Устройство для предотвращения и ликвидации открытых фонтанов на скважинах

(71) Туркменский гоисследовательскийнефтяной промышл(56) Зайцев Ю.В, инефтяных и газовыхем, М.:,Недра, 1982,М 42 суда рст и праеенности Г,Гулата др, Осво скважи с. 103-1 енныи научнотный институт ение и ремонпод давлени8.(54) НИЯ НОВ (57) мыш для и вани наст возм врем А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕИ ЛИКВИДАЦИИ ОТКРЫТЫХ ФОНТАНА СКВАЖИНАХИзобретение относится к горной проленнасти и мажет быть использовано редупреждения открытого фонтанироя скважины, Цель - повышение надежи работы устройства за счет ожности его автоматического срабатыя при возникновении фонтана с одноенным уменьшением габаритов,Устроиство состоит из корпуса 13, соединенного с колонной труб. Корпус 13 выполнен в виде патрубка, в котором установлено седло (С) 21 и тарельчатый запорный элемент (ЗЭ) 6. С помощью шарнира ЗЭ 6 связан с корпусом 13, ЗЭ 6 выполнен с выступами (В) 18, а С 21 - с двумя диаметрально противоположными вырезами 20.Они имеют в проекции на вертикальную плоскость форму прямого равнобедренного треугольника. Основание этого треугольника размещено на торце С 21,.Вырезам 20 С 21 соответствуют В 18 ЗЭ 6. Ось шарнира ЗЭ 6 параллельна прямой, проходящей через вершины В 18 ЗЭ 6. В процессе бурения устройство размещено на предыдущей об- Б садной колонне, при этом ЗЭ 6 находится в открытом положении. При возникновении фонтана скорость восходящего потока в скважине резко увеличивается, Это приводит к закрытию ЗЭ 6 и отсечению нижней части ствола скважины, 6 ил.Изобретение относися к области строительства скважин, в частности к процессупредотвращения и ликвидации открытыхфонтанов на скважинах.Известны автоматические клапаны-отсекатели, которые срабатывают (перекрывают трубный канал колонны) припревышении заданного расхода восходящего потока, Открытие таких клапанов-отсекателей осуществляют инструментом наканате или давлений, передаваемым черезжидкость в скважине.Недостатком этого клапана-отсекателя(прототипа) является ненадежность работыустройства при возникновении фонтана.Целью изобретения является устранение указанного недостатка и сокращениетрудоемкости процесса.Указанная цель достигается за счет возможности его автоматического срабатывания при возникновении фонтана содновременным уменьшением габаритов,седло выполнено с двумя диаметральнопротивоположенными вырезами, имеющими в проекции на вертикальную полостьформу прямого равнобедренного треугольника с основанием на торце седла, а запорный элемент - с выступами, соответствующими вырезам седла, причем ось шарниразапорного элемента параллельна прямой,проходящей через вершины его выступов,Положительный эффект от использования устройства возникает за счет предотвращения развития появлений в открытоефонтанирование и предотвращения загрязнения окружающей среды,На фиг, 1 приведена схема установкиустройства; на фиг, 2 - взаимное расположение полостей скважины, бурильной колонны и устройство; на фиг. 3 - схемаустройства в исходном положении; на фиг.4 - устройство на фиг. 1 в рабочем положении; на фиг. 5- разрез А-А на фиг. 1; на фиг,6 - вид на запорный элемент по стрелке Кна фиг. 1.П р и м е р. Требуется выполнить строительство скважины следующей конструкции:направление Ф 508 мм, длина 30 м,кондуктор ф 324 мм, длина 600 м;техническая колонна ф 245 мм, длина2800 м;эксплуатационная колонна ф 140,длина 4200 и.Известно, что на глубине 4100 + 4200залегает газовый пласт, пластовое давление 71,0 ЫПа, следовательно, в состав технической колонны вводим предлагаемоеустройство, место установки которого надлину одной трубы выше обратного клапана5 10 15 20 типа ЦКОД. Так как обратный клапан 1 в процессе спуска обсадной колонны 2 запорного шара 3 не имеет, то промывочная жидкость поступает как в кольцевое пространство 4, так и в полость 5 колонны 2, Запорный элемент 6 устройства 7 в процессе спуска колонны 2 находится в положении, приведенном на фиг, 1. Скорость восходящего потока жидкости, заполняющей полость 5, недостаточна, чтобы вывести запорный элемент 6 в рабочее положение. приведенное на фиг. 2. После спуска колонну 2 цементируют и продолжают бурение под эксплуатационную колонну (на чертеже не показана). Допустим, что при подьеме бурильной колонны длиной 4100 м, для очередной смены долота, когда башмакбурильной колонны находился на глубине 1200 м произошел выброс промывочной жидкости,Так начался фонтан водой при бурении скв. М 106 пл. Камышлджа объединения "Туркменнефть", произошедший в 1979 г. Тогда при подъеме бурильного инструмента 25 последний с глубины 1200 м был выброшен,причем бурильная колонна была уложена вокруг буровой шестью кольцами, Развился мощный водяной фонтан производительностью порядка 20 тыс. м/сут. Осложнение 30 развивалось очень быстро, пригаба не заметила никаких признаков его развития.При возникновении подобной ситуациизапорный элемент 6 займет положение, показанное на фиг. 2, т.е, перекроет полость 5 35 колонны 2. Дальнейшее развитие осложнения будет остановлено. Будетли в подобной ситуации замечены признаки начала развития осложнения и как определить, что устройство 7 сработало Признаки развития 40 осложнения всегда замечают, хотя не всегда своевременно, что и ведет к аварии, Прекращение развития замеченных отклонений, например перелива промывочной жидкости,и будет являться признаком, 45 что устройство 7 сработало и запорный элемент 6 вышел в рабочее положение.Действия буровой бригады по ликвидации начавшегося осложнения заключаются в следующем. Извлекают бурильный инст румент, поддерживают уровень промывочной жидкости на устье, долото меняют на кольцевую фрезу 8, позволяющую выполнить отверстие в запорном элементе и имеющую проходное отверстие 9 для пропуска 55 жидкости через себя, Спускают бурильнуюколонну 10 с фрезой 8 до места установки устройства 7 и, вращая колонну 10, выполняют отверстие в запорном элементе 6.После выполнения отверстия в запорном элементе 6 полость 11 колонны 10 будет10 15 20 25 30 35 40 45 гидравлически сообщена с полостью открытого ствола 12, где давление флюидов выше давления столба промывочной жидкости, находящейся в полости 11 колонны 10, что будет отмечено манометрами буровой. После уточнения величины пластового давления уточняют требуемую плотность промывочной жидкости, закачивают ее в полость 12 открытого ствола до тех пор. когда избыточное давление столба промывочной жидкости на устье скважины будет равно атмосферному. Если плотность промывочной жидкости в полости 5 равна плотности жидкости в полости 11, то колонну 10 поднимают на устье. если же плотность жидкости в полости 5 меньше плотности жидкости в полости 11, то колонну 10 приподнимают на длину, необходимую для вывода фрезы 8 из запорного элемента 6 и методом прямой циркуляции заменяют жидкость в полости 5 жидкостью, находящейся в полости 11, После того, как убедятся, что избыточное давление в полостях 5 и 11 равно атмосферному, считается, что осложнение ликвидировано, приступают к выполнению плановых работ с учетом недостатков, вызвавших осложнения. Устройство 7 состоит из корпуса 13, патрубков 14 и 15, имеющих присоединительные резьбовые поверхности 16, запорного элемента б, шарнирно установленного в кронштейне 17 и имеющего выступы 18, взаимодействующие с упорами 19. В патрубке 14 сформирована поверхность 20 седла 21, входящая в зацепление с опорной поверхностью 22 запорного элемента 6, когда последний находится в рабочем положении.Поверхность 20 седла 21 образована удалением сектора с углом риз патрубка 14. Условие сохранения проходного отверстия в колонне 2 соблюдается при уг 90, Для вывода запорного элемента б в рабочее состояние необходимо, чтобы размер А, определяющий соотношение размера запорного элемента 6 и его удаление от торца 23 патрубка 15 выбиралось из условия А20, где О - внутренний диаметр патрубка 14, Место установки устройства - в составе цементируемой обсадной колонны на одну трубу выше обратного клапана.Устройство работает следующим образом. В процессе бурения под следующую обсадную колонну запорный элемент занимает положение, приведенное на фиг, 1. Скорость восходящего потока при бурении недостаточна для вывода запорного элемента 6 в рабочее положение, этому также препятствует находящаяся в скважине бурильная колонна. При осложнении возникает входящий поток, величина которого измеряется от нуля до сотен тысяч кубических метров в сутки, Этот поток выводит запорный элемент 6 в рабочее положение, показанное на фиг, 2, который, перекрывая полость скважины, разделяет ее на две части: на полость 5 обсадной колонны 2 и полость 12 открытого ствола, предотвращает дальнейшее развитие осложнения и подготавливает условия для ликвидации осложнения.Формула изобретения Устройство для предотвращения и ликвидации открытых фонтанов на скважинах, включающее соединенный с колонной труб корпус в виде патрубка с установленным в нем седлом и тарельчатым запорным элементом, шарнирно связанным с корпусом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет возможности его автоматического срабатывания при возникновении фонтана с одновременным уменьшением габаритов, седло выполнено с двумя диаметрально противоположными вырезами, имеющими в проекции на вертикальную плоскость форму прямого равнобедренного треугольника с основанием на торце седла, а запорный элемент - с выступами, соответствующими вырезам седла, причем ось шарнира запорного элемента параллельна прямой, проходящей через вершины его выступов.1775547 оставитель Т,Тойтыев ехред М.Моргентал едактоорректор М.Петров з 4026Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва; Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул,Гагарина, 10