Файл: Наземное скважинное оборудование.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Институт геологии и нефтегазовых технологий
Кафедра геологии нефти и газа имени академика А.А. Трофимука
КОЛЛОКВИУМ № __3__
по дисциплине «Оператор по добыче нефти и газа»

на тему:
Наземное скважинное оборудование
^{название}

Рецензент:	Студент (бакалавр): Группы 03-008 Специализация - Нефтегазовое дело Курбанов____________________________ Фамилия Ленар__________________________________ Имя Негматович_____________________________ Отчество
Доцент, кандидат технических наук
Яраханова________________________ Диляра___________________________ Газымовна________________________
_________________________________	___________________________________
Подпись	Подпись

Казань 2023

Содержание

Что относится к наземному оборудованию скважин?

Наземным оборудованием принято называть - промысловое оборудование, используемое для добычи углеводородов и их полевой очистки.

Оно необходимо для:

• 
  Регулирования нормы отбора нефти из скважин,
  
• 
  Очистки углеводородов по мере их подъема на поверхность.
  

К наземному оборудованию относится:

• 
  Устье скважины - представляет собой систему труб из чугуна или стали на верху скважины, которая с поверхности регулирует давление в скважине;
  
• 
  Головка обсадной колонны - соединяющее звено между обсадными конструкциями и разнообразным нефтяным устьевым оборудованием;
  
• 
  Головка насосно-компрессорной колонны - оборудование, удерживающее насосно-компрессорную колонну в устойчивом положении, а также несколько снижает нагрузку на нее;
  
• 
  Фонтанная арматура - комплект арматуры, предназначенный для оборудования устья нефтяных и газовых скважин с целью их герметизации, контроля и регулирования режима эксплуатации;
  
• 
  Сепаратор - установка, используемая для разделения попутного газа и свободных жидкостей;
  
• 
  Отстойник - резервуар для отстаивания водно-нефтяной эмульсии и мн. др.
  

---

• 
  Колонная головка:
  

Колонная головка предназначена для обвязки устья скважины с целью герметизации межтрубных пространств, а также для подвески обсадных колонн и установки фонтанной арматуры.

Колонная головка обеспечивает возможность контроля за давлениями во всех межтрубных пространствах скважины.

• 
  Устьевая арматура - состоит из двух элементов: трубной головки и фонтанной елки.
  

Фонтанная ёлка предназначена для направления и регулирования потока жидкости из фонтанных труб.

Трубная головка предназначена для подвески фонтанных труб (НКТ).



Рис. 1 – Изображение оборудования фонтанной арматуры.

• 
  Рабочие манифольды (обвязка устья скважины)
  

Трубная обвязка — часть фонтанной арматуры, устанавливаемся на колонную обвязку, предназначена для обвязывания одного или двух скважинных трубопроводов, контроля и управления потоком скважинной среды в затрубном (межтрубном) пространстве.

Скважинный трубопровод своим верхним концом закрепляется в катушке‑трубодержателе, устанавливаемой на трубную головку, либо в муфте‑трубодержателе, устанавливаемой в корпусе трубной головки.

 



Рис. 2 – Комплекс устьевого фонтанного оборудования:

1 – оборудование обвязки обсадных колонн; 2 – фонтанная арматура; 3 – манифольд; 4 – станция управления арматурой

Манифольд (англ. manifold, от many — много и fold — складка, сгиб) вентильный блок — элемент нефтегазовой арматуры, представляющий собой несколько трубопроводов, обычно закреплённых на одном основании, рассчитанных на высокое давление, и соединённых по определённой схеме, и снабжённых необходимой запорной, иной арматурой.

Манифольды применяются для перераспределения или смешения потока газа или жидкости между одним или несколькими входами и одним или несколькими выходами. Так же применяются для подключения дифференциальных манометров и других контрольно-измерительных приборов к технологическому оборудованию и магистральным трубопроводам. Манифольд входит в состав противовыбросового оборудования на местах добычи нефти и природного газа.

---

Привод СШН – наземная часть скважинной штанговой установки, предназначенная для создания возвратно-поступательного движения колонны насосных штанг и насоса. Существуют приводы различных типов: балансирный (станки-качалки), гидравлический, цепной, линейный, с монтажом на устье и на фундаменте. [1].

Виды, схемы и принцип работы станков-качалок

Станок-качалка — тип наземных приводов скважинных штанговых насосов, используемый при эксплуатации нефтяных скважин . Станок-качалка представляет собой механизм, преобразующий вращательное движение электродвигателя в возвратно- поступательное движение колонны штанг.

Принцип работы:

Электричество подается па электродвигатель станка-качалки. Двигатель вращает механизмы станка-качалки так, чтобы балансир станка начинает двигаться как качели и подвеска устьевого штока получает возвратно-поступательные движения. Энергия передается через штанги – длинные стальные стержни, скрученные между собой специальными муфтами. От штанг энергия передается штанговому насосу, который захватывает нефть и подает ее наверх. [2].

• Балансирный станок-качалка

Балансирный станок-качалка имеет кривошипно-шатунный механизм, состоящий из балансира, установленного на стойке, шатунов, кривошипов, и обеспечивает преобразование вращательного движения кривошипов в возвратно-поступательное движение головки балансира. 

Существуют балансирные станки-качалки с гидропневматическим и пневматическим уравновешиванием, они сложнее в изготовлении, дороже и, несмотря на некоторое уменьшение габаритных размеров, более металлоемки. Трансмиссия станка-качалки состоит из редуктора и клиноременной передачи. Для привода применяют, как правило, электродвигатель, возможно использование двигателя внутреннего сгорания.

• Безбалансирные станки-качалки

Безбалансирные станки-качалки, в которых возвратно-поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины пирамиде-опоре. 

Станок-качалка состоит из ряда самостоятельных узлов: 

• 
  Фундамент служит для установки и крепления станка-качалки.
  
• 
  Рама предназначена для установки на ней всего оборудования СК и выполняется из профильного проката в виде двух полозьев, соединенных поперечниками, и имеет специальную подставку под редуктор.
  
• 
  Стойка является опорой для балансира и выполняется из профильного проката в виде четырехгранной пирамиды.
  
• 
  Балансир предназначен для передачи возвратно-поступательного движения колонне штанг.
  
• 
  Опора балансира — ось, оба конца которой установлены в сферических роликоподшипниках, расположенных в чугунных корпусах.
  
• 
  Траверса выполняет роль связующего звена между кривошипно-шатунным механизмом и балансиром и конструктивно выполняется в виде прямолинейной балки из профильного проката.
  
• 
  Опора траверсы шарнирно соединяет балансир с траверсой.
  
• 
  Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования вращательного движения вала редуктора в возвратно-поступательное движение балансира и состоит из двух шатунов и двух кривошипов с противовесами;
  
• 
  Шатун — стальная трубная заготовка, на одном конце которой вварена верхняя головка шатуна, а на другом — башмак. Палец верхней головки шатуна шарнирно соединен с траверсой. В станках-качалках СК8-3,5-5600 и СК 10-3-5600 в верхней головке шатуна применен шарнирный подшипник ШС. Башмак болтами прикреплён к нижней головке шатуна. Палец кривошипа конусной поверхностью вставляется в отверстие кривошипа и через разрезную втулку затягивается с помощью гаек.
  

---

Рис. 3. Станок-качалка типа СКД:1—подвеска устьевого штока; 2—балансир с опорой; 3—стойка; 4—шатун; 5—кривошип; 6—редуктор; 7—ведомый шкив; 8—ремень; 9—электродвигатель; 10—ведущий шкив; 11—ограждение; 12—поворотная плита;13—рама; 14—противовес; 15—траверса; 16—тормоз.[1]



Рис. 4 – Безбалансирный станок-качалка

1-опорная стрела; 2-рама; 3-цепное колесо; 4-роликовые цепи; 5-траверса; 6- шатуны; 7-редуктор; 8-электродвигатель; 9-кривошипы; 10-грузы.

При вращении вала редуктора и укрепленных на валу кривошипов канаты подвески и колонна штанг совершают возвратно-поступательное движение. Отсутствие тяжелого высокоподнятого на пирамиде-стойке балансира позволяет уменьшить массу безбалансирных станков и несколько улучшить кинематику привода. Безбалансирные станки-качалки уравновешиваются с помощью противовесов, укрепляемых на кривошипе, как и у балансирных СК. Однако центр тяжести противовеса имеет по отношению к точке прикрепления шатунов угловое смещение, зависящее от наклона линии, соединяющей центры вращения шкивов на опоре и оси главного вала кривошипа. [3].

Фонтанная арматура. Виды арматуры. Принцип действия.

Фонтанная арматура — комплекс устройств, узлов, труб, фланцев, которые в совокупности обеспечивают работу фонтанирующей скважины.(***)

Фонтанная арматура предназначена для выполнения множества функций.
Одна из них - это типовые обвязки трубопроводов.
Это устройство позволяет управлять потоком среды в скважине и осуществлять контролирующие производство процессы.

Фонтанная арматура широко используется при герметизации и при проводке отводов выкидных линий.
Практически во все типовые виды работ, связанных с прокладкой трубопроводов, необходимо задействовать подобное устройство. [4].

Фонтанная арматура - система механизмов и устройств, предназначенных для:

• 
  Герметизации устья насосных и фонтанных скважин и их взаимной изоляции
  
• 
  Перекрытия и перенаправления получаемой продукции в манифольд
  
• 
  Удержания на весу колонн НКТ
  
• 
  Обеспечения непрерывности работы скважины
  
• 
  Проведения различных технологических операций
  

---

Фонтанную арматуру принято классифицировать по следующим признакам:

• 
  Рабочее давление (размах от 7 до 105 МПа)
  
• 
  Схема исполнения (указанные восемь)
  

число труб, опускаемых в скважину (один либо два ряда труб)

• 
  Конструкция запорных устройств (краны, задвижки)
  
• 
  Ширина проходного сечения по стволу и боковым отводам (размах от 50 до 100 мм)
  

В самом общем виде фонтанную арматуру можно представить следующим образом:

1 - колонная головка

2 - трубная головка

3 - фонтанная ёлка

4 - регулируемый штуцер

5 - пневмоуправляемая задвижка.


Колонная головка используется для подвески обсадных колонн, герметизации пространства между трубами и контроля давления в трубах

Трубная головка применятся для герметизации и подвески лифтовых колонн, это особенно эффективно при концентрическом или параллельном спуске колонн в скважину

Фонтанная ёлка должна распределять и регулировать продукцию, выходящую из скважины.

В устройство фонтанной ёлки входят:

• 
  запорные регулирующие устройства (различные штуцеры)
  
• 
  фитинги (катушки, тройники и тп.)
  

Фонтанная арматура соединяется с трубопроводами через манифольд.

Между собой компоненты фонтанной арматуры взаимодействуют посредством фланцев или хомутов.

Кратко о процессе:

Продукция скважины по рабочему отводу фонтанной ёлки поступает далее в манифольд, который представляет собой систему труб и отводов с задвижками или кранами.

Манифольд служит для соединения фонтанной арматуры с трубопроводом, по которому продукция скважины поступает на групповую замерную установку (ГЗУ).Манифольд имеет штуцер регулирования расхода продукции скважины, вентили для отбора проб жидкости и газа, устройство для сброса продукции на факел, предохранительный клапан. Аналогичный манифольд имеется и у резервного отвода фонтанной ёлки.

Виды арматуры:

Госстандарт определил несколько видов фонтанной арматуры:

1. 
   Тройниковая/Крестовая (выбор зависит от конфигураций фонтанной елки). Боковые отводы подсоединяются к сборным и замерным установкам с помощью выкидных линий.
   
2. 
   Двухрядная или однорядная (количество рядов насосных изделий, спускающихся в скважину).
   
3. 
   Оснащена задвижками или кранами. Задвижки используют для нефтяных скважин, а краны – для газовых.
   

---