Устройство для перекрытия эксплуатационных колонн скважины подземного хранилища жидких углеводородов

 

Изобретение касается хранения газонефтепродуктов в подземных хранилищах в солях и предназначено для перекрытия эксплуатационных колонн при аварийных ситуациях на устье скважины. Устройство включает герметичные затворы для установки в рабочей колонне и межтрубном пространстве обсадной и рабочей колонн. Устройство имеет центральную колонну для спуска ее в рабочую колонну с закрепленной на ее башмаке заслонкой с шарниром. Затворы выполнены из седел и установленных с возможностью перекрытия их сечений подпружиненных клапанов. Клапан затвора межтрубного пространства размещен на внешней поверхности рабочей колонны, клапан затвора рабочей колонны размещен на внешней поверхности центральной колонны и имеет втулку с пазом. Шарнир башмака размещен с возможностью перемещения по пазу, а заслонка - с возможностью перекрытия нижнего отверстия центральной колонны при перемещении клапана. 1 ил.

Изобретение относится к хранению газонефтепродуктов в подземных хранилищах в солях и предназначено для перекрытия эксплуатационных колонн при аварийных ситуациях на устье скважины подземного резервуара.

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

Известно устройство для перекрытия скважин подземных резервуаров газонефтехранилищ, включающее затвор эксплуатационной колонны, затвор межтрубного пространства между эксплуатационной и обсадной колоннами и средство управления затворами [1] Недостатками рассматриваемого устройства являются невысокая эксплуатационная надежность, невозможность автоматического предотвращения аварийного выброса продукта.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому является устройство для перекрытия эксплуатационных колонн подземных резервуаров газонефтехранилищ, включающее затвор центральной колонны и затвор межтрубного пространства между обсадной и центральной колоннами [2] Недостатками этого устройства являются невозможность проведения геофизических исследований скважины через центральную колонну, ограниченная производительность отбора продукта.

Сущность изобретения выражается в том, что в устройстве для перекрытия эксплуатационных колонн скважины подземного хранилища жидких углеводородов, включающем затворы рабочей колонны и межтрубного пространства, выполненные в виде седел и клапанов, подпружиненных снизу, причем клапан межтрубного пространства установлен на внешней поверхности рабочей колонны, в последнюю дополнительно спущена центральная колонна, башмак которой оборудован захлопкой с шарниром, а центральный клапан снабжен цилиндрической втулкой с пазом, взаимодействующим с шарниром захлопки.

Указанная совокупность существенных признаков достаточна для достижения технического результата, выражающегося в повышении производительности отбора продукта из хранилища и возможности проведения геофизических исследований в процессе его эксплуатации.

В результате проведенного поиска нами не были обнаружены технические решения, обладающие сходными с отличительными признаками заявляемого устройства, что обеспечивает новизну по сравнению с прототипом. Предлагаемое устройство соответствует критерию "Существенные отличия".

На чертеже изображен продольный разрез скважины подземного резервуара и устройство для перекрытия эксплуатационных колонн.

Устройство включает скважину, соединяющую подземный резервуар 1 с дневной поверхностью. В скважине концентрично установлены обсадная колонна 2 и подвесная рабочая колонна 3. Обсадная колонна 2 опущена до кровли подземного резервуара 1 и зацементирована. Подвесная рабочая колонна 3 опущена в полость подземного резервуара 1 и погружена в хранимый продукт, например, сжиженный газ 4. На подвесной колонне 3 и внутри ее на центральной колонне 5 смонтированы затворы, состоящие из клапанов 6 и 7, седел 8 и 9. Клапаны представляют собой герметичные корпуса, заполненные ингибитором коррозии 10 и 11 и уплотненные кольцами 12, 13, 14 и 15. Внутри корпусов между выступами 16 и 17 и соответствующими поджимными гайками 18 и 19 размещены в ингибиторе коррозии 10 и 11 пружины 20 и 21.

На поджимной гайке 18 закреплена цилиндрическая втулка 22 с пазом 23, на нижнем конце центральной колонны смонтирована захлопка 24 с подпружиненным шарниром 25.

В процессе эксплуатации заявляемое устройство работает следующим образом. Продукт хранения 4 закачивают в подземный резервуар 1 через рабочую колонну 3, концентрично установленную в обсадной колонне 2.

Рабочая и центральная колонны снабжены затворами, состоящими из клапанов 6 и 7, которые при нормальной эксплуатации открыты, а пружины 20 и 21 находятся в состоянии предварительного поджатия и удерживают клапаны 6 и 7 и связанную с клапаном 7 захлопку 24 в открытом положении. При отборе продукт 4 проходит через открытое кольцевое сечение седла 9, а вытесняющий его агент, например природный газ, проходит через открытое кольцевое сечение седла 8. При аварии на оголовке скважины возникает перепад давления в полостях над клапанами и под клапанами и резко увеличивается скорость потоков. Сила, действующая со стороны потока на клапаны 6 и 7, возрастает, пружины 20 и 21 будут сжиматься. При этом клапаны 7 и 6 перекроют кольцевое сечение седел 8 и 9, цилиндрическая втулка 22 с пазом 23 переместится вверх и освободит захлопку, которая при помощи пружины кручения и под воздействием потока перекроет центральную колонну. При закрытии клапана переток ингибитора коррозии 10 и 11 через зазоры между стенкой корпуса клапана и соответствующими выступами 16 и 17 при движении клапанов предотвратит гидравлический удар.

Практическая реализация устройства при эксплуатации подземных резервуаров позволит: осуществлять эксплуатацию хранилища по рассольной и безрассольной схемам; обеспечивать автоматическое предотвращение аварийного выброса продукта из подземного резервуара; увеличить производительность отбора хранимого продукта; проводить геофизические исследования при эксплуатации хранилища; сократить эксплуатационные расходы на 10,0 тыс. рублей, Увеличение производительности отбора хранимого продукта из подземного резервуара вместимостью 50 тыс. м³ позволит сократить годовые эксплуатационные расходы.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КОЛОНН СКВАЖИНЫ ПОДЗЕМНОГО ХРАНИЛИЩА ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, включающее герметичные затворы для установки в рабочей колонне и межтрубном пространстве обсадной и рабочей колонн, отличающееся тем, что оно снабжено центральной колонной для спуска ее в рабочую колонну с закрепленной на ее башмаке заслонкой с шарниром, затворы выполнены из седел и установленных с возможностью перекрытия их сечений подпружиненных клапанов, при этом клапан затвора межтрубного пространства размещен на внешней поверхности рабочей колонны, а клапан затвора рабочей колонны на внешней поверхности центральной колонны и снабжен цилиндрической втулкой с пазом, причем шарнир башмака центральной колонны размещен с возможностью перемещения по пазу цилиндрической втулки, а заслонка с возможностью перекрытия нижнего отверстия центральной колонны при перемещении клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1