RU2047738C1

RU2047738C1 - Fire extinguishing device for flowing wells

Info

Publication number: RU2047738C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Плугин; Н.И. Бурангулов; Р.И. Матхонов; В.П. Пахомов; Е.В. Зубков
Original assignee: Научно-производственная компания "Фрейм"
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry. SUBSTANCE: fire extinguishing device for flowing wells has explosive charge delivery means 6. The latter is jet apparatus 1 provided with working agent generator 2, nozzle head 3, and nozzles 4 and 5. The explosive charge is a rotation body with spherical recess 10. The recess vertex in any of its section points is directed toward charge axis 11. The charge has cylindrical end-faces 12. As the apparatus with the explosive charge is embedded in the ground, the charge is blown up creating a shock wave to throw away the flow and crush the casing pipe. EFFECT: higher fire extinguishing capacity; higher reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии тушения горящих фонтанирующих скважин и ликвидации пожарных ситуаций на промыслах углеводородного сырья. The invention relates to a technology for extinguishing burning gushing wells and eliminating fire situations in hydrocarbon fields.

Известны направления развития этой технологии, наиболее представительным из которых является устройство для тушения горящих нефтяных скважин в виде заряда ВВ, где с помощью наземных взрывных ударных потоков, создаваемых у скважины, осуществляют срыв горящей части выброса для подготовки скважины к процессу перекрытия дополнительными техническими средствами [1, 2]
Существенными и очевидными недостатками данного устройства являются его конструкция и принцип работы, при которых осуществляют только временный срыв пламени, не предупреждая его дальнейшее возгорание и не устраняя пожароопасной ситуации, т.к. скважина продолжает фонтанировать до ее последующего перекрытия дополнительными техническими средствами.The development directions of this technology are known, the most representative of which is a device for extinguishing burning oil wells in the form of an explosive charge, where using the ground explosive shock flows created at the well, the burning part of the ejection is disrupted to prepare the well for the overlapping process with additional technical means [1 , 2]
Significant and obvious disadvantages of this device are its design and principle of operation, in which only temporary flame failure is carried out, without preventing its further ignition and without eliminating a fire hazard situation, because the well continues to gush until its subsequent closure with additional technical means.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее заряд взрывчатого вещества и средство доставки заряда в зону обсадной трубы ниже уровня устья [3] Это устройство обладает существенными недостатками, заключающимися в принципиальной конструкции и используемом техническом средстве, которые требуют наличия значительных по мощности зарядов, занимающих соответственно большие объемы в средстве доставки, что вызывает в свою очередь производства вокруг устья выработки значительного сечения (более 500 см Д), приводит к значительным энергозатратам и не гарантирует перекрытия обсадной трубы, что снижает надежность и безопасность работ. The closest in technical essence is a device containing an explosive charge and a means for delivering a charge to the casing zone below the level of the mouth [3] This device has significant drawbacks consisting in the principle design and the technical means used, which require significant power charges that take accordingly, large volumes in the delivery vehicle, which in turn causes production around the mouth of the development of a significant cross-section (more than 500 cm D), leads to achitelnym energy costs and does not guarantee the overlap of the casing, which reduces the reliability and safety of the work.

Данное изобретение преследует цель повышение надежности процесса тушения, снижение расхода взрывчатого вещества, уменьшение времени и затрат на тушение скважины. This invention aims to increase the reliability of the extinguishing process, reducing the consumption of explosives, reducing the time and cost of extinguishing a well.

Этот эффект достигается в устройстве для тушения пожаров горящих фонтанирующих скважин, содержащем заряд ВВ и средство доставки заряда в зону обсадной трубы ниже устья скважины, за счет выполнения заряда ВВ в виде тела вращения со сферической выемкой в сечении, вершины которой в любой точке сечения направлены к оси заряда. This effect is achieved in a device for extinguishing fires of burning gushing wells, containing an explosive charge and a means for delivering a charge to the casing zone below the wellhead by performing an explosive charge in the form of a body of revolution with a spherical recess in the section, the vertices of which at any point in the section are directed to axis of charge.

Такое принципиальное конструктивное выполнение устройства позволяет значительно упростить и повысить надежность всего процесса, в особенности при его автономной работе за счет мобильной доставки и оснащения узлом ориентирования направления воздушного течения над скважиной. Such a fundamental structural embodiment of the device can significantly simplify and increase the reliability of the entire process, especially when it is autonomous due to mobile delivery and equipping with an orientation unit the direction of the air flow over the well.

На фиг. 1 показано устройство в общем виде; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 вид на участок трубы после работы устройства. In FIG. 1 shows a device in a general view; in FIG. 2 node I in FIG. 1; in FIG. 3 view of the pipe section after the operation of the device.

Устройство для тушения горящей фонтанирующей скважины состоит из средства доставки заряда ВВ в зону обсадной трубы ниже устья и уровня грунта, выполненное в виде автономного реактивного аппарата 1 с генератором рабочего агента 2, сопловой головкой 3 и соплами 4 для разрушения грунта, а также соплами 5 для создания усилия тяги при внедрении в грунт. В корпусе устройства размещена камера 6 с зарядом взрывчатого вещества (ВВ). A device for extinguishing a burning gushing well consists of a means for delivering an explosive charge to the casing zone below the mouth and the soil level, made in the form of an autonomous jet apparatus 1 with a working agent generator 2, a nozzle head 3 and nozzles 4 for destroying the soil, and nozzles 5 for creating traction when embedded in the ground. In the housing of the device placed chamber 6 with a charge of explosive (BB).

Для надежного, оперативного и рентабельного процесса перекрытия обсадной трубы 7, из которой фонтанирует горящее углеводородное сырье 8, осуществляют подземный взрыв ВВ для образования перемычки 9 перекрытия сечения скважины. Эту перемычку образуют за счет формы заряда ВВ, выполненного в виде тела вращения со сферической выемкой 10, вершины которой в любой точке сечения направлена к оси 11 заряда, имеющего цилиндрические торцы 12. Радиус сферы 10 выбран экспериментально при проведении испытаний по перекрытию сечения обсадной трубы 7 (фиг. 3) скважины путем смятия 13 подрывом указанного ВВ. For a reliable, efficient and cost-effective process of blocking the casing 7, from which the burning hydrocarbon feedstock 8 is flowing, an underground explosion of explosives is carried out to form a bridge 9 for blocking the section of the well. This jumper is formed due to the shape of the explosive charge, made in the form of a body of revolution with a spherical recess 10, the vertices of which at any point in the section are directed to the axis 11 of the charge having cylindrical ends 12. The radius of the sphere 10 was chosen experimentally when testing to overlap the section of the casing 7 (Fig. 3) wells by crushing 13 undermining the specified explosives.

Работа описанного устройства излагается при осуществлении технологии перекрытия скважины, имеющей обсадную трубу 7, по которой неуправляемо фонтанирует углеводородное сырье в виде горящего фонтана 8. The operation of the described device is described in the implementation of the technology of shutting off a well having a casing 7, through which uncontrollably gush hydrocarbon raw materials in the form of a burning fountain 8.

Для перекрытия сечения трубы 7 (сечения горящей фонтанирующей скважины и ликвидации пожара) выбирают оптимальную глубину погружения заряда 6 ВВ в грунт в зону обсадной трубы 7. Для решения этой задачи заявителем выполнены теоретические расчеты, численное моделирование и эксперименты, в результате этого установлена оптимальная глубина внедрения заряда, в пределах 7-10 м от устья скважины (возможно и глубже, но это вызывает дополнительные расходы рабочего агента из генератора 2 и сопловой головки 3, не повышая эффективности). To overlap the pipe section 7 (the section of a burning gushing well and eliminate the fire), the optimal depth of immersion of the charge of 6 explosives in the soil into the casing zone is chosen 7. To solve this problem, the applicant performed theoretical calculations, numerical modeling and experiments, as a result, the optimal penetration depth was established charge, within 7-10 m from the wellhead (possibly deeper, but this causes additional costs for the working agent from the generator 2 and the nozzle head 3, without increasing efficiency).

Для выполнения операции внедрения аппарата 1 с ВВ используют оборудованный транспорт 14 с пусковой трубой 15, который позволяет точно ориентировать аппарат 1 в направлении под углом к сечению скважины 7. При достижении аппаратом зоны обсадной трубы, что определяют акустическим датчиком, регистрирующим шум выбрасываемого углеводородного сырья, вырывающегося по трубе 7, производят подрыв ВВ, автоматически или по кабелю-тросу, соединяющему аппарат 1 с транспортным средством 14. To perform the operation of introducing apparatus 1 with explosives, equipped transport 14 is used with a launch pipe 15, which allows precise orientation of apparatus 1 in an direction at an angle to the well section 7. When the apparatus reaches the casing zone, which is determined by an acoustic sensor detecting the noise of the hydrocarbon feed, breaking out through the pipe 7, make an explosive, automatically or through a cable-cable connecting the device 1 with the vehicle 14.

Для безопасного ведения работ вблизи скважины 7 транспорт 14 оборудуют системой дождевания и ведут работы со стороны ветра, который сваливает вырывающийся фонтан в одну сторону. При штиле или слабом атмосферном течении возможно применение ветрогонной установки 16 в виде направленных мощных вентиляторов, в качестве которых возможно использование отработавших в авиации реактивных двигателей. For safe work near the well 7, the transport 14 is equipped with a sprinkling system and work is carried out from the side of the wind, which dumps the fountain in one direction. With calm or light atmospheric currents, it is possible to use a car-driven installation 16 in the form of directional powerful fans, which can be used in jet engines used in aviation.

Пример конкретной работы устройства при тушении фонтанирующей горящей скважины. При диаметре скважины 380 мм на устье и давлении на устье 50 кгс/см² высота фонтана 8 находится в пределах 70-120 м.An example of a specific operation of the device when extinguishing a gushing burning well. With a well diameter of 380 mm at the wellhead and a pressure at the wellhead of 50 kgf / cm ^{2, the} height of the fountain 8 is in the range of 70-120 m.

При наличии ветра со скоростью 6-8 м/с свал фонтана идет точно в одном направлении, что облегчает процесс работы у скважины с ветренной (наветренной) стороны. При использовании транспорта 14 и аппарата 1 угол запуска аппарата из пусковой трубы 15 выбирают в зависимости от возможности более близкого подъезда транспорта 14 к устью скважины. Так, при подъезде на 40 м угол запуска аппарата устанавливается пусковой трубой в пределах 25-30^о по отношению к горизонту вниз к обсадной трубе 7. При достижении через 30-50 с аппаратом зоны обсадной трубе осуществляют подрыв разработанного заряда ВВ, позволяющего создать объемную ударную волну смятия равномерно во все стороны от геометрического центра данного заряда. Для исключения зоны, где ударная волна смятия могла бы не работать, торцевые участки 12 заряда также имеют сферические выемки 17, что позволяет создать волну смятия и при острых углах внедрения заряда в грунт к обсадной трубе 7 за счет работы ударной волны от этого торцевого сферического заряда на смятие трубы 7.In the presence of wind at a speed of 6-8 m / s, the fountain dumps in exactly one direction, which facilitates the work process at the well from the wind (windward) side. When using transport 14 and apparatus 1, the launch angle of the apparatus from the launch tube 15 is selected depending on the possibility of a closer approach of transport 14 to the wellhead. Thus, at an entrance angle of 40 m launch vehicle set launcher tube within ^about 25-30 relative to the horizon down to the casing 7. When reaching 30-50 with the apparatus casing zone is carried undermining developed explosive charge, allowing to create a bulk shock a crushing wave uniformly in all directions from the geometric center of a given charge. To exclude the zone where the collision shock wave might not work, the end sections of the charge 12 also have spherical recesses 17, which allows creating a collapse wave at sharp angles of charge introduction into the ground to the casing 7 due to the work of the shock wave from this end spherical charge on the collapse of the pipe 7.

Эффективность процесса получена за счет полного пережатия трубы 7 ударной взрывной волной от заряда 6 ВВ. The efficiency of the process is obtained due to the complete clamping of the pipe 7 by a shock blast wave from a charge of 6 explosives.

Таким образом, при сечении трубы 380 мм и толщине стенки 9,0 мм (труба стандартная обсадная буровая) при подрыве одного такого заряда осуществляется полное перекрытие трубы 7 и прекращение выхода флюида из скважины. Thus, when the pipe cross section is 380 mm and the wall thickness is 9.0 mm (standard casing pipe), when one such charge is blown, the pipe 7 is completely blocked and the fluid stops coming out of the well.

Оперативность всего 10-15 мин времени на перекрытие скважины, достигнута благодаря оригинальной технологии тушения горящей фонтанирующей скважины за счет экспрессной доставки заряда и точного воздействия на обсадную трубу энергией взрыва, направленного непосредственно на трубу. Efficiency of only 10-15 minutes of time to shut off the well is achieved thanks to the original technology of extinguishing a burning gushing well due to the express delivery of charge and accurate exposure of the casing pipe to the explosion energy directed directly to the pipe.

Claims

DEVICE FOR EXTINGUISHING FIRES OF BURNING FOUNTAINING WELLS, containing an explosive charge and means for delivering this charge to the casing zone below the wellhead, characterized in that the explosive charge is made in the form of a body of revolution with a spherical recess in the cross section, the vertex of which at any point in the cross section to the axis of charge.