Фонтанная арматура – базовое устьевое оборудование, используемое при добыче газа или нефти на различных типах скважин. Оно позволяет оперативно и эффективно контролировать процесс добычи полезных ископаемых, обеспечивает возможность герметизации и регулировки режима эксплуатации добывающей техники.
Основные функции фонтанной арматуры
Фонтанная арматура представляет собой комплекс различных по функционалу механизмов и узлов, которые устанавливаются на устье фонтанирующей разработки. Производство и выбор материалов для изготовления определяются требованиями ГОСТ 13846-34. В зависимости от эксплуатационных условий арматуру могут монтировать согласно одной из схем: манометрической, вентильной, с буферным фланцем под манометр, с запирающей системой, тройниковой, дроссельной, с переводником трубной головки, с ответным фланцем, трубноголовчатой, с крестовиной.
Существует два основных типа фонтанной арматуры – подземная и надземная. Надземная арматура состоит из устьевого оборудования, подземная – из обвязки обсадных колонн.
Фонтанная арматура позволяет:
- осваивать или запускать в эксплуатацию места добычи с фонтанной подачей;
- закачивать в ствол сжатый газ, жидкие вещества или их смеси в определенных пропорциях;
- направлять в трубопроводные системы добытые вещества и подавать их в специализированные коммуникации;
- регулировать систему отбора и транспортировки веществ по газовому или нефтяному стволу;
- замерять различные типы давления;
- проводить исследовательские и геолого-разведывательные операции;
- глушить места разработки или закрывать их на некоторое время.
Оборудование также защищает окружающую среду от вредных выбросов, которые могут сопровождать процесс разработки скважин.
В состав арматуры входят различные узлы и механизмы, каждый из которых выполняет определенные функции. Конструкция включает крестовики, тройники, патрубки, запорные системы, трубную головку, фонтанную елку, а также различные вспомогательные компоненты.
На трубную головку подвешиваются трубопроводы и монтируется фонтанная елка. Трубная головка используется для направления струи добытого вещества по системе и позволяет регулировать отбор жидкости или газа.
Классификация фонтанной арматуры
Устьевое оборудование можно классифицировать по нескольким признакам, как конструктивным, так и прочностным. Выбор того или иного типа арматуры, материалов ее изготовления или характеристик зависит в первую очередь от эксплуатационных условий и технических возможностей системы разработки.
Основная классификация, используемая для разделения на виды модификаций фонтанной арматуры:
- По рабочим значениям давления. Среди выпускаемых систем встречаются варианты, рассчитанные на 7–105 МПа. Чем глубже скважина, тем большим значением должна характеризоваться используемая арматура. На типовых участках, где при разработке исключен слишком высокий напор, используют оборудование, работающее с параметрами от 7 до 35 МПа.
- Диаметр внутреннего сечения скважинного ствола. Производится арматура с диаметрами стволовой части 50–150 мм.
- Конструктивные особенности елки. Она может иметь форму тройника или крестовины.
- По числу трубных рядов, спускаемых на глубину. Бывают однорядные и двухрядные подъемные системы для фонтанной арматуры.
- По типу запирающих систем. Оборудование может комплектоваться задвижками или кранами. На местах добычи нефти используются задвижки, а на газовых месторождениях – краны.
Фонтанная арматура может устанавливаться одним из приведенных ниже способов:
- промывка,
- продавливание потоком,
- аэрация.
Каждая из этих методик имеет свои особенности. При промывке выполняется замена жидкости, которая заполняет ствол, на более легкий состав (глинистый раствор меняется на воду, вода – на нефть). Для этого используют насос в межтрубном пространстве.
При использовании технологии запуска сжатого потока воздуха производится насыщение пространства составами, которые нагнетаются с поверхности. Под давлением воздушные потоки направляются в кольцевую зону между трубопроводами и эксплуатационной системой. Происходит вытеснение жидкости, которая заполняет скважинное пространство, одновременно газируя, то есть уменьшая плотность вещества. Для продавливания при нагнетательном методе используют специальные компрессоры. Чтобы снизить плотность, одновременно нагнетают воздух (на месторождениях газа) и воду (при добыче нефти).
При применении аэрации жидкость заменяется на газожидкостное вещество. Смешивание происходит в эжекторе с последующим нагнетанием смеси в полость за трубами. Когда эта смесь заменяет жидкость, внутреннее напряжение среды снижается. После того как скважина начинает устойчиво фонтанировать, нагнетание смеси прекращается.
При выборе фонтанной арматуры обязательно учитывают такие параметры оборудования, как необходимое рабочее давление, схема компоновки, число труб и способы защиты от коррозии. Обязательно принимаются во внимание условия эксплуатации и климатические особенности местности, в которых будет использоваться арматура.
Также стоит серьезно подойти к выбору шиберной задвижки – устройства, применяющегося для перекрытия рабочей среды. От герметичности и прочности этого элемента напрямую зависит долговечность службы фонтанной арматуры.
