Оборудование фонтанных и газлифтных скважин

Для освоения и пуска в эксплуатацию фонтанной или газ-ртной скважины в нее спускают один или два ряда НКТ, а ^к°лонной головке устанавливают фонтанную арматуру.

Фонтанная арматура предназначена для оборудования устья фонтанирующих нефтяных и газовых скважин с целью герметизации, контроля и регулирования режима их эксплуата­ции.

Фонтанная арматура позволяет:

а) проводить работы по освоению и пуску в эксплуатацию
фонтанной или компрессорной (газлифтной) скважины;

б) закачивать в скважину сжатый газ (воздух), жидкость

и их смеси;

в) направлять продукцию скважины в коллекторы, сепара­
торы, на групповые установки, на нефтесборные пункты;

г) регулировать отбор продукции из скважины;

д) замерять забойное, устьевое, кольцевое и затрубное дав-

.ления;

е) проводить различные исследования и геолого-технические
мероприятия (по очистке подъемных труб от парафина, солей

:и т. д.);

ж) глушить скважину (при сильных пропусках и других ос­
ложнениях) прокачкой воды или глинистого раствора либо за­
крыть ее на определенное время.

Фонтанная арматура, состоящая из трубной головки и елки, собирается из стальных взаимозаменяемых тройников, кресто­виков, патрубков и запорных устройств (задвижек или кранов). Трубная головка, нижним фланцем закрепляемая на верхнем фланце колонной головки, предназначена для подвески подъемных (фонтанных) труб, герметизации затрубного прост­ранства (между эксплуатационной колонной и фонтанными тру­бами), а также для закачки через это пространство в скважину воды, нефти, газа (сжатого воздуха) при освоении скважины либо при промывке ее от песчаной пробки на забое без подъема труб и при других операциях.

Фонтанная елка — верхняя часть фонтанной арматуры, монтируемая над трубной головкой, предназначена для направ­ления продукции скважины в выкидные линии, регулирования отбора жидкости и газа, проведения различных исследователь­ских работ, переключения струи из одной струны в другую, для проверки и замены штуцеров, ремонтных работ на рабочем ма-нифольде и в выкидной линии; при необходимости — для закры­тая фонтанирующей скважины под давлением.

По эксплуатационным характеристикам (дебит, давление, температура, газовый фактор и др.) фонтанные скважины бы­вают различными. Поэтому выпускают фонтанную арматуру, рассчитанную на разные условия работы.

Фонтанные арматуры различают по конструктивным и проч­ностным признакам: по рабочему давлению — от 7 до 105 МПа; по размерам проходного сечения от 50 до 100 мм; по конструк­ции фонтанной елки — крестовые и тройниковые; по числу спус­каемых в скважину рядов труб — однорядные и двухрядные; по виду запорных устройств — с задвижками или кранами.

Согласно общесоюзному стандарту отечественные заводы вы­пускают фонтанные арматуры на 7; 14; 21; 35; 70 и 105 МПа рабочего давления, причем арматура на 7; 14; 21 и 35 МПа испы­тывается на двойное рабочее давление, а арматура на 70 и 105 МПа — на полуторакратное давление.

Арматуры на рабочее давление от 7 до 35 МПа применяют преимущественно для обычных фонтанных скважин, а на давле­ние 35—105 МПа—для глубоких и сверхглубоких скважин с аномально высоким давлением.

На рис. II.4 показаны типовые схемы арматуры для фонта-^НиРующих нефтяных и газовых скважин. Изготавливают их в *^БУх исполнениях: тройникового и крестового типов. Допуска-

ется дополнительно включать в арматуру дублирующие боковые запорные устройства (задвижки, краны и т. д.).

Во всех схемах для подвешивания двух рядов НКТ допуска­ется выполнение трубной головки с добавлением узла, состоя­щего из тройника и запорного устройства, устанавливаемого между крестовиной 9 и переводным фланцем 11.

На рис. II.5 показана фонтанная арматура в сборе (без колонной головки) тройникового типа, рассчитанная на 14 МПа рабочего давления. Она состоит из трубной головки и фонтан­ной елки с условным диаметром прохода стволовой части елки 50 мм (фактический диаметр 52 мм). Арматура предназначена для подвески двух рядов лифтовых труб: первого ряда диамет­ром 114 мм и второго — 73 мм.

Трубная головка состоит из крестовины 2, установленной на верхнем фланце / колонной головки, тройника 3 и катушки 4, на которой обычно подвешивают подъемные (лифтовые) трубы второго ряда. Крестовина имеет два боковых отвода: к одному из них присоединяют две задвижки с диаметром проходного от­верстия 52 мм, к другому — одну. Как правило, левый отвод служит для контроля затрубного давления, а правый — для раз­личных операций (подкачки, прокачки и т. д.).

Тройник 3 служит для подвески при помощи резьбового ниппеля 114-мм труб первого ряда. Через его отвод обычно осу­ществляют аэрацию при пуске скважины либо подают сжатый газ (воздух) при газлифтной эксплуатации.

Фонтанная елка состоит из центральной (посадочной) за­движки 7, двух тройников 8, буферной задвижки и задвижек на струнах (выкидах). В арматуре тройникового типа выкидных линий (струн) обычно бывает две. При эксплуатации скважин, как правило, используют верхнюю, нижняя же запасная. На .запасную струну скважины переключают лишь при проверке я замене штуцеров и во время ремонтных работ.

При высоких давлениях и большом содержании песка в про­дукции на струнах устанавливают по две задвижки. Во время проверки штуцера перекрывают вторую от ствола задвижку и лишь после выхода ее из строя используют первую. Централь­ная (посадочная) задвижка в процессе эксплуатации скважины всегда должна быть полностью открыта. Ее закрывают лишь в аварийных случаях, направляя жидкость через затрубное и кольцевое пространства.

Межвыкидная стволовая и буферная задвижки при работе скважины также должны быть полностью открыты. Первую за­крывают лишь при ремонтных работах на верхней струне и в тех случаях, когда все задвижки на этой струне неисправны. Задвижку, которая служит для контроля (при помощи патруб-^Ка 9 и манометра 5) буферного (устьевого) давления, перекры-^вают лишь перед подготовкой к спуску в скважину различных ^ГлУбинных приборов, скребков для механической депарафиниза-Чии скважин и при других работах. Буферный патрубок 9 слу-

_жит для восприятия и смягчения удара фонтанной струи Если предполагается, что в процессе эксплуатации скважины будет использован однорядный лифт, то применяют либо крестови­ну 2, либо тройник 3 (см. рис. II.5).

На рис. П.6 показана фонтанная арматура для двухрядного лифта. При однорядном лифте из нее исключается либо нижняя крестовина, либо тройник. Как видно из этого рисунка боковые отводы арматуры выведены в разные стороны, а штуцера мон­тируют на стояках после поворота их вниз.

Важное преимущество арматуры крестового типа — неболь­шая высота, что облегчает ее обслуживание. Вместе с тем она имеет и существенный недостаток: при выходе из строя кресто­вины приходится глушить скважину, либо перекрывать центро­вую (посадочную) задвижку. Такую арматуру не рекомендуется применять при эксплуатации скважин, в продукции которых со­держится большое количество песка.

В настоящее время машиностроительные заводы выпускают .фонтанные арматуры с запорными кранами вместо клиновых задвижек. Такие краны обладают рядом преимуществ перед задвижками: в них поток проходящей жидкости почти не изме­няет направления, что весьма важно для снижения гидравличе-

потерь; габариты и масса кранов значительно меньше чем адвижек, что способствует уменьшению массы и габаритов

арматуры; открытие и закрытие крана производится зна-штельно быстрее, чем задвижки,-поворотом рукоятки пробки на 1/4 оборота.

Рабочий манифольд играет важную роль в обеспечении бес­перебойной нормальной эксплуатации скважин, особенно силь­но пескопроявляющих и парафинистых. С его помощью прово­дят различные операции по изменению режима работы скважи­ны, контролю за работой и замене штуцеров, при ремонте дета­лей арматуры, депарафинизации скважин, подкачках, прокачках

жидкости и т. д.

Наиболее простая распространенная схема рабочего мани-фольда показана на рис. II.8. Такой манифольд обычно приме­няют для эксплуатации сильно песочных скважин, когда требу­ются частая проверка и замена штуцеров (при двухструнной: арматуре тройникового типа).

Манифольд оборудован обычно двумя струнами: верхней (В) и нижней (Я). Как правило, эксплуатация скважины в нор­мальных условиях должна вестись только по верхней струне, лишь во время проверок и замены штуцеров, и при различных ремонтных работах струю жидкости временно переключают на работу по нижней (запасной) струне.

Естественно, что при однострунной арматуре применяют од­нострунный рабочий манифольд, при двухструнной и трехструн­ной арматурах соответственно изменяется и рабочий мани­фольд.

В комплект рабочего манифольда (см. рис. II.8) входят: па трубок /, предназначенный для постепенного снижения давле­ния за штуцером, для борьбы с гидратообразованием и т. Д. (такие патрубки устанавливают по одному на каждой струне, по два, по три и т. д.), патрубок 2 (иногда его называют «стру­ной») по длине, позволяющей выводить стояки рабочего мани фольда за пределы фонаря вышки; тройник 3; буфер 4, кото

рьш воспринимает и смягчает удары струи; стояк 5, служащий для отвода струи жидкости в выкидную линию. На указанных стояках врезают патрубки с вентилем или краником 6 (для разрядки давления в рабочем манифольде после переключения струи жидкости из одной струны в другую), а также для отбо­ра проб. При помощи задвижек 6в и 6н отключают выкидную линию от соответствующих линий (струн) рабочего манифольда во избежание обратного перетока жидкости и газа из трапа и замерной установки (коллектора). Крестовины 8 и 14 служат для соединения стояков и струн (линий) между собой, приема струи жидкости и направления ее в общий выкид 7. Буферы 9 и 12 служат опорами о землю всего рабочего манифольда, вос­принимают удары струи и создают гидравлическую «подушку», смягчающую удар. При многократном изменении направления фонтанной струи смягчаются его удары в конечном пункте вы­кидной линии, т. е. в сепараторе, групповой замерной установке (ГЗУ), коллекторе и т. д. Патрубок 11 предусмотрен для под­гонки стояков по месту, а задвижка 13 — для присоединения передвижных агрегатов и передвижных паровых установок (ППУ) на случаи подкачек, прокачек жидкости при аэрации по центральной системе, депарафинизации и других ремонтных ра­ботах.

Манифольд описанной конструкции действует следующим образом: при нормальной работе скважины, как указывалось, отвод струи жидкости происходит по верхней струне; при этом задвижка 6в открыта, остальные закрыты. Перед переводом струи жидкости из верхней (рабочей) струны в нижнюю (запас­ную) необходимо открыть задвижки 10 и 6н, затем плавно пе­рекрыть соответствующие задвижки на фонтанной арматуре и закрыть задвижку 6в на стояке верхней струны рабочего ма­нифольда. Лишь после этого, разрядив давление в стояке и стру­не через вентиль или краник 6, можно отсоединить штуцерный патрубок и приступить к проверке и замене штуцера.

Переключение струи жидкости из нижней (запасной) стру­ны в верхнюю (рабочую) производят в обратном порядке: за­крывают вентиль 6, открывают задвижку бе и плавно переклю­чают соответствующие задвижки на фонтанной Арматуре. Затем закрывают задвижки 10 и 6н.

В таком же порядке (но в обратной последовательности) производят операции по проверке и замене штуцера на нижней линии (струне).

надежны нерегулируемые штуцеры. Они весьма надежны в случаях, когда из скважины поступает песок.

Из множества конструкций приме­няемых устьевых штуцеров рассмот­рим наиболее распространенный (рис. II.9). Он состоит из штуцерного корпу­са /, внутрь которого вставляют смен­ную штуцерную втулку 2, а внутрь последней — вкладыш 3, изготавливае­мый из высокопрочной термически об­работанной стали с диаметрами отвер­стий от 3 до 21 мм. Такие втулки во избежание их быстрого износа выпускают в керамическом, победитовом, доломитовом и термокорундовом исполнениях. Штуцерный корпус со втул­кой вставляют в штуцерный патрубок 2 (см. рис. П.8), смонти­рованный на выкидной линии фонтанной скважины.