Фонтанная арматура: что это и её виды

Фонтанная арматура для нефтяных и газовых скважин — это комплекс оборудования, монтируемого на устье скважины, обеспечивающий безопасное и эффективное управление давлением, потоком жидкостей и газов. Она играет ключевую роль в обеспечении безопасности буровых работ, а также стабильной эксплуатации. Имеет сложное устройство, включающее колонную и трубную головки, фонтанную елку, а также манифольд.

В этой статье мы погрузимся в детали конструкции, функций и роли фонтанной арматуры в процессе бурения.

Функции фонтанной арматуры

Среди основных функций оборудования:

• Удержание на весу колонн НКТ. Подвеска одного или двух рядов насосно–компрессорных труб, их герметизация и поддержка оптимального давления;

• Предотвращение аварий. Фонтанная арматура действует как предохранительное устройство, предотвращая неожиданные выбросы (фонтанирование) нефти, газа или воды;

• Управление потоком. Регулировка и управление потоком добычи, обеспечение оптимальных условий ее эксплуатации, перенаправление продукции в манифольд;

• Герметизация устья скважины. Обеспечение надежной герметизации между различными частями скважины и оборудования на поверхности;

• Изоляция и закрытие. Арматура выполняет функции быстрого перекрытия или изоляции скважины, например, при аварийных ситуациях, плановом техническом обслуживании или проведении различных технологических операций.

Устройство фонтанного оборудования

В общем виде, устройство фонтанной арматуры состоит из следующих 5 составляющих:

• колонная головка
• трубная головка
• фонтанная ёлка
• регулируемый штуцер
• пневмоуправляемая задвижка.

Колонная головка

Колонная головка в фонтанной арматуре для нефтяных и газовых скважин — элемент оборудования, который служит для контроля над давлением и управления потоком углеводородов во время бурения и после его завершения.

Колонная головка обеспечивает:

• удержание давления в скважине и предотвращение неконтролируемого выброса углеводородов на поверхность;
• подвеска и удержание верхней части буровой колонны, а также обеспечение герметичного соединения между колонной и оборудованием на поверхности;
• подключения к арматуре фонтанных клапанов. Это позволяет контролировать и направлять поток углеводородов во время бурения и эксплуатации скважины;
• ввод специализированного инструмента и оборудования для проведения ремонтных и технических работ.

Трубная головка

Трубная головка в фонтанной арматуре – элемент оборудования, располагаемый на поверхности, предназначенный для поддержки и уплотнения фонтанных труб и обеспечения безопасной эксплуатации. Используется для соединения между подземными частями скважины и оборудованием на поверхности.

Также трубная головка обеспечивает:

• поддержку, уплотнение колонны и других компонентов, таких как насосно–компрессорные трубы;
• соединение с фонтанной арматурой, создание точек для подключения фонтанных клапанов, блокирующих устройств и т. д.;
• предотвращение выбросов при повышении давления в скважине, в сочетании с другими компонентами фонтанной арматуры трубная головка предотвращает неконтролируемые потоки углеводородов на поверхность;
• осуществление различных манипуляций с оборудованием внутри скважины, к примеру, замена насосов или проведение исследований.
• управление производством, регулировка и контроль добычи полезных ископаемых.

Фонтанная ёлка

Фонтанная ёлка — это комплексное устройство в фонтанной арматуре, предназначенное для управления давлением и потоком углеводородов, добытых из подземных скважин. Внешне устройство напоминает «ёлку» своим распределением клапанов и ответвлений, отсюда и такое название.

Помимо контроля давления в скважине, фонтанная ёлка обеспечивает:

• регулировку потока полезных ископаемых, а также  полное его перекрытие при необходимости;
• осуществление различных манипуляций с оборудованием внутри скважины, таких как введение инструментов для исследования или ремонта;
• мониторинг основных параметров (давление, температура, расход и т.д.) благодаря установленным измерительным приборам и датчикам;
• размещение отсекающих клапанов, которые автоматически закрывают скважину при критических отклонениях параметров.

В состав оборудования входят запорные регулирующие устройства (штуцеры), а также фитинги (катушки, тройники и т.д.). Именно через них и происходит соединение, а также взаимодействие отдельных компонентов фонтанной арматуры.

Манифольд

Манифольд фонтанной арматуры — это система труб и клапанов, которая управляет потоком добываемых углеводородов. Он позволяет перераспределять, регулировать и изолировать потоки полезных ископаемых от различных скважин.

Манифольд играет ключевую роль в безопасности и эффективности производства. Обеспечивает оперативное перенаправление потоков в случае аварийных ситуаций и подключения дополнительного оборудования.

Схемы разработки и установки фонтанной арматуры

Алгоритм и этапы установки фонтанной арматуры определяются характеристиками скважины, геологическими условиями местности и техническими требованиями производства.
В общем понимании, выделяют 5 основных этапов:

• Проектирование.

Анализ параметров скважины для выбора подходящей арматуры: давление, температура, характеристики углеводородов и геологические условия;

• Выбор компонентов.

Определение необходимых компонентов: фонтанная ёлка, клапаны, манифольды, уплотнители и прочие элементы;

• Установка.

Закрепление фонтанной арматуры на верхней части скважины, устье. Соединение с буровой установкой и системами контроля;

• Тестирование.

Проверка герметичности соединений, испытания на предельные давления, функциональные тесты клапанов и других устройств;

• Эксплуатация и обслуживание.               

Регулярный контроль состояния арматуры, замена изношенных частей, реагирование на аварийные ситуации.

Классификация фонтанных арматур

В зависимости от различных параметров и условий эксплуатации, фонтанная арматура может быть классифицирована по следующим критериям.

По назначению:

• для нефтяных скважин;
• для газовых;
• для газоконденсатных;
• для водозаборных.

По давлению:

• низкого давления;
• среднего давления;
• высокого давления;
• сверхвысокого давления.

По конструкции:

• ёлочная (состоит из ряда клапанов, расположенных вертикально и горизонтально);
• линейная (все компоненты расположены на одной линии).

По типу установки:

• наземная;
• подводная (для морских и океанических скважин).

По материалу изготовления:

• стальные;
• нержавеющие;
• коррозионно-стойкие сплавы.

По способу управления:

• ручное управление;
• автоматическое или дистанционное управление.

Правильный выбор и эксплуатация фонтанной арматуры критически важны для успешной работы нефтегазовых объектов. Доверяйте вопросы компоновки, разработки и установки оборудования только компаниям, имеющим квалифицированные кадры и прикладные знания в данном вопросе.