Устьевая арматура скважин.

Устьевая арматура – основной элемент скважины, отвечающий за регулировку и контроль процессов добычи нефти и газа. Ее основной принцип работы заключается в обеспечении безопасной и эффективной эксплуатации скважины.

Устье скважины выполняет несколько функций — защищают рыхлые почвы от обвала, представляют собой точку выхода скважины, контролируют давление в системе. 

Устьевое оборудование предназначено:

- для герметизации устья, регулировки нефтяных потоков в скважине.

- для устранения аварийных ситуаций в системе, благодаря запорной арматуре.

- для контроля и закачки реагентов в скважине.

Устьевая арматура и её обвязка должны обеспечивать проведение промывки скважины, подключение компрессорных, насосных и других агрегатов, замер давления, температуры и расхода, отбор проб, спуск в скважину различных глубинных приборов, регулирование работы скважины, направление содержимого скважины в какие-либо ёмкости или в систему сбора и подготовки продукции скважин на промысле. Преимущество устьевой арматуры: возможность замены или ремонта любого элемента системы без остановки работы скважины.

Конструктивные особенности устьевой арматуры определяются категорией, назначением и способом эксплуатации скважин.

Конструкция устьевого оборудования.

Устройства состоят из нескольких конструктивных элементов:

1. Колонная головка для обвязки колонн.

2. Специальная  противовыбросовая арматура.

3. Лубрикаторы для исследования скважин.

4. Манифольд для подключения к трубному, затрубному пространству для пусковых операций.

5. Фонтанная арматура для подвески колонн, контроля потоков. Бывает тройниковой, дроссельной, вентильной и манометрической.    

Также конструкция включает специальные устройства для замены запорной арматуры под давлением, различные задвижки и устройства для монтажа обвязки устьевого оборудования.

В состав фонтанной арматуры входит колонная и трубная головка, а также фонтанная елка для распределения среды. Требования к фонтанному оборудованию - стойкость к повышенному давлению, возможность замерять параметры в процессе эксплуатации, обеспечение впуска/закачки газа, герметизация.

Колонная головка - специальный элемент устьевого оборудования, предназначенное для обвязки обсадных колонн при бурении. Она помещается непосредственно в тело скважины на весь период эксплуатации и используется в качестве основания под фонтанную арматуру.

Каждое звено обсадной колонны присоединяется с помощью фитингов, трубы монтируются адаптерами, регуляторами.

Трубная головка предназначена для подвески НКТ, применяется в технологических процессах системы. Подвеска колонн возможна на резьбе катушки или катушки и головки. Трубные головки ремонтопригодны, у них могут меняться боковые задвижки.

Фонтанная елка - еще один конструктивный элемент фонтанной арматуры, выполняющий направляющую функцию, спуск очистительных приборов в трубное пространство. Также она участвует в замерах параметров среды - давления, температуры.

Принцип работы устьевой арматуры опирается на следующие основные принципы:

Регулирование давления. Устьевая арматура позволяет контролировать и регулировать давление внутри скважины, что является важным условием для обеспечения безопасности добычи.

Управление потоками. Арматура оснащена различными клапанами и устройствами, позволяющими контролировать и регулировать потоки нефти и газа. Это позволяет принимать оперативные решения и управлять процессом добычи.

Изоляция скважины. Устьевая арматура обеспечивает герметичность скважины, предотвращая проникновение внешних веществ внутрь скважины. Это важно для поддержания безопасности и предотвращения аварийных ситуаций.

Мониторинг параметров. С помощью различных датчиков и приборов, установленных на устьевой арматуре, осуществляется постоянный мониторинг параметров скважины, таких как давление, температура, уровень жидкости и другие. Это позволяет оперативно реагировать на изменения и принимать необходимые меры для поддержания эффективности и безопасности добычи.

Обслуживание и ремонт. Устьевая арматура должна быть надежной и обеспечивать простое обслуживание и возможность проведения ремонтных работ без прекращения процесса добычи. Это обеспечивает непрерывность работы скважины и минимизацию времени простоя.

Основные принципы работы устьевой арматуры позволяют обеспечить безопасность, эффективность и надежность процесса добычи нефти и газа. Они определяют функциональность и особенности конструкции устьевой арматуры, а также требования к ее применению.

Технические требования к устьевой арматуре.

Важной характеристикой устьевой арматуры является ее герметичность. Она должна обеспечивать надежную герметизацию скважины. Для этого используются специальные уплотнительные элементы, такие как прокладки и резиновые кольца, которые должны быть изготовлены из высококачественных и химически стойких материалов.

Также важными требованиями к устьевой арматуре являются надежность и прочность. Она должна выдерживать высокие давления, температуры и механические нагрузки, а также длительное время эксплуатации без снижения своих характеристик. Для этого используются специальные сплавы и термообработка, которые повышают прочность и стойкость к агрессивным средам.

Требования к устьевой арматуре могут также включать дополнительные функциональные возможности, например, наличие клапанов для регулирования потока или систему автоматического контроля и управления. Важно, чтобы устьевая арматура была удобной в установке и обслуживании, имела надежные крепления и была легко доступной для технического обслуживания.

В целом, технические требования к устьевой арматуре играют важную роль в обеспечении безопасной и эффективной эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Выполнение этих требований обеспечивает надежность работы устьевой арматуры и минимизацию рисков сбоев и аварий.

Выбор и установка устьевой арматуры.

При выборе и установке устьевой арматуры необходимо учитывать ряд ключевых факторов. Во-первых, необходимо определить тип и размер арматуры, в зависимости от специфики системы и необходимого объема ее работы.

Также следует учитывать особенности рабочей среды, в которой будет эксплуатироваться устьевая арматура. Некоторые материалы могут быть более устойчивыми к агрессивным химическим веществам, а другие — к высоким температурам или давлению.

Важно также обратить внимание на применяемые уплотнения — они должны быть надежными и обеспечивать герметичность системы. Оптимально подобранные уплотнения позволят избежать утечек и повысят эффективность работы системы. Правильная установка устьевой арматуры также имеет большое значение для ее надежной работы. Следует учитывать все рекомендации производителя и обеспечить герметичное подключение арматуры к трубопроводу.

Кроме того, необходимо правильно настроить параметры работы арматуры с учетом требований системы. Важно установить правильное давление и температуру, чтобы обеспечить оптимальную эффективность работы системы.

Необходимость регулярного обслуживания устьевой арматуры.

Устьевая арматура является важной частью технологического оборудования в различных отраслях промышленности. Это комплексное устройство, которое отвечает за регулирование потока рабочей среды на входе или выходе из системы. Применение устьевой арматуры широко распространено в нефтегазовой промышленности, химической и нефтехимической промышленности, энергетическом секторе и других отраслях. Однако, как и любое техническое устройство, устьевая арматура нуждается в регулярном обслуживании и техническом обследовании. Одной из главных причин для проведения регулярного обслуживания устьевой арматуры является поддержание ее работоспособности и безопасности. В процессе работы арматура может подвергаться воздействию различных агрессивных сред, повышенному давлению, высоким температурам и другим неблагоприятным условиям. В результате этого могут возникать износ, повреждения или засоры, которые могут привести к аварийным ситуациям или снижению эффективности работы системы. Регулярное обслуживание позволяет выявить и устранить такие проблемы на ранних стадиях, что минимизирует риск аварий и повышает надежность работы арматуры. Важной составляющей регулярного обслуживания устьевой арматуры является проведение технического обследования. При этом осуществляется анализ технического состояния арматуры, определяется степень износа и проверяются ее функциональные характеристики. Такое обследование позволяет выявить скрытые дефекты, трещины или другие повреждения, которые не всегда являются очевидными при обычном визуальном осмотре. На основе результатов обследования принимаются меры по замене или ремонту поврежденных элементов, что обеспечивает надежность и долговечность работы устьевой арматуры.

В заключение, регулярное обслуживание и техническое обследование устьевой арматуры являются необходимыми процедурами для обеспечения ее работоспособности и безопасности. Они позволяют выявить и устранить возможные дефекты, повысить надежность работы системы и упростить проведение ремонтных работ. Правильное и своевременное обслуживание устьевой арматуры помогает предотвратить аварийные ситуации и снижает риск неплановых простоев в производстве.

Особенности эксплуатации устьевой арматуры.

Устьевая арматура является важной частью технологического процесса в добыче нефти и газа. Она применяется для регулирования потока и давления, а также защиты скважин от различных негативных факторов. Одной из основных особенностей эксплуатации устьевой арматуры является необходимость выдерживать высокие давления и температуры. При работе арматура подвергается огромным нагрузкам, поэтому ее конструкция должна быть достаточно прочной и надежной. Другой важной характеристикой устьевой арматуры является ее устойчивость к агрессивным средам. В условиях добычи нефти и газа, арматура постоянно контактирует с коррозионными и химически активными веществами. Поэтому она должна быть изготовлена из специальных материалов, обладающих высокой стойкостью к коррозии. Также стоит отметить, что эксплуатация устьевой арматуры связана с необходимостью ее периодического обслуживания и ремонта. В процессе эксплуатации могут возникать различные поломки и износы, поэтому специалисты должны проводить регулярные проверки и замены поврежденных компонентов. Это помогает предотвратить аварийные ситуации и обеспечить бесперебойную работу скважин. Таким образом, особенности эксплуатации устьевой арматуры связаны с выдерживанием высоких давлений и температур, устойчивостью к коррозии и необходимостью регулярного обслуживания. За счет этих характеристик арматура обеспечивает безопасную работу скважин и эффективность добычи нефти и газа.

Разновидности устьевой арматуры.

Оборудование делится на несколько типов, в зависимости от конструкции и назначения:

АУЭНЦ (арматура устьевая для установки на устья скважин с погружным ЭЦН).

АУШГН - (арматура устьевая для установки на устья скважин с штанговым глубинным насосом).

ШСНУ (штанговые скважинные насосные установки) - для герметизации устья. Представляет собой конструкцию из угловых вентилей, патрубка с пробоотборником, перепускного клапана.

Фонтанное оборудование - для герметизации пространства между трубами, соединяет колонную головку с компрессорной колонной.

ОУ- устройство из сальника, запорных кранов и тройника.

Оборудование бывает наземным и подземным. Могут оснащаться кабельным пенетратором для систем с самотечным потоком.

Фонтанная устьевая арматура - тройниковая или крестовая, оснащенная фонтанной елкой (однорядной или двухрядной) с разным количеством насосных трубных изделий. Она может оснащаться кранами, запорными устройствами разного типа. Проходное отверстие составляет от 50 до 150 мм, номинальное давление в системе - до 140 МПа. Фонтанная арматура предназначена:

-для подвески одной или двух колонн НКТ-насосно-компрессорных труб;

-для герметизации и контроля пространства между фонтанными трубами и обсадной колонной;

-для      проведения технологических операций при освоении;

-эксплуатации и ремонте скважины;

-для направления продукции скважины в выкидную линию на замерную установку;

-для регулирования режима работы скважины и осуществления глубинных исследований.

Виды фонтанных елок:

Тройниковые - с несколькими выкидными линиями (нижней запасной, рабочей верхней). Отличаются длительным сроком работы, удобством обвязки.

Крестовые - с запасным боковым и рабочим отводом.

На скважинах нефтяных и газовых промыслов страны применяются, в основном, арматуры, изготовленные по ГОСТ 13846-2003. Фонтанные арматуры различаются по конструктивным и прочностным признакам (ГОСТ 13846-89):

- по рабочему давлению - от 14 до 140 МПа;

- по размерам проходного сечения ствола - от 50 до 150 мм;

- по конструкции фонтанной ёлки - крестовые и тройниковые;

- по числу спускаемых в скважину рядов труб - однорядные и двухрядные;

- по типу запорных устройств - с задвижками или с кранами.

Фонтанная арматура состоит из трубной головки и фонтанной ёлки.

Трубная головка (трубная обвязка) предназначена:

-для подвески колонн насосно-компрессорных труб;

-для герметизации пространства между обсадной эксплуатационной колонной и  НКТ (затрубное пространство);

-для промывки и закачки в скважину рабочих агентов;

-для контроля давления в затрубном пространстве;

-для установки фонтанной ёлки.

Колонны насосно-компрессорных труб подвешиваются к трубной обвязке на муфтовой подвеске или на резьбе. Манометр на отводе трубной головки предназначен для измерения затрубного давления. При спуске в скважину двух рядов колонн НКТ на крестовину трубной обвязки устанавливается тройник. В этом случае внутренний ряд труб крепится к стволовой катушке, а наружный ряд - к тройнику на патрубке. Также возможна подвеска двух рядов колонн НКТ на муфте (внутренний ряд труб на муфтовой подвеске, устанавливаемой в тройнике трубной обвязки, а наружный ряд - в крестовине). На верхний фланец трубной обвязки устанавливается фонтанная ёлка.

Фонтанная ёлка предназначена:

-для направления потока продукции скважины в выкидную линию на замерную установку;

-для регулирования технологического режима работы скважины;

-для обеспечения спуска в скважину приборов;

-для закрытия скважины.

По ГОСТ 13846-89 существуют 6 схем фонтанных ёлок. 

Фонтанная ёлка может включать либо один, либо два тройника, либо крестовину (рисунок 1).

В крестовой конструкции имеется два боковых отвода:

-запасной;

-рабочий.

В тройниковой конструкции предусматриваются две выкидные линии:

-верхняя (рабочая);

-нижняя (запасная).

Схему и число выкидных линий фонтанной ёлки выбирают в зависимости от характеристики скважины. Чаще всего для фонтанных скважин применяют ёлки тройникового типа с двумя выкидными линиями. Фонтанные ёлки с одной выкидной линией обычно применяют для скважин с небольшим устьевым давлением (до 14 МПа) без абразивных частиц в продукции (рисунок 2,3).

1 - крестовина трубной головки; 2, 4 - переводные втулки; 3 - тройник; 5 - стволовая катушка; 6 - центральная задвижка; 7 - задвижки выкидных линий; 8 - дроссели;9 - буферный колпак; 10 - манометр; 11 - промежуточная задвижка; 12 - задвижка крестовины;13 - тройники для выкидных линий; 14 - буферная задвижка;15 - трубная головка; 16 - фонтанная ёлка.

Арматура оснащена надёжными легкоуправляемыми и высокогерметичными задвижками ЗД 65-210М. Отсутствие свободного объёма в задвижках этого типа обеспечивает гарантию от попадания и замерзания воды. Используемые сплавы и материалы обеспечивают высокую стойкость против износа и коррозии.

Манифольд. Фонтанная арматура соединяется с промысловыми коммуникациями сбора продукции скважин с помощью манифольда, который представляет собой сочетание трубопроводов и запорных устройств (а иногда и клапанов), обвязывающих фонтанную арматуру. Манифольд служит для подключения к трубному и затрубному пространствам агрегатов для проведения различных операций при пуске в эксплуатацию и эксплуатации скважины.

Устьевое оборудование нагнетательного типа используются для нагнетательных скважин и отличаются возможностью проведения работ при нагнетании жидкости в скважину. Состоит из герметизирующей трубной головки и елки. Основные характеристики устьевой арматуры включают в себя ее прочность, герметичность, устойчивость к высоким давлениям и температурам, а также способность к эффективной работе в различных условиях эксплуатации. Применение устьевой арматуры распространено во всех типах скважин – нефтяных, газовых, конденсатных, смешанной добычи (таблица 1). 

Таблица 1 - Техническая характеристика фонтанной арматуры АФК1 (АФК1Ш) - 65х21К1 (К2).

Особенности монтажа.

На устье скважины монтируется колонная головка и фонтанная арматура. Первая находится в верхнем фланце отверстия, играет основную присоединительную функцию.

Трубная головка фонтанной арматуры устанавливается на колонной. Фонтанная елка используется для монтажа манометров, спусковых приспособлений, термометров. На каждый отвод монтируется по две задвижки, одна из которых является резервной. На стволе находится коренная и буферная задвижки. Термометры и другие контрольные приспособления устанавливаются в специальные «карманы» отводов, на штуцеры. Ствол фонтанной елки заканчивается буфером с манометром. Перед монтажом фонтанной арматуры требуется проверять фланцевые сборки, уплотнительные канавки, наличие смазки. Также оборудование проверяется на прочность и герметичность.

Обслуживание устьевой арматуры скважин.

Устьевая арматура скважин является одним из ключевых элементов в процессе эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Она играет важную роль в безопасности работы скважины, контролируя давление и потоки жидкости и газа. Обслуживание устьевой арматуры представляет собой комплекс мероприятий, направленных на обеспечение надежной и эффективной работы арматуры. Основной целью обслуживания является обеспечение безопасности работы скважины и предотвращение аварийных ситуаций.

Первым этапом обслуживания устьевой арматуры скважин является визуальный осмотр и диагностика состояния оборудования. Специалисты осматривают арматуру на предмет повреждений, износа и других дефектов. Также проводится диагностика параметров работы скважины, чтобы определить необходимость выполнения дополнительных работ. Специалисты проводят обследование и анализ состояния существующей арматуры. Это позволяет определить возможные причины неисправностей и выбрать оптимальные технологии и инструменты для проведения работ. Важно обратить внимание на возможные повреждения, окисленные поверхности, протечки или износ элементов арматуры.

Осмотр и диагностика арматуры устьевого оборудования являются важными этапами обслуживания скважин. На этом этапе проводятся проверка всех компонентов и элементов арматуры на наличие повреждений, износа или других неисправностей.

В процессе осмотра арматуры внимание уделяется таким компонентам, как клапаны, затворы, прокладки, уплотнители и другие элементы. При осмотре важно обратить внимание на целостность и работоспособность каждого компонента, а также на состояние прокладок и уплотнителей.

После осмотра осуществляется диагностика состояния арматуры. Для этого используются различные методы и технологии, включая измерение давления и расхода рабочей среды, визуальный осмотр внутренних элементов арматуры с помощью видеоинспекции, а также другие инструменты и методы контроля.

Измерение давления и расхода рабочей среды: осуществляется с помощью специального оборудования, которое позволяет получить точные данные о давлении и расходе жидкости или газа через арматуру. По результатам измерений можно определить соответствие параметров арматуры заданным значениям и выявить возможные неисправности.

Видеоинспекция: позволяет получить визуальное представление о состоянии внутренних элементов арматуры. Специальная камера передается внутрь арматуры, снимает видео, которое затем анализируется специалистами. Такой подход позволяет выявить скрытые дефекты и повреждения. В результате осмотра и диагностики арматуры специалисты получают полную информацию о состоянии устьевого оборудования скважины, что позволяет разработать план по его ремонту или замене. Благодаря осмотру и диагностике арматуры можно предотвратить возможные аварийные ситуации и обеспечить надежную и безопасную эксплуатацию скважины.

Далее следует второй этап чистки и промывки устьевой арматуры. В процессе эксплуатации скважины на устье могут скапливаться образования, отложения или посторонние материалы, которые могут затруднять нормальную работу арматуры. Для удаления этих загрязнений применяются специальные технологии чистки и промывки.

Гидродинамическая очистка – это процесс, в результате которого удаляются отложения и загрязнения с устьевой арматуры скважины с использованием воды под давлением. Данный метод позволяет эффективно очищать скважины от различных примесей, таких как глина, песок, ржавчина и другие. Процесс гидродинамической очистки включает в себя несколько основных этапов. Вначале проводится подготовка оборудования, устанавливается насосная станция, регулируются параметры работы системы. Затем происходит подача воды под давлением через специальный шланг и насадки на загрязненную поверхность устьевой арматуры скважины. Гидродинамическая очистка может проводиться как с применением химических реагентов, так и без них. При использовании реагентов, они смешиваются с водой и подаются вместе с ней под давлением. Это позволяет эффективнее удалить различные виды загрязнений и отложений. Данный метод очистки является одним из наиболее эффективных и быстрых способов обслуживания устьевой арматуры скважин. Он позволяет улучшить производительность скважины и продлить ее срок службы. Кроме того, гидродинамическая очистка сокращает время простоя скважины и увеличивает ее эксплуатационные характеристики. На следующем этапе обслуживания проводится ремонт и замена деталей устьевой арматуры, если это необходимо. В процессе использования арматура может изнашиваться или выходить из строя, поэтому регулярное обслуживание включает в себя ремонт и замену деталей. Это позволяет поддерживать высокую надежность и эффективность работы скважины. Ремонт и замена неисправных элементов устьевой арматуры является одной из важных процедур. В процессе работы элементы устьевой арматуры подвержены износу и поломкам. При обнаружении неисправностей необходимо принять меры по их устранению, чтобы обеспечить безопасность и эффективность работы скважины. Ремонт неисправных элементов устьевой арматуры может включать в себя такие операции, как сварка, полировка или покрытие специальными материалами. Такой ремонт позволяет восстановить работоспособность элемента и продлить его срок службы. Однако в некоторых случаях ремонт может быть невозможен или экономически нецелесообразен. В таких случаях производится замена неисправных элементов устьевой арматуры. Замена может быть частичной или полной в зависимости от степени повреждения. При этом необходимо учитывать технические характеристики и требования к заменяемым элементам, чтобы обеспечить их соответствие применяемым технологиям и условиям эксплуатации скважины.

Последним этапом обслуживания устьевой арматуры скважин является тестирование и контроль качества работы оборудования. После выполнения всех работ специалисты проводят тестирование арматуры и контролируют работу скважины в течение определенного времени. Это позволяет убедиться в корректной работе арматуры и исключить возможные проблемы.

Ультразвуковой контроль.

Ультразвуковой контроль является одним из основных методов контроля состояния устьевой арматуры скважин. Он позволяет выявить различные дефекты и повреждения, такие как трещины, коррозия и износ.

Термографический мониторинг.

Термографический мониторинг является одним из важных методов контроля и диагностики работы устьевой арматуры скважин. Он основан на анализе теплового излучения и позволяет выявить возможные неисправности и нарушения в работе оборудования. Для проведения термографического мониторинга используются специальные приборы – термокамеры, которые фиксируют инфракрасное излучение и позволяют визуализировать его на экране. При этом, каждая составляющая устройства арматуры излучает свое тепловое излучение в зависимости от своего состояния, что позволяет определить причину возможных неисправностей.

Термографическое исследование проводят в различных режимах работы скважины – в процессе обслуживания, после ремонтных работ или для профилактической оценки состояния оборудования. В процессе мониторинга анализируют температуру различных компонентов устьевой арматуры, и при обнаружении аномалий принимают соответствующие меры по ремонту или замене деталей.

Преимущества термографического мониторинга включают возможность безопасного и эффективного контроля состояния оборудования без его разборки, а также возможность оперативного выявления неисправностей и предотвращения аварийных ситуаций. Термографический мониторинг является важным инструментом для обеспечения надежной и безопасной работы устьевой арматуры скважин.

Преимущества и важность обслуживания устьевой арматуры скважин.

Обслуживание устьевой арматуры скважин является важным этапом в эксплуатации нефтегазовых скважин и имеет ряд преимуществ.

Во-первых, регулярное обслуживание устьевой арматуры способствует поддержанию ее работоспособности и продлевает ее срок службы. Регулярная проверка и устранение потенциальных проблем помогает предотвратить поломки и аварии, что в свою очередь снижает риски для производства и безопасности персонала. 

Во-вторых, обслуживание устьевой арматуры позволяет повысить производительность скважин. Чистка и обслуживание арматуры помогают оптимизировать работу скважины и улучшить ее работы, что в свою очередь приводит к увеличению дебита нефти или газа.

В-третьих, обслуживание устьевой арматуры скважин является важным элементом экологической безопасности. При обслуживании производится контроль и предотвращение утечек нефти, газа или химических веществ, что позволяет снизить негативное влияние на окружающую среду и сохранить экологическую чистоту региона.

В-четвертых, обслуживание устьевой арматуры скважин позволяет сократить затраты на ее ремонт и восстановление. Раннее обнаружение проблем и своевременное вмешательство позволяют предотвратить серьезные повреждения и дорогостоящий ремонт или замену устьевой арматуры.

В-пятых, обслуживание устьевой арматуры способствует повышению безопасности скважинной работы. Регулярные инспекции и обслуживание позволяют предотвратить возможные аварии или несчастные случаи, что способствует безопасности персонала и предотвращает возможные негативные последствия для окружающей среды и населения.

Таким образом, обслуживание устьевой арматуры скважин имеет множество преимуществ и является важным этапом эксплуатации скважин, позволяющим обеспечить их эффективную работу, продлить срок службы и обеспечить безопасность и экологическую чистоту региона.