Разработана фонтанная арматура АФК для решения целого комплекса задач:

• обеспечение герметичности устья скважины;
• крепление колонны насосно-компрессорных труб;
• обвязка внутритрубного и затрубного пространства;
• закачивание в пласт, затрубное пространство реагентов;
• перенаправление потока флюида в выкидную линию и дальше на АГЗУ;
• переключение режимов добычи по мере необходимости;
• спуск в скважину измерительных приборов, приспособлений, оборудования.

Фонтанная арматура является наземной частью устьевого оборудования. Конструкция АФК состоит из двух частей – трубная обвязка снизу, фонтанная елка сверху. Монтируется на верхний фланец колонной головки, соединяется с выкидной линией манифольда. АФК имеет несколько типоразмеров и вариантов исполнения для не одинаковых эксплуатационных условий.

Расшифровка условного обозначения

Условное обозначение для фонтанной арматуры АФК приводится в стандарте ГОСТ 13846:

Буква «а» к схеме фонтанной елки добавляется при наличии в стволе двух колонн НКТ. При этом добавляется еще одна катушка или внешняя эксплуатационная колонна подвешивается внутри крестовины трубной головки.

Условия эксплуатации К1 обозначают содержание углекислоты в нефти менее 6%, К2 – CO₂ и сероводорода до 6%, К3 – и углекислоты, и H₂S менее 25%. Размер отверстий в верхнем и нижнем фланце трубной головки всегда больше условного диаметра стволового прохода – 180 – 280 мм и 180 – 350 мм, соответственно.

Таким образом, от АФ арматуры АФК устьевое оборудование отличается только способом крепления колонны насосно-компрессорных труб. В отличие от АФКЭ здесь нет кабельного ввода, так как добыча осуществляется исключительно фонтанным способом.

Назначение и применение

По умолчанию фонтанная арматура АФК является разновидностью устьевого оборудования наземного базирования. Она монтируется на колонную головку сразу после окончания бурения вместо комплекта противовыбросового оборудования. АФК используется, как при освоении, так и при дальнейшей эксплуатации скважины.

Однако на некоторых этапах освоения/эксплуатации ПВО снова может быть установлено на устье для профилактики газонефтеводопроявлений ГНВП. В средней части АФК присоединяется к выкидной линии манифольда, внизу имеет две линии – одну с манометром для измерения давления в затрубном пространстве, другую – для закачивания туда реагентов.

В верхней части имеется фланец, через который к фонтанной арматуре подключается лубрикатор для спуска в ствол различного оборудования, инструмента.

Используется АФК арматура на устье скважин по добыче газа, нефти, газоконденсата, как на материковой части РФ, так и на морском шельфе.

Устройство фонтанной арматуры

Основными конструктивными элементами фонтанной арматуры АФК являются трубная обвязка и фонтанная елка. Каждая из них представляет собой сборочную единицу. Трубная обвязка собирается из следующих элементов:

• трубная головка – крестовина в чистом виде или с дополнительными стволовыми катушками, переходниками, фланцевыми соединениями, крепится нижним фланцем к верхнему фланцу колонной головки;
• боковая измерительная линия – присоединяется фланцем к боковому патрубку крестовины, оснащается задвижкой (краном) и манометром;
• боковая технологическая линия – крепится ко второму боковому фланцу трубной головки, имеет задвижку и глухой фланец, который демонтируется при необходимости закачки в затрубное пространство реагентов.

Фонтанная елка состоит из нескольких целевых зон:

• главная задвижка (на газовых скважинах шаровый кран);
• тройник или крестовина (в схемах 2 и 4 по два тройника друг над другом);
• буферная зона с задвижкой и манометром, показывающим устьевое давление;
• выкидная линия – задвижка, присоединяемая к манифольду;
• дроссель – регулируемый, не регулируемый для изменения характеристик потока.

Для сброса избыточного давления нагнетательная линия может соединяться с затрубной линией посредством отвода, колена через обратный клапан.

Особенности конструкции

Изначально фонтанная арматура АФК обладает следующими конструкционными особенностями:

• наличие переводника над верхним фланцем трубной головки для крепления насосно-компрессорной колонны;
• отсутствие кабельного ввода в верхней части трубной головки.

Схемы трубной обвязки и елки выбираются индивидуально. Возможно моноблочное исполнение АФК.

Рабочие характеристики

По умолчанию фонтанная арматура АФК имеет следующие эксплуатационные свойства:

• конструкция – крупногабаритная сборочная единица из фитингов, запорной, регулирующей арматуры, фланцевых и быстроразъемных соединений, труб, измерительной аппаратуры с ручным, дистанционным, автоматическим или комбинированным приводом;
• давление рабочее – 14 – 140 МПа;
• рабочая среда – газоконденсат, нефть, природный газ;
• характеристики среды – максимум 80% пластовой воды по объему, содержание абразивных веществ в пределах 25 мг/л, химических примесей до 25% (сероводород, углекислота);
• условные проходы – 50 – 150 мм (центральный ствол), 50 – 100 мм (боковые отводы елки), 50 или 65 мм (боковые патрубки трубной головки); соединение – фланцевым способом;
• исполнение – хладостойкое ХЛ, обычное У, УХЛ, коррозионно-стойкое К1, К2, К3;
• температура рабочей среды – максимум +120°С; температура окружающей среды – от -60°С до +40°С;
• категория размещения по ГОСТ 15150 – первая;
• схема фонтанное елки – 1, 2, 3, 4, 5, 6;
• класс материалов по американскому стандарту API 6 A – АА, ВВ, СС, DD , EE ;
• уровень технических требований по API 6 A – PR 1 или PR 2;
• уровень спецификации по API 6 A – PSL 1 … PSL3G ;
• резьба для НКТ подвески – согласно ГОСТ 633, JFE BEAR , VAM TOP , TMK UP PF , TMK UP FMT ;
• уплотнение подвески – металл-металл, мягкое, вторичное П-образной или лепестковой манжетой с нажимными кольцами в зависимости от диаметра;

Отечественный стандарт допускает объединять несколько узлов в одну сборку. В этом случае фонтанная арматура АФК называется моноблочной. Вместо прямых крестовин могут использоваться V-образные фитинги для снижения износа от коррозии и абразива.

Варианты исполнения

В зависимости от эксплуатационных условий фонтанная арматура АФК может иметь следующие варианты исполнения:

• 1, 2, 3, 4. 5 или 6 схема елки, зависит от типа добываемого флюида, количества химических примесей и абразива в нем, устьевого давления; схема 1 или 2 трубной обвязки, зависит от дебита скважины;
• коррозионно-стойкое исполнение К1, К2, К3, не коррозионное УХЛ, ХЛ, используются разные стали, сплавы для фитингов, корпусных деталей арматуры;
• тип запорной арматуры – шиберные задвижки для нефти, шаровые или пробковые краны для газа;
• конструкция регулирующей арматуры – регулируемый, не регулируемый дроссель;
• управление запорной, регулирующей арматурой – вручную, через механический редуктор, автоматически, дистанционно электрическим, пневматическим, гидравлическим, электромагнитным приводом.

Вариант исполнения выбирается проектировщиком на основании характеристик пласта, региона эксплуатации.

Схема фонтанной елки

Согласно ГОСТ 13846 фонтанная арматура АФК может иметь одну из шести типовых схем елки:

• 1 – 4 схемы тройникового типа, собранные на основе одного или двух одноименных крупногабаритных толстостенных фитингов, применяются в основном для нефтяных скважин;
• 5,6 схемы крестового типа, собранные на основе одной крестовины, используются преимущественно в газовых скважинах;
• 1 – 4 схемы рассчитаны на рабочее давление 7 – 35 МПа;
• 5, 6 схемы эксплуатируются под давлением 35 – 105 МПа;
• первая и вторая схемы имеют одну выкидную линию, предназначена для флюида без механических примесей, сероводорода, углекислоты;
• третья и четвертая схемы имеют две выкидных линии, рабочей всегда назначается верхняя, запасной нижняя;
• 3, 4 схемы позволяют заменить изношенный тройник под давлением за счет переключения на нижнюю выкидную линию;
• во 2, 4 и 6 схемах имеются дублирующие центральные задвижки;
• в фонтанной арматуре для добычи нефти чаще стоят задвижки, для откачивания из пласта газа/газоконденсата – краны.

Для трубной обвязки разработано две схемы – с одной крестовиной для обвязки затрубного пространства и подвешивания одной НКТ колонны и с двумя крестовинами для двух лифтовых колонн, расположенных одна внутри другой.

Размерный ряд

Для фонтанной арматуры АФК стандартом ГОСТ 13846 предусмотрены следующие размеры:

Изготавливается фонтанная арматура АФК по регламенту ГОСТ 13846, ТУ 3365 по заранее предоставленным характеристикам скважины, региона эксплуатации. Возможны различные варианты комплектации, доставки.