СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ С ТРУБАМИ НА СКВАЖИНАХ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК E21B31/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к технологии и буровому инструменту, применяемым при ликвидации аварий, связанных с обрывом бурильных труб, в том числе на действующих нефтегазодобывающих скважинах и трубопроводах.

В результате взрыва и большого пожара на морской нефтяной платформе, произошедшего 20.04.2010 г. в Мексиканском заливе, платформа затонула, а из оборванной трубы на глубине 1700 м ударил фонтан нефти под большим давлением, что обернулось самой крупной экологической катастрофой в истории США. Только спустя несколько месяцев скважину удалось перекрыть. Реальная цифра в миллионы тонн выброшенной нефти может быть установлена через несколько лет, после тщательных научных исследований. Возможно, экологический баланс этого региона не подлежит восстановлению в течение длительного времени. Другая опасность состоит в том, что в Мексиканском заливе берет свое начало теплое течение Гольфстрим, обогревающее северные страны Европы и которое может потерять свои свойства в результате нарушения теплообмена из-за нефтяной пленки покрывающей водную поверхность на многие сотни и тысячи километров. Экологическая ситуация в Мексиканском заливе (и возможные в будущем) может повлиять на состояние природы на всем земном шаре, поэтому необходима разработка методов предотвращения подобных ситуаций [1].

Известен способ ловли штанг, реализованный устройством [2]. Способ заключается в том, что с помощью силового механизма ловитель штанг вывешивают над оборванной колонной штанг, центрируют ее с помощью конической воронки, опускают ловитель на достаточную глубину для прихвата штанги по наружному диаметру цанговым приспособлением за счет его взаимодействия с конической поверхностью корпуса ловителя штанг, сжимают цангу и вдавливают нарезанные на внутренней поверхности цанги зубья, размещенные по винтовой линии, в наружную поверхность оборванной колонны штанг, после чего с помощью переводника, имеющего выступы и наклонные отверстия, фиксируют цангу от проворота относительно корпуса ловителя и извлекают из грунта колонну штанг, либо, если это невозможно, вывинчивают ее верхнее звено с использованием силового механизма.

Недостатком известного решения является то, что способ не предусматривает проведения указанных операций в случае действующей скважины с выбросом нефти, газа, воды при обрыве колонны штанг, а также в случае, если обрыв колонны произошел на некоторой глубине на шельфе акватории, без дополнительного специального оборудования.

Известен грейфер и клещевой захват грейфера [4]. Устройство относится к грузозахватным механизмам, в частности к грейферу и клещевому захвату бревен. Оно включает пару основных клещевых рычагов-захватов, установленных с возможностью поворота относительно шарнирных осей навстречу друг другу или в стороны друг от друга и имеющих зубцы. Каждый из рычагов имеет дополнительный клещевой захват на свободном конце рычага в виде сцепа с другим клещевым захватом после захвата и зажатия бревна или трубы для надежного удержания их при подъеме.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не предусматривает проведения аварийных работ на действующих скважинах.

Прототипом изобретения в части способа по существу решаемой технической задачи и по общему количеству существенных признаков является способ ликвидации обрыва буровых труб, реализуемый устройством [3]. Способ заключается в том, что с помощью силового механизма вывешивают и центрируют над выступающим из грунта концом оборванной буровой трубы ловильный инструмент, содержащий полые корпус и резьбовой хвостовик на верхнем конце корпуса и полый конический рабочий наконечник на нижнем конце, обойму, обеспечивающую полный обхват конца оборванной трубы по наружному диаметру, независимо от степени ее износа и деформации, с возможностью проворота и ограниченного осевого перемещения обоймы относительно ловильного инструмента и рабочего наконечника, после чего опускают ловильный инструмент на глубину, необходимую для обхвата обоймой конца оборванной трубы, фиксируют обойму относительно верхнего конца этой трубы от ее отклонения от начального направления, внедряют рабочий наконечник в тело конца оборванной трубы с помощью силового механизма и герметично фиксируют наконечник относительно оборванной трубы, после чего оставляют на оборванном конце трубы ловильный инструмент, с последующим использованием резьбы в хвостовике полого корпуса для наращивания колонны труб. При этом сначала поджимают пружину усилием силового механизма и тем самым постоянно опускают конусную воронку обоймы до совмещения ее верхней цилиндрической части до скольжения по поверхности конца оборванной трубы и тем самым удерживают ее от отклонения от начального направления. После этого вращением метчика нарезают резьбу внутри конца оборванной трубы и извлекают ее с помощью силового механизма из грунта либо оставляют ловильный инструмент и используют резьбу в полом хвостовике корпуса для наращивания колонны труб.

Недостаток прототипа в части способа заключается в том, что используемое в известном способе оборудование и предусмотренные в нем операции не обеспечивают ликвидацию аварий на действующих скважинах как на шельфе морских акваторий, при выбросе нефти или газа под большим давлением, так и на суше, в случае возникновения пожаров на аварийных скважинах.

Решаемой технической задачей изобретения в части способа является обеспечение ликвидации аварий при обрыве труб как на суше, так и на акватории, в том числе на действующих аварийных скважинах и трубопроводах.

Поставленная техническая задача решена тем, что способ ликвидации аварий с трубами на скважинах, заключающийся в том, что с помощью силового механизма вывешивают и центрируют над выступающим из грунта концом оборванной буровой трубы ловильный инструмент, содержащий полые корпус и резьбовой хвостовик на верхнем конце корпуса и полый конический рабочий наконечник на нижнем конце, обойму, обеспечивающую полный обхват конца оборванной трубы по наружному диаметру, независимо от степени ее износа и деформации, с возможностью проворота и ограниченного осевого перемещения рабочего наконечника относительно обоймы, после чего опускают ловильный инструмент на глубину, необходимую для обхвата обоймой конца оборванной трубы, фиксируют обойму относительно верхнего конца этой трубы от ее отклонения от начального направления, внедряют рабочий наконечник в тело конца оборванной трубы с помощью силового механизма и герметично фиксируют наконечник относительно оборванной трубы, после чего оставляют на оборванном конце трубы ловильный инструмент, с последующим использованием резьбы в хвостовике полого корпуса для наращивания колонны труб, согласно изобретению полый рабочий наконечник герметично соединяют с концом оборванной трубы по ее внутреннему или наружному диаметру, причем внутреннюю полость рабочего наконечника предварительно герметично соединяют с полостью колонны наращиваемых труб путем ее стыковки с полым хвостовиком корпуса ловильного инструмента, при этом перед внедрением в тело конца оборванной трубы рабочего наконечника верхний конец колонны наращиваемых труб через вертлюг-селектор герметично соединяют с возможностью относительного вращения колонны труб и вертлюга-селектора и отводят нефть или газ при помощи трубы, соединяющей вертлюг-селектор с хранилищем или с танкером. Рабочий наконечник герметично соединяют с концом оборванной трубы по ее внутреннему или наружному диаметру путем нарезания внутренней или наружной резьбы вращением рабочего наконечника с одновременным осевым усилием передаваемых от силового механизма. Отводящую из вертлюга-селектора нефть или газ трубу оснащают краном, регулирующим или отсекающим подачу нефти или газа. При значительной деформации или изгибе оборванной трубы ее верхний конец предварительно отрезают известным способом. Согласно варианту способа, при невозможности захвата обоймой оборванного конца трубы, например, при обрыве трубы ниже устья скважины, используют обойму в виде полого стакана, с днищем на ее верхнем конце, в центральном отверстии которого закрепляют полый резьбовой хвостовик корпуса ловильного инструмента, а полый рабочий наконечник монтируют на нижнем конце обоймы и оснащают обойму винтовой лопастью по ее наружной поверхности, при этом обойму с винтовой лопастью погружают коаксиально оборванного конца трубы путем ее завинчивания в грунт с помощью силового механизма, причем колонну труб предварительно герметично стыкуют с полым резьбовым хвостовиком корпуса ловильного инструмента с образованием сквозного отверстия, соединяющего полость оборванного конца трубы с полостью колонны наращиваемых труб. После погружения обоймы с рабочим наконечником в грунт колонну труб, имеющую в нижней части выступ (выступы), утяжеляют пригрузами, свободно охватывающими колонну.

Известен ловитель штанг [2]. Устройство предназначено для извлечения оставшейся после аварии части колонны штанг или для освобождения верхнего звена колонны труб, при невозможности извлечения всей колонны из скважины. Ловитель штанг содержит корпус, цангу и переводчик с отверстиями, взаимодействующие с силовым механизмом. Корпус выполнен в виде трубы и присоединен к переводчику с одной стороны, и к воронке - с другой. На внутренней стороне корпуса выполнена поверхность, взаимодействующая с конической наружной поверхностью цанги. На внутренней поверхности цанги нарезаны зубья по винтовой линии. Отверстия в переводнике выполнены наклонными.

Устройство позволяет производить захват и освобождение колонны штанг или ее части из грунта.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не предусматривает проведения аварийных работ на уже действующих скважинах с выбросом нефти, газа, воды.

Прототипом изобретения в части устройства, по существу решаемой задачи и общему количеству существенных признаков, является устройство для ликвидации обрыва бурильных труб [4]. Устройство включает пустотелый корпус, соединенный с пустотелым метчиком, и центрирующую обойму с воронкой, контактирующие по скользящей посадке посредством цилиндрической проточки в корпусе и расточки в обойме. Рабочая поверхность воронки выполнена в форме конуса, обеспечивающего полный обхват конца оборванной трубы независимо от степени ее износа и заклинивание трубы между воронкой и метчиком с момента начала его внедрения в тело трубы. Обойма в своей цилиндрической части и метчик выполнены с возможностью свободно проворачиваться относительно друг друга и под действием пружины и силового механизма ограниченно перемещаться в осевом направлении и надежно захватывать оборванную трубу. Корпус устройства имеет также пустотелый резьбовой хвостовик для соединения устройства с колонной наращиваемых труб.

Недостаток прототипа в части устройства заключается в том, что оно не обеспечивает захват оборванной трубы в случае изменения ее цилиндрической формы на срезе и имеющихся рваных и изогнутых ее краев.

Решаемой технической задачей изобретения в части устройства является надежная ликвидация аварий при обрыве труб, в том числе на действующих скважинах с выбросом нефти или газа, как на суше, так и в воде.

Решением поставленной технической задачи изобретения в части устройства для реализации способа по первому варианту является устройство для ликвидации аварий с трубами на скважинах, включающее силовой механизм, ловильный инструмент, состоящий из полых корпуса и резьбового хвостовика на его верхнем конце и полого конического рабочего наконечника, закрепленного на нижнем конце корпуса, обойму, контактирующую по цилиндрическим участкам обоймы и корпуса ловильного инструмента, имеющего наружный выступ, между которым и обоймой размещена пружина, причем обойма обеспечивает полный обхват конца оборванной трубы, независимо от степени ее износа и деформации, с возможностью свободного проворачивания и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса ловильного инструмента при внедрении рабочего наконечника в тело оборванной трубы, при этом полый резьбовой хвостовик предназначен для наращивания колонны труб, согласно изобретению для центрирования и обхвата оборванного конца трубы обойма выполнена в виде верхней балки, соединенной с возможностью проворота и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса ловильного инструмента и нижней балки, выполненной в виде клещевого захвата, имеющего два шарнирно соединенных рычага, для обхвата и зажима конца оборванной трубы, каждый из которых оснащен перпендикулярно установленным на нем гидравлическим или механическим домкратом, а свободно выступающие концы рычагов соединены между собой силовым элементом, взаимодействующим с автономным силовым приводом для зажима оборванного конца трубы после ее центрирования внутренним либо наружным конусом рабочего наконечника, причем штоки домкратов соединены с верхней балкой обоймы с возможностью их ограниченного перемещения в фигурных сквозных отверстиях, образованных на концах верхней балки, рабочий наконечник, выполнен в виде метчика или лерки (клуппа), оснащен или полым внутренним лидирующим конусом, или полой наружной конусной воронкой соответственно и оборудован на нижнем конце конической поверхности твердосплавными резцами для обработки верхнего конца внутренней или наружной поверхности оборванной трубы, перед внедрением в ее полость или снаружи, соответственно, рабочего наконечника путем его вращения с использованием силового механизма для нарезания резьбы. При внедрении полого рабочего наконечника в полость или снаружи оборванного конца трубы, путем его осевого вдавливания с помощью домкратов и/или с помощью силового механизма, рабочий наконечник в его верхней конической части оснащен эластичным уплотнителем. Согласно варианту устройства, при невозможности прихвата обоймой конца оборванной трубы, например при обрыве трубы ниже устья скважины, обойма ловильного инструмента выполнена в виде полого стакана с днищем на ее верхнем конце, в центральном отверстии которого герметично закреплен полый резьбовой хвостовик, полый рабочий наконечник смонтирован на нижнем конце обоймы, а наружная боковая поверхность обоймы оснащена винтовой лопастью, при этом обойма с винтовой лопастью погружена в грунт коаксиально оборванного конца трубы путем ее завинчивания с помощью силового механизма, колонна наращиваемых труб герметично соединена с полым резьбовым хвостовиком корпуса ловильного инструмента с образованием отверстия, соединяющего полость конца оборванной трубы с полостью колонны наращиваемых труб.

Преимущества предлагаемого способа (варианты) и реализующих его устройств (варианты) перед известными аналогами и прототипами заключаются в следующем:

- операции, изложенные в способе с использованием указанных в нем технических средств и существенных признаков прототипа, обеспечивают решение поставленной задачи;

- основная задача изобретения - обеспечить ликвидацию аварии при обрыве трубы на действующей скважине, например, при пожаре на суше, а также на акватории (на примере аварии в Мексиканском заливе, на морской нефтяной скважине) - может быть решена с использованием существенных признаков способа и его вариантов и реализующих их вариантов устройства, заключающихся в выполнении операций с оборванным концом трубы без перекрытия потока изливающейся нефти или выхода газов под значительным давлением, что может привести (и уже привело в Мексиканском заливе) к образованию значительного количества свищей и огромному вреду окружающей среде;

- операции с использованием полого стакана, снабженного винтовой лопастью, дополнительно пригруженного балластом, для повышения его несущей способности, позволяют с небольшими трудозатратами в короткий срок и надежно ликвидировать аварию на действующей скважине ниже морского дна.

Согласно изложенному указанные в способе (варианты) и в реализующем его устройстве (варианты) отличительные признаки обеспечивают решение поставленной задачи по сравнению с известными решениями и прототипом, а также обладают новизной и промышленной применимостью.

На чертежах в схематической форме представлены варианты устройства, реализующие способ (варианты) предлагаемого изобретения:

на фиг.1 изображен общий вид устройства, реализующего первый вариант способа;

на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1;

на фиг.3 показан вид Б-Б на фиг.2;

на фиг 4 показан вариант исполнения устройства при невозможности реализации устройства, изображенного на фиг.1.

На фиг.1 представлено плавсредство 1, на котором размещен силовой механизм 2, обеспечивающий спуско-подъемные и вращательные операции с вывешиванием и центрированием ловильного инструмента над оборванным концом буровой трубы 3. Силовой механизм 2 оснащен подвижной в вертикальном направлении кареткой 4 в направляющих мачты 5, а также зажимающим буровую трубу 6 патроном 7. Ловильный инструмент содержит корпус 8, обойму, состоящую из верхней балки 9, с закрепленной в ее центральном отверстии цилиндрической направляющей 10 и имеющей на концах сквозные фигурные отверстия (на фиг.1 не показаны) для размещения в них штоков 11 механических или гидравлических домкратов 12, с возможностью ограниченного горизонтального перемещения верхней части штоков 11 в этих фигурных отверстиях. Направляющая 10 установлена на цилиндрической части корпуса 8 ловильного инструмента с возможностью поворота и ограниченного относительного поступательного перемещения направляющей 10 и корпуса 8 ловильного инструмента под действием силового механизма 2 и пружины 13 до упора в корпус 14 рабочего наконечника. На нижней балке обоймы, выполненной в виде клещевого захвата, имеются два рычага 15 и 16, соединенных между собой шарниром 17 для обхвата и зажима конца оборванной трубы 3. На боковых консольных выступах рычагов 15 и 16, соответственно (см. фиг.3), закреплены корпуса механических или гидравлических домкратов 12. Штоки 11 домкратов 12 имеют на верхних концах резьбовые участки 18 для удерживания от вертикального перемещения балки 9 относительно клещевого захвата с помощью законтренных гаек 19. На нижнем конце корпуса 8 ловильного инструмента закреплен полый рабочий наконечник, имеющий корпус 14 и направляющий конус 20, на верхнем конце корпуса 8 ловильного инструмента с помощью полого резьбового хвостовика 21 закреплена колонна полых наращиваемых труб 6, а в средней части корпуса 8 ловильного инструмента закреплена силовая площадка 22 для размещения на ней пригрузов 23. На верхнем конце колонны наращиваемых труб 6 герметично установлен вертлюг-селектор 24 с возможностью вращения колонны наращиваемых труб 6 относительно вертлюга-селектора 24 с установленной на нем герметично трубой 25, оснащенной краном 26 регулирующим или отсекающим подачу нефти или газа в танкер или хранилище.

На фиг.2 представлен ловильный инструмент, включающий корпус 8, на цилиндрической части которого установлена с возможностью проворота и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса 8 верхняя балка 9 ловильного инструмента, имеющая закрепленную в центральном отверстии цилиндрическую направляющую 10. Верхняя балка 9 соединена с нижней балкой, выполненной в виде клещевого захвата, посредством двух домкратов 12 и их штоков 11 (см. фиг.1). Направляющая 10 под действием силового механизма 2, пригрузов 23 и пружины 13 может поступательно перемещаться до упора в корпус рабочего наконечника 14, закрепленный на нижнем конце корпуса 8 ловильного инструмента. Клещевой захват состоит из рычагов 15 и 16, соединенных шарниром 17. Каждый из рычагов 15 и 16 имеет закрепленный на нем полуцилиндр 27 с образованными на его внутренней поверхности твердосплавными зубьями 28 (см. фиг.3), расположенными по винтовой линии, для зажима оборванного конца трубы 3. В концах рычагов 15 и 16, имеющих сечения в форме короба, образованы окна 29 и 30 (см. фиг.3), в которых размещены плоские вкладыши 31 и 32, соответственно (см. фиг.3). Вкладыши 31 и 32 оснащены сверху и снизу вертикальными пальцами 33 и 34, размещенными в сквозных отверстиях, образованных по концам рычагов 15 и 16 для возможности поворота вкладышей 31 и 32 в рычагах 15 и 16 на ограниченный угол в плоскости, перпендикулярной оборванной трубе 3. Корпус рабочего наконечника 14 и направляющий конус 20 полые и соединены с полым корпусом 8 ловильного инструмента с помощью полого резьбового хвостовика 21. В направляющий конус 20 вмонтированы твердосплавные резцы 35 для обработки и подготовки наружной поверхности оборванного конца трубы 3, для нарезания наружной резьбы 36 с помощью лерки (клуппа) 37, вмонтированной в корпус рабочего наконечника 14. Над леркой (клуппом) 37 размещена эластичная втулка 38 для герметизации сквозного отверстия из конца оборванной трубы 3 через ловильный инструмент, колонну наращиваемых труб 6, вертлюг-селектор 24 и трубу 25 (см. фиг.1). Вкладыши 31 и 32 поджаты по боковым плоскостям плоскими пружинами 39 и 40, соответственно, для соосной ориентации вкладышей 31 и 32 при начальном, раскрытом положении рычагов 15 и 16 клещевого захвата (см. фиг.3). На наружной поверхности каждого из полуцилиндров 27 закреплена стойка 41 с отверстием на конце, в которых закреплены концы поджатой пружины 42, обеспечивающей удержание клещевого захвата в раскрытом состоянии при его подводе к концу оборванной трубы 3. Во вкладышах 31 и 32 выполнены резьбовые отверстия 43 и 44 соответственно (см. фиг.3).

На фиг.3 изображен клещевой захват, на виде сверху рычаги 15 и 16 захвата соединены шарниром 17. На рычагах закреплены полуцилиндры 27, имеющие на внутренней поверхности зубья 28 из твердосплавного материала. На консольных выступах 45 и 46 рычагов 15 и 16 закреплены домкраты 12, имеющие штоки 11. На свободных концах рычагов 15 и 16, имеющих поперечное сечение в виде короба, образованы сквозные окна 29 и 30 для размещения в них плоских вкладышей 31 и 32. На вкладышах 31 и 32 на верхней и нижней поверхностях закреплены выступающие пальцы 33 и 34, пропущенные в сквозные отверстия (см. фиг.2), образованные в верхней и нижней стенках рычагов 15 и 16, для возможности ограниченного поворота вкладышей 31 и 32 при сжатии рычагов 15 и 16. Вкладыш 32 имеет сквозное резьбовое отверстие 44 и коническую проточку 47 для ввинчивания и взаимодействия с винтом 48, имеющим конический выступающий конец 49, пропущенный сквозь отверстие 43 во вкладыше 31, вращаемым автономным приводом 50, жестко соединенным с вкладышем 31.

На фиг.4 изображен вариант ловильного инструмента, реализующего вариант предлагаемого способа, при невозможности закрепления ловильного инструмента на конце оборванной трубы 3. Корпус ловильного инструмента совмещен с обоймой, он включает полый хвостовик 51 с резьбой 52 для соединения с колонной наращиваемых труб 6, круглую пластину 53, имеющую центральное отверстие 54, в котором жестко закреплен полый хвостовик 51. Обойма ловильного инструмента выполнена в виде полого стакана 55 с днищем на верхнем конце, в качестве которого использована пластина 53, а на нижнем конце обоймы закреплен конический полый рабочий наконечник 56, причем наружная поверхность обоймы оснащена винтовой лопастью 57 с увеличивающимся диаметром снизу вверх, для завинчивания обоймы с помощью силового механизма 2 (см. фиг.1) в грунт коаксиально конца оборванной трубы 3, при этом пригрузы 23 могут быть уложены непосредственно на днище 53 обоймы или на силовую площадку 22, образованную на колонне наращиваемых труб 6.

1. Изображенное на фиг.1, 2, 3 устройство для реализации предлагаемого способа по первому варианту работает следующим образом.

Нижний конец участка колонны наращиваемых труб 6 пропускают через полость зажимающего и вращающего патрона 7 силового механизма 2 и герметично соединяют нижний конец колонны наращиваемых труб 6 с полым хвостовиком 21 ловильного инструмента с помощью резьбы. После этого выводят силовой механизм 2 по направляющим мачты 5 в верхнее положение, зажимают патроном 7 верхний конец колонны наращиваемых труб 6 и опускают силовой механизм 2 вместе с ловильным инструментом до нижней точки движения силового механизма 2. После этого с помощью специального зажима или подкладной вилки (на фиг.1 не показано) фиксируют от падения колонну наращиваемых труб 6, разжимают патрон 7 и наращивают очередную трубу колонны 6. Эти операции повторяют до того момента, когда ловильный инструмент оказывается над верхним концом оборванной трубы 3 на высоте, меньшей высоты вертикального хода силового механизма 2 по направляющей мачты 5. После этого герметично соединяют верхний конец колонны наращиваемых труб с вертлюгом-селектором 24 с возможностью вращения колонны наращиваемых труб 6 относительно вертлюга-селектора 24 и открывают кран 26 на отводящей нефть трубе 25. Затем, если конец оборванной трубы 3 не имеет значительных выступающих за диаметр трубы 3 краев, опускают ловильный инструмент и центрируют на трубе 3 обойму с помощью направляющего конуса 20 рабочего наконечника 14.

2. Вариант устройства, изображенного на фиг.4, реализующего вариант способа, при невозможности обхвата и фиксации конца оборванной трубы 3 ловильным инструментом используют обойму, выполненную в виде полого стакана 55, имеющего днище 53 на его верхнем конце с центрально закрепленным в нем полым резьбовым хвостовиком 51, 52, герметично соединенным с колонной наращиваемых труб 6, на нижнем конце конический полый наконечник 56, а наружная поверхность обоймы оснащена винтовой лопастью 57. При этом обойму завинчивают в грунт коаксиально конца оборванной трубы 3 с помощью силового механизма (см. фиг.1) с образованием сквозного отверстия между концом оборванной трубы 3 и колонной наращиваемых труб 6. Обойму 55, 56, 57 могут дополнительно пригружать грузами 23, свободно охватывающими колонну наращиваемых труб 6, размещая их на силовой площадке 22, образованной на нижнем конце колонны наращиваемых труб 6.

Предлагаемое изобретение, по мнению заявителя, обеспечивает ликвидацию аварий при обрыве труб на действующих скважинах на суше и на акватории, обладает существенной новизной, позволяющей решить поставленную техническую задачу, и промышленной применимостью, следовательно, может быть защищено Патентом РФ.

Источники информации

1. Авария в Мексиканском заливе. Возможные последствия. http://www.vkatuge.ru/forum/t15131594.

2. Ловитель штанг. Патент РФ, RU 2191246 C2, МПК7 E21B 31/18, опубл. 20.10.2002.

3. Грейфер и клещевой захват грейфера. Патент РФ, RU 2198130 C2, МПК⁷ B66C 1/58, B66C 3/00. Опубл. 10.02.2003.

4. Устройство для ликвидации обрыва бурильных труб. Патент РФ, RU 2396417 (по заявке: 2009114714/03, от 20.04.2009 г.). МПК E21B 31/20, опубл. 10.08.2010. Прототип по способу и по устройству.

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способам, применяемым при ликвидации аварий при обрыве буровых труб на скважинах. При осуществлении способа с помощью силового механизма вывешивают и центрируют над выступающим из грунта концом оборванной трубы ловильный инструмент, содержащий полый корпус, оснащенный полым резьбовым хвостовиком на верхнем конце и полым рабочим наконечником на нижнем конце, обойму, обеспечивающую полный обхват конца оборванной трубы по наружному диаметру, и фиксируют обойму на верхнем конце оборванной трубы, после чего с помощью силового механизма внедряют полый рабочий наконечник в тело верхнего конца оборванной трубы и оставляют ловильный инструмент на конце этой трубы. Резьбовой хвостовик используют для наращивания колонны труб. Полый рабочий наконечник соединяют с концом оборванной трубы по ее внутреннему или внешнему диаметру путем образования резьбового соединения. Внутреннюю полость рабочего наконечника предварительно герметично соединяют с полостью колонны наращиваемых труб. Перед внедрением рабочего наконечника в тело конца оборванной трубы верхний конец колонны наращиваемых труб через вертлюг-селектор герметично соединяют с отводящей нефть или газ трубой, соединяющей вертлюг-селектор с хранилищем нефти или газа или танкером. Повышается надежность и эффективность ликвидации аварий. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ ликвидации аварий с трубами на скважинах, заключающийся в том, что с помощью силового механизма вывешивают и центрируют над выступающим из грунта концом оборванной буровой трубы ловильный инструмент, содержащий полые корпус и резьбовой хвостовик на верхнем конце корпуса и полый конический рабочий наконечник на нижнем конце, обойму, обеспечивающую полный обхват конца оборванной трубы по наружному диаметру, с возможностью проворота и ограниченного осевого перемещения рабочего наконечника относительно обоймы, после чего опускают ловильный инструмент на глубину, необходимую для обхвата обоймой конца оборванной трубы, фиксируют обойму относительно верхнего конца этой трубы от ее отклонения от начального направления, внедряют рабочий наконечник в тело конца оборванной трубы с помощью силового механизма и герметично фиксируют наконечник относительно оборванной трубы, после чего оставляют на оборванном конце трубы ловильный инструмент, с последующим использованием резьбы в хвостовике полого корпуса для наращивания колонны труб, отличающийся тем, что полый рабочий наконечник герметично соединяют с концом оборванной трубы по ее внутреннему или наружному диаметру, причем внутреннюю полость рабочего наконечника предварительно герметично соединяют с полостью колонны наращиваемых труб путем ее стыковки с полым хвостовиком корпуса ловильного инструмента, при этом перед внедрением в тело конца оборванной трубы рабочего наконечника верхний конец колонны наращиваемых труб через вертлюг-селектор герметично соединяют с возможностью относительного вращения колонны труб и вертлюга-селектора и отводят нефть или газ при помощи трубы, соединяющей вертлюг-селектор с хранилищем или с танкером.

2. Способ ликвидации аварий с трубами на скважинах по п.1, отличающийся тем, что рабочий наконечник герметично соединяют с концом оборванной трубы по ее внутреннему или наружному диаметру путем нарезания внутренней или наружной резьбы вращением рабочего наконечника с одновременным осевым усилием, передаваемым от силового механизма.

3. Способ ликвидации аварий с трубами на скважинах по п.1, отличающийся тем, что отводящую из вертлюга-селектора нефть или газ трубу оснащают краном, регулирующим или отсекающим подачу нефти или газа.

4. Способ ликвидации аварий с трубами на скважинах по п.1, отличающийся тем, что при значительной деформации или изгибе конца оборванной трубы ее верхний конец предварительно отрезают.

5. Способ ликвидации аварий с трубами на скважинах, отличающийся тем, что при невозможности прихвата обоймой оборванного конца трубы, например при обрыве трубы ниже устья скважины, используют обойму в виде полого стакана с днищем на ее верхнем конце, в центральном отверстии которого закрепляют полый резьбовой хвостовик корпуса ловильного инструмента, а полый рабочий наконечник монтируют на нижнем конце обоймы и оснащают обойму винтовой лопастью по ее наружной поверхности, при этом обойму с винтовой лопастью погружают коаксиально оборванного конца трубы путем ее завинчивания в грунт с помощью силового механизма, причем колонну труб предварительно герметично стыкуют с полым резьбовым хвостовиком корпуса ловильного инструмента с образованием отверстия, соединяющего полость оборванного конца трубы с полостью колонны наращиваемых труб.

6. Способ ликвидации аварий с трубами на скважинах по п.5, отличающийся тем, что после погружения обоймы с рабочим наконечником в грунт колонну труб, имеющую в нижней части выступ (выступы), утяжеляют пригрузами, свободно охватывающими колонну.

7. Устройство для реализации способа ликвидации аварий с трубами на скважинах по п.1, включающее силовой механизм, ловильный инструмент, состоящий из полых корпуса и резьбового хвостовика на его верхнем конце и полого конического рабочего наконечника, закрепленного на нижнем конце корпуса, обойму, контактирующую по скользящей посадке цилиндрических участков обоймы и корпуса ловильного инструмента, имеющего наружный выступ, между которым и обоймой размещена пружина, причем обойма обеспечивает полный обхват конца оборванной трубы, независимо от степени ее износа и деформации, с возможностью свободного проворачивания и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса ловильного инструмента при внедрении рабочего наконечника в тело оборванной трубы, при этом полый резьбовой хвостовик предназначен для наращивания колонны труб, отличающееся тем, что для центрирования и обхвата оборванного конца трубы, обойма выполнена в виде верхней балки, соединенной с возможностью поворота и ограниченного осевого перемещения относительно корпуса ловильного инструмента и нижней балки, выполненной в виде клещевого захвата, имеющего два шарнирно соединенных рычага, для обхвата и зажима конца оборванной трубы, каждый из которых оснащен перпендикулярно установленным на нем гидравлическим или механическим домкратом, а свободно выступающие концы рычагов соединены между собой силовым элементом, взаимодействующим с автономным силовым приводом для зажима оборванного конца трубы после ее центрирования внутренним либо наружным конусом рабочего наконечника, причем штоки домкратов соединены с верхней балкой обоймы с возможностью их ограниченного перемещения в фигурных сквозных отверстиях, образованных на концах балки, соединенной с корпусом ловильного инструмента с возможностью вращения и ограниченного осевого перемещения рабочего наконечника относительно верхней балки обоймы.

8. Устройство для реализации способа ликвидации аварий с трубами на скважинах по п.7, отличающееся тем, что рабочий наконечник выполнен в виде метчика или лерки (клуппа), оснащен или полым внутренним лидирующим конусом или полой наружной конусной воронкой соответственно и оборудован на нижнем конце конической поверхности твердосплавными резцами для обработки верхнего конца внутренней или наружной поверхности оборванной трубы перед внедрением в ее полость или снаружи соответственно рабочего наконечника путем его вращения с использованием силового механизма для нарезания резьбы.

9. Устройство для реализации способа ликвидации аварий с трубами на скважинах по п.5, отличающееся тем, что при невозможности прихвата обоймой оборванного конца трубы, например при обрыве трубы ниже устья скважины, обойма выполнена в виде полого стакана с днищем на ее верхнем конце, в центральном отверстии которого герметично закреплен полый резьбовой хвостовик корпуса ловильного инструмента, при этом полый рабочий наконечник смонтирован на нижнем конце обоймы, а наружная боковая поверхность обоймы оснащена винтовой лопастью, при этом обойма с винтовой лопастью погружена в грунт коаксиально оборванного конца трубы путем ее завинчивания с помощью силового механизма, причем колонна труб предварительно герметично состыкована с полым резьбовым хвостовиком корпуса ловильного инструмента с образованием отверстия, соединяющего полость оборванного конца трубы с полостью колонны наращиваемых труб.