К запорным устройствам относятся задвижки и краны -для перекрытия или открывания каналов арматуры и манифольда, к регулирующим - сменные штуцеры и вентили для изменения дросселированием расхода пластовой жидкости или газа.
В зависимости от схемы фонтанной арматуры или манифольда число запорных устройств в елке и трубной головке может составлять 10...12, а в манифольде - 15...20 задвижек или кранов.
Аналогичные запорные устройства используются в арматуре газлифтных и нагнетательных скважин.
Запорные устройства - задвижки и краны применяемых в фонтанной арматуре типов широко используются в оборудовании почти для всех технологических процессов и операций при добыче нефти и газа, а в несколько измененном виде и при бурении скважин.
Запорные устройства фонтанной арматуры изготавливаются 3-х типов:
Клиновая задвижка
Клиновая задвижка (рис. 5) наиболее простая, но имеет существенные недостатки: в открытом положении клин 7 поднят выше проходного отверстия, и уплотняющие поверхности клина и кольца в корпусе практически омываются потоком смеси, идущей из скважины. При этом идет коррозия и эрозия мест уплотнения. Открытая полость задвижки представляет собой местное сопротивление с расширением. Здесь образуются вихри и создаются условия для выпадения солей и механических примесей.
Рис. 5. Клиновая задвижка: 1 — маховик; 2 — крышка манжеты; 3 — манжета; 4 — шпиндель и его бурт осевой опоры; 5 - крышка задвижки; 6 — прокладка; 7 — клин; 8 — корпус; 9 — кольцо
Прямоточная задвижка
Прямоточная задвижка (рис. 6) в закрытом и открытом состоянии (в последнем состоянии отверстие устанавливается по оси канала корпуса) имеет уплотняющие поверхности закрытыми.
Рис. 6. Прямоточная задвижка: 1 — маховик; 2 — корпус подшипника; 3 — крышка задвижки; 4 — шпиндель; 5 — прокладка; 6 — поршень; 7 — шейка корпуса; 8 — гайка плашек; 9 — втулка; 10 — плашка; 11 - корпус
Две половинки плашки 10 разжимаются пружинами и прижимаются к корпусу. Канал не изменяет своего диаметра. Задвижка заполнена густым маслом, а полости 7 - смазкой, которая поступает к местам уплотнения плашек под давлением среды, перeдаваемым через поршни 6.
Промышленностью выпускаются прямоточные задвижки типа ЗMC1 с принудительной подачей смазки с ручным управлением с условным проходом 65, 80, 100 и 150 мм, рассчитанные на давление 21 и 35 МПа. В настоящее время вместо задвижек ЗМС1 выпускаются модернизированные задвижки типа ЗМ и ЗМС, прямоточные задвижки типа ЗМАД, рассчитанная на давление 70 МПа, с автоматической подачей смазки и ручным управлением.
Пробковый кран
Пробковый кран (рис. 7) состоит из корпуса 1, конической пробки 2, крышки 3, через которую проходит регулировочный винт 4, позволяющий регулировать рабочий зазор между уплотнительными поверхностями корпуса пробки.
Уплотнение регулировочного винта осуществляется манжетами 5, поджатие которых производится грундбуксой. Управление краном осуществляется путем поворота пробки 2 (через шпиндель 7 и кулачковую муфту 6) рукояткой 8 до ее упора (рукоятки) в выступы горловины корпуса
Рис. 7. Пробковый кран: 1- корпус; 2 — конус; 3 — крышка; 4 — регулирующий винт; 5 — манжеты; 6 — кулачковая муфта для проворота конуса шпинделем; 7 — шпиндель; 8 — рукоятка; 9 — нажимной болт для подачи смазки; 10 — обратный клапан; 11 и 12 — ограничитель и пружина клапана
Регулирующие устройства
На выкидных линиях, после запорных устройств, для регулирования режима работы скважины ставят регулирующие устройства (штуцеры), обеспечивающие дрессирование потока вследствие изменения площади проходного сечения. Они подразделяются на нерегулируемые и регулируемые. Нерегулируемый штуцер зачастую представляет собой диафрагму или короткую втулку (насадку) с малым отверстием. Диаметр отверстия штуцера может составлять 5 - 25 мм.
Регулируемые штуцеры
Регулируемые штуцеры (рис. 8) позволяют бесступенчато регулировать давление на выкиде фонтанной скважины за счет осевого перемещения шпинделя штуцера с насадкой, входящей в гнездо. Из-за переменного профиля насадки площадь кольцевого отверстия между гнездом и насадкой при перемещении шпинделя меняется в пределах от 3 до 35 мм, что и позволяет регулировать расход жидкости или газа. Штуцер рассчитан на рабочее давление до 70 МПа.
Для облегчения управления штуцерами и для возможности телеуправления они оснащаются приводом.
При агрессивных средах и больших расходах жидкости или газа насадка шпинделя и гнездо штуцера быстро изнашиваются.
Для повышения износостойкости этих деталей они изготавливаются из специальных композитных материалов. Однако и это не исключает необходимости в частых сменах регулируемого штуцера. Поэтому в подобных условиях применяются сменные, втулочные штуцеры с разными диаметрами отверстий, которые при износе поверхности отверстия снимаются с фонтанной арматуры и заменяются новыми.
Рис. 8. Регулируемый штуцер: 1 - сменная насадка; 2 - втулка
Смена обычного втулочного штуцера трудоемка и длительна. Для облегчения и ускорения этой операции применяются быстросменные штуцеры. За счет использования сменных втулок с отверстиями диаметром 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30 мм и возможности их быстрой смены можно ступенчато регулировать расход жидкости или газа. Штуцер рассчитан на рабочее давление 70 МПа.
Рис. 9. Быстросменный штуцер: 1 - обойма; 2,9 - уплотнительные кольца; 3 — пружина; 4 - дроссель; 5 — уплотнение дросселя; 6 — винт; 7 — проточка; 8 — корпус; 10 - кольцо
Вопросы для контроля
1. Назначениефонтанной арматуры.
2.Назначениетрубной головки.
3. Назначение фонтанной ёлки.
4. Классификация фонтанных арматур. Схемы.
5. Тройниковая фонтанная арматура, ее особенности.
6. Крестовиковая фонтанная арматура, ее особенности.
7. Назначение манифольда
8.Назначение запорных устройств фонтанной арматуры
9. Назначение регулирующих устройств фонтанной арматуры
10. Преимущества и недостатки клиновой задвижки.
11. Преимущества и недостатки пробкового крана.
12. Регуляторы дебита фонтанных арматур.
13. Как испытывается фонтанная арматура?