Выбор фонтанной арматуры

Целью работы является выбор устьевого оборудования по заданным параметрам.

Условия работы скважин таковы, что для обеспечения безаварийной и долговечной работы оборудования необходим тщательный выбор его схем, конструкции узлов и материалов деталей. Скорость движения выходящей из скважины смеси жидкости, газа, механических примесей (например, кварцевого песка) в некоторых частях арматуры достигает нескольких метров в секунду. Жидкость и газ часто агрессивны и вызывают интенсивную коррозию арматуры.
Аварии с арматурой, установленной на скважинах, приводят к открытому фонтанированию, а иногда к выбросу труб и пожарам. Ликвидация таких аварий требует больших затрат и времени. С другой стороны, масса и стоимость арматуры, устанавливаемой на одной скважине, велики.
Оборудование, контактирующее с пластовой жидкостью, газом или конденсатом находится под воздействием высокого давления, и пропускают через себя до нескольких тысяч тонн пластовой жидкости или миллионов кубометров газа, часто содержащих агрессивные среды (сероводород и углекислый газ), абразив, сильно минерализованную воду. Иногда температура пластовой жидкости достигает 200...2500 С, а температура окружающей среды на Севере, например, опускается до -500 С. Нередки случаи, когда перечисленные условия характерны для одного месторождения.
Наиболее интенсивное разрушение деталей устьевой арматуры, манифольда и запорных устройств возникают при сероводородной коррозии, приводящей к сульфидному растрескиванию стали из-за водородного охрупчивания. С увеличением прочности и твердости металла, с ростом действующих в сечении напряжений, особенно переменных, скорость коррозии увеличивается. Стали с высоким содержанием углерода корригируют быстрее, чем стали с низким. Поэтому для изготовления в антикоррозионном исполнении по отношению к сероводороду применяются, стали с небольшим содержанием углерода (0,05...0,22%), а нагрузки на изделие не должны приводить к большим напряжениям. Особый эффект дает легирование стали хромом, никелем, молибденом.
Интенсивную коррозию металла вызывает углекислый газ, с которым добывается все большее количество нефти и газа. Наилучший способ ее предупреждения – нанесения специальных покрытий и легирование.
Интенсивность сероводородной и углекислотной коррозии возрастает с увеличением влажности. В отсутствии влаги коррозия вообще прекращается.
Поэтому важнейшим средством предотвращения коррозии являются ингибиторы – вещества, создающие на поверхности металла прочную пленку, исключающую контакт агрессивной среды и влаги с металлом. В случаях разработки месторождений с высоким содержанием и сероводорода и углекислого газа даже высоколегированные стали, подвергаются коррозии, и лишь ингибирование может устранить коррозии среды.
Скорость коррозии возрастает с увеличением давления, влажности, температуры, скорости движения среды и действующих напряжений в металле. Поэтому в экстремальных случаях конструкция оборудования и режим его эксплуатации должны иметь также параметры и характеристики, которые позволяли бы уменьшать значения этих величин.

На нефтяных промыслах информацию о содержании нефти и воды в составе продукции скважины получают из состава пробы, отобранной из её потока. По одной отобранной из потока пробе делается прогноз о содержании нефти и воды в добываемой продукции скважины до следующего момента отбора пробы.
В ходе выполнения курсовой работы на основе анализа литературы, были рассмотрены общие сведения о фонтанной арматуре, произведен подбор устьевой арматуры, а именно:
1) выбрали арматуру устья АУЭЦН 65x14 ХЛ К1:
АУЭЦН – арматура устьевая электроцентробежного насоса;
65x14 – проходной диаметр 65 мм, рабочее давление – 14 МПа;
ХЛ - Вид климатического исполнения по ГОСТ 15150-69;
К1 - скважинная среда - нефть и газ с объемным содержанием СО2 до 6%
2) число отводов елки – 1, диаметр условного прохода отводов – 65 мм;
4) материал корпусных деталей: ст. 20, ст. 09Г2С, ст. 30 ХМА, ст. 13 ХФА, ст. 10Х18Н10Т, ст. 10Х17Н13МЗТ и пр.;
5) толщина стенки цилиндрической части арматуры составила 0,008 м;
В отличие от многих строительных материалов, применяемых включительно в строительстве, металлы используют практически во всех отраслях народного хозяйства. Это выдвигает на первое место вопросы оценки экономической эффективности их первоочередного использования.
При нарушении герметичности оборудования происходит утечка нефти и газа, загрязняется территория, возникает опасность пожара и отравления нефтяным газом. Поэтому негерметичности должны быть своевременно ликвидированы, а территория должна содержаться в чистоте.
Конструкция колонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечивать оптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного и межтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине, глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления и температуры.
Рабочее давление фонтанной арматуры должно быть не менее давления опрессовки эксплуатационной колонны.
Опрессовку фонтанной арматуры в собранном виде до установки на устье следует производить на пробное давление, предусмотренное паспортом, а после установки на устье скважины – на давление опрессовки эксплуатационной колонны. Результаты опрессовок оформляются актами.
В случае производства работ (гидроразрыв пласта, кислотные обработки, различные заливки и т.д.), требующих давлений, превышающих допустимые, необходимо устанавливать на устье специальную арматуру, а эксплуатационную колонну защищать установкой пакера.
Фонтанная арматура должна оснащаться заводом-изготовителем дросселями с ручным, а по требованию заказчика – с дистанционным управлением, запорной арматурой с дистанционным и (или) ручным управлением и обеспечивать возможность замены манометров с использованием трехходового крана без снижения давления до атмосферного.
При эксплуатации скважины с температурой на устье свыше 200 С должна применяться соответствующая фонтанная арматура, конструкция и термостойкость которой обеспечивают безопасность технологического процесса и обслуживающего персонала.
К обслуживанию арматуры может быть допущен персонал, прошедший соответствующее обучение изучивший её устройство. принцип работы и ознакомленный с настоящей инструкцией.
Монтаж арматуры, ее обслуживание и меры по технике безопасности должны соответствовать требованиям инструкции «Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности», утвержденных Госгортехнадзором России, «Правилам по технике безопасности при работе на стендах для гидравлических испытаний оборудовании выпускаемого заводами химического и нефтяного машиностроения»
При эксплуатации фонтанной арматуры возможны возникновения следуюших опасностей:
механические повреждения;
разрушение деталей под действием давления;
разгерметизация фланцевых соединений.
Производство монтажных и демонтажных работ, устранение неисправностей, замену быстроизнашивающихся деталей под давлением запрещается.
Работа по подтягиванию резьбовых соединений должна производится при отсутствии внутреннего давления ключами‚ снабженными накладными головками, без использования дополнительных рычагов.
Тщательно проверять надежную работу всех задвижек посредством их открытия и закрытия.
Запрещается нахождение вдоль оси нагнетательного клапана при выполнении технологических операций.