Устройство для тушения фонтанирующей нефтяной скважины Советский патент 1993 года по МПК E21B35/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а точнее к средствам пожаротушения скважин, фонтанирующих под большим давлением,

Цель изобретения - повышение эффективности гашения возгоревшей нефтяной скважины высокого давления пласта, сокращение продолжительности процесса тушения, а также улучшение удобства эксплуатации и повышение техники безопасности.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид устройства в разрезе в положении блокирования скважины (рабочее положение); на фиг.2 - схема общего вида устройства в процессе транспортировки по направлению к горящей скважине; на фиг.З - сечение А-А на фигЛ; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг,5 - сечение В-8 на фиг.1; на фиг.6 - вариант

конструкции устройства без накопительной емкости, причем трубки выполнены с отгибами, чтобы обеспечить пространство для расположения отводных патрубков; на фиг.7 - схема системы управления заслонками (клапанами) патрубков и ствола нефти.

Устройство для тушения фонтанирую-: щей нефтяной скважины 1 содержит основание, выполненное в виде рамной конструкции, включающей продольные балки 2 в форме уширенных лыж и поперечные балки 3. Для большей прочности предусмотрены раскосы (не показано). Каждая лыжа может быть выполнена из нескольких труб.

На основании посредством фермы 4 вертикально закреплена направляющая обойма 5, в которой с возможностью опускания на скважину 1 размещен нефтегазоотводящий ствол 6, снабженный упорами-фиксаторами

де Ф

СО

хг о

со

его поднятого и опущенного положений, т.е. соответственно транспортного и рабочего. Имеются боковые отводные патрубки 7 с клапанами 8, служащие для отвода нефти в сторону.

Согласно предложению, нефтегазоот- водящий ствол выполнен в виде пучка из множества трубок 9, установленных, как в направляющих, в отверстиях 10 днища 11 и крыши 12 герметичной накопительной ем- кости 13, закрепленной в направляющей обойме 5. Последняя снабжена массивным обручем 14, установленным снаружи ее с возможностью опускания на грунт и фиксирования в поднятом транспортном положе- ним. „Для предотвращения схода обруча 14с направляющей обоймы 5 имеется ограничитель хода (не показано).

При этом упомянутые отводные патрубки 7 присоединены к накопительной емко- сти 13, а участки трубок 9, находящиеся внутри нее, выполнены с перфорационными отверстиями 15 {фиг. 4).

Отверстия 10 снабжены уплотнениями (не показано). В качестве фиксатора подня- того (транспортного) положения обруча 13 служит, например, чека 16, за которую зацепляется трос 17.

На каждой трубке 9 нефтеотводящего ствола имеется выступ 18 (фиксатор) для обеспечения рабочего положения (фиг.3-4) каждой трубки и, следовательно, всего нефтеотводящего ствола.

Выступ 18 в предельно опущенном состоянии каждой трубки 9 взаимодействует с крышей 12 накопительной емкости (опирается на крышу).

Упомянутая накопительная емкость 13 может быть не только встроена в обойму 5, как показано на фиг А но и размещена сверху этой обоймы.

Для обеспечения лучших условий по производству необходимых работ вблизи ствола, устройство снабжено экраном-зонтиком 19,

Продольные балки-лыжи 2 как спереди, так и сзади имеют крюки для подцепления тяговых канатов 20.

Фиксатор поднятого, т.е. транспортного положения нефтеотводящего ствола 6, может быть выполнен в виде упругого хомута 21, охватывающего пучок трубок 9, причем сила упругости этого хомута направлена вовнутрь. Его замок 22 управляется от обруча 14 при его опускании и подъеме. Такой замок (фиг.5) представляет собой, .например, отогнутые наружу и с взаимным перехлесты- ванием концы хомута, взаимодействующие со стенками продольного паза 23, выполненного на внутренней стороне обруча 14 сужающимся по направлению от низа к верху. Верхняя часть этого же паза (постоянного профиля) вместе с выступом 24 направляющей обоймы 5 используется и для обеспечения прямолинейности движения обруча 14 относительно обоймы 5. Как показано на фиг.1, упругий хомут 21 может быть подвешен снизу обоймы 5 с помощью тяг 25 с шарнирными концами. Однако не исключается вариант размещения хомута 21 и выше обоймы 5, а также внутри последней.

Для упрощения устройства может оказаться целесообразным вариант управления замком хомута 21 с помощью чеки, подобной чеке 16.

Наверху обоймы 5 предусматриваются чаша 26 для сбора утечек нефти и трубопровод 27 для ее отвода.

Клапаны 8 в отводных патрубках 7 выполнены в виде заслонки, установленной шар- нирно с возможностью открытия этих патрубков под воздействием импульса противодавления жидкого или газообразного тела.

Возможен вариант устройства без накопительной емкости 13. В этом случае трубки 9 пропускаются через направляющие отверстия перегородки 28 (фиг.б), закрепленной в обойме 5. И каждая трубка имеет отводной патрубок 29, а чтобы эти патрубки разместить, трубки должны быть отогнуты в сторону. Каждый патрубок при этом оснащается заслонкой 8.

К отводным патрубкам 7 накопительной емкости 13 или к патрубкам 29 трубок 9 в варианте без емкости 13 подключается (после установки устройства на скважину) система управления клапанами 8 и отвода нефти фиг.7. В самом общем виде такая система может включать в себя источник высокого давления 30, ресивер 31 для воды, которая закачивается во все патрубки(7 или 29) при закрытых заслонках 8 (на фиг.4 заслонка 8 открыта, а на фиг.б - закрыта), и двухлозиционные краны 32, которые соединяют патрубки лмбо е ресивером, либо со сливом.

Тушение нефтяного фонтана с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Устройство с поднятыми и зафиксированными в транспортном положении обручем 14 и трубками 9 нефтегазоотводящего ствола б с помощью тягачей наводят на горящую скважину 1, используя при этом оптические приборы (не показано).

После того как будет достигнуто совпадение скважины и ствола 6, с помощью тягача и троса 17 выдергивают чеку 16 и массивный обруч 14 падает на грунт, охватывая и отсекая от окружающей среды горящую скважину. При опускании обруча 14 его сужающийся паз 23 давит на концы замка 22 хомута 21, который прекращает стягивание трубок 9, и последние под собственным весом опускаются на скважину и прилегающий к ней грунт.

В упрощенном варианте конструкции устройства для раскрепления хомута 21 выдерживают чеку (не показано), скрепляющую его концы.

Те трубки 9, которые точно попали в скважину, спускаются на предельную величину хода, т.е. до момента взаимодействия упоров 18 с крышей 12 емкости 13 (или с перегородкой 28 - фиг.б). Трубки же, находящиеся на периферии, опускаются не до упора, отслеживая тем самым рельеф около скважины и создавая, наряду с обручем 14, дополнительную герметизацию скважины.

Однако нет никакой гарантии, что в условиях высокого давления фонтанирующей нефти (20 атм) возможно будет полностью отсечь поступление воздуха внутрь ствола 6. И как указывалось выше, в широкой трубе ствола известных устройств сохраняется столб пламени.

В предлагаемой же установке вследствие совокупного и взаимодополняющего действия массивного обруча 14, свойства трубок 9 ствола отслеживать рельеф вокруг разрушенной скважины и особенно вследствие свойства капиллярности ствола б, состоящего из трубок малого сечения (20-30 мм), появляется высокая гарантия того, что пламени внутри ствола не будет.

В то же время трубки 9 практически не препятствуют нефти подниматься вверх (примерно на 40 м), тем самым предлагаемое устройство позволяет проводить тушение скважины без борьбы с высоким давлением нефти. Одновременно через перфорацию 15 нефть накапливается в емкости 13.

Поднявшаяся по трубкам 9 нефть сразу же воспламеняется от поджигающего приспособления, которое расположено рядом и постоянно горит (на чертежах не показано).

Использование этого поджигающего приспособления служит дополнительным страховочным приемом, хотя его использование может и не понадобиться.

Затем подсоединяют к патрубкам 7 или 29 (а также к трубопроводу 27) систему отвода нефти и управления заслонками 8, хотя это можно сделать заранее и транспортировать эту систему вместе с установкой теми же тягачами.

В патрубки подается импульс противодавления от источника 30 и ресивера 31, с помощью двухпозиционного крана 32. Это можно организовать как сразу для всех патрубков, так и поочередно; управление кранами дистанционное или автоматически.

Импульс такого давления по величине 5 превышает давление нефти в накопительной емкости 13 либо в трубках 9 (фиг.6) в результате клапаны 8 откинутся в другое крайнее положение, открывая патрубки 7 и 29. После этого поворотом крана 32 противодавление

0 снимается и подключается сливная магистраль. Под воздействием напора нефти из скважины клапаны 8 остаются в открытом для патрубков 7 и 29 положении на весь последующий период работ.

5 Отметим, что не исключается примене- ние и обычных клапанов с ручным управлением, это может оказаться предпочтительнее из-за простоты, особенно для варианта устройства с накопительной емкостью 13 при

0 небольшом (3-4) числе патрубков 7.

Нефть из емкости 13 или из трубок 9 (фиг.6) будет отводиться на слив. Из-за возможных утечек в чаше 26 собирается нефть, которая также отводится на слив по трубоп5 роводу27.

Теперь, когда источник высокой температуры находится далеко наверху, а от горящих брызг, утечке и т.п. защищает экран 19, приступают к выполнению различных

0 работ по завершению тушения скважины, например, тушат остатки пламени вокруг скважины; если надо, то бурят наклонную скважину, проводят различные ремонтные работы и т.п.

5 Чтобы погасить горящую нефть на выходе из ствола, т.е. из трубок 9, к сливной магистрали подключен насос для принудительной откачки нефти, и в результате давление как в емкости 13, так и в трубках 9

0 существенно снижается, и остаточного давления в трубках для обеспечения подъема нефти на высоту ствола (30-40 м) будет не хватать. Следовательно факел гаснет.

Если нет мощного подъемного крана, то

5 демонтаж предлагаемого устройства (приведение его в транспортное положение) заключается в следующем:

- осуществляют поддомкрачивание всего устройства;

0 - под обруч 14 и трубки 9 устанавливают предметы такой высоты, чтобы обеспечить фиксацию обруча и трубок в требуемом положении относительно направляющей обоймы 5;

5 - опускают устройство, при этом сначала трубки 9, а затем обруч 14, упершись в упомянутые предметы, движутся вверх относительно направляющей обоймы 5;

- расширяющийся при подъеме обруча паз 23 освобождает концы хомута 21, и когда трубки займут требуемое верхнее положениэ. этот хомут сожмет и их тем самым зафиксирует в транспортном положении;

- для фиксации обруча 14 в транспортном положении вставляют чеку 16;

- затем опять немного поддомкрачива- гат, убирают упомянутые предметы и опускают установку на грунт.

После выполнения описанных действий установка готова для транспортирования ее к следующей скважине.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в том, что не требуется точного наведения ствола 6 на скважину, т.к. подвижные вертикально трубки 9 скомпенсируют неточность наведения, откопировав рельеф вокруг скважины и тем самым обеспечив начальную герметичность, степень которой будет увеличена обручем 14.

Установка также предоставляет возможность не проводить бетонные работы и борьбу с большим давлением нефти.

Все сказанное сокращает продолжительность цикла и повышает эффективность -тушения скважин как высокого давления нефтяного пласта, характерного для Арабского региона, так и низкого, относящегося к северным районам.

Формула изобретения 1. Устройство для тушения фонтанирующей нефтяной скважины, содержащее основание с закрепленной вертикальной на нем направляющей обоймой, в которой с возможностью опускания на скважину размещен нефтегазоотводящий ствол с упорами-фиксаторами его поднятого транспортного и опущенного рабочего положений, последний из которых - в виде наружного выступа, и боковые отводные патрубки с клапанами для отвода нефти в сторону, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства при тушении горящей скважины с высоким пластовым давлением при одновременном сокращении продолжительности процесса тушения, оно снабжено герметичной накопительной емкостью с

крышкой и днищем с направляющими отверстиями, закрепленной в направляющей обойме, выполненной с обручем, установленным снаружи нее. с возможностью опускания на грунт и фиксирования в поднятом

положении, нефтегазоотводящий ствол выполнен в виде пучка из множества трубок, установленных в направляющих отверстиях днища и крышки накопительной емкости, при этом боковые отводные патрубки присоединены к накопительной емкости, участки трубок, находящихся внутри нее, выполнены с перфорационными отверстиями, а выступ рабочего положения ствола выполнен на каждой трубке с возможностью взаимодействия

в крайнем нижнем положении с крышкой накопительной емкости.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что упор-фиксатор транспортного положения нефтегазоотводящего ствола

выполнен в виде охватывающего пучок трубок упругого хомута с замком, связанным для его управления с обручем, при его движении относительно направляющей обоймы, а клапаны в боковых отводных

патрубках выполнены в виде заслонки, установленной с возможностью открытия этих патрубков под воздействием импульса противодавления жидкого или газообразного рабочего тела.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что направляющая обойма выполнена с закрепленной в ней перегородкой с отверстиями, через которые пропущены трубки пучка, каждая из Которых выполнена с боковым отводным патрубком, а выше направляющей обоймы - отогнута в сторону с образованием пространства для размещения патрубков.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к средствам пожаротушения скважин, фонтанирующих под большим давлением. Устройство содержит основание с лыжами, на котором закреплена направляющая обойма. 8 последней установлен опускаемый на с.кважи у нефтегазоотводящий ствол. Он выполнен е виде пучка из множества трубок, которые пропущены через герметичную накопительную емкость и имеют перфорацию на участках, находящихся внутри этой емкости. Снаружи обоймы установлен опускаемый на грунт массивный обруч. Имеются упоры- фиксаторы для обеспечения транспортного и рабочего положений трубок ствола и обруча. Устройство наводят на скважину, опускают обруч и трубки под собственным весом. ГСрй этом трубки отслеживают все неровности вокруг скважины, способствуя лучшей герметизации/Свойстве капиллярности трубок гарантирует нераспространение пламени в стволе. Такая конструкция устройства вообще и ствола, б частности, не требует высокой точности наведения на скважину, а также необходимости борьбы с высоким давлением. 2 е.я. ф-яы, 7 ил.