Способ наведения противовыбросового оборудования и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности и предназначено для ликвидации открытых нефтяных и газовых фонтанов на морских скважинах. Наведение комплекта противовыбросового оборудования (ПВО) на устье скважины осуществляют с помощью автономно функционирующего натяжного устройства, расположенного в свободном вертикальном пространстве между крюком плавучего крана и базовым фланцем фонтанирующей скважины. Натяжное устройство одновременно выполняет функции притягивания ПВО к устью скважины и компенсации волновой качки. Устройство включает узел подвески и узел наведения. Устройство снабжено гидрокомпенсатором волновой качки, состоящим из пневмогидроаккумуляторов, питающих гидроцилиндры гидрополиспаста. Гидроцилиндры связаны между собой верхней и нижней траверсами. На траверсах смонтированы шкивы с пропущенными через них канатами полиспастной системы. Узел подвески состоит из щек, приваренных к нижней траверсе, и канатных стропов, входящих в зацепление с кулачками отцепления стропов, установленными в щеках и срабатывающими посредством воздействия пружин или гидроцилиндров. Стропы имеют страховочные ветви. Узел наведения состоит из четырех направляющих канатов, закрепленных на газоотводящей трубе V-образной конструкции. Сокращается численность используемых крановых устройств при проведении операции по наведению ПВО на устье фонтанирующей скважины в морских условиях, упрощается технология процесса наведения, повышается его эффективность. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газонефтедобывающей и геологической отраслям промышленности и предназначено для ликвидация открытых нефтяных и газовых фонтанов на морских скважинах.

Известен способ наведения противовыбросового оборудования (ПВО) на устье фонтанирующей скважины с применением канатной оснастки [1]. Эта схема применяется при отсутствии подъемного сооружения. Противовыбросовое оборудование удерживается краном через подвешенную на его крюке траверсу, которая канатными стропами крепится к раме крана. Тяговое усилие от трактора передается через канатную петлю, снабженную уравновешенными роликами с клиновыми зажимами, двумя петлями, четыре конца которых, пропущенные снизу через отверстия колонного фланца, заведены в соответствующие отверстия нижнего фланца противовыбросового оборудования и замкнуты на его корпусе двойными клиновыми зажимами. Равномерность усилий в каждой ветви канатных петель обеспечивается применением уравновешивающих роликов, установленных на фаркопе трактора и на якоре, а также роликов в системе оснастки.

На противовыбросовом оборудовании устанавливается патрубок для вывода фонтанирующей среды выше талевой системы крана. Наведение противовыбросового оборудования осуществляется в следующем порядке. После выбора трактором слабины в канатной оснастке по команде начинается синхронное движение крана к устью и трактора от устья скважины. Кран, дойдя до упоров, останавливается и опускает наводимое противовыбросовое оборудование на устье. Натяжение струн канатной оснастки трактором обеспечивает временную герметизацию фланцевого соединения до установки и затяжки штатных шпилек.

Однако известная система наведения противовыбросового оборудования на устье фонтанирующей скважины не предназначена для проведения аварийных работ в морских условиях на самоподъемных плавучих буровых установках (СПБУ), полупогружных плавучих буровых установках (ППБУ) и буровых судах (БС).

Известна также схема наведения противовыбросового оборудования на устье фонтанирующей скважины, расположенной на морской стационарной платформе, умеющей необходимые горизонтальные площади для монтажа канатной оснастки [2] . По данной схеме самопроизвольные вертикальные перемещения противовыбросового оборудования вместе с судном под действием волн компенсируются применением в качестве тягового механизма свободно висящего груза. При этом последовательность проведения работ следующая: - наводимое противовыбросовое оборудование приподнимается и отводится в сторону от фонтанирующей струи с помощью основного кранового судна; - свободно висящий груз приподнимается вспомогательным судном; - осуществляется обвязка элементов схемы канатной оснасткой; - вспомогательное судно опускает свободно висящий груз; - основное крановое судно подает противовыбросовое оборудование в струю фонтанирующей скважины и опускает его на устье.

Временная герметизация фланцевого соединения до установки штатных шпилек обеспечивается весом свободно висящего груза.

Однако данная схема наведения противовыбросового оборудования на устье фонтанирующей скважины обладает рядом недостатков: - схема предназначена для наведения ПВО на устье скважин, бурящихся или пробуренных с морских стационарных платформ, и не может быть использована при бурении с СПБУ, ППБУ и БС, где отсутствуют необходимые горизонтальные площади для развертывания канатной оснастки; - схема требует наличия второго, вспомогательного, кранового судна; - работа талевого механизма осуществляется в струе фонтанирующей скважины; - сложность процесса притягивания сборки ПВО к устью фонтанирующей скважины с постоянным натяжением и одновременной компенсацией волновой качки при использовании канатной оснастки и др.;
- повышенная опасность для персонала при обрыве любого каната в применяемой оснастке;
- большие затраты времени по расчистке и подготовке площади для монтажа оснастки.

Целью изобретения является сокращение численности используемых устройств при проведении операции по наведению противовыбросового оборудования на устье фонтанирующей скважины в морских условиях, использование свободного вертикального пространства между крюком плавучего крана и базовым фланцем скважины для размещения оборудования, используемого при проведении операции по наведению, упрощение технологии процесса наведения, повышение его эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что наведение комплекта противовыбросового оборудования на устье скважины осуществляют с помощью автономно-функционирующего натяжного устройства, расположенного в свободном вертикальном пространстве между крюком плавучего крана и базовым фланцем фонтанирующей скважины и выполняющего одновременно функции притягивания ПВО к устью скважины и компенсации волновой качки, которое снабжено гидрокомпенсатором волновой качки, состоящим из пневмогидроаккумуляторов, питающих гидроцилиндры гидрополиспаста, связанные между собой траверсами, на которых смонтированы шкивы с пропущенными через них канатами полиспастной системы; узлом подвески, состоящим из траверс, связанных с гидроцилиндрами, и канатных стропов, входящих в зацепление с кулачками отцепления стропов, срабатывающими посредством воздействия пружин или гидроцилиндров, причем стропы имеют страховочные ветви, а также узлом наведения, состоящим из четырех направляющих канатов, закрепленных на газоотводной трубе V-образной конструкции.

Схема наведения и конструкция устройства приведены на фиг. 1 -2.

Устройство состоит из гидрокомпенсатора, узлов подвески, узла наведения и отводящей трубы.

Гидрокомпенсатор предназначен для компенсации волновой качки и включает в себя два пневмогидроаккумулятора 1, питающих два гидроцилиндра гидрополиспаста. Оба гидроцилиндра связаны между собой двумя общими траверсами 2 и 3 (верхней и нижней), к нижней из которых прикреплены корпуса 4 гидроцилиндров, а к верхней их штока 5. На траверсах смонтированы четыре пары шкивов 6, через которые пропущены четыре каната 7, создающие полиспастную систему.

Один конец канатов закрепляется на устьевом фланце 8 фонтанирующей скважины, а другой на верхней траверсе 2. Таким образом создается система четырех независимых направляющих канатов, при обрыве одного из которых обеспечивается продолжение операции наведения без угрозы опасности для персонала.

При этом обе полости гидроцилиндров напрямую связаны с жидкостной полостью пневмогидроаккумуляторов 1, создавая постоянное натяжение и выборку каната, не допуская слабины.

Устройство скреплено с газоотводящей трубой 9, проходящей через центральный канал его корпуса 10, и жестко закреплено на сборке 11 противовыбросового оборудования.

Газоотводящая труба 9 состоит из непосредственно трубы, имеющей в нижней части фланец 12 для соединения с верхним фланцем 13 противовыбросового оборудования, а в верхней части V-образную трубную конструкцию 14 для отвода газовой струи от зоны работы талевой системы 15 плавучего крана.

Узел подвески состоит из щек 16, приваренных к нижней траверсе 3, двух канатных стропов 17, подвешенных на крюке 18 плавкрана, входящих в зацепление с кулачками 19 и снабженных страховочными ветвями 20, которые крепятся на газоотводящей трубе 9.

Кулачки 19 установлены в щеках 16 и срабатывают посредством воздействия пружин 21, которые могут быть заменены гидроцилиндрами с небольшим ходом штока.

Узел наведения включает в себя четыре каната 7, идущих от полиспастных блоков и закрепленных на устьевом фланце 8, служащих направляющими и притягивающими элементами при наведении.

При отсутствии на скважине устьевого фланца функции последнего выполняет разъемный фланец 28, скрепленный предварительно с концами направляющих канатов и закрепляемый на теле обсадной трубы до начала операции.

Схема наведения ПВО осуществляется следующим образом. Комплект смонтированного вне зоны фонтана оборудования (ПВО, гидрокомпенсатор, отводящая труба) навешивается на крюк плавкрана и подвешивается в стороне от скважины. С помощью талевой системы плавкрана крюк с навешенным оборудованием опускается вниз. После чего концы канатов узла наведения пропускаются через отверстия в устьевом фланце и закрепляются на нем. Одним из вариантов крепления может быть наворачивание гаек на шпильки, которыми оборудованы концы канатов.

Затем включением пневмогидроаккумулятора подается давление в гидроцилиндры и создается натяжение в талевой системе гидрополиспаста и системе наведения, а поворотом стрелы плавкрана комплект оборудования подвешивается над скважиной.

В дальнейшем при опускании крюка появляющаяся слабина выбирается полиспастом за счет выдвижения штоков из гидроцилиндров с усилием, соответствующим давлению в пневмогидроаккумуляторе.

Наведение сборки ПВО осуществляется за счет направляющих канатов узла наведения.

Компенсация волновой качки и выборки канатов осуществляется за счет хода штоков гидроцилиндров.

При касании нижнего фланца сборки ПВО устьевого фланца образуется слабина в канатах узла подвески, вследствие чего срабатывают пружины (гидроцилиндры) этого узла, освобождая кулачки и отцепляя стропы.

Устойчивость наведенной на устье скважины сборки ПВО до закрепления фланцевого соединения шпильками обеспечивается за счет натяжения канатов наведения и страховочных ветвей стропов.

При необходимости весь комплект посаженного на устье оборудования до его закрепления может быть приподнят плавкраном с помощью страховочных ветвей стропов.

По завершении всех операций штатно осуществляется крепление фланцевого соединения.

Преимуществами предлагаемого технического решения являются:
- исключение необходимости монтажа канатной оснастки на СПБУ, ППБУ и БС;
- гидравлическая компенсация волновой качки;
- обеспечение постоянного равномерного натяжения канатов;
- использование одного механизма для наведения ПВО и компенсации волновой качки;
- обеспечение устойчивости наведенного оборудования на устье скважины за счет усилия натяжения канатов с помощью подъемного крана;
- наличие независимых направляющих канатов,
- автономность.

Предлагаемая схема наведения противовыбросового оборудования на устье фонтанирующей скважины может быть использована и на суше при ликвидации аварий в стесненных условиях при наличии мобильного крана необходимой грузоподъемности и с требуемым вылетом стрелы.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов".- М.: Недра, 1996, с. 147.

2. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов". - М.: Недра, 1996, с.148,150.

Формула изобретения

1. Способ наведения противовыбросового оборудования при ликвидации открытых фонтанов на морских буровых объектах с применением плавучих кранов, включающий наведение противовыбросового оборудования (ПВО) на устье фонтанирующей скважины, отличающийся тем, что наведение ПВО на устье фонтанирующей скважины осуществляют с помощью автономно функционирующего натяжного устройства, расположенного в свободном вертикальном пространстве между крюком плавучего крана и базовым фланцем фонтанирующей скважины и выполняющего одновременно функции притягивания ПВО к устью фонтанирующей скважины и компенсации волновой качки.

2. Устройство наведения противовыбросового оборудования при ликвидации открытых фонтанов на морских буровых объектах с применением плавучих кранов, включающее узел подвески и узел наведения, отличающееся тем, что оно снабжено гидрокомпенсатором волновой качки, состоящим из пневмогидроаккумуляторов, питающих гидроцилиндры гидрополиспаста, связанные между собой верхней и нижней траверсами, на которых смонтированы шкивы с пропущенными через них канатами полистпастной системы, узел подвески состоит из щек, приваренных к нижней траверсе, канатных стропов, входящих в зацепление с кулачками, установленными в щеках и срабатывающими посредством воздействия пружин или гидроцилиндров, причем стропы имеют страховочные ветви, а узел наведения состоит из четырех направляющих канатов, закрепленных на газоотводной трубе V-образной конструкции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2