Техническое устройство для герметизации устья скважины, аварийно-фонтанирующей нефтью или газом

Отличается от известных устройств и механизмов, в том числе превентеров, колоколов и других тем, что, после его установки на устье скважины и его герметизации, устройство позволяет стабильно отбирать нефть или газ из скважины или полностью надежно герметизировать скважину. Техническое устройство состоит из совмещенных воедино двух его частей - тяжеловесных металлического цилиндра (А) и конуса (Б) (рис.). Металлический тяжеловесный цилиндр (А) имеет донное кольцевое основание (В) внизу и коническое отверстие - посадочное гнездо наверху и отводы. Тяжеловесный металлический конус (Б), которым закрывают цилиндр сверху, представляет собой монолитный узел особой формы. При этом, с целью достижения надежной герметизации их соединения, оба элемента конструкции имеют равнозначные диаметральные размеры, а их конические поверхности отшлифованы или обрезинены. Использование устройства предусматривает выполнение следующих операций. Металлический тяжеловесный цилиндр (А) устанавливают на открытую устьевую часть обсадной колонны (С) при выходящем из нее фонтане нефти или газа. После чего изолируют нижнюю внутреннюю часть цилиндра и его кольцевое основание цементом. На жесткозакрепленный на устье скважины цилиндр, в его посадочное гнездо, помещают тяжеловесный металлический конус (Б), которым изолируют и герметизируют цилиндр сверху. Закачку цемента в цилиндр и выход нефти и газа из него регулируют задвижками 1, 2, 3, 4 и 5. При этом может быть использована буферная жидкость с наполнителем и быстросхватывающийся цементный раствор.

Предложение относится к нефтяной и газовой отраслям промышленности и касается ликвидации аварий и осложнений, вызванных открытыми фонтанами нефти и газа в процессе бурения или эксплуатации скважин.

Известны различные технические устройства и способы для герметизации устья скважины при открытом фонтане нефти или газа, а именно: применение различных механических устройств и механизмов типа пакеров, клапанов, супершприца для глушения скважин цементом, превентеров, колоколов и других, а также задавливания скважины утяжеленными буровыми или цементным растворами через специально пробуренные наклонно-направленные скважины. Однако в аварийной ситуации, когда устье скважины и оборудование на нем разрушены, применение указанных технических средств не всегда возможно или не дает результата. В этом случае превентор не может быть установлен и закреплен на колонне разрушенного устья скважины. Колокол, представляющий собой закрытый сверху и открытый снизу цилиндр, по причине влияния высокого давления фонтана на него внутри, трудно закрепить и удержать на устье скважины, а нефть и газ при этом свободно выходят из под него через открытую нижнюю часть колокола.

С целью устранения отмеченных недостатков предлагается новое техническое решение, отличающееся тем, что техническое устройство состоит из двух совмещенных воедино тяжеловесных металлических узлов: цилиндра и конуса (рис.). Технология применения устройства включает строгую последовательность исполнения следующий операций (см. рис.).

1. На открытую устьевую часть колонны (С) и оставшиеся на нем малогабаритное оборудование устанавливают металлический тяжеловесный устьевой цилиндр (А) с донным кольцевым основанием (В), коническим отверстием - посадочным гнездом наверху и с отводами и задвижками 1, 2, 3, 4 и 5 на корпусе цилиндра. При этом нефть и газ из скважины свободно проходят через внутреннюю полость цилиндра и отводы с задвижками 3 1 и 2 на поверхность.

2. Изолируют нижнюю часть цилиндра и закрепляют донное кольцевое основание (В) с отверстиями цементом, раствор которого закачивают через задвижки 4 и 5. При необходимости основание дополнительно закрепляют якорями в грунт.

3. Устанавливают тяжелый металлический конус (Б) в коническое гнездо цилиндра (А), герметизируя его сверху. Соединяют цилиндр и конус механическими затворами - рычагами. При этом нефть и газ из закрытого цилиндра выходят в приемный трубопровод через открытые задвижки 1, 2 и 3, которыми можно управлять. При необходимости полной герметизации скважины внутреннюю полость цилиндра заполняют цементом через задвижки 3, 4 и 5 с его выходом из цилиндра через задвижки 1 и 2. Как видно, основными техническими средствами исполнения способа являются тяжеловесный цилиндр (А) с донным кольцевым основанием (В), посадочным гнездом и конус (Б). Поверхности посадочного гнезда и конуса обрезинены или отшлифованы, чем достигается надежная герметизация их соединения. Нижнее окончание цилиндра имеет клинообразную форму. Кольцевое основание цилиндра имеет сквозные отверстия для прохождения жидкого цементного раствора под основание и в грунт, после отверждения которого обеспечивается герметизация нижней части цилиндра и большая устойчивость цилиндра на поверхности грунта или на фундаменте буровой и его надежная связь с обсадной колонной на устье скважины. При это используют быстросхватывающийся цементный раствор с фиксированными сроками схватывания и твердения, а также буферную жидкость с наполнителем. При высоком давлении нефти и газа внутри цилиндра последний может быть разгерметизирован и смещен с устья скважины. Для предотвращения этого необходимо иметь высокое наружное усилие на цилиндр и конус, противодействующее давлению нефти и газа внутри цилиндра, которое создается за счет большого веса металлического цилиндра и конуса, веса цемента в цилиндре и на его основании, контактной связи отвердевшего цемента с поверхностью грунта, фундамента, обсадной колонны и металлическими предметами разрушенного устьевого оборудования, а в условиях бурения скважин на море также за счет прижимающей силы от давления столба воды на донное основание, которое может достигать от 10 до 100 тонн и более в зависимости от площади основания и высоты столба воды от устья скважины до поверхности моря. Примером является авария на нефтяной скважине на морской платформе в мексиканском заливе в мае 2010 г. Глубина моря 1500 метров, дебет фонтана 1000 тонн в сутки, давление воды на устье 150 кг/см2. Из средств массовой информации стало известно, что попытка закрытия фонтана путем установки колокола на устье скважины и закачки в скважину высоковязкого глинистого раствора двукратной плотности результата не дали.

Таким образом техническое устройство представляет собой совмещенные воедино цилиндр (А) и конус (Б), которые поочередно монтируют на устье скважины с использованием цемента.

Новое техническое решение не имеет аналогов, обладает новизной и может быть эффективно использовано как техническое устройство для ликвидации аварий и осложнений, вызванных открытым фонтанированием нефти или газа в процессе бурения и эксплуатации скважин. Монтаж технического устройства на устье скважины требует применения подъемных механизмов - кранов.

Источники информации:

1). Интернет-Сайт ФИПС_рефераты изобретений и полезных моделей_ «заглушить скважину»

2). file:///C:/Documents%20and%20Settings/User/Desktop/38621-tulskij-pravsha-pridumal-supershpric-dlya.html

Приложения:

1. Формула полезной модели - 1 лист,

2. Реферат - 1 лист,

3. Рисунок - 1 лист,

Техническое устройство для герметизации устья скважины, аварийно-фонтанирующей нефтью или газом, характеризующееся тем, что оно состоит из совмещенных воедино двух тяжеловесных металлических узлов - цилиндра и конуса, причем цилиндр имеет донное кольцевое основание внизу, которое выполнено с возможностью использования цемента для герметизации цилиндра снизу и жесткого закрепления устройства на устье скважины, и коническое проходное отверстие - посадочное гнездо наверху, в котором помещается конус, предназначенный для закрытия и герметизации верхнего отверстия цилиндра, ранее установленного на устье скважины, чем достигается изоляция и герметичность устройства, причем конус и конусное отверстие в цилиндре имеют равнозначные диаметральные размеры, а их конические поверхности отшлифованы или обрезинены и при их контакте совмещенные цилиндр и конус плотно соединяются за счет большого веса конуса и дополнительно рычагами.