться со всеми применимыми к ней требованиями. На сегодняшний день, такая установка позволяет добывать из скважины большое количество нефти с минимальными затратами.

Технические требования к конструкции

В технических характеристиках, согласно ГОСТУ, перечисляется по пунктам, чем завод изготовитель должен оснащать ФА:

• Конструкция устьевой арматуры обеспечивает полную герметичность, к окружающей среде.
• Возможность провести опрессовку пробным давлением.
• Размер составных частей стволового прохода, обязан предусматривать беспроблемный проход рабочего оборудования, которое спускают в скважину.
• Конструкция предусматривать подвешивание скважинных трубопроводов;
• Возможность регулирования дросселя в фонтанной арматуре.
• Возможность присоединения дополнительных блоков, без изменения типовой утвержденной схемы.
• К установленному рабочему оборудованию есть беспрепятственный подход для монтажа и демонтажа.
• Устройство содержит предохранители, запорные устройства. В свою очередь дистанционное управление запорных устройств, должно предусматривать переключение на ручной режим управления.

Все эти требования регламентированы и должны исполняться.

Разновидности арматуры

ГОСТ, которые действуют на территории нашей страны, определили следующие типы фонтанной арматуры:

• Тройниковая (крестовая) — схема позволяет подключать отводы к сборным и замерным установкам при помощи выкидных линий.
• Двухрядная (однорядная) — ее оснащают задвижками или кранами. Первые применяют для работы на нефтяных скважинах, вторые — на газовых.

Кроме вышеописанной классификации, применяют и такую:

• По давлению. Типовое оборудование работает при давлении от 7 до 105 МПа. Арматура, которая рассчитана на работу при высоком давлении используют для работы на глубоких скважинах. Кроме того, ее устанавливают на скважинах, в которых было отмечено наличие опасное давление пластов.
• По размеру прохода ствола. Этот размер лежит в пределах от 50 до 150 мм. Устройства с рабочими диаметрами от 100 до 150 мм устанавливают на скважины по добыче нефти и газа с высоким дебитом.

Проектировщик, подбирая материал для производства арматуры, должен учитывать свойства среды. Кстати, для установки изделий во взрывоопасной среде не желательно устанавливать узлы и агрегаты, выполненные из чугуна.

В состав типовой арматуры входят разные типы задвижек, клапаны и пр. В состав специальной обвязки включают редукционные вентили, затворы и клапаны для подачи катализаторов и работы резервной арматуры.

В ГОСТ 13846–89 определил, что фонтанная арматура предназначена для выполнения герметизации скважин, перекрывания движения рабочей среды и выполнения других технологических процедур. В соответствии с нормативами, регламентированными в ГОСТ 15150–69 эти устройства, могут работать при температурах от -60 до +40 градусов.

В ГОСТ 51365–2009 определяет технические условия и требования к указанной арматуре. Проектировщики, занимающиеся конструированием оборудования должны руководствоваться требованиями этого документа.

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

1.1. Типовые схемы фонтанных елок должны соответствовать приведенным на черт. 1, нагнетательных елок — на черт. 2.

1.2. Типовые схемы трубных обвязок фонтанных и нагнетательных арматур должны соответствовать приведенным на черт. 3.

1.3. Типовые схемы устьевых арматур должны составляться сочетанием типовых схем устьевых елок с трубными обвязками.

— переводник к трубной головке;2 — тройник;3 — запорное устройство;4 — манометр с запорно-разрядным устройством;5 — дроссель;6 — ответный фланец;7 — крестовина

Типовые схемы нагнетательных елок

переводник к трубной головке;2 — тройник;3 — запорное устройство;4 — манометр с запорно-разрядным устройством;5 — обратный клапан;6 — ответный фланец;7 — крестовина

Типовые схемы трубных обвязок фонтанных арматур

ответный фланец;2 — запорное устройство;3 — трубная головка;4 — манометр с запорно-разрядным устройством;5 — быстросборное соединение

Примеры типовых схем фонтанных арматур приведены на черт. 4, нагнетательных арматур — на черт. 5.

— фонтанная елка (черт. 1);2 — трубная обвязка (черт. 3)

— нагнетательная елка (черт. 2);2 — трубная обвязка (черт. 3)

1.4. Основные параметры фонтанных арматур должны соответствовать указанным в табл. 1.

1.5. Основные параметры нагнетательных арматур должны соответствовать указанным в табл. 2.

1.6. Условные обозначения устьевых елок и арматур должны состоять из наименования, шифра, построенного по схеме приложения 1, и обозначения нормативно-технического документа на поставку.

Примеры условных обозначений

Фонтанной арматуры с подвешиванием скважинного трубопровода в трубной головке, с фонтанной елкой по типовой схеме 6, с автоматическим управлением, с условным проходом ствола 80 мм и боковых отводов 65 мм, на рабочее давление 70 МПа:

Арматура фонтанная АФ6А-80/65´70 ГОСТ 13846-89

Елки с подвешиванием скважинного трубопровода в переводнике к трубной головке (катушке-трубодержателе), выполненной по типовой схеме 2, с ручным управлением, с условным проходом ствола 65 мм, боковых отводов 50 мм, на рабочее давление 35 МПа, коррозионностойкого исполнения К2:

Елка фонтанная ЕФК2-65/50´35К2 ГОСТ 13846-89

Нагнетательной арматуры с подвешиванием скважинного трубопровода в переводнике к трубной головке, выполненной по типовой схеме 1, с ручным управлением, с условным проходом ствола и боковых отводов 65 мм, на рабочее давление 21 МПа:

Арматура нагнетательная АНК1-65´21 ГОСТ 13846-89

То же, с двумя трубными головками по черт. 4б:

Арматура нагнетательная АНК1а-65´21 ГОСТ 13846-89

Нагнетательной елки с теми же параметрами и назначением:

Елка нагнетательная ЕНК1-65´21 ГОСТ 13846-89

Маркировка арматуры

Для маркировки этого типа продукции применяют буквенно-цифровые сокращения, которые обозначают следующим образом АФХ или АФКХ, где АФ говорит о типе арматуры, в этом случае арматура фонтанная, буква «К» сообщает о методе подвески трубопровода. Буква Х (от 1 до 6) показывает на схему в соответствии с ГОСТ 13846–84 . Кроме того, в маркировке изделия могут быть указаны численные параметры, показывающие рабочий диаметр и давление, климатическое исполнение и некоторые другие, в частности, класс коррозионной стойкости.

Классификация фонтанной арматуры

Основные параметры арматуры — диаметр проходного сече­ния стволовой части фонтанной елки и рабочее давление, на ко­торое рассчитана арматура. Фонтанные арматуры выпускаются для самых разнообразных условий эксплуатации и различаются как по конструкции, так и по прочностным признакам:

1) по рабочему давлению(14, 21, 35, 70 и 105 МПа);

2) по размерам проходного ствола (50, 65, 80, 100 и 150 мм);

3) по конструкции фонтанной елки: крестовые (АФК) и тройниковые (АФТ);

4) по числу спускаемых в скважину рядов НКТ: однорядные и двухрядные;

Рис. 3.11. 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.

5) по типу запорных устройств: с задвижками или крана­ми;

6) по типу соединения элементов арматуры: фланцевые и резьбовые;

7) по схеме исполнения (8 схем).

У тройниковой арматуры при двух боковых отводах верх­ний является основным рабочим отводом. При выходе его деталей из строя закрывается стволовое запорное устройство и жидкость или газ направляются по нижнему отводу без останов­ки работы скважины. Это удобно при необходимости ремонта верхнего отвода. Но расположение отводов по вертикали (один над другим) увеличивает высоту арматуры, что усложняет ее обслуживание.

Тройниковую арматуру рекомендуется использовать при низких и средних давлениях.

Для средних и высоких давлений ГОСТ рекомендует при­менять крестовую арматуру. Крестовая арматура значительно ниже тройниковой, что облегчает ее обслуживание. Общая вы­сота арматуры при крестовой схеме и наличии дублирующих стволовых запорных устройств меньше, чем высота тройнико­вой арматуры.

К недостаткам крестовой арматуры относится то, что при выходе из строя одного из отводов необходимо закрывать ниж­нее стволовое запорное устройство, а, следовательно, останав­ливать скважину. У тройниковой арматуры с верхним рабочим отводом при выходе его из строя можно закрыть среднюю стволовую задвижку и включить в работу нижний резервный (запасной) отвод.

К запорным устройствам арматуры относятся проходные пробковые краны с ручным управлением и прямоточные за­движки с ручным, пневматическим дистанционным или ав­томатическим управлением. Краны, как запорные устройства, имеют преимущества перед задвижками: меньше габариты и вес, меньше гидравлические сопротивления, проще открытие и закрытие, недостаток — применение для скважин с давлением до 14 МПа

Давление испытания принято для рабочих давлений до 35 МПа равным 2Р раб, а для давлений от 70 до 105 МПа — 1,5 Рраб.

Выбор фонтанной арматуры

Арматуру выбирают по необходимому рабочему давлению, схеме, числу рядов труб, климатическому и коррозионному исполнению.

Фонтанные арматуры различают по конструктивным и прочностным признакам. Эти признаки включают в шифр фон­танной арматуры следующим образом: АФХ1Х2Х3-Х4хХ5Х6Х7, где АФ — арматура фонтанная; Х1

— конструктивное исполне­ние: подвеска НКТ на муфте не обозначается; подвеска НКТ на резьбе переводника — К; для скважин, оборудованных ЭЦН — Э; Х2 — номер схемы монтажа тройникового и крестового типов

(8 схем); при двухрядной колонне НКТ добавляется буква «а»; Х3 — способ управления запорными устройствами: ручной — не обозначается; автоматический — А, дистанционный и автомати­ческий — В; Х4 — условный проход ствола (50, 65, 80,100 и 150 мм); при несовпадении размеров через дробь указывается услов­ный проход бокового отвода (50, 65, 80 и 100 мм); Х5 — рабочее давление, МПа; Х6 — климатическое исполнение: для умеренной климатической зоны — не обозначается; для холодной климати­ческой зоны — Хл; Х7 — исполнение по коррозионной стойкости: для обычных сред без обозначения; для сред содержащих С02 до 6% — К1; для сред содержащих С02 и H2S до 6% — К2; для сред содержащих С02 и H2S до 25% — КЗ.

Например, АФК6В-100х21К2 — арматура фонтанная (АФ) с подвеской на резьбе переводника (К) выполненная по схеме 6 (крестового типа с однорядной колонной НКТ), с дистанцион­ным и автоматическим управлением задвижек (В), условным проходом ствола и боковых отводов 100 мм, рассчитанная на рабочее давление 21 МПа, для умеренной климатической зоны, для коррозионной среды до 6% H2S и С02.

Виды фонтанных ёлок

Различают такие типы конструкции фонтанных ёлок:

• тройниковые, которых может быть два при монтаже конструкции из двух ярусов. Имеет нижнюю запасную и верхнюю рабочую выкидные линии;
• крестовые, имеющие рабочий и запасной отводы, расположенные с боку.

Обратить внимание! Запасные линии при рабочем состоянии всей системы находятся закрытыми. Они открываются при необходимости проведения ремонта.

Ремонт фонтанных ёлок проводится если она подвержена разрушительному действию коррозии или необходимо заменить одну из внутренних деталей.

Обратить внимание! Тройниковая имеет более долгий срок службы и её отводы более удобны для обвязки. Крестовая при меньших габаритах, быстрее выходит из строя, но более удобна в эксплуатации.

В процессе эксплуатации нефтяной или газовой скважины выполняют установку конструкции. Для присоединения используют колонные головки. Отверстия, расположенные в верхнем фланце, позволяют фиксировать детали с разными типоразмерами. Процесс установки оборудования выполняют в несколько шагов.

В пространство между фланцами укладывают прокладку, выполненную из малоуглеродистой стали и имеющей овальную форму. С помощью элеватора колонну труб опускают на место установки. После этого трубы собирают между собой с помощью резьбовых соединений. Кстати, резьбу перед сборкой имеет смысл покрыть защитной смазкой. После окончания сборки установки необходимо провести ее опрессовку.

Ремонт этого оборудования необходимо выполнять только на специальных предприятия. Перед тем как отправить ее в ремонт, установка должна быть разобрана. Елку надо промыть и в это время провести обследование оставшихся компонентов.

Фонтанная арматура и схема ее обвязки, конструируется так, что бы она могла защитить окружающую среду от воздействия на нее рабочей среды, подаваемой в трубопроводной системе.

Конструкция фонтанной арматуры

ГОСТ 13846–84, подразумевает применение схем тройникового и крестового типа. В состав типовой фонтанной арматуры входят такие узлы, как:

• трубная головка;
• фонтанная елка;
• запорные устройства, управляемые в ручном режиме;
• дроссели.

Трубная головка предназначена для того, что на нее подвешивают НКТ в несколько рядов и обеспечения их герметичности. Кроме того, она принимает участие в некоторых технологических процессах, связанных с освоением, работой и обслуживанием скважины.

Это устройство, при необходимости выполнять замену установленных на ней боковых задвижек. Для этого применяют глухие пробки, устанавливаемые в резьбе, нарезанной в корпусе.

Фонтанная елка призвана решать следующие задачи:

• направление готовой продукции в линию;
• принятие участия в монтаже дополнительных устройств;
• выполнение замеров параметров работы трубопроводной сети;
• обеспечение спуска устройств для очистки скважинных труб.

Запирающие устройства представлены пробковыми кранами и задвижками с подаваемой смазкой. Главная их задача перекрывание движение рабочей среды.

Из чего состоит фонтанная арматура

Что такое фонтанная арматура, конструкция и назначение её?

Это одно целое, которое, в свою очередь, состоит из фонтанной елки, а также головки трубного типа. Трубная головка, в свою очередь, несет на себе задачу по подвеске труб и обеспечении герметичности межу ними и эксплуатационной грядой.

Трубная головка, так же находится на том, довольно высоко важном уровне работы, когда ей приходится сдерживать и принимать на себя давление, которое возникает между трубами. Данное давление может быть запредельным, что достаточно опасно для жизни и здоровья людей.

Фонтанная елка, дает возможность отобрать продукты скважины, жидкость и газ, который поступает в манифольд. Также данная елка следит за тем, чтобы контролировался процесс фонтанной арматуры целиком.

Её закрепляют на трубной головке. Кроме этого, она несет в себе следующие задачи. Прежде всего, она контролирует давление. Сюда же входит контроль над температурными скачками и проведение необходимых технологических проверок и различных исследований.

Также осуществляется контроль и отвод продуктов скважины в промышленный трубопровод.

С учётом большого давления, фонтанную арматуру, конструкция и назначение которой описаны выше, как часть довольно важного промышленного оборудования, арматуру проверяют на выносливость в процессе давления, которое в полтора или в пару раз выше давления, указанного в эксплуатационном паспорте.

Фонтанная арматура (a. Christmas tree; н. Eruptionskreuz, Eruptionsarmatur; ф. tete d’eruption, tete d’ecoulement, «arbre de Noёl»; и. armadura de surtidores) — комплект устройств, монтируемый на устье фонтанирующей скважины для его герметизации, подвески лифтовых колонн и управления потоками продукции скважины. Ф. a. должна выдерживать большое давление (при полном закрытии фонтанирующей скважины), давать возможность производить замеры давления как в лифтовых трубах, так и на выходе продукции из скважины, позволять выпускать или закачивать газ при освоении скважины. Ф. a. включает колонную и трубную головки, фонтанную ёлку и манифольд (рис.).

• Фонолит
• Фонтанная добыча нефти

Смотреть что такое «Фонтанная арматура» в других словарях

Маркировочный код оборудования содержит в себе следующую информацию: название, шифр, обозначение изделия согласно документации на поставку.

Особенности маркировки оборудования:

• Название. Аббревиатурой ФА (АФ) и AH(HA) обозначается фонтанная и нагнетательная арматура, индексами EH и ЕФ — устьевое оборудование.
• Способ монтажа. Если трубопровод подвешивается в переводнике, то проставляется индекс K. Другие способы монтажа не имеют обозначения.
• Тип запорного механизма. Наличие блока ДУ маркируют индексом Д, полностью автоматические системы обозначают — A, комбинированные — B.
• Размеры. Следующие элементы маркировки — внутренний диаметр боковых отводов и ствола ЕФ или EH.
• Рабочее давление. Этот параметр указывается цифрами в МПа.

При необходимости в маркировочном коде проставляется индекс. обозначающий модификацию или модернизацию устройства.

Дополнительно указывается коррозионностойкое исполнение устьевого оборудования:

• K1 — содержание диоксида углерода в составе транспортируемой среды не превышает 6%;
• K2 — в составе транспортируемой среды помимо диоксида углерода содержится не больше 6% сероводорода;
• K3 — уровень содержания CO2 и H2S в составе рабочей среды может доходить до 25%.

Пример маркировки и ее расшифровки:

Монтаж скважинного оборудования выполняется в определенном порядке. Возможно объединение нескольких составных элементов в один блок без изменения схемы конструкции.

Рис.1. Типовые схемы ЕФ.

Рис. 2. Типовые схемы EH (тройниковых и крестовых).

Рис. З. Типовые схемы трубных обвязок HA.

В таблицах 1 и 2 указаны основные параметры ФА и НА.

Технические требования к устьевому оборудованию

Конструкция оборудования обеспечивает его полную герметичность и исключает вероятность утечки рабочей среды. Гидравлические испытания устройств на герметичность проводятся путем опрессовки давлением. Также выполняется проверка соосности элементов ФА.

Табл.З. Диаметры фланцевых соединений.

Особенности конструкции трубной обвязки позволяют подвешивать скважинные трубопроводы внутри корпуса трубных головок, контролировать уровень давления и осуществлять управление скоростью потока в межтрубном пространстве.

По запросу заказчика ФА комплектуется регулируемыми или нерегулируемыми дросселями, автоматическими предохранителями, быстросборными соединениями, запорными устройствами с дистанционным или автоматическим управлением, а также устройствами, которые позволяют соединять скважинное оборудование с наземным блоком управления. Запорная арматура типа А, Д и B предусматривает возможность управления оборудованием вручную. Включение в конструкцию автоматических запорных устройств позволяет перекрывать скважину в случае возникновения нештатных ситуаций.

Рис. 4. Пример схемы ФА с блоком управления без манометров, датчиков температуры, сигнализаторов загазованности.

Защита оборудования от коррозии

В условиях воздействия агрессивной среды оборудование из углеродистой, легированной и коррозионностойкой стали со временем поражается коррозией в виде пятен, бороздок, контактной, сквозной, питтинговой, подпленочной, гальванической или мейза-коррозией. В этом случае требуется ремонт или замена оборудования, что влечет за собой дополнительные расходы.

Скорость коррозии зависит от целого ряда факторов. Это температура эксплуатации, концентрация сероводорода и диоксида углерода в составе рабочей среды, насыщенность раствора, наличие абразивных примесей. Чтобы увеличить срок безремонтной эксплуатации скважинного оборудования и снизить финансовые потери, применяются химические, физические, технологические способы защиты от коррозии.

На производстве, в заводских условиях, на поверхность металла наносятся защитные покрытия. Нанесение составов осуществляется гальваническим способом, по технологии полимеризации и электродуговой металлизации, методами газотермического, плазменного, детонационного напыления. Эти способы позволяют получать плотное покрытие с отличными адгезионными характеристиками.

Способ газотермического напыления обеспечивает наиболее эффективную антикоррозионную защиту металла. Данная технология условно называется «холодной» поскольку при обработке составных элементов скважинного оборудования температура нагрева деталей не превышает +120С +150С. Это позволяет избежать изменения структуры металла при нанесении защитных покрытий.

У многослойных покрытий отсутствует сквозная пористость, что снижает их коррозионно-эрозионный износ. В качестве подслоя наносится ТСЗП-ВС-016.45, в состав которого входит железо, хром, никель. Основное покрытие — ТСЗП-ВС-013.45, состоящее из смеси железа, хрома, никеля, молибдена, кремния. Прочность сцепления защитного покрытия — более 70 МПа. Толщина каждого слоя 100-120 мкм, микротвердость готового покрытия от 500 до 800 HV.

Не менее эффективным способом защиты устьевого оборудования является нанесение изолирующих покрытий на полиуретановой основе. Такие покрытия обладают влагостойкостью, высокой устойчивостью к агрессивным средам, стойкостью к атмосферным факторам, имеют высокую устойчивость к ударным и изгибающим нагрузкам.

Завод РиНМ производит и реализует скважинное и устьевое оборудование крупными или мелкооптовыми партиями по выгодным ценам. На всю продукцию предоставляются сертификаты качества и сертификаты соответствия.

В процессе длительной эксплуатации нефтяной скважины иногда необходимо выполняют монтаж и демонтаж оборудования для прочистки, ремонта или замены. Процесс включает в себя в несколько этапов работы, при помощи стороннего оборудования.
ФА представляет собой соединение на фланцах различных креплений, крестовин, запорных устройств. Для уплотнения между фланцами устанавливается стальное кольцо с овальным сечением, изготовленное из малоуглеродистой стали. Сами соединения крепят болтами. При помощи двух элеваторов колонну НКТ спускают в место установки. После этого трубы собираю, покрывают защитной смазкой и делают контрольную опрессовку.

Требования к материалам

Для изготовления оборудования используется сталь углеродистых, низколегированных, и мартенситных нержавеющих марок классов АА, ВВ, СС, DD, ЕЕ, FF, НН. Элементы и конструкционные узлы, работающие в сероводородной среде и при воздействии диоксида углерода должны соответствовать параметрам, указанным в табл. 4 и 5.

Таблица 4.Химический состав материалов.

Таблица 5. Механические свойства.

Для повышения прочности и твердости элементов оборудования, заготовки для его изготовления подвергаются дополнительной термической обработке, закалке. Металлопрокат проходит ряд испытаний, включая оценку ударной вязкости и устойчивости к нагрузкам на сжатие, растяжение и изгиб.

Обозначение АФК

Расшифровка приводится в стандарте ГОСТ 13846. Данное обозначение подразумевает устьевую установку фонтанной арматуры, отличительной чертой, которой является подвешивание внешней насосно-компрессорных труб над трубной головкой переводником.
При работе с ФА можно встретить следующие обозначения, которые разделены на категории:

• Первые 2 заглавные буквы обозначают тип изделия
  АФ — арматура фонтанная;
  ЕФ — елка фонтанная;
  EH — елка нагнетательная;
• Метод подвески трубопровода скважинного, которым является колонна НКТ
  К — проводником к трубной головки; если нет никакого обозначения — крепление муфтой или трубодержателем внутри крестовины.
• Способ добычи:
  Э — электроцентробежный насос;
  Ш — шланговая установка.
• Управление:
  А — Автоматическое;
  Д — дистанционное;
• Защита от коррозии: К1 — К3;
• Допустимое давление при работе: 14 МПа — 105 МПа;

Также заказчик может выбрать дополнительные характеристики к выбранной конструкции АФК, исходя из потребностей, места эксплуатации.
Такая комплектация устьевого оборудования предназначен для решения следующих задач:

• слежение за контролем параметров рабочей среды;
• остановка оборудования при аварии;
• обеспечение герметичности конструкции;
• закачка жидкостей;
• спуск необходимых рабочих приборов;

Арматуру типа АФК широко применяют в разных сферах — для фонтанных скважин, с штанговыми и электропогружными насосами, для наземных и морских работ, добыча ископаемых.

Типовая ФА состоит из нескольких видов задвижек, клапанов, затворов, соединительных узлов. Оборудование включает в себя следующие важнейшие функциональные узлы: трубная обвязка (или головка) и фонтанная елка (ФЕ).
Подробнее разберем каждый узел и посмотрим схему ФА.

Схема фонтанной арматуры:
1 – манометр; 2- трехходовой кран; 3 – буфер; 4- задвижки; 5 – крестовик елки; 6 – переводная катушка; 7 – переводная втулка; 8 – крестовик трубной головки; 10 – штуцеры; 11 – фланец колоны.

Трубная обвязка

Трубная обвязка выполняет следующий ряд функций:

• служит для подвески колонны НКТ;
• для осуществления промывки скважины и закачки в нее различных жидкостей;
• контролирует давление внутри и в затрубном отсеке;
• для монтажа и закрепления фонтанной елки.

Трубная обвязка применяется для подвески нескольких или одного ряда насосно-компрессорных труб, которые закрепляют на муфту или резьбу. В данном случае на крестовину устанавливается муфтовая подвеска или стволовая катушка. НКТ подвешивают на переходник или патрубок. Во время работы трубные головки испытывают большое давление, поэтому на любой из боковых линий устанавливается манометр. Как правило, их 2 – один замеряет уровень давления в устье, второй в межтрубном отсеке. Если в скважину необходимо спустить 2 ряда насосно-компрессорных труб, то на крестовину обвязки устанавливают тройник.

Фонтанная елка

Конструкция монтируют на верхний фланец трубной головки.

Основные функции, которые выполняет ФЕ:

• следит и регулирует за направлением потока продукции из скважины в промысловый трубопровод ;
• регулирование различных режимов эксплуатации;
• служит для контроля за показателями давления;
• возможность спуска необходимых рабочих приборов;
• закрытие или остановка скважины при необходимости.

Схему конструкции и количество выкидных линий выбирает заказчик в зависимости от характера скважины, ее месторасположения, климатических условий.
Стандартом ГОСТ 13846 регламентировано 6 типовых схем при сборке АФК. Также есть общая рекомендация по установке дополнительных элементам по желанию заказчика.

Основные составляющие ФЕ:

• крестовина или тройник;
• манометр;
• запорная и регулирующая арматуры.

Также важным элементом являются дросселирующие устройства. Они служат для регулировки потока — полного закрытия или открытия отвода. Дроссели бывают 2 видов — регулируемые и нерегулируемые.

Государственный стандартом закреплен 2 вида фонтанной арматуры:

• Тройниковая или крестовая подключение отводов происходит при помощи откидных линий.
• Двухрядная или однорядная — такой вариант оснащен задвижками и кранами.

Иногда встречается и другая классификация:

• По давлению. Оборудование работает при давлении в диапазоне от 7 до 105 МПа. Чем глубже скважина, тем большее давление необходимо выдерживать арматуре.
• По размеру ствола в промежутке от 50 до 150 мм, в зависимости от предназначения. При нефте и газодобыче с высоким дебетом устанавливают ствол с диаметром 100-150 мм.

При выборе оборудования, заказчик всегда учитывает специфику будущей деятельности, месторасположение.

Важно: нельзя использовать чугунные детали, если предполагается работать во взрывоопасной среде.

Требования к сварным соединениям

При изготовлении задвижек, фитингов и других элементов скважинного оборудования применяется сварка, а также коррозионноустойчивая или упрочняющая наплавка. Аттестация выполняемых работ осуществляется предприятием-производителем. По результатам испытаний после определения свойств и качеств сварных соединений составляется протокол.

Сварочные работы выполняются с применением электродов ГОСТ 9467 и сварочной проволоки ГОСТ 2246. Характеристики соединительных швов должны соответствовать стандартам ASME, требованиям ГОСТ 5264, ГОСТ 14771, ГОСТ 871З, ГОСТ 160З7.

Подогрев материала и термообработка соединительных швов выполняется с учетом характеристик применяемых материалов и условий эксплуатации. Сварку или упрочняющую наплавку могут проводить аттестованные сварщики. Термообработкой изготавливаемого оборудования занимаются квалифицированные специалисты — операторы термических установок. Качество сварных швов определяется аттестованными контролерами.

Качество наплавки, прочность и плотность соединительных швов выполняется способами неразрушающего контроля. Определение качества соединительных и наплавочных швов включает в себя ряд испытаний:

• Визуальный и измерительный контроль. Для проведения испытаний применяются шаблоны, увеличительное оборудование, измерительные инструменты.
• Радиография (РГ). Для обнаружения внутренних дефектов применяются рентгеновские лучи. Этот способ позволяет обнаружить дефекты, размер которых менее 1% от толщины основы или наплавляемого металла.
• Люминесцентная или цветная дефектоскопия. Поверхность металла покрывают специальной краской или обрабатывают флюоресцирующим составом и облучают ультрафиолетовой лампой. Этот способ дает возможность выявлять поверхностные дефекты, непровары, незаплавленные кратеры, микротрещины металла, подрезы.
• Ультразвуковая дефектоскопия. Принцип данной методики основан на способности УЗ-волн отражаться от поверхности, которая может иметь разные акустические свойства. УЗД контроль позволяет с высокой точностью определять места залегания и размеры дефектов.
• Стилоскопирование металла. Это метод, позволяющий в минимальные сроки определить химический состав соединительного шва, упрочняющей или антикоррозионной наплавки, а также измерить толщину слоя.

Испытания выполняются после термической и механической обработки, если она предусмотрена нормативно-технической документацией.