устройство для перекрытия скважины подземного резервуара

Формула изобретения

Устройство для перекрытия скважины подземного резервуара, содержащее в межтрубном пространстве эксплуатационных колонн управляемые затворы, соединенные трубопроводами с источниками высокого давления на поверхности земли, отличающееся тем, что внутренняя эксплуатационная колонна снабжена дополнительной центральной колонной с башмаком, оборудованным захлопкой, затворы выполнены в виде седел, клапанов, установленных с возможностью перекрытия седел при аварийном падении на устье скважины и закрепленных неподвижно на рабочих колоннах управляющих камер, при этом каждый из клапанов выполнен в виде корпуса с размещенной внутри пружиной, соединенной с поджимной гайкой-поршнем, управляющие камеры сообщены с кольцевым пространством рабочих колонн для сообщения с источником высокого давления и установлены в контакте с подвижными гайками-поршнями, а захлопка центральной колонны выполнена с возможностью перекрытия ее при движении клапана затвора на седло.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации подземных газохранилищ в солях и предназначено для предотвращения выброса в атмосферу продуктов хранения при аварийных ситуациях на устье скважины за счет перекрытия сечения эксплуатационных колонн.

Изобретение может быть использовано в нефтяной, газовой химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому является устройство для перекрытия эксплуатационных колонн скважин подземных резервуаров газонефтехранилищ, включающее затвор центральной колонны и затвор межтрубного пространства между обсадной и центральными колоннами.

Недостатками этого устройства являются: невозможность надежного перекрытия проходных сечений эксплуатационных колонн во всем интервале изменения рабочего давления в подземном резервуаре в процессе отбора; невозможность проведения геофизических исследований скважины через центральную колонну, ограниченная производительность отбора продукта по скважине.

Решаемая задача заключается в повышении надежности перекрытия эксплуатационных колонн скважин подземных резервуаров при помощи дистанционно-управляемых клапанов-отсекателей при возникновении аварийной ситуации на устье скважины.

Реализация устройства при эксплуатации подземных резервуаров позволяет: повысить надежность и безопасность эксплуатации подземного газохранилища; обеспечивать принудительное перекрытие эксплуатационных колонн при аварийном выбросе продукта хранения; увеличить производительность отбора хранимого продукта; проводить геофизические исследования в процессе эксплуатации хранилища.

Сущность изобретения выражается в том, что в устройстве для перекрытия эксплуатационных колонн скважин затворы межтрубных пространств выполнены в виде седел и подвижных клапанов, подпружиненных снизу, во внутреннюю колонну дополнительно спущена центральная колонна, башмак, который оборудован захлопкой с шарниром, а затворы межтрубных пространств в нижней части снабжены управляющими камерами, закрепленными неподвижно на рабочих колоннах, внутри камеры размещен поршень с уплотнительными кольцами, шток, на котором размещается корпус и седло клапана, корпус выполнен из двух цилиндрических втулок, соединенных сверху и снизу и образующих между собой герметичное кольцевое пространство с отверстиями. Нижнее отверстие соединяет управляющую камеру с кольцевым пространством штока, а верхнее через штуцер и трубку управления соединено с источником газа высокого давления. Поршень затвора, установленного на центральной колонке, дополнительно снабжен шпильками, взаимодействующими с шарниром захлопки.

На чертеже изображен продольный разрез скважины с управляемыми клапанами-отсекателями для перекрытия эксплуатационных колонн.

Устройство включает скважину, соединяющую подземный резервуар 1 с дневной поверхностью. В скважине концентрично установлены обсадная колонна 2, внешняя эксплуатационная 3, внутренняя эксплуатационная 4 и центральная 5 колонны.

Обсадная колонна 2 опущена до кровли подземного резервуара 1 и зацементирована по наружной поверхности до устья скважины.

Внешняя эксплуатационная колонна 3 спущена ниже потолочины подземного резервуара 1.

Внутренняя эксплуатационная колонна 4 спущена на 1,5-2 м выше дна резервуара.

Центральная колонна 5 спущена на 15-20 м от устья скважины.

На внутренней 4 и центральной колонне 5 смонтированы затворы, состоящие из клапанов 6 и 7 и соответствующих им седел 8 и 9.

Клапаны представляют собой герметичные корпуса, заполненные ингибитором коррозии и уплотенные резиновыми кольцами 10, 11 и 12, 13. Внутри корпусом между выступами 14 и 15 и соответствующими поджимными гайками-поршнями 16 и 17 размещены пружины 18 и 19. С поджимными гайками-поршнями 16 и 17 через уплотнительные кольца 12 и 13 соединены камеры управления 20 и 21.

В местах монтажа клапанов внутренняя 4 и центральная колонны 5 выполнены в виде штока 22 и 23, состоящего из двух цилиндрических втулок, соединенных сверху и снизу и образующих между собой герметичное кольцевое пространство. Внутренняя поверхность штока является продолжением эксплуатационных колонн и соединяется с ними через муфты.

Камера управления 20 и 21 соединяется со штоком при помощи резьбы, внутренняя поверхность камеры уплотняется резиновыми кольцами 11 и 13 на расположенных внутри нее поршнях 16 и 17 и имеет гидравлическую связь с кольцевым пространством 24 и 25 штока через нижние отверстия 26 и 27. Внутреннее пространство штоков 24 и 25 в верхней части через отверстия, переходники, трубки управления 28 и 29 сообщается с источником газа высокого давления, расположенным на поверхности земли.

На нижнем конце центральной колонны 5 смонтирована захлопка 30 с пружиной кручения 31, а в корпус поджимной гайки-поршня 17 ввернуты шпильки 32, удерживающие захлопку 30 в открытом положении.

Седла 8 и 9 уплотнены по внутренним поверхностям соответствующих колонн 3 и 4 кольцами 33 и 34 и закреплены муфтами 35 и 36.

В процессе эксплуатации устройство работает следующим образом. Природный газ 6 закачивают в подземный резервуар 1 по межтрубью внешней 3 и внутренней 4 эксплуатационных колонн или внутренней 4 колонне.

Внутренняя 4 и центральная 5 колонны снабжены затворами, состоящими из клапанов 6 и 7, которые при рабочем режиме эксплуатации открыты, а пружины 18 и 19 находятся в состоянии предварительного поджатия и удерживают клапаны 6 и 7 и связанную с клапаном 7 захлопку 30 в открытом положении.

При отборе природный газ проходит через открытое кольцевое сечение седел 8 и 9. По мере отбора рабочее давление в подземном резервуаре 1 изменяется от максимального до минимального буферного. При возникновении аварийной ситуации давление газа на устье скважины резко падает. Падение давления является импульсом для срабатывания клапанов-отсекателей за счет соединения источника газа высокого давления с камерами управления 20 и 21 через кольцевые пространства 24 и 25 штоков и перепускные отверстия. Сжатый газ, поступая в камеры, расширяясь давит на поршни 16 и 17, перемещая их вверх.

Пружины 18 и 19 под действием избыточного давления сжимаются и корпусы клапанов 6 и 7 садятся на седла, перекрывая проходные сечения.

На затворе, установленном на центральной колонне 5, при движении клапана 7 вверх вместе с ним одновременно перемещаются шпильки 32 со скобой, освобождая при этом захлопку 30, которая под действием пружины кручения 31 и воздействия потока газа герметично перекрывает центральную колонну 5.

После ликвидации аварии и восстановления герметичности на оголовке скважины затворы устанавливаются в открытое рабочее положение за счет создания противодавления над клапанами, при одновременном снижении давления в камерах управления.