устройство для тушения пожаров горящих фонтанирующих скважин

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ГОРЯЩИХ ФОНТАНИРУЮЩИХ СКВАЖИН, содержащее заряд взрывчатого вещества и средство доставки этого заряда в зону обсадной трубы ниже устья скважины, отличающееся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен в виде тела вращения со сферической выемкой в сечении, вершина которой в любой точке сечения направлена к оси заряда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии тушения горящих фонтанирующих скважин и ликвидации пожарных ситуаций на промыслах углеводородного сырья.

Известны направления развития этой технологии, наиболее представительным из которых является устройство для тушения горящих нефтяных скважин в виде заряда ВВ, где с помощью наземных взрывных ударных потоков, создаваемых у скважины, осуществляют срыв горящей части выброса для подготовки скважины к процессу перекрытия дополнительными техническими средствами [1, 2]

Существенными и очевидными недостатками данного устройства являются его конструкция и принцип работы, при которых осуществляют только временный срыв пламени, не предупреждая его дальнейшее возгорание и не устраняя пожароопасной ситуации, т.к. скважина продолжает фонтанировать до ее последующего перекрытия дополнительными техническими средствами.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее заряд взрывчатого вещества и средство доставки заряда в зону обсадной трубы ниже уровня устья [3] Это устройство обладает существенными недостатками, заключающимися в принципиальной конструкции и используемом техническом средстве, которые требуют наличия значительных по мощности зарядов, занимающих соответственно большие объемы в средстве доставки, что вызывает в свою очередь производства вокруг устья выработки значительного сечения (более 500 см Д), приводит к значительным энергозатратам и не гарантирует перекрытия обсадной трубы, что снижает надежность и безопасность работ.

Данное изобретение преследует цель повышение надежности процесса тушения, снижение расхода взрывчатого вещества, уменьшение времени и затрат на тушение скважины.

Этот эффект достигается в устройстве для тушения пожаров горящих фонтанирующих скважин, содержащем заряд ВВ и средство доставки заряда в зону обсадной трубы ниже устья скважины, за счет выполнения заряда ВВ в виде тела вращения со сферической выемкой в сечении, вершины которой в любой точке сечения направлены к оси заряда.

Такое принципиальное конструктивное выполнение устройства позволяет значительно упростить и повысить надежность всего процесса, в особенности при его автономной работе за счет мобильной доставки и оснащения узлом ориентирования направления воздушного течения над скважиной.

На фиг. 1 показано устройство в общем виде; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 вид на участок трубы после работы устройства.

Устройство для тушения горящей фонтанирующей скважины состоит из средства доставки заряда ВВ в зону обсадной трубы ниже устья и уровня грунта, выполненное в виде автономного реактивного аппарата 1 с генератором рабочего агента 2, сопловой головкой 3 и соплами 4 для разрушения грунта, а также соплами 5 для создания усилия тяги при внедрении в грунт. В корпусе устройства размещена камера 6 с зарядом взрывчатого вещества (ВВ).

Для надежного, оперативного и рентабельного процесса перекрытия обсадной трубы 7, из которой фонтанирует горящее углеводородное сырье 8, осуществляют подземный взрыв ВВ для образования перемычки 9 перекрытия сечения скважины. Эту перемычку образуют за счет формы заряда ВВ, выполненного в виде тела вращения со сферической выемкой 10, вершины которой в любой точке сечения направлена к оси 11 заряда, имеющего цилиндрические торцы 12. Радиус сферы 10 выбран экспериментально при проведении испытаний по перекрытию сечения обсадной трубы 7 (фиг. 3) скважины путем смятия 13 подрывом указанного ВВ.

Работа описанного устройства излагается при осуществлении технологии перекрытия скважины, имеющей обсадную трубу 7, по которой неуправляемо фонтанирует углеводородное сырье в виде горящего фонтана 8.

Для перекрытия сечения трубы 7 (сечения горящей фонтанирующей скважины и ликвидации пожара) выбирают оптимальную глубину погружения заряда 6 ВВ в грунт в зону обсадной трубы 7. Для решения этой задачи заявителем выполнены теоретические расчеты, численное моделирование и эксперименты, в результате этого установлена оптимальная глубина внедрения заряда, в пределах 7-10 м от устья скважины (возможно и глубже, но это вызывает дополнительные расходы рабочего агента из генератора 2 и сопловой головки 3, не повышая эффективности).

Для выполнения операции внедрения аппарата 1 с ВВ используют оборудованный транспорт 14 с пусковой трубой 15, который позволяет точно ориентировать аппарат 1 в направлении под углом к сечению скважины 7. При достижении аппаратом зоны обсадной трубы, что определяют акустическим датчиком, регистрирующим шум выбрасываемого углеводородного сырья, вырывающегося по трубе 7, производят подрыв ВВ, автоматически или по кабелю-тросу, соединяющему аппарат 1 с транспортным средством 14.

Для безопасного ведения работ вблизи скважины 7 транспорт 14 оборудуют системой дождевания и ведут работы со стороны ветра, который сваливает вырывающийся фонтан в одну сторону. При штиле или слабом атмосферном течении возможно применение ветрогонной установки 16 в виде направленных мощных вентиляторов, в качестве которых возможно использование отработавших в авиации реактивных двигателей.

Пример конкретной работы устройства при тушении фонтанирующей горящей скважины. При диаметре скважины 380 мм на устье и давлении на устье 50 кгс/см² высота фонтана 8 находится в пределах 70-120 м.

При наличии ветра со скоростью 6-8 м/с свал фонтана идет точно в одном направлении, что облегчает процесс работы у скважины с ветренной (наветренной) стороны. При использовании транспорта 14 и аппарата 1 угол запуска аппарата из пусковой трубы 15 выбирают в зависимости от возможности более близкого подъезда транспорта 14 к устью скважины. Так, при подъезде на 40 м угол запуска аппарата устанавливается пусковой трубой в пределах 25-30^о по отношению к горизонту вниз к обсадной трубе 7. При достижении через 30-50 с аппаратом зоны обсадной трубе осуществляют подрыв разработанного заряда ВВ, позволяющего создать объемную ударную волну смятия равномерно во все стороны от геометрического центра данного заряда. Для исключения зоны, где ударная волна смятия могла бы не работать, торцевые участки 12 заряда также имеют сферические выемки 17, что позволяет создать волну смятия и при острых углах внедрения заряда в грунт к обсадной трубе 7 за счет работы ударной волны от этого торцевого сферического заряда на смятие трубы 7.

Эффективность процесса получена за счет полного пережатия трубы 7 ударной взрывной волной от заряда 6 ВВ.

Таким образом, при сечении трубы 380 мм и толщине стенки 9,0 мм (труба стандартная обсадная буровая) при подрыве одного такого заряда осуществляется полное перекрытие трубы 7 и прекращение выхода флюида из скважины.

Оперативность всего 10-15 мин времени на перекрытие скважины, достигнута благодаря оригинальной технологии тушения горящей фонтанирующей скважины за счет экспрессной доставки заряда и точного воздействия на обсадную трубу энергией взрыва, направленного непосредственно на трубу.