Классификация фонтанных арматур

Для освоения и пуска в эксплуатацию фонтанной скважины в нее спускают один или два ряда насосно-компрессорных труб, а на колонной головке устанавливают фонтанную арматуру.

Фонтанная арматура предназначена для оборудования устья фонтанирующих нефтяных и газовых скважин с целью их герметизации, контроля и регулирования режима эксплуатации.

Фонтанная арматура позволяет:

• а) производить работы по освоению и пуску в эксплуатацию фонтанной или компрессорной (эргазлифтной) скважины;
• б) закачивать в скважину сжатый газ (воздух), жидкость и их смеси;
• в) направлять продукцию в нефтепровод, на нефтесборные пункты, на групповые установки, в комбайны и коллекторы;
• г) регулировать отбор продукции из скважины;
• д) замерять забойное, буферное, кольцевое и затрубное давления;
• е) проводить различные исследовательские и геолого-технические мероприятия (по очистке подъемных труб от парафина, солей и т. д.);
• ж) при сильных пропусках и других осложнениях глушить скважину прокачкой воды или глинистого раствора либо закрыть ее на определенное время.

Фонтанная арматура собирается из стальных взаимозаменяемых тройников, крестовиков, патрубков и запорных устройств (задвижек или кранов). Арматура состоит из трубной головки и елки.

Трубная головка предназначена для подвески подъемных (фонтанных) труб, герметизации затрубного пространства (между эксплуатационной колонной и фонтанными трубами), а также для закачки через это пространство в скважину воды, нефти, газа (сжатого воздуха) при освоении скважины либо при необходимости подкачек, промывки ее от песчаной пробки на забое, без подъема труб и при других операциях. Трубная головка своим нижним фланцем закрепляется на верхнем фланце колонной головки.

Фонтанная елка — самая верхняя часть фонтанной арматуры — монтируется над трубной головкой. Она предназначена для направления продукции скважины в выкидные линии, регулирования отбора жидкости и газа, проведения различных исследовательских работ, переключения струи из одной струны в другую, для проверки и замены штуцеров, ремонтных работ на рабочем манифольде и в выкидной линии; при необходимости — для закрытия фонтанирующей скважины под давлением.

Фонтанные арматуры различаются по конструктивным и прочностным признакам, а именно: по рабочему и пробному давлению, по размерам проходного сечения ствола, по конструкции фонтанной елки и числу спускаемых в скважину труб, по виду запорных устройств.

Согласно стандарту (ГОСТ 13 846—68) отечественные заводы выпускают фонтанные арматуры на давление 70— 1000 кгс/см2 (7—100 МПа) с диаметром прохода стволовой части елки от 50 до 150 мм.

По конструкции фонтанной елки фонтанные арматуры подразделяются на тройниковые и крестовые, а по числу спускаемых в скважину рядов труб — на однорядные и двухрядные.

В качестве запорных устройств в арматурах применяют задвижки (клиновые ли прямоточные) или краны.

Арматуры на рабочее давление от 7 до 35 МПа применяют преимущественно для фонтанных скважин, а на давление 35—100 МПа — для глубоких и сверхглубоких скважин и скважин с аномально высоким пластовым давлением.

Арматуры с диаметром прохода стволовой части елки от 65 до 150 мм предусмотрены для высокодебитных газовых скважин.

На рис. I показаны типовые схемы арматуры для фонтанирующих нефтяных и газовых скважин (ГОСТ 13 846—68). Изготавливают их в двух исполнениях: тройникового и крестового типов.

Допускается дополнительно включать в арматуру дублирующие боковые запорные устройства (задвижки, краны и др.).

Во всех схемах (см. рис. I) для подвешивания двух рядов насосно-компрессорных труб допускается выполнение трубной головки с добавлением узла, состоящего из тройника и запорного устройства, устанавливаемого между крестовиком 9 и переводным фланцем 11.

На рис. II приведена фонтанная арматура в сборе (без колонной головки) тройникового типа, рассчитанная на 14 МПа рабочего давления. Она состоит из трубной головки и фонтанной елки с условным диаметром прохода стволовой части елки 50 мм (фактический диаметр 52 мм). Арматура предназначена для подвески двух рядов лифтовых труб: первого ряда диаметром 114 мм и второго — 73 мм.

Рис. 1.

Трубная головка состоит из крестовика 2, устанавливаемого на верхнем фланце 1 колонной головки, тройника 3 и катушки 4, на которой обычно подвешивают подъемные (лифтовые) трубы второго ряда. Крестовик имеет два боковых отвода: к одному из них присоединяют две задвижки с диаметром проходного отверстия 50 мм, к другому — одну. Как правило, левый отвод служит для контроля затрубного давления, а правый — для различных операций по подкачкам, прокачкам и т. д.

Тройник 3 служит для подвески при помощи резьбового ниппеля 114-мм лифтовых труб первого ряда. Через отвод тройника обычно осуществляют аэрацию при пуске скважины либо подают сжатый газ (воздух) при газлифтной эксплуатации.

Фонтанная елка состоит из центральной (посадочной) задвижки 7, двух тройников 5, буферной задвижки и задвижек на струнах (выкидах). Все эти задвижки обозначены цифрой 7. В арматуре тройникового типа выкидных линий (струн) обычно бывает две. При эксплуатации скважин, как правило, используется верхняя струна. Нижние же являются запасными. Переключение скважины на работу по запасной струне производят лишь при проверке и замене штуцеров и во время ремонтных работ.

При больших давлениях и большом содержании песка в продукции скважины на струнах устанавливают по две задвижки. При проверке штуцера перекрывают вторую от ствола задвижку и лишь при выходе ее из строя используют первую. Центральная (посадочная) задвижка при работе скважины всегда должна быть полностью открыта. Ее закрывают лишь в аварийных случаях, направляя жидкость через затрубное и кольцевое пространства.

Межвыкидная стволовая и буферная задвижки при работе скважины также должны быть полностью открыты. Первую задвижку закрывают лишь при ремонтных работах на верхней струне и в тех случаях, когда все задвижки на этой струне неисправны. Задвижку, которая служит для контроля буферного давления (при помощи патрубка 9 и манометра 5), перекрывают лишь перед подготовкой к спуску в скважину различных глубинных приборов, скребков для механической депарафинизации скважин и при других работах.

Буферный патрубок служит для восприятия и «смягчения» удара фонтанной струи.