Кіріспе
Мұнай ұңғымасындағы сұйықтықтар ағынын реттеуге қолданылатын клапандар, түтікшелер және фитингтер жиынтығы. Мұнай және табиғи газ өндірісінде "Рождестволық ағаш" немесе "ағаш" деп аталатын құрылғы – мұнай, газ, су құю, су тастау, газ құю, конденсат және басқа да түрдегі ұңғымалардағы құбырлар арқылы ағып келетін сұйықтықтарды реттеуге арналған клапандар, қабықша түтікшелері және фитингтер жиынтығы.
In petroleum and natural gas extraction, a Christmas tree, or tree, is an assembly of valves, casing spools, and fittings used to regulate the flow of pipes in an oil well, gas well, water injection well, water disposal well, gas injection well, condensate well, and other types of well.
Шолу
Алғашқы Рождестволық ағашты Хамилл ағалары Спинделтопты бақылауға алу үшін қолданды. Ол T-тәрізді клапаннан тұрады, тік құбырдың үстінде а және и клапандары, ал көлденең құбырдың үстінде 6 дюймдік клапан орналасқан. Алдымен тік клапан жабылады, содан кейін көлденең құбырға орнатылған клапан жабылады. Рождестволық ағаштар жер үсті және теңіз асты ұңғымаларында қолданылады. Ағаш түрін «теңіз асты ағаш» немесе «жер үсті ағаш» деп анықтау қалыпты жағдай. Бұл жіктелімдердің әрқайсысының бірнеше нұсқалары бар. Теңіз асты ағаштарының мысалдары: стандартты, екі тесікті, бір тесікті, TFL (ағын желісі арқылы), көлденең, саз қабаты, саз қабаты көлденең, бүйірлік клапан және TBT (тесік арқылы ағаш) ағаштары. Ең терең орнатылған теңіз асты ағашы Мексика шығанағында шамамен 9000 фут (2743 м) тереңдікте орналасқан. Қазіргі техникалық шектеулер шамамен 3000 метрге дейін, ал жұмыс температурасы қысыммен бірге ағаштың негізгі функциясы – ұңғымадан мұнай немесе газ ағынын басқару. (Ағаш басқа ұңғымалардан мұнай өндірісін арттыру үшін газды немесе суды өндіріссіз ұңғымаға соруды басқару үшін де қолданылуы мүмкін.) Ұңғыма мен жабдықтар мұнай немесе газ өндіруге және қабылдауға дайын болған кезде, ағаш клапандары ашылады және ұңғымадан алынған сұйықтықтар ағын желісі арқылы өтуге жіберіледі. Бұл өңдеу орнатылысына, сақтау қоймасына және/немесе басқа құбыр желісіне, содан кейін мұнайды өңдеу зауытына немесе газды тарату орталығына (газ үшін) жеткізіледі. Теңіз асты ұңғымаларындағы ағын желілері әдетте бекітілген немесе жүзбелі өндіріс платформасына немесе жүзбелі сақтау және түсіру кемесіне (FSO), жүзбелі өңдеу қондырғысына (FPU) немесе жүзбелі өндіріс, сақтау және түсіру кемесіне (FPSO) дейін созылады. Ағаш көбінесе қосымша функцияларды қамтамасыз етеді, оның ішінде химиялық заттарды құю нүктелері, ұңғымаға араласу құралдары, қысымды төмендету құралдары, бақылау нүктелері (қысым, температура, коррозия, эрозия, құмды анықтау, ағын жылдамдығы, ағын құрамы, клапан және дроссельдік клапанның орналасуы туралы мәліметтер), сондай-ақ ұңғыманың тереңдігіндегі қысым мен температураны өлшеуге арналған құрылғыларға қосылу нүктелері (DHPT). Өндірістік ұңғымаларда өндіріс проблемаларын болдырмау үшін (мысалы, бітелулер) химиялық заттар, спирттер немесе мұнай дистилляттары құйылуы мүмкін. Ағаштағы басқару жүйесін пайдалану арқылы функционалдылықты кеңейтуге болады, ол сенсорлардың нәтижелерін бақылап, өлшеп, оларға жауап береді, тіпті ұңғыманың тереңдігінде де. Ағашқа қосылған басқару жүйесі ұңғыманың тереңдігіндегі қауіпсіздік клапанын (SCSSV, DHSV, SSSV) басқарады, ал ағаш басқару жүйесінің ұңғыманың тереңдігіндегі қауіпсіздік клапанына бекіту және өткізу құралы ретінде қызмет етеді. Ағаштардың күрделілігі соңғы онжылдықтарда артты. Олар көбінесе жеке фланцталған бөліктерден құрастырылмаған, көптеген клапандарды қамтитын болат блоктардан жасалады. Бұл әсіресе теңіз асты қолданыстарында жиі кездеседі, онда негізгі клапан блогы орнатылған рама мен тірек жүйелеріне байланысты Рождестволық ағашқа ұқсастық жоқ. Ағаш пен ұңғыма басы – шатастырылмауы тиіс бөлек жабдықтар. Рождестволық ағаш ұңғыма басына орнатылады. Ұңғыма басы бұрғылау кезінде Рождестволық ағашсыз, сондай-ақ кейіннен ағаш орнатылатын жағдайларда қолданылады. Тағанды сорғымен (сорғылар, есектер, шегіртке сорғылары және т.б.) өндірілетін ұңғымалар көбінесе қысымды ұстап тұру қажеттілігі болмағандықтан ешқандай ағаш қолданбайды.
The primary function of a tree is to control the flow, usually oil or gas, out of the well. (A tree may also be used to control the injection of gas or water into a non producing well in order to enhance production rates of oil from other wells.) When the well and facilities are ready to produce and receive oil or gas, tree valves are opened and the formation fluids are allowed to go through a flow line. This leads to a processing facility, storage depot and/or other pipeline eventually leading to a refinery or distribution center (for gas). Flow lines on subsea wells usually lead to a fixed or floating production platform or to a storage ship or barge, known as a floating storage offloading vessel (FSO), or floating processing unit (FPU), or floating production, storage and offloading vessel (FPSO). A tree often provides numerous additional functions including chemical injection points, well intervention means, pressure relief means, monitoring points (such as pressure, temperature, corrosion, erosion, sand detection, flow rate, flow composition, valve and choke valve position feedback), and connection points for devices such as down hole pressure and temperature transducers (DHPT). On producing wells, chemicals or alcohols or oil distillates may be injected to preclude production problems (such as blockages). Functionality may be extended further by using the control system on a subsea tree to monitor, measure, and react to sensor outputs on the tree or even down the well bore. The control system attached to the tree controls the downhole safety valve (SCSSV, DHSV, SSSV) while the tree acts as an attachment and conduit means of the control system to the downhole safety valve. Tree complexity has increased over the last few decades. They are frequently manufactured from blocks of steel containing multiple valves rather than being assembled from individual flanged components. This is especially true in subsea applications where the resemblance to Christmas trees no longer exists given the frame and support systems into which the main valve block is integrated. Note that a tree and wellhead are separate pieces of equipment not to be mistaken as the same piece. The Christmas tree is installed on top of the wellhead. A wellhead is used without a Christmas tree during drilling operations, and also for riser tie back situations that later would have a tree installed at riser top. Wells being produced with rod pumps (pump jacks, nodding donkeys, grasshopper pumps, and so on) frequently do not utilize any tree owing the absence of a pressure containment requirement.
Клапандар
Теңіз асты және жер үсті ағаштарында қолмен және/немесе іске қосылатын (гидравликалық немесе пневматикалық) клапандардың әртүрлі конфигурациялары мен комбинациялары бар. Мысалдар API 6A және 17D ерекшеліктерінде келтірілген. Негізгі жер үсті ағашы екі немесе үш қолмен басқарылатын клапаннан (әдетте, ағыс сипаттамаларына байланысты қақпалы клапандар, яғни толық ашылғанда сұйықтық ағысына минималды кедергі келтіреді) тұрады. Күрделі жер үсті ағашы әдетте кем дегенде төрт немесе бес клапаннан тұрады, олар әдетте крест тәрізді орналасады (содан "шырша" термині қалыптасқан). Төменгі екі клапан бас клапан деп аталады (жоғарғы және төменгі). Бас клапандар әдетте толық ашық күйде болады және клапанның тығыздауыш беттерінің тозуын болдырмау үшін ұңғыма ағып тұрғанда (тәуір жағдайларды қоспағанда) ашылмайды немесе жабылмайды. Төменгі бас клапан әдетте қолмен басқарылады, ал жоғарғы бас клапан көбінесе гидравликалық түрде іске қосылады, бұл шұғыл жағдайда ұңғыманы қашықтан жабуға мүмкіндік береді. Ағып тұрған кезде ұңғыманы жабу үшін әдетте іске қосылатын қанатты клапан қолданылады, бұл бас клапандарды техникалық қызмет көрсету үшін сенімді жабуға мүмкіндік береді. Гидравликалық қанатты клапандар әдетте қауіпсіз жабылу принципі бойынша жасалады, яғни олар ашық күйде болу үшін белсенді гидравликалық қысымды қажет етеді. Бұл мүмкіндік басқару сұйықтығы жеткілмей қалған жағдайда ұңғыма оператордың араласуынсыз автоматты түрде жабылады. Оң жақ клапан көбінесе ағыс қанаты клапаны немесе өндіріс қанаты клапаны деп аталады, өйткені ол көмірсутектердің өндіріс құрылыстарына ағын жолында (немесе инъекциялық ұңғымалар жағдайында су немесе газдың өндірістен ұңғымаға ағын жолында) орналасқан. Сол жақ клапан көбінесе өлтіруші қанат клапаны (KWV) деп аталады. Ол негізінен гидраттардың пайда болуын болдырмау үшін коррозияға қарсы ингибиторлар немесе метанол сияқты сұйықтықтарды инъекциялау үшін қолданылады. Солтүстік теңізде бұл белсенді емес иінтірек (NASA) деп аталады. Әдетте ол қолмен басқарылады. Жоғарғы клапан шүберек клапаны деп аталады және сымды кескіш және орамды құбыр сияқты ұңғымаға араласу операциялары үшін қолданылатын жолда орналасқан. Мұндай операцияларды жүргізу үшін майлау құрылғысы ағаштың жоғарғы жағына орнатылады және сым немесе орам майлау құрылғысы арқылы, шүберек клапанынан өтіп, ұңғымаға түсіріледі. Бұл клапан әдетте қолмен басқарылады. Кейбір ағаштарда екінші шүберек клапаны бар, екеуі бірінің үстіне бірі орналасқан. Бұл екі кедергі қағидасын сақтай отырып, ұңғыма ағып тұрғанда ағаштың жоғарғы жағынан жабдықты түсіруге мүмкіндік береді. Тек бір шүберек клапаны болған жағдайда, жоғарғы бас клапан әдетте екінші кедергі ретінде жабылады, бұл жабдықты түсіру кезінде ұңғыманы бір күнге жабуға мәжбүрлейді. Алайда, өндірісті бір күнге тоқтатудан туындайтын пайда, екінші шүберек клапаны бар шыршаның қосымша шығындарына қарағанда көбінесе аз болады. Теңіз асты ағаштары тік немесе көлденең конфигурацияларда қол жетімді, сондай-ақ екі тесікті, монотесікті, концентрлі, бұрғылау арқылы, саз сызығы, нұсқаусыз немесе нұсқаулықпен жабдықталған арнайы түрлері де бар. Теңіз асты ағаштарының көлемі мен салмағы бірнеше тоннадан бастап, жоғары қысымды, терең сулы (914,40 м-ден терең) нұсқаулықсыз қолдану үшін шамамен 70 тоннаға дейін жетеді. Теңіз асты ағаштары жер үсті ағаштарымен салыстырғанда көптеген қосымша клапандар мен аксессуарларды қамтиды. Әдетте, теңіз асты ағашы тұншықтыратын клапанға (ағынды басқаруға мүмкіндік береді), ағынды желіге қосылу интерфейсіне (орталық, фланцелік немесе басқа қосылым), теңіз асты басқару интерфейсіне (тікелей гидравликалық, электрогидравликалық немесе электрлік) және қысым, температура, құм ағыны, тозу, көп фазалы ағын және су немесе газ сияқты бір фазалы ағын сияқты деректерді жинау үшін сенсорларға ие болады.