PL220604B1

PL220604B1 - Closing method of inlet for emergency oil drilling and shut-off valve for its implementation

Info

Publication number: PL220604B1
Application number: PL396846A
Authority: PL
Inventors: Jan Sieniawski; Wiktor Szabajkowicz
Original assignee: Politechnika Rzeszowska
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2015-11-30
Also published as: PL396846A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Wynalazek dotyczy przemysłu wydobywczego ropy naftowej, a zwłaszcza sposobów eksploatacji odwiertów naftowych i innych odwiertów, z których pod dużym ciśnieniem wypływa ciecz, a także służących do tego urządzeń, i może być stosowany w celu szczelnego zamykania wylotu odwiertu. Wynalazek może znaleźć zastosowanie również w innych gałęziach gospodarki narodowej, na przykład w transportowaniu reagentów rurociągami.The invention relates to the oil production industry, and in particular to methods of operating oil wells and other wells that discharge liquid under high pressure, and devices therefor, and can be used to seal a well outlet. The invention may also find application in other branches of the national economy, for example in transporting reagents through pipelines.

Z publikacji H.A.Acfandijenowa i R.A.Maksutowa pt.: „Neftjegazoprojawljenija i otkrytyje fontanny pri ekspłuatacji skważin” znane są różne sposoby awaryjnego zamykania odwiertów naftowych. Istnieją trzy tradycyjne i jeden nietradycyjny sposób czopowania odwiertów. Do tradycyjnych sposobów zaliczane są: dwuetapowa metoda wiertnika, nieprzerwana jednoetapowa i metoda zatłaczania do wchłonięcia cieczy, która wydostała się z odwiertu, w pokład. Nietradycyjne sposoby są stosowane, gdy odwiert położony jest na dużej głębokości pod wodą. Znana jest również technologia „top kill” polegająca na wpompowaniu do odwiertu specjalnej mieszanki mułu i cementu, sprzyjającej zagęszczaniu ropy, a następnie ciężkiego gruntu. Po zatkaniu górna część odwiertu jest cementowana.From the publication of H.A.Acfandijenow and R.A.Maksutov, entitled: "Neftjegazoprojawljenija i otkrytyje fountains pri exploitation of skimmer", various methods of emergency shutdown of oil wells are known. There are three traditional and one non-traditional methods of drilling holes. Traditional methods include the two-stage drill method, the uninterrupted one-step method, and the injection method to absorb the fluid that has leaked from the well into the seam. Nontraditional methods are used when the well is deeply underwater. The "top kill" technology is also known, which consists in pumping a special mixture of silt and cement into the well, favoring the compaction of oil, and then heavy soil. After clogging, the upper part of the well is cemented.

Wady dotychczas znanych metod polegają na tym, że nie są one skuteczne na dużych głębokościach, przy dużych prędkościach ropy, wydostającej się z odwiertu pod dużym ciśnieniem. Zatrzymanie takiego strumienia ropy jest praktycznie niemożliwe, co przyznali specjaliści British Petroleum po licznych i bezskutecznych próbach zatkania odwiertu w Zatoce Meksykańskiej. Specjaliści twierdzą nawet, że jeśli metoda „top kill” zawiedzie, strumień ropy przejściowo może nawet zwiększyć swoją siłę.The disadvantages of the previously known methods are that they are not effective at great depths, at high velocities of oil emerging from the well under high pressure. Stopping such an oil stream is virtually impossible, as British Petroleum specialists admitted after numerous and unsuccessful attempts to plug a well in the Gulf of Mexico. Experts even say that if the top kill method fails, the oil stream may even increase in strength temporarily.

Metodą aktualnie najbardziej efektywną jest metoda awaryjnego zamknięcia odwiertów za pomocą specjalnego urządzenia do wtłaczania, które w warunkach wysokiego ciśnienia otoczenia i przy wypływającym z odwiertu strumieniu ropy naftowej pompuje roztwór cementujący do odwiertu bez ryzyka wymywania. Dolna komora cysterny ładunkowej tego urządzenia wypełniona jest roztworem cementującym, a górna - wypełniona wodą morską, która opuszczana jest na dno, do odwiertu. Za pomocą robota manipulatora do środka odwiertu wprowadzany jest wtryskiwacz urządzenia wtłaczającego, a do pompy i zaworu podawane jest zasilanie elektryczne, co sprawia, że zawór otwiera się, a woda zza burty dostaje się do górnej komory wymienionej cysterny. Z kolei tłok urządzenia przemieszcza się w dół i wtłacza przez wtryskiwacz mieszankę cementową do mocnego worka, którym jest on owinięty. Worek zwiększając swoją objętość wypełnia odwiert. Waga urządzenia do wtłaczania zapobiega wypychaniu go z odwiertu przez strumień ropy naftowej. Następnie mieszanka cementowa twardnieje i zamyka wylot odwiertu. Po zakończeniu prac lina z przewodem elektrycznym może zostać wyciągnięta na powierzchnię. Jeśli urządzenie do wtłaczania zostanie wyposażone w silnik elektryczny z kamerą wideo i projektorem operator może sterować całym procesem z nadwodnej części platformy.The most effective method at present is the method of emergency shutdown of the wells by means of a special injection device, which under high ambient pressure conditions and a stream of crude oil flowing from the well pumps the cementing solution into the well without the risk of leaching. The lower compartment of the loading tanker of this device is filled with a cementing solution, and the upper - filled with seawater, which is lowered to the bottom, into the borehole. By means of a manipulator robot, the injector of the injection device is introduced into the borehole, and electric power is supplied to the pump and valve, which causes the valve to open and the water from overboard to the upper chamber of the said tanker. In turn, the piston of the device moves down and forces the cement mixture through the injector into the strong bag with which it is wrapped. The bag, increasing its volume, fills the borehole. The weight of the injection device prevents it from being forced out of the bore by the oil stream. The cement mixture then hardens and closes the well outlet. After completing the work, the rope with the electric cable can be pulled to the surface. If the forging device is equipped with an electric motor with a video camera and a projector, the operator can control the entire process from the above-water part of the platform.

Wadą tego rozwiązania jest niska niezawodność zarówno sposobu zamykania podwodnych odwiertów naftowych, jak i urządzenia służącego do jego realizacji, nie uwzględnia się bowiem ani prędkości strumienia ropy naftowej, ani jego ciśnienia. W wyniku tego mieszanka cementowa jest po prostu wymywana, dostarczone reagenty nie nadążają z zagęszczaniem ropy, a skuteczne doprowadzenie elastycznych, mocnych worków do kolumny rur okładzinowych, z której pod ciśnieniem wylewa się ropa naftowa, jest mało prawdopodobne.The disadvantage of this solution is the low reliability of both the method of closing underwater oil wells and the device used for its implementation, because neither the speed of the oil stream nor its pressure are taken into account. As a result, the cement mix is simply washed away, the reagents supplied do not keep up with the oil thickening, and it is unlikely that the flexible, strong bags are effectively fed to the casing column from which the oil is poured under pressure.

Urządzeniem, służącym do realizacji tej metody, jest również zawór odcinający znany z opisu patentowego nr RU 2099505, składający się z korpusu z zaworem centralnym, wyposażonego w noże umożliwiające odcięcie zaworu centralnego, wykonane ze stopu z efektem pamięci kształtu. Może to być przykład stopu niklu i tytanu z możliwością zmiany kształtu na zaprogramowany pod wpływem podwyższenia temperatury do temperatury zmiany kształtu noży.A device for implementing this method is also a shut-off valve known from RU 2099505, consisting of a body with a central valve, equipped with knives enabling the shut-off of the central valve, made of a shape memory alloy. It can be an example of an alloy of nickel and titanium with the possibility of changing the shape to a programmed one by increasing the temperature to the temperature of changing the shape of the knives.

Celem wynalazku jest zwiększenie niezawodności, bezpieczeństwa i stabilności sposobu awaryjnego zamykania odwiertów naftowych przy użyciu dostosowanego urządzenia do jego realizacji.The object of the invention is to increase the reliability, safety and stability of the method of emergency shutdown of oil wells by using a suitable device for its implementation.

Sposób awaryjnego zamykania wylotów odwiertów naftowych przy wykorzystaniu zbiornika z mieszanką cementową z tłokiem oraz usytuowaną nad nim komorą na wodę, z którym połączony jest giętki rękaw transportu mieszanki cementowej zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że w pierwszej kolejności do rury odwiertu wprowadzany jest zawór odcinający na linie z kablem zasilającym energią elektryczną pompy, napęd śruby wielopłatowej oraz zasuw sterujących pracą tego zaworu, którego elementy rozporowe uruchamiane przez tłoki umieszczone w jego cylindrach pod wpływem ciśnienia na nie ropy naftowej, która się do nich dostaje w wyniku otwarcia zasuwy, przesuwając sięA method for emergency shutdown of oil well outlets using a piston cement tank and a water chamber located above it, to which a flexible cement transport sleeve is connected according to the invention is characterized in that a shut-off valve is introduced into the well pipe first for lines with the power supply cable for the pump, the drive of the multi-blade screw and the valves controlling the operation of this valve, the expansion elements of which are actuated by pistons placed in its cylinders under the influence of the pressure of crude oil that enters them as a result of opening the gate, moving

PL 220 604 B1 w kierunku wewnętrznej powierzchni rury odwiertu odcinają strumień ropy naftowej blokując dalszy jej wypływ. Po przerwaniu wypływu ropy i po dokonaniu napraw uszkodzeń rury odwiertu, poprzez uruchomienie pomp usuwa się z zaworu odcinającego ropę, wycofuje elementy rozporowe w położenie wyjściowe a zawór z kablem zasilającym wyciąga z tej rury przy pomocy liny. W przypadku konieczności zaczopowania odwiertu, zawór odcinający pozostaje w stanie uszczelniającym wypływ ropy, odłącza się od niego kabel oraz linę i do rury odwiertu wprowadza się elastyczny rękaw przez który ze zbiornika mieszanka cementowa podawana jest do niej i w miarę wypełniania wymieniony rękaw wycofywany jest do góry aż do całkowitego jej wypełnienia.They cut off the flow of crude oil towards the inner surface of the wellbore pipe, blocking its further flow. After the crude oil flow is stopped and the damage to the well pipe has been repaired, by starting the pumps, the oil is removed from the oil shut-off valve, the expansion elements are withdrawn to their original position and the valve with the power cable is pulled out of the pipe by a rope. If it is necessary to plug the borehole, the shut-off valve remains in a condition sealing the outflow of oil, the cable and rope are disconnected from it, and a flexible sleeve is inserted into the well pipe through which the cement mixture is fed to it from the tank and as it is filled, the said sleeve is withdrawn upwards until until it is completely filled.

Z kolei zawór odcinający stosowany do realizacji sposobu awaryjnego zamykania wylotu odwiertów naftowych, składający się z korpusu z umieszczonymi w jego wnętrzu elementami rozporowymi, wyposażony w kabel zasilający energią elektryczną oraz linę dźwigową do opuszczania i podnoszenia zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że elementy rozporowe mają postać walcowych elementów sektorowych umieszczonych wzdłuż wewnętrznej powierzchni rury odwiertu i są sprzężone ze stożkowymi powierzchniami trzonu tłokowego poprzez łączniki ukształtowane w formie litery T umieszczone we wpustach wymienionego trzonu tłokowego o kształcie identycznym jak łączniki. Cylinder zaworu odcinającego z umieszczonym w nim tłokiem poprzez zasuwę z napędem elektrycznym połączony jest z wewnętrzną przestrzenią rury odwiertu poza korpusem zaworu. Poza tym w przedniej części zaworu odcinającego, wewnątrz jego korpusu usytuowany jest silnik elektryczny wielopłatowej śruby napędowej tego zaworu. Również w korpusie zaworu są usytuowane niezależne zbiorniki wydzielone poprzecznymi przegrodami oraz zasuwa z napędem elektrycznym i pompy doprowadzające blokowaną ciecz do wymienionych cylindrów oraz je opróżniające. Zawór będący przedmiotem wynalazku jest też wyposażony na zewnętrznej powierzchni korpusu w prowadzące ograniczniki w postaci rolek dociskanych sprężynami do wewnętrznej powierzchni rury odwiertu usytuowane w dwóch płaszczyznach w tylnej i przedniej jego strefie.On the other hand, the shut-off valve used to implement the emergency shutdown method for oil wells, consisting of a body with expansion elements arranged therein, provided with an electric power cable and a lifting rope for lowering and lifting according to the invention, is characterized in that the expansion elements have the form of cylindrical sectoral elements disposed along the inner surface of the wellbore tube and coupled to the conical surfaces of the piston rod by T-shaped connectors arranged in the grooves of said piston rod having a shape identical to the connectors. The shut-off valve cylinder with a piston placed in it is connected through a gate valve with an electric drive to the inner space of the borehole pipe outside the valve body. Moreover, in the front part of the shut-off valve, inside its body is located the electric motor of the multi-blade propeller of this valve. Also in the valve body there are independent tanks separated by transverse partitions, a gate with electric drive and pumps supplying the blocked liquid to said cylinders and emptying them. The valve according to the invention is also provided on the outer surface of the body with guide stops in the form of rollers biased by springs against the inner surface of the well pipe, located in two planes in its rear and front zones.

Efektywność techniczno-ekonomiczna metody awaryjnego zamknięcia odwiertów naftowych i zaworu odcinającego, służącego do realizacji tego sposobu, uzasadniona jest nową jakością, uzyskiwaną dzięki wstępnemu zamknięciu odwiertu zaworem odcinającym poprzez zwolnienie dwóch rzędów jego elementów rozporowych. Wykorzystywane jest przy tym tylko ciśnienie otoczenia, a wzmocnienie siły docisku do ścian rury odwiertu elementów rozporowych, uzyskuje się poprzez stożkowe ukształtowanie trzonu tłoka z którym są one połączone. Zaproponowany sposób awaryjnego zamknięcia odwiertu naftowego oraz zawór zamykający, służący do realizacji tego sposobu, posiadają szereg zalet w stosunku do znanych rozwiązań: najpierw wyciekający strumień ropy naftowej jest skutecznie odcinany niezależnie od jego prędkości, a dopiero później odwiert jest zamykany tymczasowo lub na stałe. Konstrukcja zaworu odcinającego przewiduje jego samodzielne przemieszczanie się w rurze odwiertu, z którego z dużą prędkością i pod wysokim ciśnieniem wycieka strumień ropy naftowej, dzięki śrubie napędowej zamontowanej na jego przedniej części, a przed potencjalnymi przekrzywieniami zaworu podczas przemieszczania się skutecznie zabezpieczają ograniczniki w postaci rolek dociskanych sprężynami do wewnętrznej powierzchni rury odwiertu.The technical and economic efficiency of the method of emergency shutdown of oil wells and the shut-off valve used to implement this method is justified by the new quality obtained by pre-closing the well with a shut-off valve by releasing two rows of its expansion elements. Only the ambient pressure is used here, and the strengthening of the pressing force against the wellbore pipe of the expansion elements is achieved by the conical shape of the piston shaft with which they are connected. The proposed method of emergency shutdown of an oil well and the shut-off valve for carrying out this method have a number of advantages over the known solutions: first, the escaping oil stream is effectively shut off irrespective of its speed, and only then is the well closed temporarily or permanently. The design of the shut-off valve provides for its independent movement in the well pipe, from which the oil stream leaks at high speed and under high pressure, thanks to the propeller mounted on its front part, and effectively protects against potential skewing of the valve during movement by stops in the form of pressure rollers springs to the inner surface of the well tube.

Zaproponowane rozwiązanie jest nowoczesnym, prostym i niezawodnym sposobem awaryjnego zamykania odwiertów naftowych za pomocą zaworu odcinającego, który dzięki opisanym rozwiązaniom technicznym może znacznie podwyższyć niezawodność i stabilność zamykania odwiertów przy znacznym uproszczeniu zarówno stosowanej metody, jak i jego konstrukcji. Efektywność taka nie jest możliwa do osiągnięcia przy wykorzystaniu tradycyjnych sposobów i znanych zaworów.The proposed solution is a modern, simple and reliable method of emergency closing of oil wells by means of a cut-off valve, which, thanks to the described technical solutions, can significantly increase the reliability and stability of the well closing while significantly simplifying both the method and its structure. This efficiency cannot be achieved with traditional methods and known valves.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w schematycznym ujęciu zestaw urządzeń do awaryjnego zamykania wylotu odwiertu naftowego, natomiast na fig. 2 w podobnym ujęciu pokazano w przekroju osiowym zawór odcinający usytuowany we fragmencie rury odwiertu a na fig. 3 uwidoczniono ten zawór w przekroju poprzecznym w miejscu sprzężenia elementów rozporowych z trzonem tłoka uruchamiającego ich przesuw w celu zamknięcia wypływu blokowanej cieczy.The subject matter of the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic view of a set of emergency shutdown devices for an oil well outlet, while Fig. 2 shows a similar axial section of a shut-off valve located in a part of a well pipe, and Fig. 3 shows this valve in a cross-section at the point of coupling of the expansion elements with the piston rod which activates their movement in order to close the flow of blocked liquid.

Sposób awaryjnego zamykania odwiertów naftowych i zawór odcinający, służący do realizacji tego sposobu przewiduje, jak to pokazano na fig. 1, wykorzystanie zaworu odcinającego 1, wstawionego do rury 2 odwiertu z doprowadzonym kablem elektrycznym 3 i liną 4· W rurze 2 znajduje się giętki rękaw 5, umocowany w mufie 6. Na górze umieszczony jest zbiornik 7 z mieszanką cementową 8, w którym znajduje się tłok 9, a nad nim komora 10, do której doprowadzana jest woda morska.The emergency shutdown method for oil wells and the shut-off valve for carrying out this method envisage, as shown in FIG. 1, the use of a shut-off valve 1 inserted into the borehole pipe 2 with an electric cable 3 and a cable 4 fed in. Pipe 2 has a flexible sleeve 5, fixed in the sleeve 6. At the top there is a tank 7 with a cement mixture 8 in which there is a piston 9, and above it a chamber 10 to which seawater is supplied.

Na zbiorniku 7 znajduje się pompa 11, doprowadzająca wodę morską z otoczenia. Zbiornik 7 jest wyposażony w linę 12, służącą do jego opuszczania i podnoszenia. Dla wygody realizacji sposobuOn the tank 7 there is a pump 11 for supplying seawater from the environment. The tank 7 is equipped with a rope 12 for lowering and lifting it. For the convenience of implementing the method

PL 220 604 B1 według wynalazku, zwłaszcza na dużych głębokościach, przewidziane jest wykorzystanie podwodnego robota z kamerą wideo nieuwidocznionego na rysunku.According to the invention, in particular at great depths, it is envisaged to use an underwater robot with a video camera not shown in the figure.

Sposób ten realizowany jest tak, że na początku do rury 2 odwiertu, z którego wycieka strumień ropy naftowej, zapuszczany jest zawór odcinający 1 na linie 4 przyczepionej do bloku koła linowego 13 wraz z kablem elektrycznym 3. Następnie włączany jest silnik elektryczny 14 wprowadzający w ruch śrubę napędową 15, która zaczyna się obracać, a zwiększenie jej prędkości obrotowej prowadzi do przemieszczenia się zaworu 1 w rurze 2. Odpowiedni kierunek przemieszczania się i likwidację przekrzywień zaworu odcinającego 1 w rurze 2, a więc również stabilność jego przemieszczenia, zapewniają ograniczniki 16. Po osiągnięciu pożądanej głębokości zaworu 1, kontrolowanej długością wpuszczonej w rurę 2 liny 4, lub długością kabla elektrycznego 3, otwierana jest zasuwa elektryczna 17. Przez otwory szczelinowe 18 ropa naftowa z rury 2 dostaje się do cylindrów 19 i 20, których tłoki z trzonami 21 przemieszczają się przesuwając elementy rozporowe 22. Dwa rzędy elementów rozporowych 22 skutecznie odcinają strumień ropy naftowej w rurze 2. W celu niezawodnego odcięcia wydostającego się strumienia ropy naftowej wewnętrzna średnica elementów rozporowych 22 jest dostosowana do wewnętrznej średnicy rury 2, sektory elementów rozporowych 22 wzdłuż bocznych powierzchni styku są ze sobą połączone troistymi końcami, zachodzącymi na siebie nawzajem, a ich zewnętrzne powierzchnie są wyposażone w miękkie nakładki 23. Im większa głębokość i ciśnienie, oraz im mniejszy kąt stożka na trzonach 21, tym trwalej zamykana jest rura 2 odwiertu. Po zamknięciu odwiertu przeprowadzane są wszelkie niezbędne prace remontowe urządzeń między innymi usuwane są uszkodzenia rury 2. Po zakończeniu prac włączane są pompy elektryczne 24 i 25 z zasuwami elektrycznymi 17 i ciecz ze zbiorników 26 i 27 pod odpowiednim ciśnieniem przepompowywana jest do cylindrów 19 i 20 co prowadzi do przemieszczania się trzonów 21 w kierunku powrotnym. Dzięki przesuwnym połączeniom elementów rozporowych 22 z trzonami 21 w kształcie litery T są one cofane do pozycji wyjściowej a następnie zawór odcinający 1 jest wyciągany z kablem 3 z rury 2 za pomocą liny 4.This method is carried out in such a way that at the beginning the cut-off valve 1 is put into the pipe 2 of the borehole, from which the oil stream is flowing, on the rope 4 attached to the pulley block 13 together with the electric cable 3. Then the electric motor 14 is turned on the propeller 15, which starts to rotate, and increasing its rotational speed leads to the displacement of the valve 1 in the pipe 2. The correct direction of movement and the elimination of the curvature of the shut-off valve 1 in the pipe 2, and therefore also the stability of its displacement, are provided by the stops 16. After reaching the desired depth of the valve 1, controlled by the length of the rope 4 recessed into the pipe 2, or the length of the electric cable 3, the electric gate 17 is opened. Through the slotted holes 18, the oil from the pipe 2 gets into the cylinders 19 and 20, the pistons with stems 21 of which move while moving the expansion elements 22. The two rows of expansion elements 22 effectively cut off crude oil flow in pipe 2. In order to reliably shut off the escaping oil stream, the inner diameter of the expansion elements 22 is adapted to the inner diameter of the pipe 2, the sectors of the expansion elements 22 along the side contact surfaces are connected with each other by three ends overlapping each other, and their outer surfaces are provided with soft caps 23. The greater the depth and pressure, and the smaller the cone angle on the shafts 21, the more firmly the well tube 2 is closed. After closing the well, all necessary renovation works are carried out, among others, the pipe 2 damage is removed. After completion of the works, electric pumps 24 and 25 with electric gate 17 are turned on and the liquid from the tanks 26 and 27 is pumped into cylinders 19 and 20 under appropriate pressure. leads to shafts 21 moving in the return direction. Due to the sliding connections of the expansion elements 22 with the T-shaped shafts 21, they are returned to the starting position, and then the shut-off valve 1 with the cable 3 is pulled out of the pipe 2 by means of the rope 4.

Stosowany do realizacji wyżej opisanego sposobu zawór odcinający 1 przedstawiony na fig. 2 składa się z korpusu 28, wewnątrz którego znajdują się: zbiornik 26 służący do przepompowywania ropy naftowej wraz z pompą elektryczną 24 z zasuwą elektryczną 17, która poprzez układ otworów 29 w przegrodzie 30 i w pompie elektrycznej 24 połączona jest z komorą 30 cylindra 19. W komorach cylindrów 20 i 19 znajduje się tłok z trzonem 21, do stożkowych powierzchni którego umocowane zostały elementy rozporowe 22 z uchwytami 31 w kształcie litery T w dolnej ich części, umieszczonymi we wpustach 32 w kształcie litery T stożkowego trzonu 21 jak to pokazano na fig. 3. Elementy rozporowe 22 są wstawione do wpustów 33 korpusu 28. Wzdłuż zewnętrznej średnicy elementów rozporowych 22, odpowiadającej wewnętrznej średnicy rury 2 elementy rozporowe 22 są wyposażone w elastyczne nakładki 23, na przykład z gumy technicznej. Pomiędzy tłokami z trzonami 21 wbudowana jest przegroda 34, w której znajduje się zasuwa elektryczna 17, połączona za pomocą otworów 35 z cylindrem 19 i 20 będącym odbiciem lustrzanym cylindra 19. Z jednej strony elementów rozporowych 22 znajduje się wpust 36, w którym umieszczona jest rurka szczelinowa 37, oraz takie same otwory 18 z tyłu, służące do doprowadzania cieczy do zasuwy elektrycznej 17 i dalej do cylindrów 19 i 20, a także instalacja elektryczna wewnętrznej sieci elektrycznej. Cylinder 20 jest zamknięty przegrodą 38 w której również wykonano otwory 39 łączące pompę elektryczną 25 z zasuwą elektryczną i drugim zbiornikiem 27 służącym do przepompowywania cieczy. Z przodu zaworu odcinającego 1 znajduje się silnik elektryczny 14, reduktor 40, na wale 41 którego umieszczona została wielopłatowa śruba napędowa 15. Korpus 28 zaworu odcinającego 1 zamknięty jest z przodu stożkiem 42. Na przedniej i tylnej zewnętrznej powierzchni korpusu 28 znajdują się ograniczniki 16 w postaci dwóch par rolek prowadzących dociskanych sprężyną 43, rozmieszczonych pod kątem 120°. Na tylnej pokrywie 44 korpusu 28 znajdują się złącza elektryczne 45 wewnętrznej sieci elektrycznej z kablem elektrycznym 3, a także blok koła linowego 13, w którym znajduje się lina dźwigowa 4 zaworu odcinającego 1, lub też lina przymusowego opuszczania giętkiego rękawa 5 do rury 2 odwiertu naftowego.The shut-off valve 1 shown in Fig. 2 used to implement the above-described method consists of a body 28, inside which there are: a tank 26 for pumping crude oil together with an electric pump 24 with an electric gate 17, which through a system of openings 29 in the partition 30 and in the electric pump 24 it is connected to the chamber 30 of the cylinder 19. In the chambers of the cylinders 20 and 19 there is a piston with a shaft 21, to the conical surfaces of which expansion elements 22 are fastened with T-shaped handles 31 in their lower part, placed in the slots 32 T-shaped conical stem 21 as shown in Fig. 3. The expansion members 22 are inserted into the grooves 33 of the body 28. Along the outer diameter of the expansion members 22, corresponding to the inner diameter of the pipe 2, the expansion members 22 are provided with flexible caps 23, e.g. technical rubber. Between the pistons with stems 21 there is a baffle 34, in which there is an electric gate 17, connected by holes 35 to the cylinder 19 and 20, mirror image of the cylinder 19. On one side of the expansion elements 22 there is a groove 36 in which the tube is placed slotted 37, and the same openings 18 at the rear for supplying liquid to the electric gate 17 and further into the cylinders 19 and 20, and the wiring of the internal electrical network. The cylinder 20 is closed by a partition 38 in which holes 39 are also made connecting the electric pump 25 with the electric gate and the second tank 27 for pumping the liquid. On the front of the shut-off valve 1 there is an electric motor 14, a reducer 40, on the shaft 41 which has a multi-blade propeller 15. The body 28 of the shut-off valve 1 is closed at the front with a cone 42. On the front and rear outer surfaces of the body 28 there are stops 16 in the form of two pairs of spring-loaded guide rollers 43 arranged at an angle of 120 °. On the rear cover 44 of the body 28 there are electrical connectors 45 of the internal electrical network with an electric cable 3, as well as a pulley block 13, in which there is a crane rope 4 of the shut-off valve 1, or a cable of forced lowering of a flexible sleeve 5 to the pipe 2 of an oil well .

W praktyce zdarza się, że odwiert naftowy musi być zaczopowany na stałe. Wówczas w celu realizacji sposobu awaryjnego zamknięcia odwiertu naftowego w pierwszym etapie po zwolnieniu elementów rozporowych 22 i wyciągnięciu kabla elektrycznego 3 zawór odcinający 1 pozostaje na stałe w rurze 2, do której dostarczana jest mieszanka cementowa 8. W tym celu za pomocą liny 4 do zwolnionego zaworu odcinającego 1 wkładany jest giętki rękaw 5. Po włożeniu rękawa 5 do zaworu odcinającego 1 włączana jest pompa elektryczna 11, doprowadzająca wodę do zbiornika 7. W konsekwencji tłok 9 wyciska mieszankę cementową 8 do giętkiego rękawa 5, który w miarę napełnianiaIn practice, it happens that an oil well has to be permanently blocked. Then, in order to carry out the emergency shutdown method of the oil well in the first stage, after releasing the expansion elements 22 and pulling out the electric cable 3, the shut-off valve 1 remains permanently in the pipe 2 to which the cement mixture 8 is supplied. For this purpose, by means of a rope 4 to the released valve valve 1, a flexible sleeve 5 is inserted. After inserting the sleeve 5 into the shut-off valve 1, the electric pump 11 is turned on, supplying water to the tank 7. Consequently, the piston 9 presses the cement mixture 8 into the flexible sleeve 5, which as it is filled

PL 220 604 B1 rury 2 mieszanką cementową 8 jest stopniowo podnoszony do góry aż do całkowitego wypełnienia rury 2. W charakterze mieszanki cementowej 8 można wykorzystać na przykład nanocement, który skutecznie twardnieje również w środowisku wodnym.From the pipe 2, the cement mixture 8 is gradually lifted upwards until the pipe 2 is completely filled. For example, nanocement can be used as the cement mixture 8, which also effectively hardens in an aqueous environment.

Claims

Patent claims

The method of emergency closing of oil well outlets using a cement mixture tank with a piston and a water chamber located above it, to which a flexible sleeve for transporting the cement mixture is connected, characterized in that a valve is introduced into the well pipe (2) first shut-off (1) on the line (4) with a cable (3) supplying electricity to the pump (24, 25), drive of the multi-blade propeller (15) and gate valves (17) controlling the operation of this valve (1), whose expansion elements (22) are actuated through the piston rods (21) placed in its cylinders (19, 20) under the influence of the pressure of the crude oil that gets to them as a result of opening the gate (17) moving towards the inner surface of the bore pipe (2), they cut off the crude oil stream blocking its further outflow, and then, after repairing the damage, the well pipe (2) is removed from the oil shut-off valve by activating the pumps (24, 25), and the expansion elements (22) are withdrawn to the position e the outlet valve (1) with the supply cable (3) is pulled out of the pipe by the rope (4), while if it is necessary to plug the borehole, the shut-off valve (1) remains in the condition sealing the oil outflow, the cable (3) is disconnected from it and the rope (4) and a flexible sleeve (5) is inserted into the well pipe (2) through which the cement mixture (8) is fed to it from the tank (7) and as it is filled, said sleeve (5) is withdrawn up to the complete its filling.

2. A shut-off valve used to carry out the emergency shutdown method of an oil well outlet according to claim 1. 1 consisting of a body with expansion elements arranged therein, provided with an electric power cable and a lifting rope, characterized in that the expansion elements (22) are cylindrical sectoral elements arranged along the inner surface of the borehole pipe (2) and are coupled to the conical surfaces of the piston rods (21) by T-shaped connectors (31) placed in the slots (32) of the said piston rods (21) of the same shape as the connectors (31), the cylinder (19) of the shut-off valve (1) ) with a piston placed in it, through a gate valve (17) with an electric drive, it is connected to the inner space of the borehole pipe (2) outside the valve body (28), and also in the front part of the shut-off valve (1), inside its body (28) ) the electric motor (14) of the multi-blade propeller (15) of this valve is located.

3. A shut-off valve according to claim Separate reservoirs (26, 27) separated by transverse partitions (30, 38) and a gate (17) with electric drive and pumps (24, 25) supplying the blocked liquid to the said bodies according to claim 2. tanks (26, 27) and emptying them.

4. A shut-off valve according to claim 2 and 3, characterized in that it is provided on the outer surface of the body (28) with guiding stops in the form of rollers pressed by springs (43) against the inner surfaces of the wellbore pipe (2) located in two planes - in its rear and front zone.