Устройство для предотвращения и ликвидации открытых фонтанов на скважинах

Устройство для предотвращения и ликвидации открытых фонтанов на скважинах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения открытого фонтанирования скважины. Цель - повышение надежности работы устройства за счет возможности его автоматического срабатывания при возникновении фонтана с одновременным уменьшением габаритов. Устройство 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 обсадной 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 В 33/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675327/03 (22) 06.04.89 (46) 15.11.92, Бюл. N 42 (71) Туркменский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) В.И.Бедный и X.Ã.Ãóëàòàðoâ (56) Зайцев Ю.B. и др, Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением. М.: Недра, 1982, с. 103-108. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ОТКРЫТЫХ ФОНТАНОВ НА CKBA)KMHAX (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения открытого фонтанирования скважины. Цель — повышение надежности работы устройства эа счет возможности его автоматического срабатывания при возникновении фонтана с одновременным уменьшением габаритов, 5U» 1775547 A 1

Устройство состоит иэ 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 свяэан 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 треугольн и к а раэ м еще но на торце С 21 ..В ы резам 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 обсадной колонне, при этом 33 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.

1775547

Изобретение относи ся к области строительства скважин, в частности к процессу предотвращения и ликвидации открытых фонтанов на скважинах.

Известны автоматические клапаны-отсекатели, которые срабатывают (перекрывают трубный канал колонны) при превышении заданного расхода восходящего потока. Открытие таких клапанов-отсекателей осуществляют инструментом на канате или давлений, передаваемым через жидкость в скважине.

Недостатком этого клапана-отсекателя (прототипа) является ненадежность работы устройства при возникновении фонтана.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и сокращение трудоемкости процесса.

Указанная цель достигается за счет возможности его автоматического срабатывания при возникновении фонтана с одновременным уменьшением габаритов, седло выполнено с двумя диаметрально противоположенными вырезами, имеющими в проекции на вертикальную полость 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, Положительный эффект от использования устройства возникает за счет предотвращения развития появлений в открытое фонтанирование и предотвращения загрязнения окружающей среды.

1-!а фиг, 1 приведена схема установки устройства; на фиг, 2 — взаимное расположение полостей скважины, бурильной колонны и устройство; на фиг. 3 — схема устройства 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 HB запорный элемент по стрелке К на фиг. 1.

Пример. 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, длина

2800 м; эксплуатационная колонна ф 140, длина 4200 и.

Известно, что на глубине 4100 + 4200 залегает газовый пласт, пластовое давление 71,0 ЫПа, следовательно, в состав технической колонны вводим предлагаемое устройство, место установки которого на длину одной трубы выше обратного клапана

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 башмак бурильной колонны находился на глубине

1200 м произошел выброс промывочной жидкости, Так начался фонтан водой при бурении скв. N 106 пл. Камышлджа объединения

"Туркменнефть", произошедший в 1979 r.

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 ситуации запорный элемент 6 займет положение, показанное на фиг. 2, т.е, перекроет полость 5

35 колонны 2. Дальнейшее развитие осложнения будет остановлено. Будет ли 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 инст50 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 бурильную колонну 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 будет

1775547

10

35

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 6, 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 p= 90, Для вывода запорного элемента 6 в рабочее состояние необходимо, чтобы размер А, определяющий соотношение размера запорного элемента 6 и его удаление от торца 23 патрубка 15 выбиралось из условия А > 20, где р

0 — 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

1775547

Составитель T,Òîéòûåâ

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М.Петрова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4026 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5