ГОСТ 13846-89 Арматура фонтанная и нагнетательная. Типовые схемы, основные параметры и технические требования к конструкции

Фонтанной арматурой (ФА) называется комплекс устройств, конструктивных узлов и труб с фланцевыми соединениями, совокупность которых обеспечивает работу фонтанирующих скважин. В состав блока, который устанавливается на колонную головку, входит устьевое оборудование и трубная обвязка, укомплектованная задвижками, фитингами, дросселями.

Маркировка

Маркировочный код оборудования содержит в себе следующую информацию: название, шифр, обозначение изделия согласно документации на поставку.

Особенности маркировки оборудования:

• Название. Аббревиатурой ФА (АФ) и AH(HA) обозначается фонтанная и нагнетательная арматура, индексами EH и ЕФ — устьевое оборудование.
• Способ монтажа. Если трубопровод подвешивается в переводнике, то проставляется индекс K. Другие способы монтажа не имеют обозначения.
• Тип запорного механизма. Наличие блока ДУ маркируют индексом Д, полностью автоматические системы обозначают — A, комбинированные — B.
• Размеры. Следующие элементы маркировки — внутренний диаметр боковых отводов и ствола ЕФ или EH.
• Рабочее давление. Этот параметр указывается цифрами в МПа.

При необходимости в маркировочном коде проставляется индекс. обозначающий модификацию или модернизацию устройства.

Дополнительно указывается коррозионностойкое исполнение устьевого оборудования:

• K1 — содержание диоксида углерода в составе транспортируемой среды не превышает 6%;
• K2 — в составе транспортируемой среды помимо диоксида углерода содержится не больше 6% сероводорода;
• K3 — уровень содержания CO2 и H2S в составе рабочей среды может доходить до 25%.

Пример маркировки и ее расшифровки:

• АФ5В-55/З5х35 ГОСТ 1З846-89. Так маркируется фонтанная арматура, смонтированная по типовой схеме номер пять, с управлением комбинированного типа, D ствола и боковых отводов 55,0 и З5,0 мм соответственно. Оборудование рассчитано на эксплуатацию при внутреннем давлении З5 МПа (З56,9 кгс/см2).

Типовые схемы

Монтаж скважинного оборудования выполняется в определенном порядке. Возможно объединение нескольких составных элементов в один блок без изменения схемы конструкции.

Рис.1. Типовые схемы ЕФ.

Рис. 2. Типовые схемы EH (тройниковых и крестовых).

Рис. З. Типовые схемы трубных обвязок HA.

В таблицах 1 и 2 указаны основные параметры ФА и НА.

Табл.1.

Условн.проход, мм			Раб.давл., МПа
ствола елки	боков.отводов елки	боковых отводов трубн.головки
50,0	60,0	50,0	от 14 до 105
65,0	50,0 и 65,0
80,0	50,0-80,0	50,0; 65,0	от 14 до 140
100,0	65,0-100,0
150,0	100,0		21

Табл.2.

Условн.проход, мм			Рабоч.давл., МПа
ствола елки	боков.отводов елки	боковых отводов трубн.головки
50,0	50,0	50	от 14 до З5
65,0	50,0 и 65,0	50, 65
80,0	65,0 и 80,0		от 21 до З5

Технические требования к устьевому оборудованию

Конструкция оборудования обеспечивает его полную герметичность и исключает вероятность утечки рабочей среды. Гидравлические испытания устройств на герметичность проводятся путем опрессовки давлением. Также выполняется проверка соосности элементов ФА.

Табл.З. Диаметры фланцевых соединений.

Условн.проход ствола, мм	Раб.давл., МПа	Условн.проход, мм
		верхнего фланцевого соединения трубн.головки	нижнего фланцевого соединения трубн.головки
50,0-80,0	14	180,0	180,0 и 280,0
	21 и З5		280,0
50,0- 65,0	70 и 105
80,0	70-140
100,0	14-140	2З0,0
150,0	21	280,0	З50,0

Особенности конструкции трубной обвязки позволяют подвешивать скважинные трубопроводы внутри корпуса трубных головок, контролировать уровень давления и осуществлять управление скоростью потока в межтрубном пространстве.

По запросу заказчика ФА комплектуется регулируемыми или нерегулируемыми дросселями, автоматическими предохранителями, быстросборными соединениями, запорными устройствами с дистанционным или автоматическим управлением, а также устройствами, которые позволяют соединять скважинное оборудование с наземным блоком управления. Запорная арматура типа А, Д и B предусматривает возможность управления оборудованием вручную. Включение в конструкцию автоматических запорных устройств позволяет перекрывать скважину в случае возникновения нештатных ситуаций.

Рис. 4. Пример схемы ФА с блоком управления без манометров, датчиков температуры, сигнализаторов загазованности.

Требования к материалам

Для изготовления оборудования используется сталь углеродистых, низколегированных, и мартенситных нержавеющих марок классов АА, ВВ, СС, DD, ЕЕ, FF, НН. Элементы и конструкционные узлы, работающие в сероводородной среде и при воздействии диоксида углерода должны соответствовать параметрам, указанным в табл. 4 и 5.

Таблица 4.Химический состав материалов.

Элемент	Содержание вещества в %
	Стали низколегированных и углеродистых марок	Стали коррозионностойких марок	Сталь 45K для фланцевых элементов с приварными шейками
С	0,45	0,15	0,35
Mn	1,80	1,00	1,05
Si	1,00	1,50	1,35
Р	0,035	0,035	0,05
S	0,025	0,025	0,05
Ni	1,00	4,50	-
Cr	2,75	11,0-14,0	-
Мо	1,50	1,00	-
V	0,30	-	-

Таблица 5. Механические свойства.

Материал	Предел текучести s 0,2, МПа (Psi)	Временн. сопротивл., МПа (Psi)	Относит. удлин. d 5, %	Поперечн. сужение y, %	Твердость, НВ
	не ниже
K248 (36K)	248 (З6 000)	48З (70 000)	21	-	140
K310 (45K)	З10 (45 000)		19	З2
K414 (60K)	414 (60 000)	586 (85 000)	18	З5	174
K517 (75K)	517 (75 000)	655 (95 000)	17		197

Для повышения прочности и твердости элементов оборудования, заготовки для его изготовления подвергаются дополнительной термической обработке, закалке. Металлопрокат проходит ряд испытаний, включая оценку ударной вязкости и устойчивости к нагрузкам на сжатие, растяжение и изгиб.

Требования к сварным соединениям

При изготовлении задвижек, фитингов и других элементов скважинного оборудования применяется сварка, а также коррозионноустойчивая или упрочняющая наплавка. Аттестация выполняемых работ осуществляется предприятием-производителем. По результатам испытаний после определения свойств и качеств сварных соединений составляется протокол.

Сварочные работы выполняются с применением электродов ГОСТ 9467 и сварочной проволоки ГОСТ 2246. Характеристики соединительных швов должны соответствовать стандартам ASME, требованиям ГОСТ 5264, ГОСТ 14771, ГОСТ 871З, ГОСТ 160З7.

Подогрев материала и термообработка соединительных швов выполняется с учетом характеристик применяемых материалов и условий эксплуатации. Сварку или упрочняющую наплавку могут проводить аттестованные сварщики. Термообработкой изготавливаемого оборудования занимаются квалифицированные специалисты — операторы термических установок. Качество сварных швов определяется аттестованными контролерами.

Качество наплавки, прочность и плотность соединительных швов выполняется способами неразрушающего контроля. Определение качества соединительных и наплавочных швов включает в себя ряд испытаний:

• Визуальный и измерительный контроль. Для проведения испытаний применяются шаблоны, увеличительное оборудование, измерительные инструменты.
• Радиография (РГ). Для обнаружения внутренних дефектов применяются рентгеновские лучи. Этот способ позволяет обнаружить дефекты, размер которых менее 1% от толщины основы или наплавляемого металла.
• Люминесцентная или цветная дефектоскопия. Поверхность металла покрывают специальной краской или обрабатывают флюоресцирующим составом и облучают ультрафиолетовой лампой. Этот способ дает возможность выявлять поверхностные дефекты, непровары, незаплавленные кратеры, микротрещины металла, подрезы.
• Ультразвуковая дефектоскопия. Принцип данной методики основан на способности УЗ-волн отражаться от поверхности, которая может иметь разные акустические свойства. УЗД контроль позволяет с высокой точностью определять места залегания и размеры дефектов.
• Стилоскопирование металла. Это метод, позволяющий в минимальные сроки определить химический состав соединительного шва, упрочняющей или антикоррозионной наплавки, а также измерить толщину слоя.

Испытания выполняются после термической и механической обработки, если она предусмотрена нормативно-технической документацией.

Защита оборудования от коррозии

В условиях воздействия агрессивной среды оборудование из углеродистой, легированной и коррозионностойкой стали со временем поражается коррозией в виде пятен, бороздок, контактной, сквозной, питтинговой, подпленочной, гальванической или мейза-коррозией. В этом случае требуется ремонт или замена оборудования, что влечет за собой дополнительные расходы.

Скорость коррозии зависит от целого ряда факторов. Это температура эксплуатации, концентрация сероводорода и диоксида углерода в составе рабочей среды, насыщенность раствора, наличие абразивных примесей. Чтобы увеличить срок безремонтной эксплуатации скважинного оборудования и снизить финансовые потери, применяются химические, физические, технологические способы защиты от коррозии.

На производстве, в заводских условиях, на поверхность металла наносятся защитные покрытия. Нанесение составов осуществляется гальваническим способом, по технологии полимеризации и электродуговой металлизации, методами газотермического, плазменного, детонационного напыления. Эти способы позволяют получать плотное покрытие с отличными адгезионными характеристиками.

Способ газотермического напыления обеспечивает наиболее эффективную антикоррозионную защиту металла. Данная технология условно называется «холодной» поскольку при обработке составных элементов скважинного оборудования температура нагрева деталей не превышает +120С +150С. Это позволяет избежать изменения структуры металла при нанесении защитных покрытий.

У многослойных покрытий отсутствует сквозная пористость, что снижает их коррозионно-эрозионный износ. В качестве подслоя наносится ТСЗП-ВС-016.45, в состав которого входит железо, хром, никель. Основное покрытие — ТСЗП-ВС-013.45, состоящее из смеси железа, хрома, никеля, молибдена, кремния. Прочность сцепления защитного покрытия — более 70 МПа. Толщина каждого слоя 100-120 мкм, микротвердость готового покрытия от 500 до 800 HV.

Не менее эффективным способом защиты устьевого оборудования является нанесение изолирующих покрытий на полиуретановой основе. Такие покрытия обладают влагостойкостью, высокой устойчивостью к агрессивным средам, стойкостью к атмосферным факторам, имеют высокую устойчивость к ударным и изгибающим нагрузкам.

Завод РиНМ производит и реализует скважинное и устьевое оборудование крупными или мелкооптовыми партиями по выгодным ценам. На всю продукцию предоставляются сертификаты качества и сертификаты соответствия.