УСТЬЕВОЙ СКВАЖИННЫЙ ЗАМОК Российский патент 2001 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к нефтяной, газовой и горной промышленности и может быть использовано для быстрого открытия законсервированных или выработанных и используемых в качестве хранилищ шахт, нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин.

Выработанные шахты или скважины могут быть использованы для захоронения токсичных материалов. После их закладки, скважины закрываются специальным замком и обваловываются. Для пополнения или контроля состояния, периодически необходимо быстрое дистанционное вскрытие, так как ручное небезопасно. Такие же требования предъявляются при необходимости быстрого извлечения хранимых материалов.

Известна заглушка для устья скважины, содержащая закрепленную на верхнем фланце обсадной колонны заслонку с размещенным над ней полым патрубком (3олин М.Л. "Опыт эксплуатации устьевого глубинного насосного оборудования", М., Гостоптехиздат, стр. 66, фиг. 67).

Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения быстрого дистанционного вскрытия заглушки.

Известен устьевой скважинный замок, содержащий заслонку, закрепленную на верхнем фланце обсадной колонны (ствола скважины), крышку, расположенную под ней с образованием между ними полости, устройство для вскрытия скважины, состоящее из подпружиненного штока, жестко связанного с фиксирующим элементом (см. А.С. СССР N 1758205, МПК5 E 21 B 33/03, 30.08.92, бюл. N 32).

Недостатком этого замка является то, что для его вскрытия необходимо убрать насыпной грунт, снять заслонку, а потом специальным ключом повернуть устройство для вскрытия скважины и вскрыть скважину. Все эти операции проводятся в присутствии людей в течение времени не менее 3 часов.

Задачей предлагаемого решения является обеспечение дистанционного вскрытия скважины и сокращение времени вскрытия.

Технический результат: возможность предотвращения аварийной ситуации (отрицательного воздействия на людей содержимого скважины) и повышение производительности (уменьшение времени вскрытия).

Поставленная задача решается тем, что в устьевом скважинном замке, содержащем заслонку, закрепленную на верхнем фланце ствола скважины, крышку, расположенную под ней с образованием полости между ними, и устройство для вскрытия ствола скважины, крышка закреплена на верхнем фланце ствола скважины, устройство для вскрытия ствола скважины выполнено в виде установленных в полости между заслонкой и крышкой источника газов высокого давления (ИГВД) и импульсного ракетного двигателя (ИРД) с устройствами запуска, гибкого элемента, одним концом соединенного с заслонкой, другим с крышкой, причем длина гибкого элемента больше толщины слоя грунта над скважиной, ИРД закреплен на заслонке, его сопло направлено внутрь скважины, а ось сопла расположена под острым углом к стволу скважины. Гибкий элемент может быть соединен с крышкой через устройство запуска ИРД.

От прототипа заявляемый устьевой скважинный замок отличается тем, что в нем крышка закреплена на верхнем фланце ствола скважины, устройство для вскрытия ствола скважины выполнено в виде установленных в полости между заслонкой и крышкой источника газов высокого давления (ИГВД) и импульсного ракетного двигателя (ИРД) с устройствами запуска, гибкого элемента, одним концом соединенного с заслонкой, другим с крышкой, причем длина гибкого элемента больше толщины слоя грунта над скважиной, ИРД закреплен на заслонке, его сопло направлено внутрь скважины, а ось сопла расположена под острым углом к стволу скважины. Гибкий элемент может быть соединен с крышкой через устройство запуска ИРД.

Закрепление крышки на верхнем фланце ствола скважины, выполнение устройства для вскрытия ствола скважины в виде установленных в полости между заслонкой и крышкой источника газов высокого давления (ИГВД) и импульсного ракетного двигателя (ИРД) с устройствами запуска, гибкого элемента, одним концом соединенного с заслонкой, другим с крышкой, причем длина гибкого элемента больше толщины слоя грунта над скважиной, ИРД закреплен на заслонке, его сопло направлено внутрь скважины, а ось сопла расположена под острым углом к стволу скважины, позволяет дистанционно открыть скважину за время не более 3 с запуском ИГВД по радиоканалу или по проводной линии связи.

Соединение гибкого элемента с крышкой через устройство запуска ИРД позволяет запустить ИРД при прохождении заслонки с грунтом над ней над поверхностью обваловки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен разрез предлагаемого устьевого скважинного замка.

На верхнем фланце ствола 1 скважины закреплены крышка 2 и заслонка 3, в полости между которыми размещен ИГВД 4 и ИРД 5 с устройствами запуска (не показаны). ИРД 5 закреплен на заслонке 3, его сопло направлено внутрь скважины, а ось сопла расположена под острым углом к стволу скважины. Гибкий элемент 6, например, стальной канат, одним концом соединен с крышкой 2, а вторым - через чеку 7 устройства запуска ИРД 5 с заслонкой 3. ИГВД 4 снабжен устройством запуска по проводной линии связи или по радиоканалу (не показано). Длина гибкого элемента 6 выполнена большей толщины слоя грунта над скважиной.

Работает скважинный замок в следующем порядке. По проводной линии связи или по радиоканалу через устройство запуска включается в работу ИГВД 4. При достижении определенного давления происходит разрыв элементов крепления заслонки 3 со стволом 1 скважины и заслонка со столбом грунта 8 над ней разгоняется до скорости ~ 10 м/с. После выхода заслонки 3 выше уровня земли, давление газов стравливается, выбирается слабина гибкого элемента 6, выдергивается чека 7, срабатывает устройство запуска ИРД 5 и крышка 2 увлекается гибким элементом 6 за заслонкой 3. При этом система: заслонка 3 - грунт 8 над заслонкой - крышка 2 будут получать импульс от ИРД 5, направленный под острым углом к стволу скважины. В результате чего направление их вектора скорости отклоняется от оси скважины, что исключает падение этих элементов в скважину. При разгоне заслонки 3 до скорости, вертикальная составляющая которой ~ 10 м/с, что обеспечивает ее вылет на высоту до 5 м, она и крышка 2 упадут на землю не более чем через 3 с с момента запуска ИГВД 4, после чего можно приступать к работе с открытой скважиной.

Таким образом, предложенный устьевой скважинный замок позволяет дистанционно открыть ствол скважины за время не более 3 с, что на три порядка меньше, чем в прототипе.

Используется в нефтяной, газовой и горной промышленности для дистанционного вскрытия законсервированных или отработанных и используемых в качестве хранилищ нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин и шахт. Устьевой скважинный замок содержит заслонку, закрепленную на верхнем фланце ствола скважины. Крышка расположена под ней с образованием полости между ними. Крышка закреплена на верхнем фланце ствола скважины. Устройство для вскрытия ствола скважины выполнено в виде установленных в полости между заслонкой и крышкой источника газов высокого давления (ИГВД) и импульсного ракетного двигателя (ИРД). Имеются устройства запуска. Гибкий элемент одним концом соединен с заслонкой, другим - с крышкой. Длина гибкого элемента больше толщины слоя грунта над скважиной. ИРД закреплен на заслонке, его сопло направлено внутрь скважины. Ось сопла расположена под острым углом к стволу скважины. Гибкий элемент может быть соединен с крышкой через устройство запуска ИРД. Обеспечивает дистанционное вскрытие скважины с минимальными затратами времени, исключает отрицательное воздействие содержимого скважины на людей. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устьевой скважинный замок, содержащий заслонку, закрепленную на верхнем фланце ствола скважины, крышку, расположенную под ней с образованием полости между ними, устройство для вскрытия ствола скважины, отличающийся тем, что крышка закреплена на верхнем фланце ствола скважины, устройство для вскрытия ствола скважины выполнено в виде установленных в полости между заслонкой и крышкой источника газов высокого давления (ИГВД) и импульсного ракетного двигателя (ИРД) с устройствами запуска, гибкого элемента, одним концом соединенного с заслонкой, другим с крышкой, причем длина гибкого элемента больше толщины слоя грунта над скважиной, ИРД закреплен на заслонке, его сопло направлено внутрь скважины, а ось сопла расположена под острым углом к стволу скважины. 2. Устьевой скважинный замок по п.1, отличающийся тем, что гибкий элемент соединен с крышкой через устройство запуска ИРД.