Оборудование устья фонтанных скважин

Перед освоением и пуском в эксплуатацию фонтанной скважины в нее спускают насосно-компрессорные (подъемные) трубы, а на колонной головке устанавливают прочную стальную фонтанную

арматуру.

Фонтанная арматура представляет
собой соединение на фланцах различ­
ных тройников, крестовиков и запор­
ных устройств (задвижки или краны).
Между фланцами для уплотнения укла­
дывается металлическое кольцо оваль­
ного сечения (рис. 56), сделанное из
специальной малоуглеродистой стали.
Кольцо вставляется в канавки на флан­
цах, и фланцы стягивают болтами.
Рис. 56. Уплотнительное ме- Фонтанная арматура состоит из

таллическое кольцо и фланец трубной головки и елки. Трубная го-
с канавкой. ловка служит для подвески подъемных

труб и для герметизации пространства между ними и эксплуатационной колонной.

Фонтанная елка предназначена для направления газожидкостной

струи в выкидные линии, а также для регулирования и контроля

работы скважины. '

Наиболее ответственной частью арматуры является трубная

головка, воспринимающая межтрубное давление. Это давление

может быть весьма высоким (близким к забойному) при наличии на забое скважины и в межтрубном пространстве свободного газа.

Ввиду того, что фонтанные арматуры относятся к одному из самых ответственных видов промыслового оборудования по усло­виям эксплуатации, их испытывают на давление, вдвое большее паспортного рабочего давления.

Фонтанные арматуры различаются между собой по конструктив­ным и прочностным признакам:

1) по рабочему или пробному давлению;

2) по размерам проходного сечения ствола;

3) по конструкции фонтанной елки и числу спускаемых в сква­
жину рядов труб;

4) по виду запорных устройств.

В соответствии с общесоюзным стандартом (ГОСТ 13846—68), отечественные заводы выпускают фонтанные арматуры на давление от 7 до 100 МПа, с диаметром прохода стволовой части елки от 50 до 150 мм.

Арматуры с диаметром <1_у = 100 и 150 мм предусмотрены для высокодебитных газовых скважин.

Арматуры на рабочее давление 100 МПа могут применяться на сверхглубоких скважинах или скважинах с аномально высоким пластовым давлением.

Для фонтанных скважин преимущественно применяются арма­туры на рабочее давление от 7 до 35 МПа.

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

В качестве запорных устройств в арматурах могут быть задвижки (клиновые или прямоточные) или проходные краны.

На рис. 57 представлена крестовиковая фонтанная арматура для однорядного подъемника. Подъемные трубы при этой арматуре подвешивают к переводной втулке 7 путем ввинчивания их непо­средственно в нарезанный нижний конец катушки 6 или при помощи переводной втулки. В качестве запорных органов здесь приме­няются задвижки.

При работе скважины газожидкостная струя из подъемных труб проходит через открытую центральную стволовую задвижку и направляется в один из выкидов — правый или левый и далее по выкидному трубопроводу (на схеме не показан) в сборную или сепарационную установку.

Задвижки 9 на правом отводе крестовика трубной головки при фонтанировании скважины закрыты; они служат для подсоединения водяной или газовой линии к затрубному пространству при освое­нии скважины или при ремонтных работах на ней.

На фонтанной арматуре помещают два манометра с трехходовыми кранами или с вентилями. Один манометр устанавливают на отводе крестовика трубной головки для замера давления в межтрубном пространстве скважины. Это давление называется затрубным. Другой

манометр устанавливают на буфере арматуры, он предназначен для замера давления на устье скважины; это давление называется буферным или устьевым.

При необходимости спуска в подъемные трубы контрольно-измерительных приборов (манометров, дебитомеров) или депара-финизационных скребков вместо буфера над верхней стволовой задвижкой помещают специальный лубрикатор. Описание лубри­катора будет дано ниже.

На рис. 58 представлена схема тройниковой арматуры для двух­рядного подъемника с крановыми запорными устройствами.

Рис. 57. Арматура фонтанная крестови-ковая для одноряд­ного подъемника.

I — манометры; 2 —
трехходовой кран; з —
буфер; 4,9 — задвижки;
Л — к рестовик елки; 6 —
переводная катушка;
7 —переводная втулка;
* — крестовик трубной
головки; ю — штуцеры;

II — фланец колонной
головки; 12 — буфер.

В тройниковой арматуре рабочим выкидом всегда является верхний.

В процессе работы скважины кран (задвижка) на рабочей линии должен быть полностью открыт, а на резервной линии закрыт. Струю нефти направляют из одного выкида в другой, открывая кран (задвижку) на включаемой линии и закрывая одновременно кран на выключаемой линии. Краны на стволе елки во время работы скважины должны быть полностью открыты. Пользование главным краном допускается только в исключительных случаях для аварий­ного закрытия скважины.

Из сравнения однотипных крестовиковой и тройниковой арматур видно, что крестовиковая арматура имеет меньшие габариты по высоте и поэтому более удобна для обслуживания. В тройниковой арматуре выкидные линии направлены в одну сторону, это удобно для их обвязки. Кроме того, как показала практика, при эксплуата­ции фонтанных скважин, выделяющих большое количество песка,

крестовик фонтанной елки быстрее выходит из строя, чем тройник. Поэтому к выбору типа фонтанной арматуры в каждом отдельном случае подходят индивидуально с учетом всех особенностей данного месторождения.

Рис. 58. Фонтанная тройниковая арма­тура с крановыми запорными устрой­ствами для двухряд­ного подъемника.

Наиболее ответственным элементом в фонтанных арматурах яв­ляются запорные устройства.

Основное требование, предъявляемое к запорным устройствам, — абсолютная герметичность их затворов; от их бесперебойного дей­ствия зависит надежность работы всего устьевого оборудования фонтанных скважин. Задвижки для фонтанных арматур выпускаются литые и ковано-сварные двух типов: клиновые и прямоточные с уплот-нительной смазкой. Недостаток клиновых задвижек состоит в том,

Ю Заказ 2145

что они быстро теряют герметизирующую способность. Это объяс­няется тем, что уплотнительные поверхности затворов (клина и гнезда) при открытом положении задвижек подвергаются воздей­ствию рабочей среды. Небольшой первоначальный пропуск приводит в дальнейшем к интенсивному износу затвора и других деталей задвижки и затем арматуры в целом. На новых фонтанных арматурах высокого давления (р_раб =12,5 МПа и выше) устанавливают в основ­ном задвижки прямоточные с уплотнительной смазкой и краны проходные с уплотнительной смазкой.

Прямоточная уплотняемая смазкой задвижка сконструирована таким образом, что в ней как в открытом, так и в закрытом состоя­нии рабочая среда (нефть, газ) не соприкасается с уплотняющими поверхностями, благодаря чему износ уплотняющих поверхностей в ней незначителен. Она обладает высокой стойкостью к абразив­ному действию механических примесей, содержащихся в рабочей среде. Задвижка эта двухстороннего действия, т. е. после износа одной стороны затвора при повороте задвижки на 180° она будет работать второй стороной затвора.

Пробковые краны имеют то преимущество перед задвижками, что у них меньше масса, они удобны при эксплуатации, особенно при автоматизации управления работой скважин.

Уплотнительные поверхности в кране соприкасаются с рабочей средой только в момент открытия и закрытия, что значительно уменьшает их эрозию и коррозию.

Кроме фонтанных арматур, поставляемых в виде сборок трубной головки и елки, машиностроительные заводы по требованию заказ­чика могут поставлять отдельные узлы арматуры.

При оборудовании неответственных фонтанных скважин (невы­сокое давление, отсутствие пескопроявлений) часто применяются упрощенные арматуры, собранные из задвижек, старых тройников и крестовин непосредственно на нефтедобывающих предприятиях (рис. 59). Установка фонтанной арматуры на устье скважины является важным и ответственным этапом работ, особенно если скважина пробурена на залежь с газонапорным режимом и отличается высоким давлением. Поэтому сборка фонтанной арматуры на устье скважины должна производиться весьма тщательно, с проверкой и опрессовкой собранной арматуры на двухкратное рабочее давление.

Если ожидается бурное нефтегазопроявление и возникает опас­ность раскачивания фонтанной арматуры, ее укрепляют анкерными болтами и растяжками.

Концевые задвижки фонтанных арматур соединяются системой трубопроводов с оборудованием для сепарации и сбора нефти. Все эти трубопроводы, предназначенные для направления газонефтяного потока от устья скважины, а также для соединения затрубного и межтрубного пространств с наземным оборудованием скважины, называются обвязкой скважины. В зависимости от условий эксплуа­тации скважины и конструкции фонтанной арматуры обвязка вы­полняется по различным схемам, но в любом случае предусматривается

непрерывная работа скважины и возможность ремонта одной из выкидных линий.

В скважинах с интенсивным выносом песка, оборудованных трой-никовыми арматурами, рабочая обвязка выполняется из толсто­стенных труб диаметром до 150 мм, а узлы, где происходит поворот струи, •— из литых тройников, способных длительное время работать без замены.

Рис. 59. Фонтанная арматура упрощенного типа и схема ее обвязки. 1 — лубрикатор; 2 — задвижка для подключения паровой линии; з — пробоотборные краны; 4 — штуцеры; 5 — концевые задвижш.

^р Обвязка фонтанных скважин, оборудованных крестовиковыми арматурами упрощенного типа и добывающих парафинистую нефть, часто выполняется по схеме, которая показана на рис. 59. Здесь предусмотрено подключение к обвязке скважины паровой передвиж­ной установки через задвижку 2. Повороты обвязки делаются плав­ными, с тем чтобы уменьшить отложения парафина в застойных зонах, а трубы используются большого диаметра (114 мм), что позво­ляет продлить периоды между операциями по очистке обвязки от парафина.

Задвижка затрубного пространства фонтанной арматуры соеди­няется с одной из манифольдных линий, что позволяет при необ­ходимости снижать давление в затрубном пространстве, направляя газонефтяную смесь непосредственно в газосепаратор.