Оборудование для добычи нефти и газа Том 1

ных задвижек к корпусу крестовика - на болтах, так же как к корпусу малого крестовика.

В фонтанной-арматуре на рабочее давление 70 МПа все детали и уз­ лы до малого крестовика колонной головки рассчитаны на рабочее дав­ ление 35 МПа, выше крестовика на 70 МПа. Для данной фонтанной арматуры предусматривается колонная головка для обвязки обсадных труб диаметром 324x244,5*177,8*88,9 мм.

Другой модификацией арматуры фирмы Sereg Schlumberger являет­ ся арматура на давление 70 МПа с измененной конструкцией верхнего крестовика. Подвеска НКТ производится не на клиньях, а на резьбе че­ рез специальный переводник. В крестовике отводы с правой стороны с двумя задвижками, а с левой - с одной.

Для более глубоких скважин колонная головка рассчитана для об­ вязки обсадных труб диаметром 508*339,7*244,5*177,8*88,9 мм. Часто трубы подвешиваются на клиньях с уплотнительными пакетами межко­ лонного пространства.

Фирма поставляет крестовики колонных головок с одним отводом и вентилем, верхний крестовик - с двумя отводами и двумя задвижками на каждом. Подвеска обсадных труб в колонной головке состоит из ползунов, скользящей воронки и плавающего уплотнительного кольца. Ползун и скользящая воронка охватывают обсадную трубу. Уплотни­ тельное кольцо перемещается скольжением по обсадной трубе, входит в головку, создавая надежное уплотнение.

Подвеска обсадных груб включает уплотнительное устройство, скользящую воронку и ползун в сборе. Уплотнительное устройство ав­ томатически герметизирует кольцо по обсадной трубе ниже ползунов в случае приложения нагрузки. Простота конструкции и небольшое ко­ личество деталей делает подвеску удобной для ремонта. Типы уплотни­ телей различные.

Французские фирмы рекомендуют для газоконденсатных месторож­ дений трубы из легированной стали. Такие обсадные трубы широко применяются в глубоких скважинах.

Фонтанная арматура фирмы Sereg Schlumberger включает нижнюю катушку, на которой размещается собственно фонтанная арматура. Ос­ новные узлы арматуры: нижняя задвижка, устанавливаемая на катушку, крестовик, две стволовые задвижки, затем дроссельные задвижки, от­ воды, а на крестовике через катушку - лубрикатор. Управление фон­ танной арматурой пневматическое.

Компрессором воздух закачивается в воздухосборник, затем через задвижку в воздухоочистители и регулируемый клапан. По трубопро­ воду воздух поступает в пневматические задвижки, которые дублиру­

ются задвижками с ручным управлением. Перед пневматическими за­ движками находятся разрядники.

На трубопроводе устанавливается манометр для измерения рабочего давления в отводах.

Штуцерная батарея устанавливается на салазки. Рабочий агент через входной фланец поступает в тройник, затем через задвижки, регули­ руемый и фонтанный штуцера, угольники, промежуточные патрубки, задвижки, выходной тройник и выходной фланец идет к потребителю. Отдельно на санях устанавливается инструментальный ящик для об­ служивания штуцерной батареи.

Фирма Sereg Schlumberger изготовляет фонтанную арматуру из мате­ риала API 2 Servise для использования в агрессивной сероводородной сре­ де, согласно API Spec 6А “Оборудование устья скважин. Категория работ H2S” По стандарту MOMRO 175 номинальное давление 14,21 и 70 МПа.

Фонтанная арматура на давление 35 МПа фирмы FMC/OCT и на 70 МПа фирмы Sereg SchJumberger широко экспортируется. Колонные головки поставляемые вместе с фонтанной арматурой в антикоррози­ онном исполнении, нередко изготовляют из малоуглеродистой стали для работы в среде H2S.

Фирма Hibner Vamag (ФРГ) поставляет фонтанную арматуру из стали AlSi 316Т по нормали 1.4571. Эта сталь соответствует стали Х17Н13М2Г При содержании сероводорода более 6 % в скважинной среде сталь AlSi 316Т не применяется.

Исследования на сероводородное растрескивание стали Уранус 50 проводила фирма Cameron. Они показали, что разрушающее напряже­ ние составляет 100 % от предела текучести.

Оборудование устья скважины фирмы Me Evoy используется для обвязки колонны диаметром 324x244,5x177,8 и 114 мм. Фонтанная ар­ матура включает колонную головку, трубную головку и фонтанную елку, состоящую из четырех секций: нижней обсадной головки, проме­ жуточной обсадной головки, насосно-компрессорной трубной головки

ифонтанного оборудования. Оборудование выполнено из легированной

инержавеющей сталей, а некоторые детали - из кадмированной стали. На боковых отводах установлены три клинкерные задвижки с проход­ ным отверстием диаметром 50,8 мм и с фланцами на обоих концах.

После центральной задвижки условным проходом 103,6 мм преду­ смотрены другая задвижка, V-образная фонтанная арматура с цен­ тральным отводом и катушкой с манометром. Головки для подвески труб типов S, S-V, S-VV и SA-2 и корпус угловых штуцеров выполнены из легированной стали, кольцевые уплотнения овальной формы - из кадмированной стали.

На двух боковых отводах установлены угловые штуцера, корпусы которых изготовлены из нержавеющей стали.

Фонтанное оборудование фирмы Me Evoy имеет следующие недос­ татки; не все клинкетные задвижки взаимозаменяемы; на правом отводе от крестовины установлена одна задвижка; задвижки предусмотрены с фланцевым и резьбовым соединениями с обеих сторон.

Фонтанное оборудование фирмы Me Evoy поставляется на давление 2J, 35 и 70 МПа. Это оборудование широко используется на газокон­ денсатных месторрждениях при содержании в скважинной среде H2S. Нормативное количество сероводорода при эксплуатации арматуры фирмой не регламентировано.

Применение коррозионно-стойких материалов улучшает эксплуата­ ционные характеристики скважин и обеспечивает их работу без ремон­ та длительное время.

Детали фонтанной арматуры классифицируются по номерам. Так, например, обсадная головка А-103899, типа S-V; подвеска для обсадной трубы A-535J5 типа S-V, клинкерная задвижка А -104142 фирмы Мс Evoy; насосно-компрессорная головка А-103-304 типа S-VV

Фирма Cameron разработала устьевое оборудование скважины для монтажа на платформе. Секции соединяются между собой при помощи хомутов. Это оборудование рекомендовано для проводки морских скважин. Оно представляет собой массивную головку с двумя стволо­ выми задвижками и одной боковой задвижкой, снабженной электро­ приводом (пневмоприводом). Резервная стволовая задвижка монтиру­ ется без маховика на время эксплуатации скважины. Задвижки на 70 и 105 МПа с электроприводом (пневмоприводом) комплектуются предо­ хранительным клапаном и тарируются на определенное давление. За­ движка на рабочей струне выполнена с электроприводом (или гидро­ приводом), для замера дебита используется счетчик. Для высокого дав­ ления выпускается фонтанная арматура с тремя задвижками, устанав­ ливаемыми выше крестовины трубной головки. Верхняя задвижка снабжена электроприводом. Как правило, фонтанная елка изготовляет­ ся из кованого тройника с тремя отводами: V-образные отводы ком­ плектуются двумя задвижками, из которых одна с электроприводом. Внутренние детали арматуры изготовлены из нержавеющей стали.

Манифольды описанной фонтанной арматуры на рабочее давление до 21 МПа состоят из трех задвижек, одного тройника, манометра и прибора для замера расхода. Струны не имеют строгого направления. Они монтируются на резьбе или сварке без колен и фланцев.

1-la месторождениях с аномально высоким пластовым давлением не ус­ танавливается фонтанная арматура с хомутовым соединением из-за опас-

ности утечки газа, промыва соединения и выброса. Если пропуск газа в ар­ матуре происходит выше стволовой задвижки, то его ликвидация не пред­ ставляет особого труда, так как эта задвижка управляется дистанционно.

Верхняя часть каждой фонтанной арматуры комплектуется подбуфер­ ным краном и буферной катушкой со штуцером, вентилем, тройником и манометром. В отличие от отечественной компоновки основные струны не всегда объединяют в одну линию при помощи рабочей обвязки. Тем не менее, рабочая обвязка на скважинах отличается разнообразием.

Вкрестовике елки и ответном фланце бокового отвода трубной го­ ловки имеются проходы для подачи ингибиторов коррозии соответст­ венно в ствол елки и в затрубное пространство. На катушках боковых отводов елки не всегда предусмотрены карманы для термометра замера температуры скважинного флюида.

Внеобходимых случаях при помощи дистанционно управляемой за­ движки перекрывается поток из скважины. С помощью задвижки с ручным управлением на боковой струне можно временно перекрыть одну из струн для замены отдельных деталей - втулки, клапана, катушки и др.

Для регулирования режима работы скважины предусмотрены два угловых регулируемых штуцера.

Восновном фонтанная арматура, выпускаемая за рубежом, включа­ ет трубную головку, крестовик, задвижку с ручным управлением, ство­ ловую задвижку с дистанционным управлением, боковой буфер и от­ ветный фланец. Подвеска лифтовых труб диаметром от 44,5 до 114 мм осуществляется с помощью переводника, ввинченного в катушку. Трубная головка служит для проведения технологических операций и ремонтных работ. За рубежом редко устанавливают фонтанную арма­ туру с четырьмя струнами (выкидами) и тройниками, за исключением газоконденсатных скважин, содержащих H2S и С 02.

При освоении скважины с промывкой жидкостью, газом и сжатым воздухом на нагнетательной линии насоса устанавливаются манометр, обратный клапан, задвижка.

Снижать затрубное давление газа разрешается только при помощи штуцера на отводе через вторую от крестовика задвижку и при посто­ янно открытой первой задвижке.

Смена штуцера и штуцерных камер производится после перевода струи на второй выкид и закрытия резервной задвижки на рабочем выкиде. Давление на струне за штуцером снижается до атмосферного при помощи крана, установленного на линии.

При вскрытии газовых залежей с высоким пластовым давлением уста­ навливается фонтанная арматура с шестигранным усиленным корпусом.

Арматура устанавливается на колонную головку и через перевод­ ную катушку подсоединяются три стволовые задвижки (две из них

Рис. 3.1.5. С х ем а п р я м о т о ч н о й за д в и ж к и

токов, потерю напора и возможность отложения в них солей, парафина и песка. При этом уплот­ няющие поверхности у корпуса и клина интен­ сивно омываются потоками жидкости, отбирае­ мой из скважины, что приводит к их усиленной коррозии и эрозии.

Этих недостатков нет у прямоточной за­ движки (рис. 3.1.5). Клиновое уплотнение у нее заменено шиберным с двумя плашками или одношиберным. Шибер при открытом и

закрытом проходном канале все время прижат к уплотняющим поверх­ ностям деталей корпуса. Он состоит из двух половинок, разжимаемых пружинами. Суммарное усилие пружин может доходить до 9 кН. При закрытии или открытии прямоточной задвижки шибер скользит по уп­ лотняющим поверхностям деталей корпуса. В открытом состоянии внутри задвижки образуется прямой канал без существенных боковых полостей. Уплотняющие поверхности не омываются потоком жидкости. К уплотняющим поверхностям у зазора А подается густая смазка. Та­ ким образом исключаются основные недостатки клиновой задвижки.

Применяются прямоточные задвижки с густыми уплотняющими смазками. Смазки вязкие, нерастворимые в нефти и пластовых водах. Запас этой смазки находится в резервуарах Б. От основной полости за­ движки смазка (обычно ЛЗ-162) отделена поршнями В. Вся внутренняя полость задвижки также заполнена специальным маслом.

Применяются также прямоточные задвижки с уплотнением эла­ стичными элементами у зазора А из графитофторопласта АФГ-80ВС. Так как внутри задвижки давление равно давлению проходящей через нее среды, то на шпиндель Г снизу действует сила, воспринимаемая осевыми опорами (см. рис. 3.1.5). Для уменьшения осевых сил, дейст­ вующих на шпиндель задвижки Г, применяется разгрузочный шток (рис. 3.1.6).

Осевая опора шпинделя у прямоточной задвижки шариковая, что позволяет уменьшить крутящий момент на шпинделе. Вращая маховик

ишпиндель, навинчивают гайку шибера на резьбовую часть шпинделя

иподнимают шибер до упора, когда совмещаются отверстия в корп усе

ишибере. Так же открывается и закрывается клиновая задвижка. Таким образом, у задвижек обоих типов есть еще один общий недостаток - для открытия и закрытия необходимо сделать несколько поворотов ма­ ховика, прилагая к нему большое усилие.

Рис. 3.1.6. Прямоточная задвижка сразгрузочным штоком:

I - шибер; 2 - шпиндель с резьбой; 3 - осевая опора; 4 ~ маховик; 5 - уплотнение шпинделя; б - разгрузочный шток; 7 -уплотнение штока

Рис. 3.1.7. К р а й к о н и ч е с к и й п р о б к о вы й

Кран выгодно отличается от задвижки (рис. 3.1.7). Для его от­ крытия или закрытия достаточно повернуть рукоятку на 90° Его уплотняющие поверхности так же, как и у прямоточной задвижки, не омываются потоком жидкости, и канал его не имеет мертвых про­ странств при открытом кране.

Кран имеет корпус /, пробку 2, шпиндель 7, ключ 8, регулиро­ вочный винт 4, уплотняющие манжеты 5, каналы и обратный клапан 10 с пружиной 12 для за­ полнения крана смазкой. Кроме

того, имеются канал и клапан для подачи смазки к резьбе шпинделя. Шпиндель входит своим кулачком в прорезь пробки 6, поэтому при повороте шпинделя вращается и пробка. Шпиндель держится в корпусе на резьбе. Она воспринимает осевые усилия и является уплотняющим элементом, который для большей герметичности заполнен специальной смазкой через канал и клапан.

Вся полость крана заполнена смазкой ЛЗ-162. Рекомендуемая тем­ пература применения смазки от-40 до +120 °С.

Положение пробки в корпусе регулируется на заводе-изготовителе крана регулировочным винтом 4, закрепленным в крышке 3. Между пробкой и корпусом должен быть зазор в несколько сотых миллиметра. В шпинделе расположен нажимной болт 9. Перемещением его смазка подается из шпинделя в полость крана через клапан 10. Этим же болтом 9 можно отжать пробку при ее заклинивании.

Для отжатия пробки немного отворачивают регулировочный болт, болт 9 выворачивают, всю полость шпинделя плотно заполняют смаз­ кой и, вворачивая болт 9. отжимают обратный клапан 10, деталь П и пробку до упора в шар.

Одним из главных недостатков кранов является сложность изготов­ ления. От точности изготовления зависит его надежность. Для обеспе­ чения надежной работы крана требуются специальные смазки.