Крестовая АФК6 фонтанная арматура с двумя выкидными линиями и коренными задвижками

Арматура фонтанная АФК6

Разработана арматура фонтанная АФК6 для оборудования устья газовых высокодебитных скважин с повышенной коррозионной агрессивностью рабочей среды и/или высоким содержанием абразивных частиц. В конструкции фонтанной елки использована крестовина для обеспечения основной и запасной выкидной линии, две коренных задвижки, позволяющих менять центральный фитинг по мере износа без остановки добычи.

Схема трубной головки рассчитана на подвешивание одной колонны насосно-компрессорных труб в специальном адаптере на ее верхнем фланце. Разработана крестовая фонтанная елка для высокого давления 35 – 105 МПа.

Поэтому в качестве запорных устройств здесь используются только задвижки. При этом условный диаметр стволового прохода, боковых патрубков елки, трубной головки может варьироваться в широком диапазоне 50 – 150 мм, 50 – 100 мм и 50 – 65 мм, соответственно.

Расшифровка обозначения

По нормативам ГОСТ 13846 арматура фонтанная АФК6 расшифровывается следующим образом:

• АФ – арматура для скважин, использующих фонтанный либо газлифтный способ добычи за счет собственного давления внутри пласта;

• К – колонна насосно-компрессорных труб подвешена в планшайбе трубной головки над ее верхним фланцем под нижней центральной задвижкой;

• 6 – крестовая схема фонтанной елки с двумя центральными задвижками и выкидными линиями, одна из которых становится рабочей, другая резервной.

Отсутствие индекса «а» сразу после цифры, обозначающей схему фонтанной елки, указывает на то, что трубная головка предназначена для подвески одной НКТ колонны. То есть, добыча ведется по одной трубе, а схема трубной головки «низкая», с одной фланцевой крестовиной.

Далее в условном обозначении в обязательном порядке указывается следующая информация:

• тип привода – Д, А, В – дистанционный, автоматический, дистанционно-автоматический, соответственно, если индекса нет, задвижки управляются вручную;

• номинальный диаметр стволового прохода – 50 – 150 мм;

• устьевое давление – 35 – 105 МПа для этой схемы фонтанной елки;

• коррозионная стойкость – К1 для флюида с 6% содержанием CO₂, К2 для среды с 6% концентрацией углекислоты и сероводорода, К3 для газа с 25% примесями этих химически агрессивных веществ;

• климатическое исполнение – У, ХЛ либо УХЛ для условий РФ.

К необязательной информации, которую производитель может указывать в условном обозначении АФК6, относятся:

• условный диаметр боковых отводов елки – только если он отличается от стволового прохода;

• специальное исполнение – М1 малогабаритная, М2 – М5 с муфтовым или фланцевым креплением отдельных элементов АФК6;

• КУ – наличие манифольда и/или обвязки переводит фонтанную арматуру в категорию устьевого комплекта;

• модификация – нестандартные размеры, использование задвижек особой конструкции обозначается номером, расшифровка которого имеется только в документации производителя для внутреннего пользования.

Размер диаметров и давления в условном обозначении АФК указывается исключительно в единицах измерения РФ – миллиметрах и мегапаскалях, соответственно. Это основное отличие от американского устьевого оборудования, где используются дюймы и psi (фунт/кв. дюйм).

Технические характеристики

Без точного указания DN и PN оборудование АФК6 обладает следующими характеристиками:

• устьевое (рабочее) давление – 35 МПа, 70 МПа, 105 МПа;

• диаметр прохода стволового – 50 мм, 65 мм, 80 мм, 100 мм, 150 мм;

• условный диаметр боковых патрубков фонтанной елки – 50 мм, 65 мм, 80 мм, 100 мм;

• номинальный размер боковых отводов трубной головки – 50 мм, 65 мм;

• диаметр фланцев трубной головки – 180 мм, 230 мм, 280 мм верхнего, 180 мм, 280 мм, 350 мм верхнего;

• диаметр НКТ – 60 – 114 мм;

• диаметр обсадной колонны – 140 – 508 мм (5 ½ – 20 дюймов);

• среда внутрискважинная – газ, газовый конденсат;

• температура рабочей среды – до +120°С;

• температура окружающей среды – от -60°С до +40°С;

• коррозионное исполнение – К1 для добычи флюида с максимум 6% содержанием углекислоты, К2 для рабочих сред с 6% в составе углекислоты и сероводорода, К3 при содержании CO₂ и H₂S до 25%;

• категория размещения первая по ГОСТ 15150;

• исполнение климатическое – УХЛ, У, ХЛ в зависимости от региона эксплуатации;

• подвеска НКТ – в адаптере трубной головки;

• количество лифтовых колонн – 1;

• схема обвязки трубной по ГОСТ 13846 – тип А, с одной крестовиной и одним адаптером;

• схема елки фонтанной по ГОСТ 13846 – 6, крестовая с двумя главными задвижками.

Возможны несколько вариантов комплектации – базовая, КУ (комплект устьевой, максимальная комплектация), пользовательская по предварительному согласованию между заказчиком и производителем.

Особенности конструкции

В своей категории устьевого наземного оборудования для нефтепромысловой отрасли АФК6 фонтанная арматура обладает следующими особенностями:

• фонтанная елка изготовлена по 6 типовой схеме ГОСТ 13846;

• трубная обвязка собрана по первой схеме ГОСТ 13846;

• массогабаритные характеристики устьевого оборудования низкие;

• две выкидных линии (струны) в одном вертикальном уровне, любая из которых может быть основной или запасной;

• два коренных запорных устройства для замены под давлением;

• обслуживание с низкой устьевой рабочей площадки;

• ручное, автоматическое, удаленное, комбинированное управление задвижками;

• коррозионное исполнение корпусных элементов регулирующей и запорной арматуры, фланцев, фланцевых фитингов, резьбовых соединений К1 – К3;

• добыча флюида по одной колонне насосно-компрессорных труб;

• любые варианты климатического исполнения.

Разработаны крестовые схемы АФК специально для газовых месторождений, для добычи нефти применяются крайне редко.

Фонтанная елка

По умолчанию АФК6 фонтанная арматура собрана на основе фланцевой крестовины. На боковых и верхнем ее фланцах крепится по одной прямоточной полнопроходной задвижке дисковой или шиберной конструкции. Снизу стоят последовательно сразу две задвижки, верхняя из которых всегда является рабочей, а нижняя становится резервной.

Поэтому на любом этапе эксплуатации возможно переключение на нижний уровень запорной арматуры для замены верхней задвижки без остановки скважины. Форма крестовины изначально обеспечивает две выкидные линии напротив друг друга. Что так же позволяет переключаться между ними по мере необходимости. Дополнительно сокращается длина манифольда за счет ориентации крестовины в пространстве.

Конструкция симметричная, со сбалансированным центром тяжести. Нагрузки равномерно распределены, не происходит перекоса фланцев и уплотнительных элементов внутри них. Что обеспечивает равномерный износ, а не быструю одностороннюю выработку, как на тройниковых асимметричных схемах.

Трубная обвязка

Крестовая АФК6 фонтанная арматура имеет следующую конструкцию трубной обвязки:

• трубная головка – толстостенная фланцевая крестовина, стоящая на колонной головке, служащая пьедесталом для фонтанной елки, боковые отводы служат для обвязки межтрубного пространства между ЭКТ и обсадной эксплуатационной колонной;

• адаптер, фланцевая катушка, планшайба или переходник – предназначен для фиксации насосно-компрессорной колонны, монтируется на верхний фланец трубной головки под коренную задвижку фонтанной елки;

• задвижки – крепятся на фланцы боковых патрубков крестовины трубной головки;

• линия КИП – на одну задвижку устанавливается фланцевая заглушка с манометром для контроля давления в межтрубном пространстве;

• технологическая линия – подключается ко второй боковой задвижке, используется для закачки в пласт технических жидкостей для ГРП и других методов повышения приемистости;

• клапаны воздушные и нагнетательные – расположены в нижнем фланце крестовины трубной головки, необходимы для регулирования межтрубного давления.

Подвеска в адаптере, планшайбе, трубной фланцевой катушке гораздо удобнее, чем фиксация НКТ в трубодержателе внутри самой трубной головки. За счет изготовления уплотнительной камеры посредством двух герметизирующих колец и пакера отпадает необходимость во время опрессовки полностью заполнять трубы НКТ. Что резко снижает бюджет строительства и обслуживания скважины.

Запорная и регулирующая арматура

Разработана АФК6 фонтанная арматура для газовых скважин с высокой степенью агрессивности и высоких давлений 35 – 105 МПа. Поэтому шаровые и пробковые краны для этого устьевого оборудования непригодны. Используются только задвижки – шиберные или дисковые.

Шиберная задвижка считается самой надежной для условий агрессивных сред малой плотности. Ее рабочий орган практически не подвергается коррозии, поскольку в фонтанной арматуре его положение нормально открытое, то есть, он почти не контактирует с рабочей средой.

Однако для обеспечения герметичности обычно применяется маслонаполненный корпус с принудительной подачей смазки. Что несколько увеличивает себестоимость обслуживания этой запорной арматуры.

Поэтому сегодня широко используются задвижки дискового типа ЗПМ, ЗПРМ компактной конструкции с поворотным быстросменным штуцером внутри нее в качестве затворного органа.

В отличие от классической задвижки эта арматура позволяет ступенчато регулировать характеристики потока рабочей среды путем замены дросселей под давлением.

Варианты исполнения

Существует классификация АФК6 арматуры фонтанной крестового типа по нескольким признакам:

• тип задвижек – дисковые, шиберные, всегда прямоточные полнопроходные;

• конструкция фитингов – литые, точеные;

• вид фланцевых соединений – плоские, приварные, бесфланцевые, кольцевые;

• климатическое исполнение – для холодного, умеренного умеренно-холодного климата;

• коррозионное исполнение – из легированных, нержавеющих, коррозионностойких, кислотоупорных сталей.

То есть, в зависимости от указанных условий АФК6 может сильно отличаться весом, габаритными размерами и конфигурацией.

Например, длина бесфланцевых крестовин меньше, чем у аналогичных фитингов с приварными фланцами. Посадочные поверхности на них выполнены на самой поверхности детали, а ответные фланцы задвижек крепятся непосредственно к ним.

Комплектация

В базовой комплектации фонтанная арматура АФК6 состоит из следующих элементов:

• трубная головка с адаптером для фиксации НКТ колонны;

• фонтанная елка – крестовина, фланцевые и резьбовые соединения;

• задвижки – две коренных, одна лубрикаторная (буферная), две манифольдные на основной резервной выкидных линиях, две линейных на боковых отводах трубной головки;

• дроссели – на выкидных линиях, регулируемого типа;

• обратный клапан и колено – соединяет выкидную линию с линейным трубопроводом межтрубного пространства;

• манометры – один на отводе трубной головки для мониторинга давления в межтрубном пространстве, второй в буферной зоне для контроля давления на устье.

Дополнительно устьевое оборудование может по требованию заказчика комплектоваться манифольдом, элементами обвязки трубной головки. Нерегулируемые дроссели так же необходимо указывать в заказе отдельным пунктом.