RU2042791C1

RU2042791C1 - Device for extinguishing fire of flowing wells

Info

Publication number: RU2042791C1
Application number: RU92012957A
Authority: RU
Inventors: В.В. Проскурнин; Б.Ю. Хайруллин
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: device for extinguishing fire of flowing well has clamp 1 with pins 2 which is rigidly installed on casing 3 on wellhead. Hinged to pins 2 are links 5 of unit for moving baffle plate 6. Links hinged with pins 7 form parallel link mechanism. Baffle plate is made in form of plane 8 with sides 9 over entire perimeter and has unit moving relative clamp 1 in form of pulling cable 11 with flexible members built in cables. Rigidly connected to clamp 1 is stop 13 made in form of adjustable screws 14. Motion of plate 6 is stopped by stop 13 in its extreme upper position. Prior to mounting the device, installed near wellhead over its perimeter are device for supply into oil of fire extinguishing matter, e.g. water supplying carriages 15 which are used for water spraying in work zone to cool and to prevent inflammation of personnel and equipment. After mounting of cable 10 and 11, they are connected to pulling devices. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для тушения горящих открытых фонтанов, образовавшихся при авариях в процессе разведки или разработки месторождений нефти и газа. The invention relates to the field of drilling and operation of oil and gas wells, and in particular to devices for extinguishing burning open fountains formed during accidents in the process of exploration or development of oil and gas fields.

Известно устройство для тушения горящих открытых фонтанов [1] содержащее отбойную плиту, установленную на тележке, рамку с сеткой, установленную с возможностью перемещения на стойках, соединенных с тележкой, узел перемещения тележки, узел перемещения рамки. A device for extinguishing burning open fountains [1] containing a baffle plate mounted on a trolley, a frame with a grid mounted for movement on racks connected to the trolley, a trolley moving unit, a frame moving unit.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность применения, особенно на газовых или газоконденсатных фонтанах с большими дебитами, когда высота факела может достигать нескольких десятков метров, в связи с чем невозможным становится размещение возле устья скважины несущей конструкции такой высоты для перемещения рамки. Кроме того изготовление, транспортировка и монтаж столь громоздкого устройства требует значительных трудозатрат и времени, что снижает оперативность работ по ликвидации фонтана. A disadvantage of the known device is the low efficiency of use, especially on gas or gas condensate fountains with high flow rates, when the torch height can reach several tens of meters, and therefore it becomes impossible to place such a height near the wellhead for moving the frame. In addition, the manufacture, transportation and installation of such a bulky device requires considerable labor and time, which reduces the efficiency of work to eliminate the fountain.

Известно устройство для тушения горящих фонтанирующих скважин [2] содержащее отбойную плиту с несущей фермой, шарниpно взаимодействующей с узлом крепления к обсадной колонне, выполненным в виде хомута с цапфами, узел перемещения фермы в виде тягового троса и гибкой тяги, причем отбойная плита выполнена в виде желоба, обращенного вогнутой стороной к хомуту. A device for extinguishing burning gushing wells [2] comprising a baffle plate with a supporting truss pivotally interacting with a mounting unit to the casing string made in the form of a clamp with pins, a truss moving unit in the form of a traction cable and flexible traction, wherein the baffle plate is made in the form the gutter, the concave side facing the clamp.

Недостатком известных способа и устройства является низкая эффективность их применения, особенно на фонтанах, где струя представлена в основном углеводородами (газ, конденсат, нефть или их смеси) без подпитки ее пластовой водой. Ввиду отсутствия или малого количества воды в фазовом составе горящей струи и вследствие интенсивного испарения легких фракций углеводородов, продолжающих гореть в пересекаемом отбойной плитой потоке, последний даже после изменения направления не будет потушен. A disadvantage of the known method and device is the low efficiency of their use, especially at fountains, where the stream is represented mainly by hydrocarbons (gas, condensate, oil or mixtures thereof) without feeding it with formation water. Due to the absence or small amount of water in the phase composition of the burning jet and due to the intense evaporation of light hydrocarbon fractions that continue to burn in the stream crossed by the flue plate, the latter will not be extinguished even after a change in direction.

Этому обстоятельству способствует выполнение отбойной плиты в виде желоба, обращенного вогнутой поверхностью к хомуту, а также шарнирное взаимодействие фермы с хомутом, вследствие чего все точки плиты совершают при работе перемещение по окружности, центр которой находится на цапфе. Поэтому с двух противоположных сторон плиты, где отсутствует отбортовка, т.е. в направлениях тягового троса и гибкой тяги, даже в крайнем верхнем положении плиты часть фонтанирующего потока не будет отклонена вниз, а будет распыляться по направлениям тросов. Кроме того в направлении тягового троса часть потока будет постоянно сообщена с верхней горящей зоной фонтана, так как плита, двигаясь по окружности, будет лишь изменять угол движения струи от вертикали, но не направлять ее вниз, что вследствие сообщения струи с зоной горения может не обеспечить тушения фонтана. This circumstance is facilitated by the implementation of a baffle plate in the form of a gutter facing a concave surface to the clamp, as well as the articulated interaction of the truss with the clamp, as a result of which all points of the plate move during operation in a circle whose center is on the pin. Therefore, from two opposite sides of the plate, where there is no flanging, i.e. in the directions of the traction cable and flexible traction, even in the extreme upper position of the plate, part of the gushing stream will not be deflected downward, but will be sprayed in the direction of the cables. In addition, in the direction of the traction cable, part of the stream will be constantly in communication with the upper burning zone of the fountain, since the plate, moving in a circle, will only change the angle of the jet from the vertical, but not direct it down, which, due to the message of the jet with the combustion zone, may not provide extinguishing the fountain.

При этом аварийная ситуация может быть усугублена тем, что в крайнем верхнем положении плиты часть потока будет распыляться в стороны, где у плиты отсутствует отбортовка, т.е. в направлениях тягового троса и разрываемой гибкой тяги. In this case, the emergency situation can be aggravated by the fact that in the extreme upper position of the plate, part of the flow will be sprayed to the sides where the plate is not flanged, i.e. in the directions of the traction cable and torn flexible traction.

Учитывая, что в металлических тросах, как правило, имеется органический сердечник, пропитанный маслом, ввиду чего промаслены и сами тросы, последние, находясь в пламени, могут загореться и, потеряв из-за воздействия высокой температуры прочность, лопнуть. Вследствие этого доступ к устью для повторного крепления тросов с целью возврата устройства в исходное положение или его демонтажа будет затруднен, так как компактная до применения устройства горящая струя, будучи отраженная и распыленная плитой вниз и в стороны, превращает околоустьевую зону в сплошной очаг пламени, быстро увеличивающий свои размеры ввиду растекания и горения жидких фракций на поверхности земли. Given that in metal cables, as a rule, there is an organic core impregnated with oil, as a result of which the cables themselves are oiled, the latter, being in a flame, can catch fire and, having lost strength due to high temperature, burst. As a result, access to the mouth for re-attaching the cables in order to return the device to its original position or to dismantle it will be difficult, since the burning jet, which is compact before using the device, being reflected and sprayed by the stove down and to the sides, turns the near mouth zone into a continuous focus of flame, quickly increasing its size due to the spreading and burning of liquid fractions on the surface of the earth.

Но даже, если возгорания тросов не произойдет, устройство невозможно возвратить в исходное положение для повторного применения при неудачной попытке тушения фонтана, так как гибкая тяга, натяжением которой был бы возможен возврат устройства в исходное положение, разрывается после первого же применения. But even if the fire of the cables does not occur, the device cannot be returned to its original position for re-use if the fountain is unsuccessfully extinguished, since the flexible traction, by tensioning which would be possible to return the device to its original position, breaks after the first use.

И наконец, известное устройство не надежно в работе ввиду того, что крайнее верхнее положение плиты в момент полного пересечения потока не фиксируется. При этом упор, в который должна упираться своим раскосом ферма в крайнем верхнем положении плиты, не может служить надежной ее опорой из-за того, что поверхность земли, на которой установлен упор, и место установки хомута на обсадной колонне не связаны между собой. Поэтому для надежного фиксирования плиты в крайнем верхнем положении необходимо достаточно точно выдержать высотные отметки от цапф хомута до верхней поверхности упора, что может быть достигнуто либо регулировкой высоты упора, например, прокладками, либо перемещением хомута по трубе колонны. And finally, the known device is not reliable in operation due to the fact that the extreme upper position of the plate at the time of complete intersection of the flow is not fixed. In this case, the emphasis, which the truss should rest against with its slant in the extreme upper position of the slab, cannot serve as its reliable support due to the fact that the surface of the earth on which the emphasis is installed and the installation location of the clamp on the casing are not interconnected. Therefore, to reliably fix the plate in its highest position, it is necessary to accurately maintain the elevations from the pins of the clamp to the upper surface of the stop, which can be achieved either by adjusting the height of the stop, for example, by gaskets, or by moving the clamp along the pipe of the column.

Оба варианта требуют замера расстояний, трудоемки и продолжительны по времени, что неприемлемо при работе возле горящего фонтана. Однако даже точная установка упора относительно хомута не может обеспечить надежной фиксации плиты в требуемом положении, так как поверхность земли и сам упор от воздействия отбиваемых вниз продуктов фонтана с огромной кинетической энергией (жидкая и газовая фазы, а также выносимые на поверхность куски породы, масса которых может достигать десятков килограммов, со скоростью, нередко превышающей звуковую, т.е. более 300 м/с) и тепловой радиации могут изменить свое высотное расположение, например, упор может сместиться, а поверхность земли подвергнуться эрозии, что также изменит высоту расположения упора относительно хомута. Both options require measuring distances, time-consuming and time-consuming, which is unacceptable when working near a burning fountain. However, even the exact installation of the stop relative to the clamp cannot ensure reliable fixation of the slab in the required position, since the surface of the ground and the stop itself from the impact of the fountain products being knocked down with enormous kinetic energy (liquid and gas phases, as well as pieces of rock carried to the surface, the mass of which can reach tens of kilograms, with a speed often exceeding the sonic one, i.e. more than 300 m / s) and thermal radiation can change their altitude arrangement, for example, the emphasis can shift, and the surface of the earth dvergnutsya erosion, which will also change the height of the stop position relative to the clamp.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы за счет обеспечения надежности изменения направления струи, для чего отбойную плиту необходимо выполнить не в виде желоба, а в виде плоскости с отбортовкой по всему периметру. Одновременно с этим следует изменить характеристик взаимодействия плиты с потоком с тем, чтобы плита пересекала струю не под изменяющимся углом к направлению потока, а на всем пути пересечения струи входила в поток перпендикулярно его оси, что может быть достигнуто применением шарнирного параллелограмма в соединении плиты с хомутом); обеспечения надежности фиксации плиты в крайнем верхнем положении, что может быть осуществлено единством базы упора и плиты, т.е. креплением упора к хомуту; обеспечения возможности возврата устройства в исходное положение для повторного применения при неудачной первоначальной попытке, что может быть реализовано оснащением устройства тяговыми тросами с обеих сторон, а не разрываемой гибкой тягой. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability by ensuring the reliability of changing the direction of the jet, for which the baffle plate must be made not in the form of a gutter, but in the form of a plane with a flange around the entire perimeter. Simultaneously, the characteristics of the interaction of the plate with the flow should be changed so that the plate does not cross the jet at a varying angle to the direction of the flow, but enters the stream perpendicular to its axis along the entire intersection of the jet, which can be achieved by using a hinged parallelogram in the connection of the plate with the clamp ); ensuring the reliability of fixing the plate in its highest position, which can be achieved by the unity of the base of the stop and the plate, i.e. fastening of an emphasis to a collar; providing the ability to return the device to its original position for re-use in case of an unsuccessful initial attempt, which can be achieved by equipping the device with pull ropes on both sides, rather than tearing flexible traction.

Устройство для тушения горящих фонтанирующих скважин, содержащее хомут с цапфами, соединенный с обсадной колонной; отбойную плиту с бортами, обращенными к хомуту; шарнирный узел крепления отбойной плиты к хомуту и узел перемещения плиты относительно хомута с тяговым тросом и упругим элементом, снабжено узлом фиксации отбойной плиты в крайнем верхнем положении, выполненным в виде упора, соединенного с хомутом с возможностью взаимодействия с узлом крепления плиты, который выполнен в виде звеньев, образующих шарнирный параллелограмм, соединенный с плитой и цапфами хомута; причем отбойная плита выполнена в виде плоскости с отбортовкой, расположенной по всему ее периметру; при этом узел перемещения плиты выполнен с возвратным тросом с упругим элементом, соединенным с плитой с противоположной тяговому тросу стороны. A device for extinguishing burning gushing wells, comprising a clamp with pins connected to the casing; a baffle plate with sides facing the clamp; the hinged attachment of the baffle plate to the clamp and the unit for moving the plate relative to the clamp with the traction cable and the elastic element is provided with a fixation unit for the baffle plate in the highest position, made in the form of a stop connected to the clamp with the possibility of interaction with the plate mount unit, which is made in the form links forming an articulated parallelogram connected to the plate and pins of the clamp; moreover, the baffle plate is made in the form of a plane with a flange located along its entire perimeter; wherein the plate displacement unit is made with a return cable with an elastic element connected to the plate on the opposite side of the traction cable.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для тушения горящих фонтанирующих скважин, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 то же, для тушения горящих фонтанирующих скважин, вид сбоку в рабочем положении. In FIG. 1 shows the proposed device for extinguishing burning gushing wells, side view; in FIG. 2 same, top view; in FIG. 3 the same, for extinguishing burning gushing wells, side view in working position.

Устройство (фиг. 1 и 2) содержит хомут 1 с цапфами 2, жестко устанавливаемый на обсадной трубе 3 на устье скважины, над которой из трубы 3 выходит горящая компактная струя 4 открытого фонтана. На цапфах 2 шарнирно установлены звенья 5 узла перемещения отбойной плиты 6, которые, будучи шарнирно соединенными с цапфами 7 плиты 6, образуют шарнирный параллелограмм. Плита 6 выполнена в виде плоскости 8 с бортами 9 по всему периметру и снабжена узлом перемещения относительно хомута 1 в виде тягового троса 10 и возвратного троса 11 с упругими элементами, например пружинами 12, встроенными в тросы. С хомутом 1 жестко соединен упор 13, выполненный в виде регулируемых винтов 14, перед монтажом предварительно настроенных на взаимодействие со звеньями 5 в рабочем положении плиты 6, когда ее плоскость 8 будет перпендикулярна продольной оси струи 4. The device (Fig. 1 and 2) contains a clamp 1 with pins 2, rigidly mounted on the casing 3 at the wellhead, above which a burning compact jet 4 of an open fountain leaves the pipe 3. The links 5 are pivotally mounted links 5 of the knot displacement unit 6, which, being pivotally connected to the pins 7 of the plate 6, form an articulated parallelogram. The plate 6 is made in the form of a plane 8 with sides 9 around the entire perimeter and is equipped with a displacement unit relative to the clamp 1 in the form of a traction cable 10 and a return cable 11 with elastic elements, for example, springs 12 integrated into the cables. An abutment 13, made in the form of adjustable screws 14, is rigidly connected to the clamp 1 before installation, pre-configured to interact with the links 5 in the working position of the plate 6, when its plane 8 is perpendicular to the longitudinal axis of the jet 4.

Перед монтажом устройства возле устья скважины по периметру устанавливаются устройства для подачи в струю фонтана огнетушащего вещества, например водоподающие лафеты 15, которыми производится орошение в зоне работ с целью охлаждения и предотвращения возгорания персонала и оборудования. После монтажа тросы 10 и 11 присоединяют к тяговым устройствам тракторам или лебедкам. Before installing the device near the wellhead, perimeter devices are installed for supplying a fire extinguishing agent into the fountain stream, for example, water supply guns 15, which are irrigated in the work area in order to cool and prevent fire of personnel and equipment. After installation, the cables 10 and 11 are attached to the traction devices to tractors or winches.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Включают подачу огнетушащего вещества, например воды из лафетов 15, и производят натяжение троса 10 тяговым устройством, например трактором со скоростью около 5-10 км/ч, что соответствует скорости 1,4-2,8 м/с. При этом плита 6 благодаря взаимодействию с хомутом 1 посредством рычагов, образующих шарнирный параллелограмм, будет совершать плоскопараллельное перемещение и пересекать струю 4, причем плоскость 8 плиты 6 в процессе движения будет постоянно перпендикулярна продольной оси струи 4, ввиду чего отсекаемая часть потока будет сразу же направляться вниз и не сообщаться с его верхней частью, как в прототипе, где пересечение струи плитой осуществляется под постоянно изменяющимся углом между плоскостью плиты и направлением фонтанирования потока, поэтому пламя верхней части потока будет сообщаться с его нижней частью. The extinguishing agent, for example, water from the carriages 15 is turned on, and the cable 10 is tensioned by a traction device, for example, a tractor, at a speed of about 5-10 km / h, which corresponds to a speed of 1.4-2.8 m / s. In this case, the plate 6 due to the interaction with the clamp 1 by means of levers forming an articulated parallelogram will perform plane-parallel movement and intersect the jet 4, moreover, the plane 8 of the plate 6 will be constantly perpendicular to the longitudinal axis of the jet 4 during movement, so that the cut-off part of the flow will immediately be directed down and not communicate with its upper part, as in the prototype, where the intersection of the jet by the stove is carried out at a constantly changing angle between the plane of the stove and the direction of flowing and, therefore, the flame of the upper part of the stream will communicate with its lower part.

Гарантированному отсечению потока способствует и выполнение плиты 6 в виде плоскости 8, по всему периметру которой выполнена отбортовка (борта 9), обращенная к хомуту 1, вследствие чего отсекаемая часть потока не будет распространяться в стороны в направлении тросов 10 и 11 и гореть как в прототипе, а гарантированно направляется вниз. The guaranteed cut-off of the flow is also facilitated by the implementation of the plate 6 in the form of a plane 8, along the entire perimeter of which a flanging (bead 9) is made, facing the clamp 1, as a result of which the cut-off part of the stream will not extend to the sides in the direction of the cables 10 and 11 and burn as in the prototype , but is guaranteed to go down.

Суммарное воздействие этих факторов в сочетании с воздействием огнетушащего вещества воды, подаваемой лафетами 15 в негорящую часть фонтанирующего потока под плиту 6, обеспечит после полного пересечения струи 4 плитой 6 эффективный отрыв пламени от струи 4 и, следовательно, тушение горящего фонтана. The combined effect of these factors in combination with the action of the extinguishing agent of the water supplied by the carriages 15 to the non-burning part of the gushing stream under the stove 6 will provide, after the jet 4 has completely crossed the stove 6, to effectively detach the flame from the jet 4 and, therefore, extinguish the burning fountain.

В конце хода плиты 6 (фиг.3), когда ее плоскость 8 будет перпендикулярна продольной оси струи 4, произойдет остановка ее движения ввиду взаимодействия звеньев 5 с винтами 14 упоров 13. Натяжение троса 10 амортизируется гибким элементом пружиной 12, после чего натяжение троса 10 прекращают путем выключения работы тягового устройства, например, остановкой движения трактора. At the end of the stroke of the plate 6 (figure 3), when its plane 8 is perpendicular to the longitudinal axis of the jet 4, its movement will stop due to the interaction of the links 5 with the screws 14 of the stops 13. The tension of the cable 10 is absorbed by the flexible element by the spring 12, after which the tension of the cable 10 stop by turning off the operation of the traction device, for example, by stopping the movement of the tractor.

При этом благодаря единству баз упора 13 и плиты 6, крепление которых осуществляется на одной детали хомуте 1, остановка движения плиты 6 будет осуществлена только в ее крайнем верхнем положении, на которое перед монтажом предварительно были настроены регулируемые винты 14, взаимодействующие со звеньями 5. Тем самым исключается возможность остановки плиты 6 в положении, когда ее плоскость 8 не полностью пересечет струю 4, как в прототипе, где ввиду различия баз фермы, шарнирно соединенной через хомут с обсадной колонной, и упора, расположенного на поверхности земли, остановка плиты возможна до или после полного пеpесечения струи, поэтому не произойдет рассоединения нижней части струи с ее верхней горящей частью, в результате чего фонтан не будет потушен и устройство в прототипе не выполнит своего назначения. Moreover, due to the unity of the bases of the stop 13 and the plate 6, the fastening of which is carried out on one part of the clamp 1, the movement of the plate 6 will be stopped only in its extreme upper position, to which the adjustable screws 14 that interact with the links 5. were pre-configured before installation. this eliminates the possibility of stopping the plate 6 in a position where its plane 8 does not completely intersect the jet 4, as in the prototype, where due to the difference in the bases of the truss pivotally connected through the clamp to the casing and the stop located on the surface of the earth, stopping the slab is possible before or after the complete intersection of the jet, therefore, the lower part of the jet will not be disconnected from its upper burning part, as a result of which the fountain will not be extinguished and the device in the prototype will not fulfill its purpose.

В этом случае для повторного применения необходим возврат устройства в исходное положение, что в заявляемом устройстве можно осуществить натяжением возвратного троса 11 тяговым устройством, например трактором, в то время как в прототипе эту операцию произвести невозможно ввиду того, что гибкая тяга, соединяемая с плитой с противоположной тяговому тросу стороны, может применяться только однократно и разрывается при первом же использовании устройства, что исключает возможность его возврата в исходное положение для повторного применения. В заявляемом устройстве путем использования возвратного 11 и тягового 10 тросов с упругими элементами (пружинами 12) попытки тушения горящей струи 4 открытого фонтана можно повторять неоднократно. In this case, for repeated use, it is necessary to return the device to its original position, which in the inventive device can be carried out by tensioning the return cable 11 with a traction device, for example, a tractor, while in the prototype this operation cannot be performed due to the fact that the flexible rod connected to the plate with opposite to the pulling cable of the side, it can be used only once and breaks during the first use of the device, which excludes the possibility of its return to its original position for reuse. In the inventive device by using return 11 and traction 10 cables with elastic elements (springs 12), attempts to extinguish a burning jet 4 of an open fountain can be repeated several times.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемых способа и устройства для тушения горящих фонтанирующих скважин заключается в повышении надежности и эффективности работ по тушению фонтана, сокращении времени и трудозатрат на проведение этих работ, улучшении условий и повышения безопасности труда. The technical and economic effect of the application of the proposed method and device for extinguishing burning gushing wells is to increase the reliability and efficiency of extinguishing the fountain, reducing time and labor costs for carrying out these works, improving conditions and improving labor safety.

Claims

DEVICE FOR EXTINGUISHING BURNING FOUNTAINING WELLS, containing a clamp with pins connected to the casing, a baffle plate with sides facing the clamp, a hinged attachment unit for fixing the baffle plate to the clamp and the unit for moving the plate relative to the clamp with a pull cable, it is equipped with a knot for fixing the baffle plate in its highest position, made in the form of a stop connected to the clamp with the possibility of interaction with the mounting unit of the plate, which is made in the form of links forming hinges a parallelogram connected to the plate and the trunnions of the clamp, the baffle plate made in the form of a plane with a flange located along its entire perimeter, while the plate displacement unit is made with a return cable with an elastic element connected to the plate from the side opposite to the traction cable.