Фонтанная арматура-ФА-АФКЭ1-65х21

Эксплуатация фонтанных нефтяных и газовых скважин осущест-вляется комплексами, включающими наземное и скважинное оборудо-вание, обеспечивающее отбор продукции в надлежащем режиме, про-ведение всех технологических операций в процессе эксплуатации и гарантирующее от возникновения открытых фонтанов и загрязнения ок-ружающей среды.
Фонтанная арматура для нефтяных и газовых скважин предназначена для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также для проведения различных технологических операций.
Для добычи нефти тремя основными способами—фонтанным, газлифтным и насосным в настоящее время разработаны и широко применяются соответствующие виды оборудования для эксплуатации скважин: фонтанным способом, бескомпрессорным и компрессорным газлифтом, штанговыми скважинными насосами с механическим или гидравлическим приводом, бесштанговыми насосами — гидропоршневыми, центробежными и винтовыми электронасосами. Кроме того, для эксплуатации скважин, пробуренных на несколько горизонтов, применяется комбинированное оборудование, позволяющее эксплуатировать одной скважиной разными способами отдельно каждый из разрабатываемых горизонтов. Такая эксплуатация скважины часто называется совместно-раздельной.
В большинстве случаев фонтанный способ эксплуатации позволяет добывать из скважины наибольшее количество нефти при наименьших удельных затратах. Поэтому одной из главных задач при эксплуатации скважин этим способом является обеспечение возможности длительного фонтанирования скважины, что связано с рациональным использованием энергии пласта путем обеспечения высокого к.п.д. работы фонтанного подъемника.
После бурения с колонной головки демонтируют превенторы и устанавливают фонтанную арматуру, состоящую из трубной головки и фонтанной елки.
Трубная головка предназначена для подвески колонны насосно-компрессорных труб, герметизации и контроля пространства между подъемными трубами и эксплуатационной колонной, а также для проведения технологических операций при освоении, эксплуатации и ремонте скважины. К трубной головке подвешивают один или два ряда насосно-компрессорных труб.
Фонтанная елка предназначена для направления потока продукции через манифольд и выкидную линию на замерную установку, для регулирования режима эксплуатации и контроля действия скважины путем спуска глубинных приборов.
Елка арматуры выполняется тройниковой — однострунной или двухструнной, либо крестовой — двухструнной. Арматура тройниковая с
двухструнной елкой рекомендуется для скважин, в продукции которых содержатся механические примеси.
При обеспечении высокой надежности элементов запорных устройств становится возможным и целесообразным, особенно при больших давлениях, изготавливать фонтанную арматуру из моноблоков, каждый из которых содержит несколько элементов арматуры: две-четыре задвижки, тройник или крестовину. В этом случае вообще отсутствуют стыки между этими элементами и отпадает необходимость в их герметизации, уменьшаются размеры, значительно сокращается металлоемкость.
При конструировании фонтанной арматуры основные ее элементы, в частности, толщину стенок и прочностные свойства материалов, рассчитывают по эмпирическим формулам, так как теоретические формулы не обеспечивают необходимой точности расчета. В основном конструирование осуществляется на основе норм и приемов тензометрирования, а расчету подлежат лишь зоны стыков элементов арматуры по методикам, зависящим от их конструкции.
Запорные устройства предназначены для перекрытия проходных отверстий в фонтанной арматуре и устьевом оборудовании, делятся на: проходные пробковые краны типа КППС с уплотнительной смазкой; прямоточные задвижки с однопластинчатым (типа ЗМС1) и двухпластинчатым (типа ЗМАД) шиберным затворами с принудительной или автоматической подачей смазки, ручным, пневматическим дистанционным или автоматическим управлением.
В условном обозначении пробкового крана указывается: КППС — кран пробковый проходной со смазкой; первое число — условный проход в мм; второе число — рабочее давление; ХЛ — климатическое исполнение для холодной зоны. Например, кран пробковый проходной, со смазкой, с условным проходом 65 мм, на рабочее давление 14 МПа для холодной климатической зоны обозначается: КППС-65х140ХЛ.


В условном обозначении задвижки указывается: ЗМ — задвижка с уплотнением шибера «металл по металлу»; С или А с уплотнителыюй смазкой и подачей ее принудительно или автоматическим способом; 1 или Д—модификация задвижки (одно- или двухшиберная); Б—исполнение корпуса задвижки бесфланцевое (при фланцевом буква не пишется); П—дистанционное управление; А — автоматическое исполнение; первое число — диаметр условного прохода в мм; второе число — рабочее давление; исполнение по коррозионной стойкости аналогично фонтанной арматуре. Например, задвижка с уплотнением «металл по металлу», с автоматической подачей смазки, с двухпластинчатым шибером, условным проходом 50 мм, на рабочее давление 70 МПа, для содержания и до 6 % обозначается ЗМАД-50х700К2.
Краны пробковые на давление 14 МПа (рисунок 1.7) состоят из кор-пуса, каналы которого перекрываются конусной пробкой при ее повороте рукояткой на 90°. Регулирование зазора между пробкой и корпусом осуществляется винтом. Кран работает только со смазкой. Смазка герме-тизирует затвор крана и резьбу шпинделя, облегчает поворот пробки и предотвращает коррозию деталей. Смазка подается через канал в шпинделе с помощью нажимного болта через обратный клапан в полость корпуса. Кран оснащен специальным устройством для отжатия пробки при ее заклинивании в корпусе.
Прямоточные задвижки типа ЗМС1 с принудительной подачей смазки с ручным управлением (рисунок 1.8) с условным проходом 65, 80, 100 и 150 мм на рабочее давление 21 и 35 МПа состоят из корпуса, седла входного, шпинделя, маховика, гайки ходовой, крышки подшипников гайки нажимной, кольца нажимного, манжет, пружины сальника крышки, пружин тарельчатых клапана нагнетательного, седла выходного, шибера. Герметичность затвора обеспечивается созданием необходимого удельного давления на уплотняющих поверхностях шибера и седел
6 типов задвижек с условным проходом 100 мм, из них 4 – на давление 21 МПа (3 – в коррозионностойком исполнении, 2 – с ручным управлением, 1 – с дистанционным и 1 – с автоматическим), две задвижки – на рабочее давление 35 МПа с ручным управлением, из них одна в коррозионностойком исполнении;
1 тип прямоточной задвижки с условным диаметром 150 мм и рассчитанной на рабочее давление 21 МПа с ручным управлением в обычном исполнении (для неагрессивной среды, для умеренного климата);
 5 типов задвижек с условным диаметром 50 мм на рабочее давление 70 МПа, из которых два – в коррозионностойком исполнении, также два типа – с пневматическим управлением, остальные три – с ручным;
4 вида - с условным проходом 80 мм и рабочим давлением 70 МПа (по две задвижки в обычном исполнении и коррозионностойком), из них два вида управляются пневматически и два– вручную.

1.4. Выбор обоснования прототипа

Из приведенного выше анализа фонтанных арматур отечественного и зарубежного производства за прототип возьмем фонтанную арматуру ОАО «Завод им. лейтенанта Шмидта» АФКЭ1-65-21 с запорными устройствами типа ЗМС1-65-210 и регулирующим устройством в виде регулируемого дросселя.
Данный тип фонтанной арматуры преимущественно используется на газовых месторождениях в Западной Сибири в условиях Крайнего Севера «Тюменбургаз», «Сервисбургаз», «Ямбурггаздобыча», «Уренгойгазпром».

Арматура по условиям эксплуатации подразделяется на три группы: для умеренной климатической зоны – коррозионной и некоррозионной сред; для холодной климатической зоны и некоррозионной среды. Собирается по схемам тройникового и крестового типа (см. рисунок 1.1)
ГОСТом 13846—74 на основные параметры и типовые схемы фонтанной арматуры (ФА) предусматриваются схемы на рабочие давления 7, 14, 21, 35, 70 и 100 МПа и проходные сечения диаметрами 50-150 мм.
ГОСТ предусматривает изготовление ФА тройникового и крестового типов, в которых трубную головку выполняют для подвески одного или двух рядов НКТ. Если имеется два ряда труб, то между крестовиком и переводным флан¬цем дополнительно устанавливают тройник.
В шифре фонтанной арматуры приняты следующие обозна¬чения: А- арматура, Ф — арматура фонтанная; конструктивное исполнение по схемам ГОСТ 13846—84; а — двухрядная концентричная подвеска подъемных труб; К — подвеска подъемной колонны на резьбе переводника трубной головки (на муфтовой подвеске буква не пишется); Э—для эксплуатации скважин с погружными центробежными электронасосами; В — способ управления задвижками (дистанционный и автоматический); первое число — диаметр условного прохода по стволу и боковым стру¬нам в мм; второе число — рабочее давление; ХЛ — климатиче¬ское исполнение для холодного района; исполнение по коррози¬онной стойкости: К1 — для сред, содержащих до 6%; К2 — для сред, содержащих до 6%; КЗ — то же, и до 25%; К2И — для фонтанной арматуры, изготовленной из мало¬легированной и низкоуглеродистой стали, с применением ин¬гибитора в скважине.
Шифр 1АФТ-50х350 означает следующее: схема 1, арматура фонтанная тройниковая, условный диаметр проходного сечения и давление; шифр 2АФТ — схема 2; шифры 3АФК и 4АФК—схема 3, арматура фонтанная крестовая.
Если фонтанная арматура предназначена для работы с погружными элек¬тронасосами, то в трубной головке предусмотрен ввод кабеля и в обозначение арматуры вводят букву Э. Например, 1ЭАФТ-65Крх140.
Арматура включает трубную головку, фонтанную елку, за¬порные устройства с ручным и пневматическим управлением, регулирующие устройства (дроссели).
Колонны подъемных труб подвешивают на резьбе и на муф¬товой подвеске. Подвешивание колонн на резьбе осуществляется: при одно-рядном лифте — на резьбе стволовой катушки; при двухрядном лифте: внутренняя колонна — на резьбе стволовой катушки; наружная — на резьбе тройника (крестовины) трубной головки.
Подвешивание колонн на муфтовой подвеске осуществля¬ется: проднорядном лифте — на муфте в крестовине трубной головки; при двухрядном лифте: внутренняя —на муфте в трой¬нике трубной головки, наружная — на муфте в крестовине.
Елка предназначена для направления продукции скважины в выкидную линию регулирования режима эксплуатации, для установки специальных устройств при спуске скважинных приборов или скребков для очистки труб от парафина, замера дав¬ления и температуры среды, а также для проведения некото¬рых технологических операций.
Боковые струны арматуры оканчиваются ответными фланцами для приварки к линиям манифольда. В тройниковой двухструнной арматуре рабочей является верхняя струна, а в крестовой может быть любая. На фланцах боковых отводов трубной головки и фонтанной елки предусматриваются отверстия для подачи ингибиторов коррозии и гидратообразования в затрубное пространство и в ствол елки.
В качестве запорных устройств фонтанной арматуры при¬меняют проходные пробковые краны и прямоточные задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. В ФА применяют запорные устройства двух типов – задвижки (клиновые и прямоточные с уплотнительной смазкой) и пробковые краны. ФА с клиновыми задвижками выпускается на и 35 МПа. Как правило, на арматуре, рассчитанной на большое давление, на боковых отводах установлено не по одной, а по две задвижки. Это обусловлено большей надежностью примененных задвижек при одновременном обеспечении возможности их смены на работающей скважине, т.е. без остановки.