Литература фонтанный арматура скважина герметизация
 Скачать 1.33 Mb.
|
 Рис. 1.2 Фонтанная арматура фирмы "Люсеат" на 35 МПа Этой же фирмой предложено хомутовое соединение основных узлов вместо фланцевого. Аналогичное соединение использует фирма "Грей Тулз". Схемы фонтанной арматуры различные — от тройникового типа до V-образного и крестового: при этом типы и число узлов зависят от назначения оборудования — сколько горизонтов будет эксплуатироваться. В арматуре может быть от одного до нескольких тройников или крестовиков. Струны направлены в основном в одну сторону для упрощения обвязки, особенно на морских скважинах, где фонтанные арматуры крестового типа заменены V-образными. Преимуществом V-образной арматуры с хомутовым соединением является быстрота монтажа, ремонта и демонтажа. Фирмы ОСТ/ФМС, "Камерон", "Шлюмберже" изготавливают фонтанную арматуру с V-образной елкой для эксплуатации скважин под водой.  Рис. 1.3 Фонтанная арматура фирмы "Хюбнер Вамаг" на 35 Мпа Арматуры классифицированы по схемам, число задвижек и штуцеров предусматривается заказчиком в зависимости от вида продукции скважины и пластового давления. При эксплуатации газовых скважин, содержащих примеси, число штуцеров увеличивается почти вдвое. На устьевой арматуре устанавливают четыре угловых регулируемых штуцера, а на струнах — по два. Рабочими струнами являются верхние (V-образные), а резервными - нижние на крестовине. При V-образной форме елки от абразивного воздействия скважинного продукта выходят из строя в основном узлы и детали на струнах фонтанной арматуры. Фирмы ФМС/ОСГ и "Шлюмберже" изготовляют фонтанную арматуру для использования в агрессивной сероводородной среде на давления 35 МПа (ФМС/ОСТ) и 70 МПа ("Шлюмберже"). Арматуры изготовлены из сталей Уранус-50 и АНИ2 Сервис. Фонтанная арматура фирмы "Люсеат" изготовлена из стали Уранус-50, Маустинакс-С Помпеи, Монел К. На рис. 1.2., 1.3. приведены фонтанные арматуры фирм "Люсеат" и "Хюбнер-Вамаг" на 35 МПа. Крестовина изготовлена из кованой заготовки. Исследования растрескивания стали Уранус-50 от действия Н2S, проведенные фирмой "Камерон", показали, что разрушающее напряжение составляет 100% от предела текучести. В табл. 1.3. приведены типы используемых задвижек и материалы, из которых они изготовлены. Фирма "Люсеат" поставляет фонтанную арматуру в антикоррозионном исполнении, укомплектованную тремя задвижками с пневмоприводом (одна основная и две рабочие); рабочие задвижки – с автоприводом (одна основная и две рабочие). Рабочие задвижки автоматически закрываются при повышении давления в скважине выше рабочего или резком уменьшении ниже 11 МПа. Основная задвижка с дистанционным управлением; специальные приспособления позволяют заменять задвижки арматуры под давлением газа скважины без ее задавки. Таблица 5. Типоразмеры и материалы АФ фирм "ФМС", "Хюбнер Вамаг", "Борда-Фуч"
Таблица 6. Техническая характеристика фонтанной арматуры фирмы "Люсеат" на 35 МПа
В комплект фонтанной арматуры 299x219x140x73 фирмы "Люсеат" входит колонная головка типа С-22 с резьбой под 299-мм трубы, верхний фланец, плашки для захвата труб, колонная головка с фланцами типа С-22-00 с резьбой под 219-мм трубы, плашки для захвата труб диаметром 293x140 мм, головки насосно-компрессорных труб и задвижки типа ГОСТ. Кольца выполнены из нержавеющей стали С-27. Для скважин, в продукции которых содержатся Н2S и СO2 , используют фонтанные арматуры фирмы "Люсеат" для обвязки трех обсадных и одной насосно-компрессорной колонн труб (325x219x140x73 мм), изготовленных из стали Уранус-50С. Фонтанная арматура состоит из колонной головки с фланцами типа С-22-00, крестовины типа С-600, верхнего переводника, специального фланца типа А-45 и катушки для подвески насосно-компрессорных труб типа ИЗО-Е. Конструкция фонтанной арматуры фирмы "Камерон" болей компактна, служит для заканчивания скважин в двух горизонтах. Для скважин с высокими пластовыми давлениями она изготовляется единым массивным блоком с отводами типа BYE. В отличие от фонтанной арматуры фирмы "Камерон" на 21 МПа в арматуре фирмы "Люсеат" на давление 35 МПа имеется дополнительный фланец с односторонним и двусторонним кольцевыми пазами под уплотнительные кольца. Дополнительный фланец устанавливается между двумя фланцами. Фонтанное оборудование устья скважины фирмы "Мак Эвой" (США) применяют для обвязки обсадных труб 325x245x199 и 114-мм НКТ. Оно состоит из четырех секций: нижней и промежуточной обсадных головок, насосно-компрессорной трубной головки и фонтанного оборудования. Оборудование полностью выполнено из высоколегированной и нержавеющей сталей специального сплава и отдельные детали — из кадмированной стали. На рис. 1.4. приведена схема оборудования устья скважины фонтанной арматурой фирмы "Мак Эвой" в сборе. На боковых отводах установлены три клинкерные задвижки фирмы "Мак Эвой" с проточным каналом диаметром 52 мм и с фланцами на обоих концах. Задвижки арматуры "Люсеат" прямоточные. Во внутренней расточке корпуса установлены два седла, нижнее (по потоку) поджимается тарельчатой пружиной и на шейке имеет одно уплотнительное резиновое кольцо. В расточку по проходному отверстию устанавливают тефлоновое уплотнительное кольцо. Верхнее седло (по потоку) на шейке имеет три кольцевые проточки. В крайних устанавливается два резиновых кольца, средняя проточка соединена с наружной проточкой 6-8 каналами для прохода уплотнительной массы из пластика. Гайка на штоке служит для регулирования выхода шибера, чтобы не поднять его выше первых уплотнительных колец. Катушка для подвески НКТ — герметизирующая с двумя металлическими кольцами. Чтобы не допустить движение катушки (для подвески НКТ) вверх при неустановленной фонтанной арматуре, ставят четыре болта во фланце колонной головки. За центральной задвижкой предусмотрена вторая задвижка, V-образная крестовина с центральным выводом и разделителем под манометр. Все головки, задвижки, подвески, фланцы, пробки выполнены из нержавеющей стали. Кольцевые уплотнения овальной формы изготовлены из кадмированной стали, а корпус угловых штуцеров — из легированной. Детали фонтанной арматуры классифицированы по номерам. Например, обсадная головка А-103899 типа S-V диаметром 305 мм (12''), подвеска для обсадной трубы А-53515 типа S-V диаметром 76 мм (3''); клинкетная задвижка фирмы "Мак Эвой" типа А-104142; головка насосно-компрессорная А-103304 типа S-VV. Два боковых отвода укомплектованы угловыми замерными клапанами (штуцерами) с индексами Р-100499 и Р-104160, 1/2'', тройниками и коленами из нержавеющей стали. Трубки Бурдона на показывающих манометрах выполнены из нержавеющий стали, а циферблаты на манометрах защищены особо прочным стеклом.  Рис. 1.4 Фонтанная арматура фирмы "Мак Эвой": 1 - нижняя секция колонной головки типа S из легированной стали; 2 - задвижка; 3 - овальное кольцевое уплотнение из стали с покрытием из кадмия; 4 - клинкетная задвижка из легированной стали; 5 - обсадная головка типа S-V из легированной стали; 6 - крестовина типа S-VV из легированной стали; 7 - задвижка из нержавеющей стали; 8 - центральная стволовая задвижка из нержавеющей стали; 9 - вторая стволовая задвижка из легированной стали; 10 - крестовина с двумя трубопроводами для химического впрыска (с двумя встроенными клапанами) из нержавеющей стали; 11 - задвижка проходным сечением 80 мм из нержавеющей стали; 12 - кольцевое уплотнение из нержавеющей стали, 13 - задвижка; 14 - фланец манометра; 15 -регулируемый штуцер Фонтанное оборудование фирмы "Мак Эвой" имеет ряд недостатков: не все клинкетные задвижки взаимозаменяемы, на правом отводе от крестовины установлена одна задвижка; кроме того, задвижки предусмотрены с фланцевыми и резьбовыми соединениями с обеих сторон. Фонтанное оборудование фирмы "Мак Эвой" рассчитано на 21,35 и 70 МПа. Оно широко используется на газоконденсатных месторождениях при содержании в скважинной среде агрессивного сероводорода. Количество сероводорода при эксплуатации арматуры не регламентировано. Применение коррозионно-устойчивых деталей и оборудования улучшает эксплуатационные характеристики скважин и обеспечивает их длительную работу без ремонта. В настоящее время зарубежные фирмы "Грей Тулз", "Борда-Фуч", "Хюбнер Вамаг'' поставляют на экспорт фонтанные арматуры. Указанные арматуры на предприятиях нашей страны за исключением "Борда-Фуч", не были использованы при эксплуатации нефтяного газа, содержащего сероводород, поэтому не могут быть однозначно рекомендованы к внедрению. Большое количество фонтанной арматуры выпускает фирма ФМС на 70МПа. Фонтанная арматура фирмы ФМС представляет собой массивную головку с двумя стволовыми задвижками и одной боковой задвижкой с электроприводом (пневмоприводом). Резервная стволовая задвижка монтируется без маховика на время эксплуатации скважины. Задвижки на 70 и 105 МПа с электроприводом (пневмоприводом) укомплектованы предохранительным клапаном и протарированы заранее на определенное давление. Задвижка на рабочей струне выполнена с электроприводом (гидропривод), для замера дебита скважинной среды используется счетчик. Для более высоких давлений изготавливают фонтанные арматуры с тремя задвижками, которые монтируют выше крестовины трубной головки. Верхняя задвижка имеет электропривод. Как правило, фонтанная арматура изготавливается из кованого тройника с тремя отводами, а струны имеют V-образный выход и каждая струна комплектуется двумя задвижками, из которых одна электроприводом. Манифольды фирм "Грей Тулз", "Хюбнер Вамаг", ФМС на рабочее давление до 21 МПа упрощены и состоят из трех задвижек, одного тройника, манометра и прибора для замера расхода. Струны не имеют строгого направления и монтируются на резьбе и сварке без колен и фланцев. Для того чтобы исключить дополнительные резьбовые и фланцевые соединения в устьевом оборудовании, трубы манифольда изгибают и после этого приваривают к линии трубопровода. Подвод электропривода (пневмопривода) осуществляют по наружной поверхности трубопровода. Наиболее часто используемые на рабочих струнах рабочие задвижки имеют дистанционное управление. На месторождениях с аномально высоким пластовым давлением не устанавливают фонтанные арматуры с хомутовым соединением трубной головки ввиду опасности утечки газа, промыва соединения и перехода скважины на открытый выброс. Если пропуск газа в арматуре происходит выше стволовой задвижки, то его ликвидация не представляет особого затруднения, так как стволовая задвижка закрывается дистанционно. Фирма "Камерон" изготовляет прямоточные задвижки типа Р с ручным управлением (где запорные поверхности контактируют как "металл по упругому элементу") и задвижки с однопластинчатым шибером и плашками типа F (модели С, LС и др.). Упругие элементы выполнены из тефлона и устанавливаются на седлах. Корпуса задвижек литые, со сварными фланцами и днищем. По конструкции задвижки фирмы "Камерон" мало отличаются друг от друга; крышки корпусов закрепляются болтами, в них размещены однороликовый подшипник, сальниковое уплотнение и пружина. В самом корпусе размещается шибер. Для подачи смазки предусмотрен штуцер с обратным клапаном. Плашки уплотнительными поверхностями прижимаются к упругому элементу. В последнее время фирма выпускает задвижки типа Р с пневматическим и гидравлическим приводом. Пневмопривод (гидропривод) прикреплен непосредственно к задвижке: для пневмопривода используют воздух (газ), поступающий через специальные редукторы для воздушной среды. Электрический сигнал с пульта управления попадает на соленоидный клапан пневмопривода, и газ под давлением направляется в полость цилиндра после срабатывания клапана. В зависимости от того, на какой из двух соленоидных клапанов пневмопривода поступил электрический сигнал, газ направляется в нижнюю или верхнюю полость пневмоцилиндра и задвижки открываются или закрываются. Для питания пневмопривода используют инертный газ, в основном азот. На таком же принципе работают задвижки с гидравлическим приводом. Фирма ВКМ изготовляет задвижки с расклинивающим шибером, основанные на незначительном изменении крутящего момента на маховике, обеспечивающего предварительное прижатие уплотняемых поверхностей. Уплотнительные поверхности входят в контакт непосредственно при расклинивании: в крайнем нижнем положение шибер (в закрытом его состоянии) обеспечивает герметичность, а в верхнем положении (в открытом состоянии предотвращает попадание скважинной среды в корпус и вымывание смазки. В промежуточных положениях плашки прижаты под действием дугообразных пружин. В нижнем положении шибер входит между седлами, т. е. создается расклинивающий эффект. Задвижки применяют на рабочее давление до 35 МПа. Французская фирма ФМС выпускает задвижки с затворами "металл - упругий элемент (тефлон) с односторонним действием (только на закрытие). Прямоточная задвижка состоит из литого корпуса со сварными фланцами, шибера и двух седел с упругим элементом. Одно из седел подвижное со стороны входа рабочей среды, второе — неподвижное со стороны ее выхода. Первое прижимается к шиберу тарельчатой пружиной, создавая определенный натяг в затворе. Во второе седло нагнетается паста по системе отверстий и кольцевых каналов. Под гидравлические давлением смазки восстанавливается первоначальная плоскость упругого элемента по мере ее износа. Другой тип задвижки (ОСТ) содержит невращающийся стержень, исключал, таким образом, возможность возникновения аварий от крутильного момента. Нарезка стержня предохранена от влияния скважинной среды и атмосферных осадков. В крышке корпуса установлены игольчатые подшипники, самоуплотняющийся сальник, затвор и одно плавающее седло. В корпусе задвижки предусмотрены отверстия для подачи пластика и удаления жидкости. Отверстие для впрыскивания пластика дает возможность вновь восстановить плотность (упругость материала) седла, не разбирая запорный узел задвижки (задвижки на 14, 21 и 35 МПа). Таким же образом восстанавливается плотность у двух седел на задвижках на 70 и 105 МПа. Герметизирующие поверхности верхнего и нижнего седел выполнены из пластика высокой ударной вязкости. Кольцо из нержавеющей стали надевается на затвор для вдавливания пластика в канавку. Если седла или затвор задвижки необходимо заменить, то пластик может служить временным затвором. Фирма "Ракер-Шеффер" выпускает задвижки типа СВ в двух модификациях с компенсирующими камерами большого и малого объемов. Задвижка автоматически закрывается пружинам при отсутствии давления в распорной камере. Запорная (штоковая) камера гидропривода заполнена маслом и соединена с контрштоковой камерой, и для открытия задвижки требуется подвод трубопровода. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||