УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОЖАРА
FACILITY FOR FIRE PRVENTION

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к оборудованию для предупреждения и тушения пожаров на скважинах.
Прототипом изобретения является устройство для предупреждения пожара преимущественно на буровых работах, включающее разъемный коллектор с радиальными отверстиями, установленный на верхнем конце колонны и снабженный общим подводящим трубопроводом, который соединен с баком для воды [1].
Недостатком прототипа является невозможность его применения для предупреждения воспламенения открытого газового или нефтяного фонтана на буровых работах, в частности на буровых вышках при выполнении спуско-подъемных работ инструмента, имеющих возможность открытого выброса продукта и его воспламенения.
Изобретение позволяет получить новый технический эффект - предупреждение воспламенения при выбросе продукта из скважины и открытом фонтане, т.е. обеспечивает дежурный режим тушения фонтана с его появлением, создавая негорящую смесь его продукта.
Настоящий технический эффект достигается тем, что оно снабжено автоматическим регулятором воды в баке, а коллектор снабжен вертикальной стойкой с кронштейном и хомутом, который установлен ниже обреза колонны, на хомуте на кронштейне и вертикальной стойке по обрезу колонны по ее внутреннему диаметру установлен трубчатый в виде захвата коллектор, на котором по наружному диаметру обсадной колонны выполнена юбка, половины коллектора снабжены гибкими шлангами, соединенными с общим подводящим трубопроводом, который через тройник и электрозадвижку соединен с нижней частью бака для воды, а через второй трубопровод и обратный клапан - с насосом для закачки воды в бак, внутри которого по уровню ниже коллектора, но не ниже его хомута, установлена вертикальная труба, в которой размещен поплавок, а над ним - поводок переключателя автоматического регулятора уровня воды в баке.
На фиг.1 показан общий вид устройства для предупреждения пожара; на фиг.2 - вид на фиг.1 сверху; на фиг.3 - электрическая и гидравлическая схемы устройства.
Устройство для предупреждения пожара включает в себя буровую вышку 1, по оси которой на площадке 2 расположена обсадная колонна 3. На последней ниже ее обреза установлен хомут 4, а на нем на кронштейне 5 и вертикальной стойке 6 по обрезу колонны 3 по ее внутреннему диаметру установлен трубчатый (полый) в виде захвата коллектор 7, в котором внутри диаметра выполнены радиальные отверстия 8. Для центрации коллектора 7 на обсадной колонне 3 на нем выполнена юбка 9 по наружному диаметру обсадной колонны 3. Половины коллектора 7 снабжены гибкими шлангами 10 с общим подводящим трубопроводом 11, который снабжен тройником 12, после которого через электрозадвижку 13 соединен с нижней частью бака 14, а второй трубопровод 15, через обратный клапан 16, соединен с насосом «Н» спаренного с электроприводом «Д». От насоса «Н» трубопровод 17 отводится в заборный водоем. Внутри бака 14 с водой по уровню ниже коллектора 7, но не ниже его хомута 4, установлена вертикальная труба 18, в которой размещен поплавок 19, а над ним - поводок 20 переключателя 21.
Электрическая схема устройства для предупреждения пожара содержит электропривод «Д», спаренный с насосом «Н». Электрическая сеть снабжена общим ручным выключателем «ВК1». Электропривод «Д» включен в сеть через контакты «ВК2.1» (ручного переключателя забора), запараллеленные с контактами «ВК3» переключателя 21. Параллельно электроприводу «Д», через контакты «ВК2.2» ручного переключателя, включена обмотка «З» электрозадвижки 13.
Устройство для предупреждения пожара работает следующим образом.
На обсадную колонну 3 наводят хомут 4 и коллектор 7, который центрируется юбкой 9, закрепляют, подключают шланги 10 и трубопроводы 11, 15 и 17 с тройником 12, электрозадвижкой 13 и обратным клапаном 16 соответственно, соединяются с насосом «Н», баком 14, водозаборным водоемом и с коллектором 7 согласно чертежу и схемы. Собирают электрическую схему с блоком переключателей ВК1, ВК2 и ВК3 соответственно схемы, подключают электропривод «Д» и обмотку «З» задвижки 13. При выключенном переключателе ВК1 электрическую схему подключают к источнику тока, например в сеть электропитания переменного тока. При включенных контактах ВК3 переключателя 21, т.к. поплавок 19 без воды в баке 14 находится внизу трубы 18 и поводок 20 находится в нейтральном положении, при выключенных контактах ВК2.1, включенных контактах ВК2.2 ручного переключателя ВК2 замыкают контакты общего выключателя ВК1. Через замкнутые контакты ВК3 становится под ток электропривод «Д», а через замкнутые контакты ВК2.2 становится под ток обмотка «З» электрозадвижки 13, которая открывается. Насос «Н» по трубопроводу 17 забирает воду из водоема и через обратный клапан 16, тройник 12 и задвижку 13 подает ее в бак 14. Бак 14 наполняется водой, поплавок 19 в трубе 18 поднимается до поводка 20 переключателя 21 и переключает его, который разрывает контакты ВК3, насос «Н» останавливается. При этом уровень воды в системе находится на уровне между коллектором 7 и хомутом 4. Устройство находится в дежурном режиме.
По ошибке или неграмотности персонала, особенно в условиях подъемно-спусковых работ и недоливе раствора, на обсадной колонне 3 есть вероятность открытого фонтанирования нефти или газа. За счет истекающего потока фонтана на внутренних стенках обсадной колонны 3 и коллектора 7 возникает статическое падение давления, которое достигает глубокого вакуума при звуковых и сверхзвуковых скоростях продукта фонтана. Под действием этого падения статического давления вакуума этот вакуум возникает в коллекторе 7, который засасывает воду через шланги 10, трубопровод 11, тройник 12 и задвижку 13 из бака 14, которая через отверстия 8 из коллектора 7 выбрасывается в фонтан, перемешивается с продуктом и обеспечивает негорящую смесь фонтана. Таким образом, исключается воспламенение фонтана при любых причинах.
По мере расхода воды в баке поплавок 19 опускается и отпускает поводок 20 переключателя 21, который замыкает свои контакты «ВКЗ» и включает в работу насос «Н», который описанным образом качает воду в бак 14 до его заполнения. Таким образом, обеспечивается постоянная подача воды в открытый фонтан.
В случае какой-либо неисправности в системе и возможности возникновения пожара или уже при пожаре устройство может работать в аварийном режиме. В этом случае ручным переключателем замыкают контакты «ВК2.1», блокируя контакты «ВК3» переключателя 21, а контакты «ВК2.2» этого же переключателя разрывают цепь питания обмотки «З» электрозадвижки 13, которая закрывается. Теперь насос «Н» под всем напором по трубопроводу 15 через обратный клапан 16, тройник 12, трубопроводу 11 и шлангам 10 подает воду в коллектор 7, из которого не только статическим падением давления, но и напором насоса «Н» через отверстия 8 вводится в фонтан, чем обеспечивается предупреждение или тушение открытого фонтана.
При необходимости выполнять работу на обсадной колонне 3 с захватом ее верхнего конца, например при принудительном спуске труб, половины коллектора 7 на вертикальной стойке 6 разводятся в стороны, чем обеспечивается подход к верхнему концу обсадной колонны 3 и захват за него. По окончании таких мало рискованных работ половины коллектора 7 сводятся на конце обсадной колонны 3 и устройство вводится в дежурный режим. Однако в случае все-таки возникновения открытого фонтана при таких работах необходимо только свести половины коллектора 7, устройство описанным образом вступит в работу.
Таким образом, значительно повышается безопасность буровых работ.
Источник информации
1. А.с. СССР «874987, М.Кл. Е21в 25/00, Б.39, 1981 г. «Устройство для тушения пожара на устье скважины» (прототип).