HUT74193A - Önközpontosító tájolószerkezet kitörésgátló lyukfejre helyezésére, valamint függesztö'szerelvény a tájolószerkezethez - Google Patents

Abstract

Önközpontosító tájolószerkezet kitörésgátló lyukfejre helyezésére, amelynek a kitörésgátlóval (5) kapcsolatot biztosító csatlakozóidoma, továbbá ehhez kapcsolódó, folyadékáramot (6) a kitörésgátló (5) közepéhez vezető és a folyadékáram (6) energiáját a tájolószerkezet lesüllyesztése során felemésztő kúpos köpenyrésze (1) van, amely belsejében a teljes használatos mérettartományban szabványos méretű béléscsőhöz (10) illeszkedést biztosító, cserélhetően elrendezett kúpos betétgyűrűt (9) tartalmaz, továbbá a kúpos köpenyrészhez (I) csatlakozó, kitört hengerpalástú köpenyrésze (2) van, amelynek a tájolószerkezet súlypontját alacsonyan tartó, és a kitörésgátlót (5) a kútból kilépő folyadékáramba (6) való bevezetése során hidrodinamikusán megvezető, az áramló folyadék energiáját hasznosító és a rendszer belső stabilitását a kifújt folyadékáram (6) energiájával arányosan növelő, belül felfelé kúposán szűkülő része van, továbbá a kúpos köpenyrész (1) és a kitört hengerpalástú köpenyrész (2) belsejében a tájolószerkezet és a kitörésgátló (5) a függőleges és az elfordulás elleni stabilitását megnövelő és a folyadékáram (6) disszipációját elősegítő vezetőelemek vannak elrendezve, továbbá a kitörésgátlóhoz (5) csatlakoztatott és annak mozgatható alkotóelemeit működtető, öntartó, távvezérelt hidraulikus rendszere, valamint a kitörésgátlóval (5) összekötött, a statikusan vagy mechanikusan keletkező szikrák által okozott gyúlékony folyadékáram (6) belobbanásának megakadályozására leföldelt, villamosán vezető földelővezetéke van. A tájolószerkezet lyukfejre helyezésére alkalmas fuggesztőszerelvény fő tartókábelekből (II) valamint azokat a tájolószerkezet mentén megvezető távtartókból (12, 13, 14) áll, és a tájolószerkezet alsó köpenyrészén (2) kerület mentén egyenletes kiosztásban fő csatlakozási pontok (15) vannak a távtartókkal (12, 13, 14) függőlegesen egy vonalban kialakítva.

Description

A találmány tárgya önközpontosító tájolószerkezet kitörésgátló lyukfejre helyezésére, valamint fíiggesztőszerelvény a tájolószerkezethez.

Az olaj és gáz kútfeltárás és kitermelés minden fázisa alatt gondoskodni kell a kutak megfelelő felügyeletéről. Egy olajkút vagy gázkút felügyeletét az jellemzi, hogy ennek során igyekszünk megakadályozni megfelelő módszerekkel és berendezésekkel azt, hogy a kút kitörjön. Egy kútkitörés nem más, mint folyadékok és gázok, azaz olaj és/vagy víz, és/vagy gáz nem szabályozható kiáramlása a felszínre a fúrólyukat vagy kutat magában foglaló tárolórétegből. A kitörések viszonylag ritka események, azonban ha bekövetkeznek, a környezetre rendkívül veszélyesek és ártalmasok lehetnek. Egy kitörés végeredménye, a javakban és erőforrásokban bekövetkező veszteségen túl, igen gyakran a kitörés elfojtásának megkísérlése során bekövetkező sajnálatos kár, baleset is lehet.

-2dását mechanikai sérülés, kezelési hiba, túl nagy kútnyomás vagy a felsoroltak bármilyen kombinációja okozhatja. Ha a lyukfejre szerelt szerkezetet nem tudjuk igen gyorsan működésre alkalmas állapotba hozni, a kútból kiáramló közeg szabályozhatatlan áramlása helyrehozhatatlan mértékben meg tudja rongálni a felszíni berendezéseket. Ha ez bekövetkezik, úgy olyan speciális szerkezetet alkalmaznak, amely megfelelő manőverekkel ráhelyezhető a lyukra, és segítségével a kút ideiglenesen megölhető, elfojtható mindaddig, amíg felszerelik az új kútfejet. Egy kutat akkor tekintünk megöltnek vagy halottnak, ha a fúrólyukban lévő folyadék hidrosztatikai nyomása meghaladja a tárolóréteg folyadékai által kifejtett nyomást. Egy kút mindaddig nem fog kifolyni, amíg fenntartjuk ezt az egyensúlytól eltérő állapotot.

Egy kút lefojtási, lezárási műveletének fő célja az, hogy kielégítő sűrűségű és térfogatú folyadékot szivattyúzzunk a lyukba a kút megöléséhez. Egy kitörés elfojtásának első feltétele, hogy akadálytalanul hozzáférjünk a béléscsőhöz. A második feltétel az, hogy a kitörésgátló szerelvényt megfelelő módon be tudjuk iktatni a kútból kiáramló közeg útjába, és a szétrobbant béléscső fölé tudjuk csúsztatni. Ha a kitörésgátló szerelvényt szorosan ráerősítettük a béléscsőre, megkezdődhet a kitörés elfojtása, azaz a kút megölése. Az elfojtás sikeres befejezésével a kútra új kútfejet helyezünk fel és rögzítünk véglegesen, és ekkor a kutat akár biztonságosan lezárhatjuk, azaz a kitermelést felfüggeszthetjük, akár visszatérhetünk a normális kitermeléshez.

A kútfolyadék potenciálisan nagy nyomása és áramlási sebessége következtében a kitörésgátló szerelvény helyére illesztése igen nehéz, veszélyes és időigényes művelet. Kútkitörések elfojtásával foglalkozó szakemberek számos módszert fejlesztettek ki a kitörésgátló szerelvény helyére illesztésére. Az összes ismert módszer közös jellemzője, hogy ezt a nehéz, szörnyűséges szerelvényt nagy energiájú, instabil közegáramlásba kell be- és elhelyezni. A nagy kútnyomás a lyukfolyadékot sok méter magasba képes kinyomni, mielőtt a folyadékáram a gravitáció és a szél hatására szétterülve visszahull a földre. A kitörés elfojtásánál használt bármely berendezést daruk és kábelek segítségével kell helyére süllyeszteni, de mindenképpen fizikailag le kell győzni a lyukból kitörő folyadékáram felfelé ható nagy nyomását. Jelen találmány a leírt célra olyan, ugyancsak darut és kábelrendszert tartalmazó megoldást javasol, amelynél nincs szükség költségnövelő függőleges mozgástérre ahhoz, hogy legyőzzük a kiáramló közeg felhajtó erejét.

• ·

···· ·· ·· ·· ··«

-3A DE-OS 18 15 725 számú szabadalmi leírás kitörések elfojtására olyan iszapbeöntő berendezést javasol, amelyet a fúrólyuk fölé kell először pozícionálni, majd az iszapáram mozgásának mérésével egyidejűleg a fúrólyukban lévő idegen folyadék nyomását kihasználó elzárószerkezetet működtet. A megoldás, amellett, hogy nagy mennyiségű iszapot igényel, nem mentesíti a felhasználókat attól, hogy a szerkezetet a kitörés fölé pozícionálják.

A DE-OS 31 02 358 számú szabadalmi leírás a rendkívül robbanásveszélyes földgázlevegő keveréknek a kitörés közvetlen közeléből való elvezetésére alkalmas berendezést javasol. Ezt a berendezést az jellemzi, hogy egy támasztókereten egy kétrészes burkolatot tolnak össze, majd egy csuklós szerkezet segítségével a felül elhelyezett égetővel az injektor fúvókát rábillentik a burkolatra, majd ott rögzítik. Ez a megoldás sem ad megnyugtató választ a kitörésgátló szerkezet lyukfejre helyezésére.

Az US 4 359 089 számú szabadalmi leírás olyan szerkezetet javasol a kitörésgátlónak a lyukfejre helyezésére, amelyet előbb a kitörés közvetlen szomszédságáig húzódó, tehát odáig kiépítendő sínen kell a kitöréshez eljuttatni, majd ott ezt a szerkezetet vízszintes helyzetéből hidraulika segítségével állítják függőleges helyzetbe és tolják pontosan a kitörés nyomvonalába. Az ennek során fellépő hatalmas erőknek részben a szerkezet, részben az odavezetés robusztus kivitelezése áll ellen.

Az US 5 121 793 számú szabadalmi leírás az előzőhöz részben hasonló megoldást javasol, nevezetesen a kitörésgátlót egy ferde pályán megvezetve juttatja a lyukfej szomszédságába, majd az egész vezetőpályát és a rajta elhelyezkedő kitörésgátlót hidraulika billenti be függőlegesen végső helyére. Ez a dokumentum az ismert, elavult műszaki szinthez tartozónak sorolja azokat a megoldásokat, amelyek gyorsabban és egyszerűbben, például daru segítségével függőlegesen helyezik rá a kitörésgátlót a lyukfejre. A javasolt megoldás bonyolult felépítése és kezelése mégsem biztosít korszerű és biztonságos pozicionálást.

A találmánnyal célom egyrészt olyan tájoló rendszer létrehozása, amely alkalmas arra, hogy a kitörésgátló szerelvényt biztonságosan és hatékonyan ráhelyezzük a széttört béléscsőre és biztosítsa a kút szabályozhatóságát, továbbá amely egyszerű kialakítása mellett, csupán néhány mozgó/cserélhető alkatrésszel eredményesen alkalmazható a teljes használatos béléscső-tartományban a kitörések elfojtására, olyan távműködtetésű hidraulikus

-4rendszerrel társítva, amelyet a kitörésgátló rendszer integrált részét alkotó mozgatható alkotóelemek működtetésére tudunk felhasználni.

A kitűzött feladat megoldása során a találmány értelmében olyan önközpontosító tájolószerkezetet vettem alapul kitörésgátló lyukfejre helyezésére, amelynek a kitörésgátlóval kapcsolatot biztosító csatlakozóidoma, továbbá ehhez kapcsolódó, folyadékáramot a kitörésgátló közepéhez vezető és a folyadékáram energiáját a tájolószerkezet lesüllyesztése során felemésztő kúpos köpenyrésze van, amely belsejében a teljes használatos mérettartományban szabványos méretű béléscsőhöz illeszkedést biztosító, cserélhetően elrendezett kúpos betétgyűrűt tartalmaz, továbbá a kúpos köpenyrészhez csatlakozó, kitört hengerpalástú köpenyrésze van, amelynek a tájolószerkezet súlypontját alacsonyan tartó, és a kitörésgátlót a kútból kilépő folyadékáramba való bevezetése során hidrodinamikusán megvezető, az áramló folyadék energiáját hasznosító és a rendszer belső stabilitását a kifújt folyadékáram energiájával arányosan növelő, belül felfelé kúposán szűkülő része van, továbbá a kúpos köpenyrész és a kitört hengerpalástú köpenyrész belsejében a tájolószerkezet és a kitörésgátló a függőleges és az elfordulás elleni stabilitását megnövelő és a folyadékáram disszipációját elősegítő vezetőelemek vannak elrendezve, továbbá a kitörésgátlóhoz csatlakoztatott és annak mozgatható alkotóelemeit működtető, öntartó, távvezérelt hidraulikus rendszere, valamint a kitörésgátlóval összekötött, a statikusan vagy mechanikusan keletkező szikrák által okozott gyúlékony folyadékáram belobbanásának megakadályozására leföldelt, villamosán vezető földelővezetéke van.

A találmány szerinti önközpontosító tájolószerkezet egy előnyös kiviteli alakja értelmében a csatlakozóidom a kitörésgátló alsó csatlakozóperemével illeszkedően kiképzett felső csatlakozóperem.

Ugyancsak előnyös a találmány olyan kiviteli alakja, ahol a kúpos köpenyrész kerülete mentén kialakított kiömlőnyílásokkal van ellátva.

Egy további előnyös kiviteli alak esetében a cserélhetően elrendezett kúpos betétgyűrű a kúpos köpenyrész felső peremén túlnyúlóan van kiképezve.

Előnyös végül a találmány szerinti önközpontosító tájolószerkezet olyan kiviteli alakja, amelyben a vezetőelemek a kitört hengerpalástú köpenyrész belsejében belső oldalán szimmetrikusan, egyenletesen elrendezett függőleges stabilizáló bordák.

• « » · · ·

Λ

-5Α kitűzött feladat megoldása során ezen túlmenően olyan a fenti tájolószerkezet lyukfejre helyezésére szolgáló függesztőszerelvényből indultam ki, amely a találmány értelmében fő tartókábelekből valamint azokat a tájolószerkezet mentén megvezető távtartókból áll, és a tájolószerkezet alsó köpenyrészén kerület mentén egyenletes kiosztásban fő csatlakozási pontok vannak a távtartókkal függőlegesen egy vonalban kialakítva.

A találmány szerinti függesztőszerelvény egy előnyös kiviteli alakja értelmében három, egymáshoz képest 130°-ra elhelyezkedő fő tartókábelt és hozzátartozó távtartókat tartalmaz, ahol a távtartók a tájolószerkezethez annak alsó részén, a kúpos köpenyrész teteje magasságában, valamint annak felső részén, a karácsonyfa tetején kapcsolódnak. Előnyös továbbá, ha a legfelső távtartót a tájolószerkezet felett, a fő tartókábeleket összefogó, hozzávetőlegesen 1 m átmérőjű, nagy szilárdságú acélgyűrű alkotja.

A találmány szerinti tájolószerkezet fö előnye, hogy a külső és belső hidrodinamikai hatások egyedi kombinációjának köszönhetően képes ellenállni mind a függőleges, mind a vízszintes irányú instabilitásoknak a szerelési művelet során. A kitörő folyadékáram energiáját a szerkezetnek a folyadékáram útvonalának középvonala mentén való megtartása és manőverezése érdekében szabályozzuk és hasznosítjuk. A találmány szerinti tájolószerkezet önközpontosító volta biztonságosabb és gyorsabb kitörésgátló felszerelést tesz lehetővé a teljes béléscső mérettartományban.

A találmányt az alábbiakban a csatolt rajz segítségével ismertetjük részletesebben, amelyen a javasolt tájolószerkezet és fuggesztőszerelvény példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti tájolószerkezet egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos hosszmetszete, a

2. ábrán az 1. ábra szerinti tájolószerkezet vázlatos felülnézete látható, és a

3. ábra a kitörésgátló tájolására és helyezésére szolgáló javasolt függesztőszerelvény egy lehetséges kiviteli alakjának vázlatos oldalnézete.

Az 1. ábrán bemutatott metszeten látható, hogy a találmány szerinti tájolószerkezet fő részeit egy kúpos 1 köpenyrész és egy ahhoz alul csatlakozó kitört hengerpalástú 2 köpenyrész alkotja. A kúpos 1 köpenyrészhez felül 3 csatlakozóperem kapcsolódik, amely biztosítja a szakterületen ismert, itt nem részletezett 4 karácsonyfa rögzítését. A vastag falú,

-6súlyos 2 köpenyrészt belül felfelé kúposán csökkenő átmérőjű a Venturi-hatás biztosítása céljából. A 2 köpenyrész falvastagságát úgy optimalizáltam, hogy egyaránt érvényesüljön a szilárdság, a hidrodinamikai stabilitás és az alacsony súlypontból származó előny. A 2 köpenyrész kialakítása lehetővé teszi, hogy 5 kitörésgátlót, miután megteremtettük a szükséges kapcsolatot, vízszintesen, egyszerűen szinte rátoljuk a kitört 6 folyadékáramra, és ezután a 6 folyadékáram a tájolószerkezetet és az 5 kitörésgátlót központosán megtartja illetve központosítja. Minden olyan vízszintes irányú mozgásra, amely a javasolt tájolószerkezetnek a 6 folyadékáram középvonalából való kimozdulását eredményezné, azonnal önközpontosító módon reagál, visszaadva és biztosítva ezzel a rendszer stabilitását. Az 1. ábrán a jobb érthetőség kedvéért csupán jobb oldalon feltüntetett függőleges 8 stabilizáló bordák a kúpos 1 köpenyrész és a 2 köpenyrész belső kerülete mentén egyenletesen elosztóban, szimmetrikusan helyezkednek el, olyan tehermentesítő, disszipáló 7 kiömlőnyílások között, amelyek kialakítása és elrendezése inkább a 2. ábrán figyelhető meg. A függőleges 8 stabilizáló bordákra ütköző folyadékot ezek a 8 stabilizáló bordák felfelé, a 7 kiömlőnyílások irányában továbbítják. A 6 folyadékáram függőleges irányú energiáját arra használjuk fel, hogy biztosítsuk a tájolószerkezet függőleges és elfordulás irányú stabilitását. A 7 kiömlőnyílások a kúpos 1 köpenyrészen, koncentrikusan vannak kialakítva. A kúpos 1 köpenyrész felső részében olyan 9 betétgyűrű látható, amely jelen esetben cserélhető alkatrész és lehetővé teszi, hogy szabványos méretű kúpos 1 köpenyrészeket használjunk a tájolószerkezethez a kutaknál használatos teljes mérettartományt átfogó módon.

A 2. ábrán a tájolószerkezet kúpos 1 köpenyrészén kialakított 7 kiömlőnyílások példakénfi száma és elhelyezése figyelhető meg. A 7 kiömlőnyílások keresztmetszetét a lehető legnagyobbra választottam azért, hogy a szilárdság káros befolyásolása nélkül lehetővé tegye a lyukból kitörő 6 folyadékáram lehető legnagyobb mértékű, hatékony disszipációját. Előnyösnek tűnt a találmány szerinti tájolószerkezet alkalmazása során, ha a lehető legnagyobb energiát a tájolószerkezetnek 10 béléscsőre való rásüllyesztése során disszipáljuk, mert így a felfelé áramló folyadék nyomatéka által okozott ellenállás a lehető legkisebb lesz.

A találmány részét alkotja továbbá egy olyan függesztőszerelvény a fent bemutatott tájolószerkezet lyukfejre helyezésére, amely a 3. ábrán vázlatosan feltüntetett példában három fő tartókábelből valamint azokat a tájolószerkezet mentén megvezető 12, 13, 14 távtartókból áll. Magán a tájolószerkezet alsó 2 köpenyrészén egymáshoz képest 120°-ra fő 15 csatlakozási pontok vannak kialakítva. Ezek a 15 csatlakozási pontok a tájolószerkezet alsó • ·»···· · • · · · · · · ···· ·· · · · · · ·

-7részének kerülete mentén húzódnak, és velük függőlegesen egy vonalban vannak az ugyancsak 120°-os kiosztású 12 és 13 távtartók elrendezve. A tájolószerkezethez annak alsó részén, a kúpos 1 köpenyrész teteje magasságában, valammt annak felső részén, a 4 karácsonyfa tetején kapcsolódnak a 12 és 13 távtartók. A 14 távtartót már a tájolószerkezet felett, all tartókábeleket összefogó, ismert és ezért itt nem részletezett 16 emelőberendezés alatt húzódó, hozzávetőlegesen 1 m átmérőjű nagyszilárdságú acélgyűrű alkotja, amely elősegíti a 11 tartókábelek stabilizálását és egymástól való szétválasztását. Az acélgyűrű felett all tartókábelek hosszát a 16 emelőberendezésig a mindenkori helyzet és méretek határozzák meg. A leírt fiiggesztőszerelvény a találmány szerinti tájolószerkezet vízszintes és függőleges irányú stabilitását egyaránt legalább 2-3-szoros mértékben megnöveli.

Claims (8)

1. Önközpontosító tájolószerkezet kitörésgátló lyukfejre helyezésére, azzal jellemezve, hogy a kitörésgátlóval (5) kapcsolatot biztosító csatlakozóidoma, továbbá ehhez kapcsolódó, folyadékáramot (6) a kitörésgátló (5) közepéhez vezető és a folyadékáram (6) energiáját a tájolószerkezet lesüllyesztése során felemésztő kúpos köpenyrésze (1) van, amely belsejében a teljes használatos mérettartományban szabványos méretű béléscsőhöz (10) illeszkedést biztosító, cserélhetően elrendezett kúpos betétgyűrűt (9) tartalmaz, továbbá a kúpos köpenyrészhez (1) csatlakozó, kitört hengerpalástú köpenyrésze (2) van, amelynek a tájolószerkezet súlypontját alacsonyan tartó, és a kitörésgátlót (5) a kútból kilépő folyadékáramba (6) való bevezetése során hidrodinamikusán megvezető, az áramló folyadék energiáját hasznosító és a rendszer belső stabilitását a kifújt folyadékáram (6) energiájával arányosan növelő, belül felfelé kúposán szűkülő része van, továbbá a kúpos köpenyrész (1) és a kitört hengerpalástú köpenyrész (2) belsejében a tájolószerkezet és a kitörésgátló (5) a függőleges és az elfordulás elleni stabilitását megnövelő és a folyadékáram (6) disszipációját elősegítő vezetőelemek vannak elrendezve, továbbá a kitörésgátlóhoz (5) csatlakoztatott és annak mozgatható alkotóelemeit működtető, öntartó, távvezérelt hidraulikus rendszere, valamint a kitörésgátlóval (5) összekötött, a statikusan vagy mechanikusan keletkező szikrák által okozott gyúlékony folyadékáram (6) belobbanásának megakadályozására leföldelt, villamosán vezető földelővezetéke van.

2. Az 1. igénypont szerinti önközpontosító tájolószerkezet azzal jellemezve, hogy a csatlakozóidom a kitörésgátló (5) alsó csatlakozóperemével illeszkedően kiképzett felső csatlakozóperem (3).

3. Az 1. igénypont szerinti önközpontosító tájolószerkezet azzal jellemezve, hogy a kúpos köpenyrész (1) kerülete mentén kialakított kiömlőnyílásokkal (7) van ellátva.

4. Az 1. igénypont szerinti önközpontosító tájolószerkezet azzal jellemezve, hogy a cserélhetően elrendezett kúpos betétgyűrű (9) a kúpos köpenyrész (1) felső peremén (3) túlnyúlóan van kiképezve.

5. Az 1. igénypont szerinti önközpontosító-tájolószerkezet azzal jellemezve, hogy a vezetőelemek a kitört hengerpalástú köpenyrész (2) belsejében belső oldalán szimmetrikusan, egyenletesen elrendezett függőleges stabilizáló bordák (8).

-9ik « ··«

6. Függesztőszerelvény az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti tájolószerkezet lyukfejre helyezésére azzal jellemezve, hogy fő tartókábelekből (11) valamint azokat a tájolószerkezet mentén megvezető távtartókból (12, 13, 14) áll, és a tájolószerkezet alsó köpenyrészén (2) kerület mentén egyenletes kiosztásban fő csatlakozási pontok (15) vannak a távtartókkal (12, 13, 14) függőlegesen egy vonalban kialakítva.

7. A 6. igénypont szerinti fuggesztőszerelvény azzal jellemezve, hogy három, egymáshoz képest 120°-ra elhelyezkedő fő tartókábelt (11) és hozzátartozó távtartókat (12, 13, 14) tartalmaz, ahol a távtartók (12, 13) a tájolószerkezethez annak alsó részén, a kúpos köpenyrész (1) teteje magasságában, valamint annak felső részén, a karácsonyfa (4) tetején kapcsolódnak.

8. A 6. igénypont szerinti függesztőszerelvény azzal jellemezve, hogy a legfelső távtartót (14) a tájolószerkezet felett, a fo tartókábeleket (11) összefogó, hozzávetőlegesen 1 m átmérőjű nagy szilárdságú acélgyűrű alkotja.