СПОСОБ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ НА НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛАХ Российский патент 2000 года по МПК E21B35/00 

Изобретение относится к технологии тушения и предупреждения пожаров на нефтегазовых промылах, в частности, на скважинах и транспортирующих магистралях.

В настоящее время известны принципиальные направления технических решений этой проблемы, наиболее представительным из которых можно считать способ тушения пожара на скважине, включающий подачу к очагу возгорания водоструйного агрегата, с помощью системы струй которого производят кратковременный разрыв выбрасываемой из скважины горючей массы с целью отрыва горящей части массы углеводородного сырья от поступающих под напором снизу углеводородов /1/.

Очевидными и существенными недостатками этого способа являются: низкий процент (не более 5%) удачных процессов разрыва углеводородного столба, при этом даже удачный процесс не приводит к тушению пожара на скважине и промысле, так как углеводородное сырье продолжает изливаться и вновь воспламеняется от горящих на грунте и в атмосфере выброшенных масс этого горючего сырья.

Наиболее представительным и наиболее близким по технической сущности, по отношению к данному изобретению, является способ тушения пожаров на нефтегазовых промыслах, включающий доставку автономного бурового агрегата для тушения пожара на мобильном транспортном средстве к аварийному объекту, ориентирование пусковых направляющих автономных буровых агрегатов в направлении аварийной скважины под углом к вертикали, на безопасном расстоянии от аварийной скважины, осуществление проходки наклонной скважины до встречи или приближения этой наклонной скважины к стволу аварийной скважины, осуществление импульсного удара по стволу аварийной скважины для перекрытия сечения аварийной скважины, воздействия на аварийный объект и тушение пожара на нем /2/.

При наличии определенных преимуществ перед другими аналогами, как, например, использование при тушении пожара на скважине автономных буровых агрегатов, этот способ обладает и существенными недостатками, которые заключаются в осуществлении импульсного удара только с одной стороны по стволу аварийной скважины, что вызывает одновременно и прогиб ствола, ведущий к удлинению этого участка ствола и нарушению, как следствие, целостности уплотнений в стыках по длине ствола; кроме того, способ не использует физические приемы контроля расстояния приближения агрегата к стволу скважины, что может привести к ошибке ориентирования агрегата по отношению к стволу аварийной скважины, что приведет лишь к частичной передаче энергии импульсного удара и снижает надежность перекрытия сечения аварийной скважины. Эти недостатки существенно снижают эффективность известного способа.

Задачей данного изобретения является повышение надежности, безопасности и эффективности процесса тушения пожара на аварийной скважине и нефтегазовом промысле за счет повышения точности ориентирования бурового агрегата к стволу аварийной скважины при использовании физического метода ориентирования за счет улучшения процесса перекрытия сечения ствола этой скважины путем воздействия на него с нескольких сторон импульсными ударами, кроме того, способ позволяет более надежно предупреждать возникновение аварийных ситуаций на нефтегазовом промысле. В ее это повышает общую технологическую культуру нефтегазовых промыслов.

Решение указанной задачи достигается за счет того, что в способе тушения пожаров на нефтегазовых промыслах, включающем доставку автономного бурового агрегата для тушения пожара на мобильном транспортном средстве к аварийному объекту, ориентирование пусковых направляющих автономных буровых агрегатов в направлении аварийной скважины под углом к вертикали, на безопасном расстоянии от аварийной скважины, осуществление проходки наклонной скважины до встречи или приближения этой наклонной скважины к стволу аварийной скважины, осуществление импульсного удара по стволу аварийной скважины для перекрытия сечения аварийной скважины, воздействие на аварийный объект и тушение пожара на нем, при тушении аварийной скважины к ней доставляют два или более автономных буровых агрегата, по разные стороны от аварийной скважины ориентируют пусковые направляющие автономных буровых агрегатов, осуществляют одновременно проходку наклонных скважин с разных сторон к стволу аварийной скважины, при этом применяют автономные буровые агрегаты, принимающие акустические сигналы от ствола аварийной скважины блоками их регистрации и, при приеме максимальных величин этих сигналов, осуществляют направленный импульсный удар с разных сторон по стволу аварийной скважины за счет одновременного срабатывания импульсных ударных устройств.

Для предупреждения аварии на рабочей площадке устанавливают в выработке автономные буровые агрегаты, ориентируя по разные стороны от ствола аварийной скважины оси автономных буровых агрегатов и в предаварийной ситуации производят перекрытие сечения аварийной скважины.

А после перекрытия сечения аварийно скважины в ее устье вводят рабочий орган, которым восстанавливают сечение аварийной скважины.

Тушение горизонтального или наклонного участка магистрали на нефтегазовом промысле, имеющей печь, осуществляют погружением к течи автономного бурового агрегата и перекрывают временно течь за счет закупоривания ее потоком истекающего рабочего агента.

Описываемый способ тушения пожаров на нефтегазовых промыслах раскрывается далее со ссылкой на графические материалы, где на фиг. 1 показан принцип воздействия на аварийную скважину; на фиг. 2 показан принцип перекрытия течи магистрали; на фиг. 3 показан общий вид технического средства для тушения и предупреждения пожаров на нефтегазовом промысле; на фиг. 4 показаны оба технических средств, используемых для процесса тушения пожара на скважине на нефтегазовом промысле; на фиг. 5 показано устройство и процесс восстановления сечения скважины; на фиг. 6 показан схема перекрытия сечения скважины, процессы а), б), в).

Способ тушения пожаров на нефтегазовых промыслах с использованием для его осуществления упомянутых устройств (раскрываемых последовательно по ходу изложения способа) реализуют следующим образом.

При аварии на скважине 1 (фиг.1), когда неуправляемо из ее устья вырывается и полыхает фонтан 2 (нефти, газа, нефтегазовый) к этой скважине на мобильном транспорте средстве (вездеход, БТР, и т.п. - на чертеже не показано) доставляют два или более (далее раскрываются детали) автономных буровых агрегата 3 и 4; на безопасном расстоянии от этой скважины 1, учитывая направление ветра (при котором выбирают наветренную сторону, чтобы продукты выброса и горения не свалило в сторону указанного транспортного средства), это расстояние составляет около 50-80 м, ориентируют пусковые направляющие этих агрегатов (фиг. 4) в направлении скважины 1, чтобы каждый из указанных агрегатов был направлен с отведенной для него стороны к стволу скважины 1 (фиг.2). Включив в работу каждый агрегат, осуществляют ими одновременно проходку наклонных скважины (фиг. 4) за счет ориентирования каждого агрегата под углом к вертикали в направлении ствола скважины 1. Так как работу каждого агрегата 3 и 4 согласуют в синхронном режиме за счет одинакового расхода энергии в каждом из них, идущей на разрушение и его продвижение к стволу скважины 1, то каждый агрегат проходит со своей стороны (фиг.2) к стенке скважины 1. Стенки фонтанирующей скважины 1 излучают акустические волны, которые и принимаются каждым агрегатом и, как только агрегат начинает проходить участок максимального акустического воздействия на него и его блок регистрации от скважины 1, то срабатывают заряды взрывчатого вещества одновременно в каждом агрегате, ударные волны 5 и 6 от взрывов пережимают сечение трубы скважины 1, сплющив стенки в линию 7, что полностью перекрывает сечение скважины 1 и ликвидирует аварийную ситуацию. Направленные импульсные удары от этих взрывов по стволу скважины 1 более эффективны когда ведут только два удара (фиг. 2) с двух противоположных сторон по стволу скважины 1 (схемы на фиг. 6), в этом случае труба скважины 1 находится в самом невыгодном положении для ее работы на аварийную ситуацию, таким образом удар с двух сторон действует подобно принципу "молот-наковальня" (фиг. 6 а)). Менее эффективно использовать три агрегата (типа 3, 4), так как в этом случае (фиг. 6б)) труба скважины 1 значительно больше сопротивляется пережиму (7^б в форму треугольной звезды; и еще менее эффективен процесс, если использовать четыре или более агрегатов (типа 3, 4), что демонстрируется фиг. 6 в), поз. 7^в, так как сжать трубу скважины 1 с четырех сторон практически невозможно (а если, за счет очень мощных зарядов взрывчатого вещества, ее и удастся перекрыть, то этими взрывами она будет изуродована, и восстановить ее сечение будет более сложно, чем при пережиме этой трубы по фиг. 2.

Процесс восстановления скважины ведут (фиг. 5) с использованием такого же агрегата 8, но с конусной рабочей частью (органом) 9, которой разжимают сплющенный участок 7 и восстанавливают сечение трубы скважины 1 для нормальной работы скважины 1 в эксплуатационном режиме.

При необходимости тушения горизонтального участка магистрали (трубы, имеющей течь, к месту течи направляют агрегат 3, погружая его к месту течи, и воздействием давления истекающего рабочего агента закупоривают, как газовой пробкой, течь, временно удерживают такое состояние до более надежного перекрытия течи, которое можно осуществить использованием уже упомянутых зарядов ВВ.

Конструкция использованного для реализации способа агрегата (по фиг. 3) включает корпус 10 на (чертеже расположен горизонтально для наглядности и полноты чертежа), в полости корпуса размещен генератор 11 рабочего агента в виде твердой топливной смеси с ее инициатором 12; торец 13 соединен с рабочим органом 14, имеющим сопла 15 и 16 для разрушения грунта (пород), сопла 17 - для расширения сечения проходимой скважины, и сопла 18 - для создания усилия подачи агрегата к забою при проходке наклонных скважин к стволу аварийной скважины 1.

В хвостовой части указанный агрегат имеет блок 19 программированного управления работой агрегата, в котором имеется также датчик приема акустических волн (как упомянуто выше), соединенный с локаторами 20 их приема. Верхняя (от рабочего органа) часть корпуса имеет камеру 21, заполненную несколькими зарядами взрывчатого вещества 22, имеющими перегородки 23 и соединенными между собой последовательно, замедлителями 24 передачи огневого импульса. Так устроены оба агрегата 3 и 4 (по фиг. 4). Первый заряд ВВ - от генератора 11 получает запал или от этого же генератора, или программированного блока 19, например электроразрядный запал. Установка нескольких зарядов ВВ в каждом агрегате (3 и 4) осуществлена не случайно, а целенаправлено; когда оба агрегата подходят, каждый со своей стороны (фиг. 2), к стволу скважины 1 и, приняв максимальные сигналы акустического воздействия на агрегат, одновременно, по команде блока 19, производят подрывы по одному заряду ВВ в каждом агрегате, после которых (подрывы первых зарядов ВВ) огневой импульс передается на следующие в каждом агрегате заряды ВВ, которые только усиливают действие первых зарядов ВВ и подстраховывают их в тех случаях, когда первые заряды ВВ немного раньше сработали при приближении к стволу скважины 1 обоих агрегатов, что создает эффект многократного ударного воздействия подобно принципу "молот-наковальня".

Таким образом, как показано выше, предлагаемый способ тушения пожаров на нефтегазовых промыслах обладает высокой эффективностью, надежен и экологически безупречен, так как все работы осуществляются в глубине, оперативно, с соблюдением современной технологической культуры.

Литература
1. RU N 2079316, E 21 B 35/00, 1993.

2. RU N 2047737, E 21 B 35/00, 1992, (прототип).

Способ тушения пожаров на нефтегазовых промыслах, включающий доставку автономного бурового агрегата для тушения пожара, ориентирование пусковых направляющих автономных буровых агрегатов в направлении аварийной скважины под углом к вертикали, осуществление проходки наклонной скважины до встречи или приближения этой наклонной скважины к стволу аварийной скважины, осуществление импульсного удара по стволу аварийной скважины, воздействие на аварийный объект и тушение пожара на нем, а также при тушении аварийной скважины к ней доставляют два или более автономных буровых агрегата, по разные стороны от аварийной скважины ориентируют пусковые направляющие автономных буровых агрегатов, осуществляют одновременную проходку наклонных скважин с разных сторон к стволу аварийной скважины, при этом применяют автономные буровые агрегаты, принимающие акустические сигналы от ствола аварийной скважины блоками их регистрации и, при приеме максимальных величин этих сигналов, осуществляют импульсный удар со скважины за счет одновременного срабатывания импульсных ударных устройств. Изобретение позволяет повысить надежность, безопасность и эффективность процесса тушения пожара на аварийной скважине и нефтегазовом промысле. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ тушения пожаров на нефтегазовых промыслах, включающий доставку автономного бурового агрегата для тушения пожара на мобильном транспортном средстве к аварийному объекту, ориентирование пусковых направляющих автономных буровых агрегатов в направлении аварийной скважины под углом к вертикали, на безопасном расстоянии от аварийной скважины, осуществление проходки наклонной скважины до встречи или приближения этой наклонной скважины к стволу аварийной скважины, осуществление импульсного удара по стволу аварийной скважины для перекрытия сечения аварийной скважины, воздействие на аварийный объект и тушение пожара на нем, отличающийся тем, что при тушении аварийной скважины к ней доставляют два или более автономных буровых агрегата, по разные стороны от аварийной скважины ориентируют пусковые направляющие автономных буровых агрегатов, осуществляют одновременную проходку наклонных скважин с разных сторон к стволу аварийной скважины, при этом применяют автономные буровые агрегаты, принимающие акустические сигналы от ствола аварийной скважины блоками их регистрации и при приеме максимальных величин этих сигналов осуществляют направленный импульсный удар с разных сторон по стволу аварийной скважины за счет одновременного срабатывания импульсных ударных устройств. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для предупреждения аварии на рабочей площадке устанавливают в выработке автономные буровые агрегаты, ориентируя по разные стороны от ствола аварийной скважины оси автономных буровых агрегатов и в предаварийной ситуации производят перекрытие аварийной скважины. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после перекрытия сечения аварийной скважины в ее устье вводят рабочий орган, которым восстанавливают сечение перекрытого участка аварийной скважины. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что тушение горизонтального или наклонного участка магистрали на нефтегазовых промыслах, имеющей течь, осуществляют погружением к течи автономного бурового агрегата и перекрывают временно течь за счет закупоривания ее потоком истекающего рабочего агента.