Устройство для тушения фонтанирующей нефтяной скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 81317 1)5 Е 21 В 35/О ТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЕТЕН Е ПАТЕ НГУ 1(86) Авторское свидетельство СССР М 1333767, кл. Е 21 8 35 ЮО, 1985.Щ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУШЕНИЯ ФОНТАНИРУЮЩЕЙ НЕФТЯНОЙ СКВАЖИИЫ (57 изобретение относится к нефтяной промццаевиости, а именно к средствам пожаротушения скважин, Фонтанирующих под больвим давлением, Устройство содержит основание с лцжами, на котором закреплена направляющая обойма. В последней устаноален опускаемый иа скважину неаегазоотводящий ствол. Он выполнен в виде пучка. из множества трубок, которые Изобретение относися к нефтедобываю щей промышленности. а точнее к средствам пожаротушения скважин, фонтанирующих под больаим давлением.Цель изобретения-повьниеииеэффективности гашенияаозгоревшей нефтянойскввжинц высокого давления пласта, сокращение продолжительности процесса тушения, а также улучшение удобства эксплуатации и повь 1- аение 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 фиг.1; на Фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.6 - вариант пропущены через герметичную накопительную емкость и имеют перфорацию на участ.ках, находящихся внутри этой емкости. Снаружи обоймы установлен опускаемый иа грунт массивный обруч. Имеются упоры- фиксаторы для обеспечения транспортного и рабочего положений трубок ствола и обруча. Устройство наводят на скважину, опускатот обруч и трубки под,собственным весом. Ори этом трубки отслеживают все неровности вокруг скважвщ, способствуя лучшей герметизации. Свойстве кавилярности трубок гаран гирует нераспространение пламени в стволе. Такая конструкция устройства вообще и свола, в частности, не требует высокой точноса наведения на скважину, а также необходймости борьбы с высоким давлением. 2 с.п. Ф-лц, 7 ил. кбнструкции устройства без накопительной емкости, причем трубки выполнены с отгибами, чтобы обеспечить пространство для расположекия 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 рамнойконструкции, вклачающей продольные балки 2 в форме уаиренных 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-фиксаторами10 20 30 35 40 50 55 его поднятого и опущенного положений, т.е. соответственно транспортного и рабочего. Имеются боковые отводные патрубки 7 с клапанами З,служащие для отвода нефти в сторону.Согласно предложению, нефтегазоотводящий ствол выполнен в виде пучка из множества трубок 9, установленных, как в направляющих, в отверстиях 10 днища 11 и крыши 12 герметичной накопительной емкости 13, закрепленной в направляющей обойме 5. Последняя снабжена массивным обручем 14, установленным снаружи ее с воэможностью опускания на грунт и Фиксирования в поднятом транспортном положении. Для предотвращения схода обруча 14 с направляющей обоймы 5 имеется ограничитель хода (нв показано).При этом упомянутые отводные патрубки 7 присоединены к накопительной емкости 13, а участки трубок 9, находящиеся внутри нее, выполнены с перфорационными отверстиями 15 (фиг,4).Отверстия 10 снабжены уплотнениями (не показано). В качестве фиксатора поднятого (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 13 (опирается на крышу),Упомянутая накопительная емкость 13 может быть не только встроена в обойму 5, как показано на фиг.4, 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 отобруча 14 при его опускании и подьеме. Такой замок (фиг.5) представляет собойнап ример, отогнутые наружу и с взаимным перехлестыввнием 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 шарнирно с воэможностью открытия этих патрубков под воздействием импульса противодавления жидкого или газообразного тела,Возможен вариантустройства без накопительной емкости 13. В этом случае трубки 9 пропускаются через направляющие отверстия перегородки 28(фиг.6), закрепленной в обойме 5, И.каждая трубка имеет отводной патрубок 29, а чтобы зти 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 аиде такая система может включать в себя источник высокого давления 30, ресивер 31 для воды, которая заквчивается во все патрубки(7 или 29) при закрытых заслонках 8 (на Фиг.4 заслонка 8 открыта, а на фиг.6 - закрыта), и двухпозиционные краны 32, которые соединяют патрубки либо 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 нефтегаэоотводящего ствола 6 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 хомута21, который прекращает стягивание трубок9, и последние под собственным весом опускаются на скважину и прилегающий к нейгрунт,В упрощенном варианте конструкцииустройства для раскрепления хомута 21 выдерживают чеку (не показано). скрепляющую его концы,Те трубки 9, которые точно попали вскважину, спускаются на предельную величину хода, т.е. до момента взаимодействияупоров 18 с крышей 12 емкости 13 (или сперегородкой 28 - фиг,6). Трубки же, находящиеся на периферии, опускаются не доупора, отслеживая тем самым рельеф околоскважины и создавая, наряду с обручем 14,дополнительную герметизацию скважины.Однако нет никакой гарантии, что в условиях высокого давления фонтанирующейнефти (20 атм) возможно будет полностьюотсечь поступление воздуха внутрь ствола6, И как указывалось выше, в широкой трубествола известных устройств сохраняетсястолб пламени.В предлагаемой же установке вследствие совокупного и взаимодополняющегодействия массивного обруча 14, свойстватрубок 9 ствола отслеживать рельеф вокругразрушенной скважины и особенно вследствие свойства капиллярности ствола 6, состоящего из трубок малого сечения (20 - 30мм), появляется высокая гарантия того, чтопламени внутри ствола не будет,В то же время трубки 9 практически непрепятствуют нефти подниматься вверх (примерно на 40 м), тем самым предлагаемое устройство позволяет проводить тушениескважины без борьбы с высоким давлениемнефти. Одновременно через перфорацию 15нефть накапливается в емкости 13,Поднявшаяся по трубкам 9 нефть сразуже воспламеняется от поджигающего приспособления, которое расположено рядом ипостоянно горит(на чертежах не показано),Использование этого поджигающегоприспособления служит дополнительнымстраховочным приемом, хотя его использование может и не понадобиться.Затем подсоединяют к патрубкам 7 или29 (а также к трубопроводу 27) систему отвода нефти и управления заслонками 8, хотяэто можно сделать заранее и транспортировать эту систему вместе с установкой темиже тягачами.В патрубки подается импульс противодавления от источника 30 и ресивера 31, спомощью двухпозиционного крана 32. Этоможно организовать как сразу для всех патрубков, так ипоочередно; управление кранами дистанционное или автоматически.Импульс такого давления по величине5 превышает давление нефти в накопительнойемкости 13 либо в трубках 9 (фиг.6) в результате клапаны 8 откинутся в другое крайнееположение, открывая патрубки 7 и 29. Послеэтого поворотом крана 32 противодавление10 снимается и подключается сливная магистраль, Под воздействием напора нефти изскважины клапаны 8 остаются в открытом дляпатрубков 7 и 29 положении на весь последующий период работ.15 Отметим, что не исключается применение и обычных клапанов с ручным управлением, это может оказаться предпочтительнееиз-за простоты, особенно для варианта устройства с накопительной емкостью 13 при20 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 трубоп 25 роводу 27,Теперь. когда источник высокой температуры находится далеко наверху, а от горящих брызг. утечке и т,п. защищаетэкран19, приступают к выполнению различных30 работ по завершению тушения скважины,например, тушат остатки пламени вокругскважины; если надо, то бурят наклоннуюскважину, проводят различные ремонтныеработы и т.п.35 Чтобы погасить горящую нефть на выходе из ствола, т.е, из трубок 9, к сливноймагистрали подключен насос для принудительной откачки нефти, и в результате давление как в емкости 13, так и в трубках 940 существенно снижается, и остаточного давления в трубках для обеспечения подъеманефти на высоту ствола (30 - 40 м) будет нехватать, Следовательно факел гаснет.Если нет мощного подьемного крана, то45 демонтаж предлагаемого устройства (приведение его в транспортное положение) заключается в следующем:- осуществляют поддомкрачиваниевсего устройства;50 - под обруч 14 и трубки 9 устанавливаютпредметы такой высоты, чтобы обеспечитьфиксацию обруча и трубок в требуемом положении относительно направляющейобоймы 5;55 - опускают устройство, при этом сначала трубки 9, а затем обруч 14, упершись вупомянутые предметы, движутся вверх относительно направляющей обоймы 5;- расширяющийся при подьеме обручапаз 23 освобождает концы хомута 21, и ког. да трубки займут требуемое верхнее положение, этот хомут сожмет и их тем самымзафиксирует в транспортном полокении;- для фиксации обруча 14 в транспортном положении вставляют чеку 16;- затем опять немного поддомкрачивают, убирают упомянутые предметы и опускают установку на грунт,После выполнения описанных действийустановка готова для транспортирования еек следующей скважине.Положительный эффект от использования изобретения заключается в том, что не"ребуется точного наведения ствола б наскважину, т,к. подвижные вертикальнотрубки 9 скомпенсируют неточность наведения, откопировав рельеф вокруг скважины и тем самым обеспечив начальнуюгерметичность, степень которой будет увеличена обручем 14.Установка также предоставляет возможность не проводить бетонные работы иборьбу с большим давлением нефти.Все сказанное сокращает продолжительность цикла и повышает эффективность.тушения скважин как высокого давлениянефтяного пласта, характерного для Арабского региона, так и низкого, относящегося. к северным районам,Формула и зоб рете н ия 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 отводанефтивсторону,отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства при тушении горящей скважины с высоким пластовым давлением при одновременном сокращении продолжительности процесса тушения, оно снабженогерметичной накопительной емкостью с5 крышкой и днищем с направляющими отверстиями, закрепленной в направляющейобойме, выполненной с обручем, установленным снаружи нее,с возможностью опускания на грунт и фиксирования в поднятом10 положении, нефтегазоотводящий ствол выполнен в аиде пучка иэ множества трубок,установленных в направляющих отверстияхднища и крышки накопительной емкости, приэтом боковые отводные патрубки присоеди 15 нены к накопительной емкости, участки трубок, находящихся внутри нее, выполнены сперфорационными отверстиями, а выступ рабочего положения ствола выполнен на каждой трубке с возможностью взаимодействия20 в крайнем нижнем положении с крышкой накопительной емкости,2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что упор-фиксатор транспортногоположения нефтегазоотводящего ствола25 выполнен в виде охватывающего пучок трубок упругого хомута с замком, связаннымдля его управления с обручем, при его движении относительно направляющей обоймы, а клапаны в боковых отводных30 патрубках выполнены в виде заслонки, установленной с возможностью открытия этихпатрубков под воздействием импульса противодавления жидкого или газообразногорабочего тела.35 З,Устройство попп,1 и 2,отл ичающеес я тем, что направляющая обойма выполнена с закрепленной в ней перегородкой с отверстиями, через которые пропущены трубкипучка, каждая из которых выполнена с боко 40 вым отводным патрубком, а выше направляющей обоймы - отогнута в сторону собразованием пространства для размещения патрубков.1813170 Ред ектор Н, Гунько роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель Г. В Техред М,Моргент каэ 1593 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, РауПодписноеениям и открытиям при ГКНТ Сая наб., 4/5