СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ОТКРЫТЫХ ФОНТАНОВ НА НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ С УСТЬЯ ФОНТАНИРУЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ
METHOD FOR ELIMINATING OPEN FLOWS IN OIL AND GAS WELLS, AND DEVICE FOR DEMOUNTING WELL-CONTROL EQUIPMENT FROM FLOWING WELLHEAD

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, в частности к удалению фонтанной арматуры с устья фонтанирующих скважин в процессе ликвидации открытых горящих фонтанов на газовых, газоконденсатных и нефтяных скважинах.
Из опыта ликвидации открытых горящих фонтанов на нефтегазовых скважинах известно, что первоначально проводятся работы по тушению пламени горящего фонтана и лишь потом приступают к работам по ликвидации открытого фонтана.
Известен способ ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, включающий очистку территории вокруг устья фонтанирующей скважины в зоне теплового воздействия пламени от металлоконструкций, удаления с устья фонтанной арматуры отстрелом с помощью артиллерийского орудия, воздействие на пламя путем орошения охлаждающей жидкостью и глушение скважины [Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов / В.Р. Радковский и др.- М.: Недра, 1996.- С.142].
Недостатком этого способа является значительная продолжительность согласования и получения разрешения на использование артиллерийского орудия для отстрела и удаления фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины и трудоемкость его доставки к месту фонтана и пожара, недостаточная надежность и длительность операций по отстрелу фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины, возникновение тумана при постоянном орошении устья фонтанирующей скважины и территории возле нее, приводящего к полной потери видимости и препятствующего непрерывности проведения работ, что влечет за собой остановки в процессе ликвидации открытого горящего фонтана, увеличения продолжительности и стоимости этих работ. Высока вероятность самовозгорания разлитых в процессе фонтанирования скважины жидких углеводородов после тушения фонтана, что подтверждается опытом ликвидации фонтанов на севере Тюменской области.
7
Известен способ ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, включающий очистку территории вокруг устья фонтанирующей скважины в зоне теплового воздействия пламени от металлоконструкций, удаления с устья фонтанной арматуры отстрелом с помощью артиллерийского орудия, наведение на устье фонтанирующей скважины противовыбросового оборудования (ПВО) в сборе с отводной трубой, подвешенными на канатной оснастке рамы натаскивателя, орошение канатной оснастки рамы натаскивателя и канатных петель на устье фонтанирующей скважины охлаждающей жидкостью, отвод пламени через отводную трубу на безопасную высоту и глушение скважины [RU № 2231627 С1, МПК Е21В 35/00, опубл. 27.06.2004].
Недостатком этого способа является значительная продолжительность согласования и получения разрешения на использование артиллерийского орудия для отстрела и удаления фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины и трудоемкость его доставки к месту фонтана и пожара, недостаточная надежность и длительность операций по отстрелу фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины.
Известна установка для удаления с устья фонтанной арматуры, включающая артиллерийское орудие и осуществляющая отстрел фонтанной арматуры [Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов / В.Р. Радковский и др.- М.: Недра, 1996.-С.142].
Недостатком этой установки является значительная продолжительность согласования и получения разрешения на использование артиллерийского орудия для отстрела и удаления фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины, трудоемкость его доставки к месту фонтана и пожара, недостаточная надежность и длительность операций по отстрелу фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины.
7
Известна установка для удаления с устья фонтанной арматуры, включающая артиллерийское орудие и осуществляющая отстрел фонтанной арматуры [RU № 2231627 С1, МПК Е21В 35/00, опубл. 27.06.2004].
Недостатком этой установки является значительная продолжительность согласования и получения разрешения на использование артиллерийского орудия для отстрела и удаления фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины, трудоемкость его доставки к месту фонтана и пожара, недостаточная надежность и длительность операций по отстрелу фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины.
Задача, стоящая при создании изобретения, состоит в разработке надежного и безопасного способа ликвидации открытых горящих фонтанов на нефтегазовых скважинах.
Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в обеспечении надежности, повышении безопасности и ускорении процесса удаления фонтанной арматуры с устья фонтанирующей горящей скважины за счет ее отрезания от обсадной колонны плазменной резкой в пламени пожара при сокращении продолжительности и трудоемкости работ по ликвидации открытых горящих фонтанов.
Поставленная задача и технический результат по объекту - способ достигаются тем, что в известном способе ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, включающем очистку территории вокруг устья фонтанирующей скважины в зоне теплового воздействия пламени от металлоконструкций, удаление фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины, наведение на устье фонтанирующей скважины противовыбросового оборудования в сборе с отводной трубой, подвешенными на канатной оснастке рамы натаскивателя, орошение канатной оснастки и канатных петель на устье фонтанирующей скважины охлаждающей жидкостью, отвод пламени через отводную трубу на безопасную высоту и глушение скважины, в отличие от прототипа, удаление фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины осуществляют плазменной резкой с помощью наводимого и свободно перемещающегося в вертикальной и горизонтальной плоскостях ствола с размещенным на его конце с помощью держателя резаком с графитовым электродом при постоянном орошении ствола через водяной коллектор, размещенный на стволе, при этом ствол закреплен на экранирующем отбойном щите, установленном на передвижных санях с возможностью перемещения их в вертикальной и горизонтальной плоскостях относительно устья фонтанирующей скважины.
Поставленная задача и технический результат по объекту - устройство достигаются тем, что устройство для удаления фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины содержит экранирующий отбойный щит с навесом и боковыми защитными пластинами, со сквозным отверстием, закрываемым огнеупорной тканью, и со смотровой щелью, установленный на подвижной в вертикальном направлении платформе, размещенной на передвижных в горизонтальном направлении санях, ствол, подвешенный с помощью шарнирного соединения на огнеупорных эластичных ремнях на экранирующем отбойном щите и выведенный через сквозное отверстие в направления устья фонтанирующей скважины, с размещенным на его верхней наружной части водяным коллектором с возможностью охлаждения ствола через сливные отверстия, выполненные в водяном коллекторе, с установленным на его конце с помощью держателя резаком в виде сменного графитового электрода, а на другом - рукоятки управления, удлинителя, выполненного в виде нескольких гибких медных токопроводящих проводов, облаченных в изоляционную оболочку и соединяющих ствол с аппаратом плазменной резки, гибкого напорного рукава, соединяющего водяной коллектор с пожарным автомобилем, при этом шарнирное соединение размещено на внутренней стороне экранирующего отбойного щита между смотровой щелью и сквозным отверстием с возможностью свободного радиального перемещения ствола относительно устья фонтанирующей скважины с помощью рукоятки управления в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем горизонтальное перемещение передвижных саней осуществляется с помощью трактора-толкача, присоединенного с помощью форкопа к передвижным саням, а вертикальное перемещение подвижной платформы относительно полозьев передвижных саней фиксируется вставными шпильками, вставляемыми в отверстия стоек передвижных саней, выполненных в виде соединения «труба в трубе».
Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем один из объектов группы - устройство - предназначен для осуществления другого заявленного объекта группы - способа. При этом оба объекта направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.
Надежность и повышение безопасности и ускорения процесса удаления фонтанной арматуры с устья фонтанирующей горящей скважины обеспечивается за счет ее отрезания от обсадной колонны плазменной резкой в пламени пожара при сокращении продолжительности и трудоемкости работ по ликвидации открытых горящих фонтанов.
На чертеже показана схема размещения оборудования при удалении фонтанной арматуры с устья фонтанирующей скважины в процессе ликвидации открытого горящего фонтана.
Устройство смонтировано на передвижных санях 1 и содержит экранирующий отбойный щит 2 с навесом 3 и боковыми защитными пластинами 4, со сквозным отверстием 5, закрываемым огнеупорной тканью, и со смотровой щелью 6. Экранирующий отбойный щит 2 установлен на подвижной в вертикальном направлении платформе 7, размещенной на передвижных в горизонтальном направлении санях 1. Ствол 10 подвешен с помощью шарнирного соединения 8 на огнеупорных эластичных (гибких) ремнях 9 на экранирующем отбойном щите 2 и выведен через сквозное отверстие 5 в направления устья 11 фонтанирующей скважины. На верхней наружной части ствола 10 размещен водяной коллектор 14, через сливные отверстия 15 которого осуществляется охлаждение ствола 10. На конце ствола 10, обращенном в сторону устья 11 фонтанирующей скважины, установлен с помощью держателя 12 резак 13. Резак 13 выполнен в виде сменного графитового электрода. На противоположном конце ствола 10 размещена рукоятка управления 16. К резаку 13 подсоединен удлинитель 17, выполненный в виде нескольких (двух) гибких медных токопроводящих проводов, облаченных в изоляционную оболочку, и соединяющий резак 13 с аппаратом плазменной резки 18. В качестве аппарата плазменной резки можно использовать электродуговую установку с воздушно-водяным охлаждением, например, КЭДУ-0,4/160 (г.Кировоград). Водяной коллектор 14 с помощью гибкого напорного рукава 19 присоединен с пожарным автомобилем 20. Шарнирное соединение 8 размещено на внутренней стороне экранирующего отбойного щита 2 между смотровой щелью 6 и сквозным отверстием 5 с возможностью свободного радиального, в вертикальной и горизонтальной плоскостях, перемещения ствола 10 относительно устья 11 фонтанирующей скважины с помощью рукоятки управления 16. Горизонтальное перемещение передвижных саней 1 осуществляется с помощью трактора-толкача 23, присоединенного с помощью форкопа к передвижным саням 1, а вертикальное перемещение подвижной платформы 7 относительно передвижных саней 1 фиксируется вставными шпильками 22, вставляемыми в отверстия стоек 21 передвижных саней 1. Стойки 21 выполнены в виде соединения «труба в трубе».
Способ посредством устройства осуществляют следующим образом. Вначале осуществляют очистку территории вокруг устья фонтанирующей скважины в зоне теплового воздействия пламени от металлоконструкций.
На передвижных санях 1 (фиг.1) монтируют устройство для удаления фонтанной арматуры, в том числе для плазменной резки обсадной колонны и фонтанной арматуры, состоящее из экранирующего отбойного щита 2 с навесом 3 и боковыми защитными пластинами 4, со сквозным отверстием 5, закрываемым огнеупорной тканью, и со смотровой щелью 6. Экранирующий отбойный щит 2 устанавливают на подвижной в вертикальном направлении платформе 7, размещенной на передвижных в горизонтальном направлении санях 1. На экранирующем отбойном щите 2 с помощью шарнирного соединения 8, размещенного между смотровой щелью 6 и сквозным отверстием 5, на огнеупорных эластичных (гибких) ремнях 9 подвешивают ствол 10 и выводят его через сквозное отверстие 5 в направления устья 11 фонтанирующей скважины. На концевом участке ствола 10 с помощью держателя 12 устанавливают резак 13 в виде сменного графитового электрода, а на верхней наружной части ствола 10 размещают водяной коллектор 14, обеспечивающий охлаждение ствола 10 в процессе плазменной резки через сливные отверстия 15, выполненные в водяном коллекторе 14. На другом конце ствола 10 размещена рукоятка управления 16, с помощью которой осуществляется перемещение ствола 10 в вертикальном и горизонтальном направлениях в процессе плазменной резки. Ствол 10 с помощью удлинителя 17, выполненного в виде нескольких (двух) гибких медных токопроводящих проводов, облаченных в изоляционную оболочку, присоединяют к аппарату плазменной резки 18. Водяной коллектор 14 закрепляют на верхней наружной поверхности ствола 10 с помощью клямз, подсоединяют его посредством гибкого напорного рукава 19 к пожарному автомобилю 20. Высоту платформы 7 относительно саней 1 регулируют путем вертикального перемещения передвижных элементов стоек 21 и фиксируют вставными шпильками 22, вставляемыми в отверстия стоек 21 передвижных саней 1, выполненных в виде соединения «труба в трубе».
Затем передвижные сани 1 с установленным на них экранирующим отбойным щитом 2 с помощью трактора-толкача 23 подтаскивают к устью 11 фонтанирующей скважины и осуществляют плазменную резку обсадных колонн 24 ниже фонтанной арматуры 25. Причем предварительно предпринимают меры для предотвращения падения отрезанной фонтанной арматуры 25 на экранирующий отбойный щит 2.
Плазменную резку обсадных колонн 24 осуществляют резаком 13, выполненным в виде сменного графитового электрода. По мере его сгорания осуществляют замену отработанного электрода путем перемещения ствола 10 во внутреннюю полость экранирующего отбойного щита 2, осуществляемого на огнеупорных эластичных (гибких) ремнях 9. В процессе плазменной резки осуществляется постоянное охлаждение ствола 10 водой, подаваемой от пожарного автомобиля 20 по гибкому напорному рукаву 19 и водяному коллектору 14 через сливные отверстия 15 коллектора 14. В зимнее время охлаждение ствола 10 допускается проводить тосолом. В процессе проведения работ осуществляется постоянное орошение передвижных саней 1, экранирующего отбойного щита 2 и обслуживающего персонала, осуществляющего плазменную резку, водой, подаваемой от лафетных стволов (не показано).
При низком расположении места резки предварительно осуществляют земляные работы по созданию котлована для размещения на его дне саней 1 с экранирующим отбойным щитом 2. При необходимости отрезания элементов фонтанной арматуры 25, расположенных высоко, платформу 7 с экранирующим отбойным щитом 2 поднимают на требуемую высоту с помощью стоек 21, выполненных в виде «труба в трубе», и фиксируют в этом положении шпильками 22.
После завершения отрезания фонтанной арматуры 25 от обсадной колонны 24 и получения на устье 11 фонтанирующей скважины устойчивой компактной струи газа трактор-толкач 23 оттаскивает сани 1 от устья 11 фонтанирующей скважины. С помощью тракторов (не показано) осуществляют оттаскивание отрезанной фонтанной арматуры 25 от устья 11 фонтанирующей скважины.
На устье 11 фонтанирующей скважины получается компактная газовая струя и ровная линия обреза обсадной колонны 24, позволяющая надежно создать опорную базу для наведения разъемного колонного фланца и проведения дальнейших работ по ликвидации открытого фонтана и пожара.
Далее проводят работы по наведению на устье 11 фонтанирующей скважины: сборку ПВО с отводной трубой по известным технологиям, например, по технологии, описанной в патенте РФ № 2231627, а после отвода пламени на безопасную высоту и монтажа ПВО осуществляют глушение фонтанирующей скважины по известной методике. Например, в скважину закачивают жидкость глушения (буровой или технологический раствор) соответствующей плотности, при необходимости, осуществляется дополнительное блокирование продуктивного пласта от проникновения в него фильтратов бурового или технологического раствора.
Предлагаемый способ более надежен по сравнению с традиционными способами ликвидации открытых фонтанов, так как повышает надежность и безопасность удаления с устья фонтанирующей скважины фонтанной арматуры, сокращает продолжительность работ и устраняет необходимость повторного обрезания обсадной колонны после отстрела фонтанной арматуры с помощью артиллерийского орудия. Устраняет условия возникновения тумана и потерю видимости на территории производства работ за счет точечного орошения оборудования. Он обеспечивает более безопасное проведение работ по ликвидации самого фонтана, так как исключает опасность самовозгорания разлитых на устье и по территории возле устья жидких углеводородов. Непредсказуемое и непредвиденное самовозгорание жидких углеводородов, в частности газового конденсата, может повлечь за собой гибель людей, разрушение техники и оборудования. Помимо прочего данный способ снижает потребляемое для орошения территории куста количество воды и другой охлаждающей жидкости.