Типовые схемы арматуры, устанавливаемые на фонтанирующих скважинах

Вопрос 1. Насосно-компрессорные трубы (НКТ).

Вопрос 2. Фонтанная арматура.

Вопрос 3. Фонтанная елка.

Вопрос 4. Типовые схемы арматуры, устанавливаемые на фонтанирующих скважинах.

 

Насосно-компрессорные трубы (НКТ)

 

Насосно-компрессорные трубы (НКТ) служат для извлечения жидкости и газа из скважин, нагнетания воды, сжатого воздуха (газа) и производства различных видов работ по текущему и капитальному ремонту скважин. Изготавливают их двух типов: с гладкими и с высаженными наружу концами, на которых нарезают наружную резьбу, а на один конец навинчивают соединительную муфту. На расстоянии 0,4 - 0,6 м от конца труб, со стороны муфт, выбивают клеймо - маркировку. Она указывает на: условный диаметр трубы, мм; группу прочности стали; толщину стенки, мм; товарный знак; месяц и год выпуска. Трубы гладкие и муфты к ним изготавливают из стали групп прочности К, Е, Л, М, а трубы с высаженными концами - из стали групп прочности Д, К, Е, Л, М. поверхность их резьбы покрывают смазкой, обеспечивающей герметичность соединения и предохраняющей от задиров и коррозии.

Безмуфтовые насосно-компрессорные трубы (НКБ) обеспечивают герметичность соединений при давлении до 50 мПа. Концы их имеют высадку наружу; соединение обладает большой прочностью. Герметичность соединений обеспечивается коническими уплотнительными поверхностями, расположенными за резьбой со стороны меньших диаметров. В соединении труб применена трапецеидальная резьба.

Муфтовые насосно-компрессорные трубы (НКМ) обеспечивают герметичность соединений при давлении до 50 мПа. Прочность соединений составляет до 90% прочности тела трубы. В соединении труб применена трапецеидальная резьба.

Насосно-компрессорные трубы из алюминиевых сплавов. Устойчивы к воздействию сероводородной коррозии, что исключает применение ингибиторов коррозии. Благодаря небольшой массе, удельная прочность алюминиевых труб в 2,5 раза выше, чем стальных. Это позволяет составлять колонну в 2,5 раза длиннее, по сравнению с колонной из стальных труб.

Насосно-компрессорные трубы с защитными покрытиями применяют для предотвращения отложений в них парафина, солей и гипса, а также для защиты от коррозии. При использовании этих труб уменьшается число потребных текущих ремонтов скважин, увеличивается срок их службы. Внутреннюю поверхность НКТ покрывают жидким стеклом, эмалями, эпоксидными смолами или лаками. Наиболее распространено остекловывание труб.

Стеклопластиковые НКТ.Применяются в нагнетательных скважинах системы ППД; утилизационных скважинах;газлифтных скважинах;добывающие скважины с УЭЦН.

 

Эксплуатация НКТ. В процессе эксплуатации следует соблюдать следующие правила.

Для погрузки, перевозки и разгрузки труб следует применять механизированные трубовозки. Запрещается перевозить трубы волоком, нельзя допускать, чтобы при перевозке они провисали и изгибались. Также нельзя сбрасывать их на землю, необходимо пользоваться краном.

Трубы следует укладывать на площадке, подложив под них деревянные бруски для предохранения от провисания и загрязнения. Нельзя укладывать НКТ на землю. На резьбовую часть каждой трубы должно быть навинчено предохранительное кольцо.

С целью проверки состояния труб перед подъемом с мостков через трубу необходимо пропустить шаблон длиной 0,5 - 1,0 м и диаметром на 2 - 3 мм меньше внутреннего ее диаметра. Нижний конец трубы нужно поддерживать, следя за выходом шаблона.

Перед свинчиванием трубы необходимо металлической щеткой тщательно очистить от грязи резьбу, как муфты, так и ниппеля и смазать резьбы специальной смазкой.

Ударять ручником (кувалдой) по муфте в целях облегчения свинчивания или отвинчивания труб не разрешается.

При подъеме из скважины трубы следует укладывать на мостки с деревянными подкладками между рядами.

 

Фонтанная арматура

Фонтанная арматура - 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.1).

Фонтанная арматура: 1 - колонная головка; 2 - трубная головка; 3 - фонтанная ёлка; 4 - регулируемый штуцер; 5 - пневмоуправляемая задвижка.

Kолонная головка, расположенная в ниж. части Ф. a., служит для подвески обсадных колонн, герметизации межтрубных пространств и контроля давления в них. При простейшей конструкции скважины (без промежуточных техн. колонн) вместо колонной головки используют колонный фланец, устанавливаемый на верх. трубе эксплуатационной колонны. Tрубная головка монтируется на колонной головке и служит для подвески и герметизации лифтовых колонн при концентрич. или параллельном спуске их в скважину. Фонтанная ёлка устанавливается на трубной головке и служит для распределения и регулирования потоков продукции из скважины. Cостоит из запорных (задвижки, шаровые или конич. краны), регулирующих устройств (штуцеры постоянного или переменного сечения) и фитингов (катушки, тройники, крестовины, крышки). Mанифольд связывает Ф. a. c трубопроводами. Элементы Ф. a. соединяются фланцами или хомутами. Для уплотнения внутр. полостей используют эластичные манжеты, наружных соединений - жёсткие кольца, б.ч. стальные. Привод запорных устройств ручной, при высоком давлении пневматический или гидравлический c местным, дистанционным или автоматич. управлением. При отклонении давления продукции скважины от заданных пределов или в случае пожара на скважине автоматически закрываются запорные устройства. Давление во всех полостях контролируется манометрами. Запорные и регулирующие устройства могут дублироваться и заменяться под давлением при работе скважины, возможна также смена под давлением фонтанной ёлки. Для спуска в работающую скважину приборов и др. оборудования на Ф. a. устанавливают лубрикатор - трубу c сальниковым устройством для каната или кабеля, в к-рой размещается спускаемое в скважину оборудование. Pабочее давление Ф. a. 7-105 МПa, проходное сечение центр. запорного устройства 50-150 мм. Ф. a. скважин морских м-ний c подводным устьем имеют спец. конструкции для дистанц. сборки и управления.

 

Фонтанная елка

Фонтанные елки бывают с двумя или тремя боковыми отводами, или, как иногда называют, выкидами. Верхний выкид - всегда рабочий, нижние - запасные. По запасному выходу пускают фонтанную струю при смене штуцеров или ремонте и замене расположенных выше деталей елки. Иногда при пуске скважины в эксплуатацию, когда она в первый момент дает много грязи и песка, одновременно работают все выходы. Затем при нормальной эксплуатации нижние выкиды перекрываются задвижками, и фонтанная струя поступает по верхнему выкиду.

Фонтанная елка состоит из тройников, центральной задвижки, буферной задвижки, задвижек на выкидных линиях для перевода работы скважины на одну из них. Буферная задвижка служит для перекрытия и установки лубрикатора который применяется для спуска в скважину скребков, различных скважинных измерительных приборов под давлением, не останавливая работу фонтанной скважины.

Фонтанная елка тройникового или крестового типа присоединяется к одному из отводов крестовины и может быть собрана из стандартных элементов.

Фонтанная елка при закрытой коренной задвижке должна быть испытана на давление, не менее чем в два раза превышающее ожидаемое рабочее, но не более испытательного давления, предусмотренного техническими условиями завода-изготовителя.

Фонтанные елки относятся к ответственному виду оборудования. Их испытывают на давление вдвое больше, чем указано в техническом паспорте этой фонтанной арматуры. Фонтанная елка монтируется выше верхнего фланца трубной головки.

Фонтанная елка оборудуется штуцерами, термометрами, обратным клапаном, установкой для ввода метанола и пр.

Фонтанная елка монтируется выше верхнего фланца трубной головки. Она предназначена для: 1) освоения скважины; 2) закрытия скважины; 3) контроля и регулирования технологического режима работы скважины.

 

Типовые схемы арматуры, устанавливаемые на фонтанирующих скважинах

Типовые схемы фонтанной арматуры приведены на рис. 2. Монтаж-демонтаж фонтанной арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими подъемными механизмами.

Рис. 2. 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.

Предельная глубина спуска одноразмерной равнопрочной колонны труб (Lдоп), исходя из расчета только на растяжение от собственной силы тяжести, определяют по формуле:

и для гладких труб (по страгивающей нагрузке резьбового соединения)

,

Где

Lдоп - допустимая длина подвески труб, м;

dm - предел текучести материала труб при растяжении, Па (373÷930МПа)

К - коэффициент прочности, К=1,5;

r - плотность материала труб, кг/м3 (для стали r = 7800÷7860);

Qстр — страгивающая нагрузка для труб в Н (для НКГ диаметром 73 мм, стали Д

Qстр = 278 кН);

Qтр - масса 1 м труб, кг.