WO2012008870A1 - Способ глушения подводной скважины и устройство для его реализации - Google Patents

Способ глушения подводной скважины и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
WO2012008870A1
WO2012008870A1 PCT/RU2011/000319 RU2011000319W WO2012008870A1 WO 2012008870 A1 WO2012008870 A1 WO 2012008870A1 RU 2011000319 W RU2011000319 W RU 2011000319W WO 2012008870 A1 WO2012008870 A1 WO 2012008870A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
well
tank
pipe
expandable element
cementitious composition
Prior art date
Application number
PCT/RU2011/000319
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Игорь Юрьевич МАЦУР
Original Assignee
Matsur Igor Yurievich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsur Igor Yurievich filed Critical Matsur Igor Yurievich
Priority to SG2013004486A priority Critical patent/SG187148A1/en
Priority to US13/809,645 priority patent/US9010435B2/en
Priority to EA201300090A priority patent/EA022844B1/ru
Priority to KR1020137003691A priority patent/KR101675186B1/ko
Priority to CA2841627A priority patent/CA2841627C/en
Publication of WO2012008870A1 publication Critical patent/WO2012008870A1/ru
Priority to NO20130237A priority patent/NO346507B1/no

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035—Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/068—Well heads; Setting-up thereof having provision for introducing objects or fluids into, or removing objects from, wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/068—Well heads; Setting-up thereof having provision for introducing objects or fluids into, or removing objects from, wells
    • E21B33/076—Well heads; Setting-up thereof having provision for introducing objects or fluids into, or removing objects from, wells specially adapted for underwater installations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/0122—Collecting oil or the like from a submerged leakage

Definitions

  • the invention relates to the oil and gas industry and can be used for emergency jamming of wells. State of the art
  • a known method of isolating absorption zones in a well comprising sequentially injecting a viscoelastic composition and a cement slurry into the well, and the cement grout is injected after the viscoelastic composition is held in the well for gelation until its structural strength reaches at least 80% of the ultimate strength (see RU, 21 1 1337 C1, class E21VZZ / 13).
  • the known method can be used for killing wells under favorable conditions.
  • the disadvantages of this method is the impossibility of its use for killing wells in the case of an underwater flowing well, when the well is not isolated from the surrounding aquatic environment. Such a situation may be, for example, in the event of an accident at a subsea well with a breakdown of the preventer.
  • the closest in technical essence - the prototype to the device according to option 1 is an inflatable packer assembly containing a first expandable tubular element having a pair of ends, a first pair of annular end supports for securing the respective ends of the first tubular element relative to the mandrel located in the first tubular element, one of the end supports is movable, and the other end support is fixed relative to the mandrel, and the first annular mounting unit deployed from one of the end supports I strengthen the first tubular element when creating pressure in it and expanding it, pivotally connected by one of its ends to one of the end supports to strengthen the first tubular element when creating pressure in it and expanding, able to expand at its other end and containing many plates, located in an annular configuration, articulated at one end with a movable end support and each having a width increasing from its articulated end to its other end (see RU 2384692 C2, cl. ⁇ 33/12, ⁇ 21 ⁇ 49/00).
  • the known device can be used to temporarily isolate the area of the wellbore, however, cannot be used to silence the gushing well, since it does not require funds to enter the depth of the well in the presence of an oncoming flow of a mixture of oil, gas, water and rock-fluid, as well as funds for fixing at a given depth, since the expansion of the tubular elements significantly increases the buoyancy force.
  • the closest in technical essence - the prototype to the device according to option 2 is an inflatable packer assembly containing a first expandable tubular element having a pair of ends, a first pair of annular end supports for securing the respective ends of the first tubular element relative to the mandrel located in the first tubular element, one of the end supports is movable, and the other end support is fixed relative to the mandrel, and the first annular mounting unit deployed from one of the end supports I gain of the first tubular member to create a pressure therein and its extension pivotally connected with one of its ends with one of the end supports for the amplification of the first tubular element when creating pressure in it and expanding it, capable of expanding at its other end and containing many plates located in an annular configuration, articulated at one end with a movable end support and having, each, a width that increases from its articulated end to the other its end (see RU 2384692 C2, CL ⁇ 33/12, ⁇ 49/00).
  • the known device can be used to temporarily isolate the area of the wellbore, however, it cannot be used to silence the gushing well, since it does not suggest means for entering into the depth of the well in the presence of an oncoming fluid flow, as well as means for fixing at a given depth, since the expansion of the tubular elements significantly increases the buoyancy force.
  • the objective and the technical result caused by it is to reduce the volume of consumables and material costs for killing the well, as well as providing the possibility of emergency jamming of the gushing well with an underwater location of the mouth.
  • the specified technical result is achieved by the fact that in the method of emergency killing of a well with an underwater location of the wellhead, which consists in pumping a cementing composition, first, based on the state of the well and pressure in it, the size of the well section to be cemented and the depth of installation of the injector in the well is determined; to the bottom and injected at the mouth of the emergency well to a predetermined depth an injector mounted on a tank with cementitious composition and placed inside a bag of flexible material , fill the bag with a cementitious composition, pumping it into the bag from the tank through the injector, ensure a tight fit of the external surface of the bag to the inner surface of the well section, while holding the injector at a predetermined depth due to the weight of the entire structure filled with cementitious composition, maintain pressure in the bag after injection before the hardening of the cementitious composition.
  • the injector is injected into the wellhead directly or through an open emergency preventer using a robot or bathyscaphe;
  • the objective and the technical result caused by it is to provide the possibility of emergency jamming of the gushing well, for 100 due to the possibility of overcoming the buoyancy force of the fluid flow when the device is introduced to a given depth of the well and increase the volume of the expandable element.
  • the specified technical result is achieved by the fact that in the device for implementing the method of emergency jamming of a well with an underwater location
  • option 1 containing a pipe and an expandable element, a cementing tank mounted on the wellhead is inserted rigidly connected to the pipe, the tank is equipped with a piston dividing the interior of the tank into at least two cavities: the first cavity is filled with cementing composition and connected with injection pipe
  • the cementing composition is inside the expandable element, and the second cavity is made with the possibility of filling it with outboard water, while the pipe is made with a sealed lower end, and the expandable element is made of flexible material, with the possibility of filling its internal space with a cementing composition from the tank through an opening in the side wall pipes.
  • the length of the pipe is selected so that the expandable element can be located on the section of the well with undamaged walls and has a length sufficient to reliably kill the well;
  • the expandable element is made in the form of a bag in a shape close to the cylinder and in the initial state is tied with elastic belts; 120 - the tank is equipped with fasteners for suspension on a descent cable and made with the possibility of shifting the center of gravity to change the angle of inclination of the structure;
  • the tank is equipped with guides for the movement of the piston
  • the inner space of the first cavity of the tank is connected with the inner 125 space of the pipe through a valve or a controlled valve to prevent premature leakage of the cementitious composition under its own weight into the expandable element;
  • the design is equipped with an electric propulsion unit with a video camera and a searchlight for controlling the device from the side of the surface vehicle;
  • the bottom end of the pipe is equipped with a conical end cap.
  • the end part of the expandable element is mounted on a spring-loaded coupling mounted on the pipe, with the possibility of its movement along the pipe when
  • the objective and the technical result caused by it is to enable emergency jamming of the gushing well due to the possibility of overcoming the buoyancy force of the fluid flow when the device 140 is inserted to a given well depth and the volume of the expandable element is increased.
  • a tank for cementing composition installed at the wellhead rigidly connected to the pipe, the tank is equipped with a piston dividing the interior of the tank into at least two cavities: the first is filled with cementing composition and connected to the internal space of the expandable element, and the second is made with the possibility of filling it
  • the expandable element is made of flexible material, with the possibility of filling its internal space with a cementitious composition from the tank, and covers the lower section of the pipe, and the upper section the pipe is equipped with a locking unit with pipe fastening elements.
  • the length of the pipe is selected so that the expandable element can be located on the section of the well with undamaged walls and has a length sufficient to reliably kill the well;
  • the expandable element is made in the form of a bag in the form close to cylindrical and in the initial state is tied with elastic belts;
  • the tank is equipped with fasteners for suspension on the descent cable, which are made with the possibility of shifting the center of gravity to change the angle of inclination of the structure;
  • the internal space of the first cavity of the tank is connected with the internal space of the expandable element through a valve or a controlled valve
  • the second cavity of the tank is equipped with a pump with a cable for its control from the side of the surface vehicle;
  • the pipe section located inside the tank is made in the form of a 170 guide for the movement of the piston;
  • a locking unit is installed in the upper part of the pipe and is designed to output a fluid flow or injection into the well of a cementing composition
  • the design is equipped with an electric motor with a video camera and a searchlight for controlling the device from the side of the surface vehicle;
  • - diaphragm valves are installed on the sides of the tank for each cavity to equalize the pressure in them with the environment.
  • FIG. 1 shows the descent 185 of a device for implementing an emergency shut-off method with an underwater well the location of the mouth
  • FIG. 2 - drawing of the device option 1, for implementing the method of emergency killing of a well with an underwater location of the wellhead at the stage of introducing the device into the well
  • FIG. 3 - drawing of the device option 1, for implementing the method of emergency jamming of a well with an underwater location
  • 200 is the bottom level
  • 19 is the lower end of the pipe
  • 20 is water
  • 21 is the piston guide
  • 22 is a locking assembly with detachable pipe fastening elements for pumping out the fluid or injecting the cementitious composition.
  • the method of emergency killing of a well with an underwater location of the mouth consists in lowering it to the bottom (Fig. 1) and introducing it into the mouth of the emergency
  • an injector mounted on a tank with a cementitious composition, placed inside a bag of flexible material, configured to take the shape of the inner surface of a squeegee sheet while expanding its volume, pump a cementitious composition from the tank through the injector into the bag, holding the injector at a given depth behind
  • the injector is injected into the wellhead directly or through an open emergency preventer using a robot or bathyscaphe.
  • the weight of the structure with the cementitious composition is chosen so that it is higher than the force of the injector pushing out of the well during the injection of the cementitious composition, while the dimensions of the bag and the injection pressure of the cementitious composition are selected so that the bag with the pumped into it cementing composition filled the internal volume of the well, taking it
  • the method of emergency killing wells with an underwater location of the mouth is implemented as follows.
  • a tank with an elongated injector is lowered to the bottom of the wellhead on a cable, covered by a bag of flexible material and shaped like a cylinder. Due to the flexibility of the material, the bag is able to take the form of the inner surface of the well section with an increase in its volume due to subsequent pumping into the bag
  • cementing composition from the tank through the injector and inject the injector at the mouth of the emergency well to a predetermined depth.
  • the injection of the injector is carried out using a robot or bathyscaphe equipped with a manipulator.
  • the injector is mounted on a tank, the weight of which with cementitious composition exceeds the buoyancy force of the mixture - fluid, flowing from the well,
  • the cementing composition is pumped into the bag, which expands as a result, filling the internal space of the well section.
  • the flexible material fits snugly against the inner walls of the well, repeating the unevenness of the walls of its inner surface.
  • composition acts as a plug filling the volume of the emergency well section and holding it at the set depth due to the mass of the structure and friction of the bag material with the inner surface of the well walls and filling of the recesses of the well walls or the preventer.
  • Depth of cementation should be selected sufficient for reliable
  • an injector is made, fixed to the bottom of the cementing tank.
  • the injector is wrapped in a bag of flexible, plastic material made in a shape close to the cylinder.
  • the length of the injector is determined by the state of the emergency well, so that the injector can be submerged to the level of the site
  • This length can be 10-20 meters or more.
  • the idle emergency valve is removed and the remaining pipe is cut off at the bottom surface. Then the injector mounted on the tank is lowered on the cable from the vessel, and with the help of a robot the injector is started at the wellhead.
  • the weight of the structure with cementitious composition can be tens or more tons, which prevents the injector from pushing the mixture from oil, gas, water and rock (fluid) out of the well with a gushing stream.
  • the bag (expandable element) is made of flexible material and after
  • the pressure inside the bag is maintained by a pump until the cementitious composition has completely hardened, after which the resulting plug reliably prevents fluid from leaving the well, and the well can be considered
  • the cementitious composition is not washed out by the flow of the gushing fluid, as may be the case in the prototype, since it is located in the confined space of the expandable element.
  • the amount of cementitious composition is determined by the volume of the expandable element. The mass of the composition and 285 the pressure created by the pump overcomes the forces pushing out by the fluid flow until the cementitious composition completely hardens.
  • the claimed method can be implemented using standard devices (tank, pipe, etc.) and electrical appliances, such as a pump, winch, etc.
  • the claimed method provides emergency killing of a gushing well with an underwater location of the wellhead, as well as reducing the volume of spent cement composition and material costs for killing the well and, accordingly, to eliminate the consequences of the accident.
  • a device for implementing the method of emergency killing of a well with an underwater location of the mouth, option 1 contains a pipe (Fig. 2), an expandable element - a bag, a tank for cementing composition and water, rigidly connected to the pipe, which is perforated with a muffled lower end equipped with tapered tip for
  • the tank capacity is selected based on the assumption that the weight of the tank filled with cementitious composition exceeds the buoyancy force of the stream flowing from the well.
  • the expandable element is made of flexible material that forms a closed volume, the pipe is located inside the expandable element, the tank is equipped with a piston separating
  • the interior of the tank is divided into two cavities: the first is filled with a cementitious compound and connected to a pipe for pumping the composition into the expandable element, and the second cavity is equipped with a pump for pumping outboard water into it.
  • the length of the pipe is chosen so that the expandable element is located on 310 sections of the well with undamaged walls;
  • the expandable element in the initial state is tied up with elastic belts, and the tank is equipped with fastenings for suspension on the cable, which are made with the possibility of shifting the center of gravity to change the angle of inclination of the structure;
  • the upper part of the perforated pipe is equipped with a valve, for example an electromagnetic one, to prevent premature leakage of the cementitious composition under its own weight into the expandable element;
  • the pump and the solenoid valve are equipped with a cable to control the device from the side of the surface vehicle.
  • the design is equipped with an electric motor with a video camera and a searchlight for controlling the device from the side of the surface vehicle.
  • the tank is equipped with guides for the movement of the piston.
  • the end part of the expandable element is mounted on a spring-loaded coupling mounted on the pipe, with the possibility of its movement along the pipe with an increase in the volume of the expandable element.
  • the length of the pipe is chosen so that the size of the expandable element is sufficient for reliable killing of the well.
  • membrane valves are installed on the sides of the tank for each cavity to equalize the pressure in them with the environment.
  • option 1 works as follows.
  • One cavity of the tank is filled with cementitious composition.
  • Another cavity designed for pumping overboard water is filled with sea water, which prevents its deformation when immersed to a depth.
  • the device is in working condition suspended on a cable and descends from the vessel in the area of the emergency well. Due to the elongated mounting element, the device in a suspended state has a stable vertical orientation. If the wellhead has a slope, then due to the displacement of the suspension point, and, accordingly, the center of gravity, the required angle of inclination of the structure is set. Using a robot or bathyscaphe, a pipe fixed to the bottom of the tank is sent to the wellhead, after which the device is lowered into the well.
  • the device can be equipped with propulsion and video cameras with searchlights to control its spatial orientation from the vessel, which eliminates the use of the robot.
  • the expandable element In the initial state, the expandable element is tensioned by means of a spring-loaded coupling and environmental pressure and covers the pipe without any sagging. Additionally, the expandable element in several places is tightened with elastic straps to prevent any sagging during the preparation of the device above the water surface and to reduce the resistance to the input of the device into the well. Diaphragm valves align the pressure in the tank with the ambient pressure, preventing water hammer when the pump is turned on and the solenoid valve is opened near the bottom.
  • buoyancy force gushing mixture (fluid).
  • the length of the pipe is selected from the condition that it penetrates to a depth with undamaged casing walls or to a depth where the degree of destruction of the walls of the well is considered acceptable for reliable well plugging.
  • a pump is switched on, which pumps overboard water into the corresponding compartment of the tank (Fig. 3 is shown by an arrow) creating excessive pressure, which pushes the piston, which in turn pushes the cement mixture into the pipe. Piston moves along
  • the elastic belts stretch or break, without interfering with the increase in the volume of the expandable element.
  • the material adheres tightly to the internal walls of the well, repeating surface irregularities and providing a rigid fixation of the device in the well after the cementing composition has hardened.
  • a pressure is maintained using a pump that exceeds the buoyancy force of the fluid flow to the expandable element. After the cementitious composition has hardened, the device is a reliable barrier to the exit of fluid from the well, and the well can be considered plugged.
  • the claimed device can be made of sheet and profile 390 metal by machining, using durable fabric such as Kevlar and standard devices: a water pump, an electric motor, etc.
  • the claimed device provides the possibility of emergency jamming of the gushing well, due to the possibility of overcoming the buoyancy force of the fluid flow when the device is entered at 395 predetermined depth of the well and increasing the volume of the expandable element
  • the use of the claimed device eliminates the leaching of the cementitious composition from the silenced well.
  • a pipe (Fig. 4) and an expandable element, a tank for cementitious composition and water, rigidly fixed to the pipe penetrating the tank, and an expandable element, which is made in the form of a bag of flexible material, forming a closed volume form close to cylindrical.
  • Tank capacity is selected from the calculation,
  • the pipe is equipped with a shut-off unit for pumping oil products or injection into the well of a cementing composition, while the shut-off element is equipped with detachable elements with a pipeline for pumping oil or pumping
  • the tank is equipped with a piston dividing the interior of the tank into at least two cavities: the first is filled with a cementitious compound and communicates with the interior of the expandable element, and the second is equipped with a pump for injecting water.
  • the length of the pipe is chosen so that the expandable element can
  • the expandable element is tied with elastic straps, and the tank is equipped with fastenings for suspension on a descent cable, which are made with the possibility of shifting the center of gravity to change the angle of inclination of the structure;
  • the device is equipped with a valve, for example an electromagnetic valve, to prevent premature leakage of the cementitious composition under its own weight into the expandable element;
  • a valve for example an electromagnetic valve
  • the cavity of the tank designed for pumping outboard water into it, is equipped with a pump with a cable for its control from the side of the surface vehicle. 425
  • the pump and the solenoid valve are equipped with a cable for control from the board of the surface vehicle
  • the design is equipped with an electric motor with a video camera and a searchlight for control from the surface vehicle without involving a robot.
  • the pipe inside the tank is made in the form of a guide for movement of the piston 430.
  • the length of the pipe is chosen so that the size of the expandable element is sufficient for reliable killing of the well.
  • membrane valves are installed on the sides of the tank for each cavity to equalize the pressure in them with the environment.
  • option 2 A device for implementing the method of emergency killing of a well with an underwater location of the wellhead, option 2 works as follows.
  • One cavity of the tank is filled with cementitious composition.
  • Another cavity intended for pumping overboard water is filled with overboard water to prevent its deformation at a depth.
  • the 440 state is suspended on a cable and descends from the vessel to the area of the emergency well. Due to the elongated mounting element, the device in a suspended state has a stable vertical orientation. If the wellhead has a slope, then due to the displacement of the suspension point, and, accordingly, the center of gravity, the required angle of inclination is set
  • a pipe located below the tank is sent to the wellhead, after which the device is lowered into the well.
  • the device can be equipped with controlled movers, video cameras and searchlights to control its spatial orientation from the vessel without involving a robot or bathyscaphe.
  • the expandable element In the initial state, the expandable element is in a folded state, and is pulled in several places by elastic belts to prevent any sagging during preparation of the device above the water surface and any resistance to the device’s entry into the well.
  • the locking unit of the hollow pipe is open. Diaphragm valves equalize the pressure in the tank with
  • the 460 state of the hollow pipe allows overcoming the buoyancy force of the gushing fluid mixture acting on the expandable element.
  • the pipe diameter is selected from the condition of the necessary reduction of the buoyancy force on the expandable element due to the free flow of fluid through it — the larger its internal diameter, the lower the magnitude of this force.
  • 465 is selected from the condition of falling to a depth with undisturbed casing walls or to a depth where the degree of destruction of the borehole walls is considered acceptable. In the final position of the device’s entry into the well, the tank bottom rests against the end of the casing or the preventer, or on the ground.
  • a pump is switched on, which allows the outboard water to be pumped into the corresponding compartment of the tank (Fig. 4 is shown by an arrow), creating excess pressure that pushes the piston, which in turn pushes the cementitious mixture into the expandable element through the corresponding connection, while the valve or valve between the tank and
  • the cementitious mixture from the tank enters the expandable element, which expands, increasing in volume.
  • the fluid flow freely flows through the pipe into the sea, reducing the buoyancy force on the expandable element.
  • the elastic belts stretch or break, without interfering with the increase in the volume of the expandable element.
  • the walls of the expandable element are made of flexible material; therefore, when the expandable element is filled with a cementitious composition, material 485 adheres to the inner walls of the well, repeating irregularities of its surface and providing a rigid fixation of the device in the well after the cementing composition has hardened.
  • shut-off unit 495 installed at the end of the pipe is shut off, or it is used to pump fluid or pump a cementitious composition into the well to completely shut it off, while the pipeline is connected through detachable elements of the shut-off unit.
  • the claimed device can be made of durable fabric such as 500 Kevlar, sheet and profile metal by machining using standard devices: a water pump, an electric motor, etc.
  • the claimed device provides the possibility of emergency jamming of the gushing well, due to overcoming the buoyancy force of the gushing flow of oil products acting on the 505 expandable element.
  • the use of the claimed device eliminates the leaching of the cementitious composition from the silenced well.
  • the device provides controlled access to the borehole channel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Underground Or Underwater Handling Of Building Materials (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для аварийного глушения скважин. Способ аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, заключается в закачке цементирующего состава, при этом предварительно, исходя из состояния скважины и давления в ней определяют глубину цементирования участка скважины, опускают на дно и вводят в устье аварийной скважины на заданную глубину инжектор, закреплённый на цистерне с цементирующим составом и размещённый внутри мешка из гибкого материала, заполняют мешок цементирующим составом, закачивая его в мешок из цистерны через инжектор, обеспечивая плотное соприкосновение внешней поверхности мешка с внутренней поверхностью скважины, при этом удерживают инжектор на заданной глубине за счёт веса всей конструкции, заполненной цементирующим составом, после закачки поддерживают давление в мешке до затвердевания цементирующего состава. После затвердевания цементирующего состава либо осуществляют откачку флюида, либо глушат скважину.

Description

СПОСОБ ГЛУШЕНИЯ ПОДВОДНОЙ СКВАЖИНЫ И
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Область техники
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для аварийного глушения скважин. Предшествующий уровень техники
Известен способ изоляции зон поглощения в скважине, включающий последовательную закачку в скважину в зону поглощения вязкоупругого состава и цементного раствора, при этом закачку цементного раствора осуществляют после выдержки вязкоупругого состава в скважине на гелеобразование до достижения его структурной прочности не менее 80 % от предельной (см. RU, 21 1 1337 С1, кл. Е21ВЗЗ/13).
Известный способ может быть использован для глушения скважин при благоприятных условиях.
Недостатками известного способа является невозможность его использования для глушения скважин в случае подводной фонтанирующей скважины, когда скважина не изолирована от окружающей водной среды. Такая ситуация может быть, например, в случае аварии на подводной скважине с поломкой превентора. Наиболее близким по технической сущности - прототипом к устройству по варианту 1 является узел надувного пакера, содержащий первый расширяемый трубчатый элемент, имеющий пару концов, первую пару кольцевых концевых опор для закрепления соответствующих концов первого трубчатого элемента относительно оправки, расположенной в первом трубчатом элементе, при этом одна из концевых опор является подвижной, а другая концевая опора зафиксирована относительно оправки, и первый кольцевой крепежный узел, развертываемый от одной из концевых опор для усиления первого трубчатого элемента при создании в нем давления и его расширении, шарнирно соединенный одним из его концов с одной из концевых опор для усиления первого трубчатого элемента при создании в нем давления и его расширении, способный расширяться на другом его конце и содержащий множество пластин, расположенных в кольцевой конфигурации, шарнирно соединенных одним своим концом с подвижной концевой опорой и имеющих, каждая, ширину, увеличивающуюся от ее шарнирно закрепленного конца к другому ее концу (см. RU 2384692 С2, кл. Е21В 33/12, Е21В 49/00).
Известное устройство может быть использовано для временной изоляции района ствола скважины, однако не может быть использовано для глушения фонтанирующей скважины, так как не предполагает средств для ввода в глубину скважины при наличии встречного потока смеси нефти, газа, воды и породы - флюида, а также средств для фиксации на заданной глубине, так как при расширении трубчатых элементов значительно возрастает выталкивающая сила.
Наиболее близким по технической сущности - прототипом к устройству по варианту 2 является узел надувного пакера, содержащий первый расширяемый трубчатый элемент, имеющий пару концов, первую пару кольцевых концевых опор для закрепления соответствующих концов первого трубчатого элемента относительно оправки, расположенной в первом трубчатом элементе, при этом одна из концевых опор является подвижной, а другая концевая опора зафиксирована относительно оправки, и первый кольцевой крепежный узел, развертываемый от одной из концевых опор для усиления первого трубчатого элемента при создании в нем давления и его расширении, шарнирно соединенный одним из его концов с одной из концевых опор для усиления первого трубчатого элемента при создании в нем давления и его расширении, способный расширяться на другом его конце и содержащий множество пластин, расположенных в кольцевой конфигурации, шарнирно соединенных одним своим концом с подвижной концевой опорой и имеющих, каждая, ширину, увеличивающуюся от ее шарнирно закрепленного конца к другому ее концу (см. RU 2384692 С2, кл. Е21В 33/12, Е21В 49/00).
Известное устройство может быть использовано для временной изоляции района ствола скважины, однако не может быть использовано для глушения фонтанирующей скважины, так как не предполагает средств для ввода в глубину скважины при наличии встречного потока флюида, а также средств для фиксации на заданной глубине, так как при расширении трубчатых элементов значительно возрастает выталкивающая сила.
Раскрытие изобретения
Задачей и обусловленный ею технический результат заключается в уменьшении объёма расходных материалов и материальных затрат на глушение скважины, а также обеспечение возможности аварийного глушения фонтанирующей скважины с подводным расположением устья.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, заключающемся в закачке цементирующего состава, предварительно исходя из состояния скважины и давления в ней определяют размер участка скважины, на котором будет осуществляться цементирование и глубину установки инжектора в скважине, опускают на дно и вводят в устье аварийной скважины на заданную глубину инжектор, закреплённый на цистерне с цементирующим составом и размещённый внутри мешка из гибкого материала, заполняют мешок цементирующим составом, закачивая его в мешок из цистерны через инжектор, обеспечивают плотное прилегание внешней поверхности мешка к внутренней поверхности участка скважины, при этом удерживают инжектор на заданной глубине за счёт веса всей конструкции, заполненной цементирующим составом, после закачки поддерживают давление в мешке до затвердевания цементирующего состава. Кроме того: - инжектор вводят в устье скважины непосредственно или через открытый аварийный превентор с помощью робота или батискафа;
* - выбирают вес цистерны с цементирующим составом так, чтобы он 90 превышал силу выталкивания инжектора из скважины во время закачки цементирующего состава;
- выбирают размеры мешка, материал из которого он изготавливается и давление закачки цементирующего состава так, чтобы мешок после закачки в него цементирующего состава заполнил внутренний объем участка скважины, и 95 своей внешней поверхностью плотно прилегал к внутренней поверхности скважины.
Задачей и обусловленный ею технический результат заключается в обеспечении возможности аварийного глушения фонтанирующей скважины, за 100 счёт возможности преодоления выталкивающей силы потока флюида при вводе устройства на заданную глубину скважины и увеличении объёма расширяемого элемента.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением
105 устья, вариант 1, содержащего трубу и расширяемый элемент, введена устанавливаемая на устье скважины цистерна для цементирующего состава жестко соединенная с трубой, цистерна снабжена поршнем, разделяющим внутреннее пространство цистерны, по меньшей мере, на две полости: первая полость заполнена цементирующим составом и соединена с трубой для закачки
ПО цементирующего состава внутрь расширяемого элемента, а вторая полость выполнена с возможностью её заполнения забортной водой, при этом труба выполнена с заглушённым нижним концом, а расширяемый элемент выполнен из гибкого материала, с возможностью заполнения его внутреннего пространства цементирующим составом из цистерны через отверстие в боковой стенке трубы.
1 15 Кроме того: - длина трубы выбирается так, чтобы расширяемый элемент мог располагаться на участке скважины с не разрушенными стенками и имел длину достаточную для надёжного глушения скважины;
- расширяемый элемент выполнен в виде мешка в форме, близкой к цилиндру и в исходном состоянии обвязан эластичными ремнями; 120 - цистерна снабжена креплениями для подвески на спускаемый трос и выполнены с возможностью смещения центра тяжести для изменения угла наклона конструкции;
- цистерна снабжена направляющими для движения поршня;
- внутреннее пространство первой полости цистерны связано с внутренним 125 пространством трубы через клапан или управляемую задвижку для предотвращения преждевременного вытекания цементирующего состава под собственным весом внутрь расширяемого элемента;
- вторая полость цистерны, снабжена насосом с кабелем для его управления с борта надводного аппарата.
130 - конструкция снабжена элктро движителем с видеокамерой и прожектором для управления устройством с борта надводного аппарата;
- нижний торец трубы снабжён коническим наконечником-заглушкой.
- торцевая часть расширяемого элемента закреплена на подпружиненной муфте, установленной на трубе, с возможностью ее перемещения вдоль трубы при
135 увеличении объема расширяемого элемента.
Задачей и обусловленный ею технический результат заключается в обеспечении возможности аварийного глушения фонтанирующей скважины за счёт возможности преодоления выталкивающей силы потока флюида при вводе 140 устройства на заданную глубину скважины и увеличении объёма расширяемого элемента.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, вариант 2, содержащего трубу и расширяемый элемент, введена
145 устанавливаемая на устье скважины цистерна для цементирующего состава жестко соединенная с трубой, цистерна снабжена поршнем, разделяющим внутреннее пространство цистерны, по меньшей мере, на две полости: первая заполнена цементирующим составом и соединена с внутренним пространством расширяемого элемента, а вторая выполнена с возможностью её заполнения
150 забортной водой, расширяемый элемент выполнен из гибкого материала, с возможностью заполнения его внутреннего пространства цементирующим составом из цистерны, и охватывает нижний участок трубы, а верхний участок трубы снабжен запирающим узлом с элементами крепления трубопровода.
155 Кроме того: - длина трубы выбирается так, чтобы расширяемый элемент мог располагаться на участке скважины с не разрушенными стенками и имел длину достаточную для надёжного глушения скважины;
- расширяемый элемент выполнен в виде мешка в форме близкой к цилиндрической и в исходном состоянии обвязан эластичными ремнями;
160 - цистерна снабжена креплениями для подвески на спускаемый трос, которые выполнены с возможностью смещения центра тяжести для изменения угла наклона конструкции;
- внутреннее пространство первой полости цистерны связано с внутренним пространством расширяемого элемента через клапан или управляемую задвижку
165 для предотвращения преждевременного вытекания цементирующего состава под собственным весом внутрь расширяемого элемента;
- вторая полость цистерны снабжена насосом с кабелем для его управления с борта надводного аппарата;
- участок трубы расположенный внутри цистерны выполнен в виде 170 направляющей для движения поршня;
- запирающий узел установлен в верхней части трубы и предназначен для вывода потока флюидов или закачки в скважину цементирующего состава;
- конструкция снабжена элктродвижителем с видеокамерой и прожектором для управления устройством с борта надводного аппарата;
175 - торцевая часть расширяемого элемента закреплена на подпружиненной муфте, установленной на трубе, с возможностью ее перемещения вдоль трубы при увеличении объема расширяемого элемента;
- на борта цистерны для каждой полости устанавливаются мембранные клапана для выравнивания в них давления с окружающей средой.
180
Промышленная применимость
Изобретение поясняется с помощью чертежей, где на Фиг. 1 показан спуск 185 устройства для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, на Фиг. 2 - чертёж устройства, вариант 1 , для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья на этапе ввода устройства в скважину, на Фиг. 3 - чертёж устройства, вариант 1 , для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением
190 устья на этапе закачки цементирующего состава, на Фиг. 4 - чертёж устройства, вариант 2, для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья.
На чертежах сделаны следующие обозначения: 1 - труба, 2 - расширяемый элемент - мешок, 3 - цистерна, 4 - цементирующий состав, 5 - отверстия на
195 боковой стенке трубы (перфорация), 6 - поршень, 7 - насос для закачки забортной воды, 8 - подпружиненная муфта, 9 - пружина, 10 - эластичные ремни, 1 1 - крепления, 12 - спускаемый трос; 13 - кабель для управления насосом, 14 - надводный аппарат, 15 - фонтан флюидов, вытекающих из скважины, 16 - робот или батискаф для установки инжектора в устье скважины, 17 - скважина, 18 -
200 уровень дна, 19 - нижний конец трубы, 20 - вода, 21 - направляющая поршня, 22 - запирающий узел с элементами разъёмного крепления трубопровода для откачки флюида или закачки цементирующего состава.
Способ аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, заключается в том, что опускают на дно (Фиг. 1) и вводят в устье аварийной
205 скважины на заданную глубину закреплённый на цистерне с цементирующим составом инжектор, размещенный внутри мешка из гибкого материала, выполненного с возможностью принимать форму внутренней поверхности сквгБкины при расширении его объёма, закачивают в мешок цементирующий состав из цистерны через инжектор, удерживая инжектор на заданной глубине за
210 счёт веса всей конструкции, заполненной цементирующим составом, после закачки поддерживают давление в образовавшемся объёме внутри мешка до затвердевания цементирующего состава.
Инжектор вводят в устье скважины непосредственно или через открытый аварийный превентор с помощью робота или батискафа.
215 Вес конструкции с цементирующим составом выбирают так, чтобы он был выше силы выталкивания инжектора из скважины во время закачки цементирующего состава, при этом размеры мешка и давление закачки цементирующего состава выбирают так, чтобы мешок с закачанным в него цементирующим составом заполнил внутренний объем скважины, приняв ее
220 форму, и своей внешней поверхностью плотно прилегал к внутренней поверхности скважины.
Способ аварийного глушения скважины с подводным расположением устья реализуется следующим образом.
Над аварийной скважиной размещается судно - надводный аппарат
225 снабжённый подъёмным механизмом. На дно к устью скважины на тросе опускают цистерну с инжектором продолговатой формы, охваченный мешком из гибкого материала и имеющего форму подобную цилиндру. Благодаря гибкости материала мешок способен принимать форму внутренней поверхности участка скважины при увеличении его объёма за счет последующей закачки в мешок
230 цементирующего состава из цистерны через инжектор и вводят инжектор в устье аварийной скважины на заданную глубину. Ввод инжектора осуществляют с помощью робота или батискафа, снабжённого манипулятором. Инжектор закреплён на цистерне, вес которой с цементирующим составом превосходит выталкивающую силу фонтанирующей из скважины смеси - флюида,
235 действующей на спускаемый инжектор с цистерной. После введения инжектора на глубину, где стенки обсадной колонны предполагаются не разрушенными, или степень разрушения стенок скважины считают допустимыми, начинают закачку цементирующего состава внутрь мешка, который в результате расширяется, заполняя внутреннее пространство участка скважины. С помощью насоса
240 поддерживают давление в мешке до затвердевания цементирующего состава.
После увеличения расширяемого элемента гибкий материал плотно прилегает к внутренним стенкам скважины, повторяя неровности стенок её внутренний поверхности.
- После затвердевания цементирующего состава мешок с затвердевшим
245 составом выполняет роль пробки, заполняющей объём участка аварийной скважины и удерживаясь на установленной глубине благодаря массе конструкции и трению материала мешка с внутренней поверхностью стенок скважины и заполнения углублений стенок скважины или превентора.
Глубина цементирования должна быть выбрана достаточной для надежного
250 глушения скважины, так чтобы длина цементируемого участка скважины обеспечила такое распределение сил зацепления на внутренней поверхности участка скважины, которое позволило бы противостоять выталкивающей силе вытекающего потока флюидов.
Пример 1.
255 Для аварийного глушения подводной скважины изготавливают инжектор, закреплённый снизу цистерны с цементирующим составом. Инжектор оборачивают в мешок из гибкого, пластичного материала выполненный в форме близкой к цилиндру. Длина инжектора определяется состоянием аварийной скважины, так, чтобы инжектор мог быть погружённым до уровня участка
260 скважины с остающимися целыми стенками обсадной колоны. Эта длина может составлять 10-20 метров и более.
Убирают неработающий аварийный клапан и срезают остатки трубы у поверхности дна. Затем с судна опускают на тросе инжектор, закреплённый на цистерне, и с помощью робота заводят инжектор в устье скважины.
265 В полностью ведённом положении инжектора цистерна упирается своим основанием в верхний срез обсадной колонны, превентор или дно. Включают насос, закачивают забортную воду в верхнюю полость цистерны. За счет избыточного давления, созданного насосом, поршень опускается и выдавливает цементирующий состав из цистерны через инжектор в мешок, расширяя его
270 внутренний объём, который заполняет внутреннее пространство скважины. При этом вес конструкции с цементирующим составом может составлять десятки и более тонн, что препятствует выталкиванию инжектора фонтанирующим потоком смеси из нефти, газа, воды и породы (флюида) из скважины.
Мешок (расширяемый элемент) выполнен из гибкого материала и после
275 расширения повторяет форму внутренней поверхности скважины, что обеспечивает удержание его после затвердевания цементирующего состава.
Давление внутри мешка поддерживают с помощью насоса до полного затвердевания цементирующего состава, после чего образовавшаяся пробка надёжно препятствует выходу флюида из скважины, и скважина может считаться
280 заглушённой.
Цементирующий состав не вымывается потоком фонтанирующего флюида, как это может иметь место в прототипе, так как он находится в замкнутом пространстве расширяемого элемента. Количество цементирующего состава определяется объёмом расширяемого элемента. При этом масса состава и 285 давление, создаваемое насосом, обеспечивает преодоление выталкивающих потоком флюида сил до полного затвердевания цементирующего состава.
Заявленный способ может быть реализован с помощью стандартных устройств (цистерна, труба и пр.) и электроприборов, таких как насос, лебёдка и пр.
290 Таким образом, заявленный способ обеспечивает аварийное глушение фонтанирующей скважины с подводным расположением устья, а также уменьшение объёма расходуемого цементного состава и материальных затрат на глушение скважины и, соответственно, на ликвидацию последствий аварии.
295 Устройство для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, вариант 1, содержит трубу (Фиг. 2), расширяемый элемент - мешок, цистерну для цементирующего состава и воды, жёстко соединённую с трубой, которая выполнена перфорированной с заглушённым нижним концом, снабжённым коническим наконечником для
300 облегчения ввода трубы в скважину. Ёмкость цистерны выбрана из расчёта, что вес цистерны, заполненной цементирующим составом, превышает выталкивающую силу потока, вытекающего из скважины. Расширяемый элемент выполнен из гибкого материала, образующего замкнутый объем, труба находится внутри расширяемого элемента, цистерна снабжена поршнем, разделяющим
305 внутреннее пространство цистерны на две полости: первая заполнена цементирующим составом и соединена с трубой для закачки состава внутрь расширяемого элемента, а вторая полость снабжена насосом для закачки в нее забортной воды.
Длина трубы выбирается так, чтобы расширяемый элемент располагался на 310 участке скважины с не разрушенными стенками;
Расширяемый элемент в исходном состоянии обвязан эластичными ремнями, а цистерна снабжена креплениями для подвески на спускаемый трос, которые выполнены с возможностью смещения центра тяжести для изменения угла наклона конструкции;
315 Верхняя часть перфорированной трубы снабжена клапаном, например электромагнитным, для предотвращения преждевременного вытекания цементирующего состава под собственным весом внутрь расширяемого элемента; Насос и электромагнитный клапан снабжены кабелем для управления устройством с борта надводного аппарата.
Конструкция снабжена элктродвижителем с видеокамерой и прожектором для управления устройством с борта надводного аппарата.
Цистерна снабжена направляющими для движения поршня.
Торцевая часть расширяемого элемента закреплена на подпружиненной муфте, установленной на трубе, с возможностью ее перемещения вдоль трубы при увеличении объема расширяемого элемента.
Длина трубы выбирается так, чтобы размер расширяемого элемента был достаточным для надежного глушения скважины.
На борта цистерны для каждой полости устанавливаются мембранные клапана для выравнивания в них давления с окружающей средой.
Устройство для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, вариант 1 работает следующим образом.
Одна полость цистерны, заполняется цементирующим составом. Другая полость, предназначенная для закачки забортной воды, заполняется забортной водой, что предотвращает её деформацию при погружении на глубину. Устройство в рабочем состоянии подвешивается на тросе и спускается с судна в районе аварийной скважины. Благодаря вытянутому крепёжному элементу, устройство в подвешенном состоянии имеет стабильную вертикальную ориентацию. Если устье скважины имеет наклон, то за счет смещения точки подвеса, и, соответственно центра тяжести, задается необходимый угол наклона конструкции. С помощью робота или батискафа труба, закреплённая к днищу цистерны, направляется в устье скважины, после чего устройство опускается в скважину. Устройство может быть снабжено движителями и видеокамерами с прожекторами для управления его пространственной ориентацией с судна, что позволяет исключить использование робота.
В исходном состоянии расширяемый элемент находится в натянутом с помощью подпружиненной муфты и давления окружающей среды состоянии и охватывает трубу без каких-либо провисаний. Дополнительно, расширяемый элемент в нескольких местах стянут эластичными ремнями для исключения какого-либо провисания при подготовке устройства над поверхностью воды и снижения сопротивления вводу устройства в скважину. Мембранные клапана выравнивают давление в цистерне с давлением окружающей среды, предотвращая гидравлический удар при включении насоса и открытии электромагнитного клапана вблизи дна.
Масса конструкции с цементирующим составом позволяет преодолеть
355 выталкивающую силу фонтанирующей смеси (флюида). Длина трубы выбирается из условия попадания на глубину с не разрушенными стенками обсадной колонны или на глубину, где степень разрушения стенок скважины считают допустимыми, для надежного глушения скважины. В конечном положении ввода устройства в скважину цистерна нижней своей частью упирается в торец обсадной колонны
360 или превентора, либо ложится на грунт.
После ввода устройства в скважину включают насос, который обеспечивает закачку забортной воды в соответствующий отсек цистерны (Фиг. 3 показано стрелкой) создавая избыточное давление, которое толкает поршень, который в свою очередь выталкивает цементную смесь в трубу. Поршень двигается по
365 направляющим, обеспечивающим поступательное движение поршня параллельно стенкам цистерны.
Благодаря тому, что труба выполнена с перфорированными стенками, цементирующий состав из трубы попадает в расширяемый элемент, который увеличивается в объёме, Таким образом, труба с перфорированными стенками
370 выполняет роль инжектора. Увеличению внутреннего объёма расширяемого элемента способствует перемещение подпружиненной муфты, на которой закреплен верхний край расширяемого элемента. Наполнение цементирующим составом расширяемого элемента выполненного из гибкого материала, вызывает смещение муфты вдоль трубы, что в свою очередь позволяет увеличить
375 внутренний объём расширяемого элемента.
При увеличении, в процессе закачки цементирующего состава, диаметра расширяемого элемента эластичные ремни вытягиваются или обрываются, не препятствуя увеличению объёма расширяемого элемента.
' Стенки расширяемого элемента выполнены из гибкого материала, поэтому
380 при его наполнении цементирующим составом материал плотно прилегает к внутренним стенкам скважины, повторяя неровности поверхности и обеспечивая жёсткую фиксацию устройства в скважине после затвердевания цементирующего состава. На время затвердевания цементирующего состава в расширяемом элементе с 385 помощью насоса поддерживают давление, превосходящее выталкивающую силу потока флюида на расширяемый элемент. После затвердевания цементирующего состава устройство представляет собой надёжное препятствие для выхода флюида из скважины и скважина может считаться заглушённой.
Заявленное устройство может быть выполнено из листового и профильного 390 металла путём механической обработки, с применением прочной ткани типа кевлар и стандартных приборов: водяного насоса, электродвигателя и пр.
Таким образом, заявленное устройство обеспечивает возможность аварийного глушения фонтанирующей скважины, за счёт возможности преодоления выталкивающей силы потока флюида при вводе устройства на 395 заданную глубину скважины и увеличении объёма расширяемого элемента
Использование заявленного устройства исключает вымывание цементирующего состава из заглушаемой скважины.
Устройство для реализации способа аварийного глушения скважины с
400 подводным расположением устья вариант 2, содержит трубу (Фиг. 4) и расширяемый элемент, цистерну для цементирующего состава и воды, жёстко закреплённую на трубе, пронизывающей цистерну, и расширяемый элемент, который выполнен в виде мешка из гибкого материала, образующего замкнутый объем формы близкой к цилиндрической. Ёмкость цистерны выбрана из расчёта,
405 что вес цистерны, заполненной цементирующим составом, превышает выталкивающую силу потока, вытекающего из скважины. В верхней части труба снабжена запорным узлом для откачки нефтепродуктов или закачки в скважину цементирующего состава, при этом запорный элемент снабжён элементами разъёмного соединения с трубопроводом для откачки нефти или закачки
410 цементирующего состава. Цистерна снабжена поршнем, разделяющим внутреннее пространство цистерны на, по меньшей мере, две полости: первая заполнена цементирующим составом и сообщается с внутренним пространством расширяемого элемента, а вторая снабжена насосом для закачки воды.
Длина трубы выбирается так, чтобы расширяемый элемент мог
415 располагаться на участке скважины с не разрушенными стенками.
Расширяемый элемент обвязан эластичными ремнями, а цистерна снабжена креплениями для подвески на спускаемый трос, которве выполнены с возможностью смещения центра тяжести для изменения угла наклона конструкции;
420 Устройство снабжено клапаном, например электромагнитным, для предотвращения преждевременного вытекания цементирующего состава под собственным весом внутрь расширяемого элемента;
Полость цистерны, предназначенная для закачки в нее забортной воды, снабжена насосом с кабелем для его управления с борта надводного аппарата. 425 Насос и электромагнитный клапан снабжён кабелем для управления с борта надводного аппарата
Конструкция снабжена элктродвижителем с видеокамерой и прожектором для управления с борта надводного аппарата без привлечения робота.
Труба внутри цистерны выполнена в виде направляющей для движения 430 поршня.
Длина трубы выбирается так, чтобы размер расширяемого элемента был достаточным для надежного глушения скважины.
На борта цистерны для каждой полости устанавливаются мембранные клапана для выравнивания в них давления с окружающей средой.
435 Устройство для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, вариант 2 работает следующим образом.
Одна полость цистерны, заполняется цементирующим составом. Другая полость, предназначенная для закачки забортной воды заполняется забортной водой, для предотвращения её деформации на глубине. Устройство в рабочем
440 состоянии подвешивается на тросе и спускается с судна в район аварийной скважины. Благодаря вытянутому крепёжному элементу, устройство в подвешенном состоянии имеет стабильную вертикальную ориентацию. Если устье скважины имеет наклон, то за счет смещения точки подвеса, и, соответственно центра тяжести, задается необходимый угол наклона
445 конструкции. С помощью робота или батискафа труба, расположенная ниже цистерны направляется в устье скважины, после чего устройство опускается в скважину. Устройство может быть снабжено управляемыми движителями, видеокамерами и прожекторами для управления его пространственной ориентацией с судна без привлечения робота или батискафа. 450 В исходном состоянии расширяемый элемент находится в свёрнутом состоянии, и стянут в нескольких местах эластичными ремнями для исключения какого-либо провисания при подготовке устройства над поверхностью воды и какого-либо сопротивления вводу устройства в скважину. Запорный узел полой трубы открыт. Мембранные клапана выравнивают давление в цистерне с
455 давлением окружающей среды, предотвращая гидравлический удар при включении насоса и открытии электромагнитного клапана вблизи дна. Клапан или задвижка между цистерной и расширяемым элементом заперт, предотвращая поступление цементирующего состава в расширяемый элемент.
Масса конструкции с цементирующим составом и открытая в исходном
460 состоянии полая труба позволяют преодолеть выталкивающую силу фонтанирующей смеси флюида, действующую на расширяемый элемент. Диаметр трубы выбирается из условия необходимого снижения выталкивающей силы на расширяемый элемент за счет свободного истечения сквозь нее потока флюида - чем больше ее внутренний диаметр, тем ниже величина этой силы. Длина трубы
465 выбирается из условия попадания на глубину с не разрушенными стенками обсадной колонны или на глубину, где степень разрушения стенок скважины считают допустимыми. В конечном положении ввода устройства в скважину цистерна нижней своей частью упирается в торец обсадной колонны или превентор, либо на грунт.
470 После ввода устройства в скважину включают насос, который обеспечивает закачку забортной воды в соответствующий отсек цистерны (Фиг. 4 показано стрелкой) создавая избыточное давление, которое толкает поршень, который в свою очередь выталкивает цементирующую смесь в расширяемый элемент через соответствующее соединение, при этом клапан или задвижка между цистерной и
475 расширяемым элементом открываются. Поршень двигается внутри цистерны вдоль трубы, выполняющей роль направляющей.
Цементирующая смесь из цистерны попадает в расширяемый элемент, который расширяется, увеличиваясь в объёме. Поток флюида свободно протекает сквозь трубу в море, снижая выталкивающую силу на расширяемый элемент.
380 При увеличении объёма расширяемого элемента эластичные ремни вытягиваются или обрываются, не препятствуя увеличению объёма расширяемого элемента. Стенки расширяемого элемента выполнены из гибкого материала поэтому при наполнении расширяемого элемента цементирующим составом, материл 485 прилегает к внутренним стенкам скважины повторяя неровности ее поверхности и обеспечивая жёсткую фиксацию устройства в скважине после затвердевания цементирующего состава.
На время затвердевания цементирующего состава в расширяемом элементе с помощью насоса поддерживают давление, превосходящее выталкивающую силу 490 потока флюида на расширяемый элемент. После затвердевания цементирующего состава устройство представляет собой надёжное препятствие для неконтролируемого выхода флюида из скважины и скважина становится управляемой.
После полного затвердевания цементирующего состава запорный узел, 495 установленный на конце трубы, перекрывается, либо используется для откачки флюида или закачки в скважину цементирующего состава для полного ее глушения, при этом трубопровод подключают через разъёмные элементы запорного узла.
Заявленное устройство может быть выполнено из прочной ткани типа 500 кевлар, листового и профильного металла путём его механической обработки с применением стандартных приборов: водяного насоса, электродвигателя и пр.
Таким образом, заявленное устройство обеспечивает возможность аварийного глушения фонтанирующей скважины, за счёт преодоления выталкивающей силы фонтанирующего потока нефтепродуктов, действующей на 505 расширяемый элемент.
Использование заявленного устройства исключает вымывания цементирующего состава из заглушаемой скважины.
Кроме того, на этапе до полного глушения скважины устройство обеспечивает управляемый доступ в канал ствола скважины.
510
515

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, заключающийся в закачке цементного раствора, отличающийся тем, что предварительно исходя из состояния скважины и давления в ней определяют
520 размер участка скважины, на котором будет осуществляться цементирование, и глубину установки инжектора в скважине, опускают на дно и вводят в устье аварийной скважины на заданную глубину инжектор, закреплённый на цистерне с цементирующим составом и размещённый внутри мешка из гибкого материала, заполняют мешок цементирующим составом, закачивая его в мешок из цистерны
525 через инжектор, обеспечивают плотное прилегание внешней поверхности мешка к внутренней поверхности участка скважины, при этом удерживают инжектор на заданной глубине за счёт веса всей конструкции, заполненной цементирующим составом, после закачки цементирующего состава поддерживают давление в мешке до затвердевания цементирующего состава.
530 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что инжектор вводят в устье скважины непосредственно или через открытый аварийный превентор с помощью робота или батискафа.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выбирают вес цистерны с цементирующим составом так, чтобы он превышал силу выталкивания инжектора
535 из скважины во время закачки цементирующего состава.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выбирают размеры мешка, материал из которого он изготавливается и давление закачки цементирующего состава так, чтобы мешок после закачки в него цементирующего состава заполнил внутренний объем участка скважины, и своей внешней поверхностью плотно
540 прилегал к внутренней поверхности скважины.
5. Устройство для реализации способа аварийного глушения скважины с подводным расположением устья, содержащее трубу и расширяемый элемент, отличающееся тем, что в него введена устанавливаемая на устье скважины цистерна для цементирующего состава жестко соединенная с трубой, цистерна
545 снабжена поршнем, разделяющим внутреннее пространство цистерны, по меньшей мере, на две полости: первая полость заполнена цементирующим составом и соединена с трубой для закачки цементирующего состава внутрь расширяемого элемента, а вторая полость выполнена с возможностью её заполнения забортной водой, при этом труба выполнена с заглушённым нижним
559 концом, а расширяемый элемент выполнен из гибкого материала, с возможностью заполнения его внутреннего пространства цементирующим составом из цистерны через отверстие в боковой стенке трубы.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что длина трубы выбирается так, чтобы расширяемый элемент мог располагаться на участке скважины с не
555 разрушенными стенками и имел длину достаточную для надёжного глушения скважины.
7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что длина расширяемый элемент выполнен в виде мешка в форме, близкой к цилиндру и в исходном состоянии обвязан эластичными ремнями.
560 8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что цистерна снабжена креплениями для подвески на спускаемый трос и выполнены с возможностью смещения центра тяжести для изменения угла наклона конструкции.
9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что цистерна снабжена направляющими для движения поршня.
565 " 10. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что внутреннее пространство первой полости цистерны связано с внутренним пространством трубы через клапан или управляемую задвижку для предотвращения преждевременного вытекания цементирующего состава под собственным весом внутрь расширяемого элемента.
570 1 1. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что вторая полость цистерны, снабжена насосом с кабелем для его управления с борта надводного аппарата.
12. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что конструкция снабжена элктродвижителем с видеокамерой и прожектором для управления устройством с борта надводного аппарата.
575 13. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что нижний торец трубы снабжён коническим наконечником-заглушкой .
14. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что торцевая часть расширяемого элемента закреплена на подпружиненной муфте, установленной на трубе, с возможностью ее перемещения вдоль трубы при увеличении объема
580 расширяемого элемента.
15. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что на борта цистерны для каждой полости устанавливаются мембранные клапана для выравнивания в них давления с окружающей средой.
16. Устройство для реализации способа аварийного глушения скважины с 585 подводным расположением устья, содержащее трубу и расширяемый элемент, отличающееся тем, что в него введена устанавливаемая на устье скважины цистерна для цементирующего состава жестко соединенная с трубой, цистерна снабжена поршнем, разделяющим внутреннее пространство цистерны, по меньшей мере, на две полости: первая заполнена цементирующим составом и
590 соединена с внутренним пространством расширяемого элемента, а вторая выполнена с возможностью её заполнения забортной водой, расширяемый элемент выполнен из гибкого материала, с возможностью заполнения его внутреннего пространства цементирующим составом из цистерны, и охватывает нижний участок трубы, а верхний участок трубы снабжен запирающим узлом с
595 элементами крепления трубопровода.
17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что длина трубы выбирается так, чтобы расширяемый элемент мог располагаться на участке скважины с не разрушенными стенками и имел длину достаточную для надёжного глушения скважины;
600 18. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что расширяемый элемент выполнен в виде мешка в форме близкой к цилиндрической и в исходном состоянии обвязан эластичными ремнями;
19. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что цистерна снабжена креплениями для подвески на спускаемый трос, которые выполнены с
605 возможностью смещения центра тяжести для изменения угла наклона конструкции;
20. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что внутреннее пространство первой полости цистерны связано с внутренним пространством расширяемого элемента через клапан или управляемую задвижку для предотвращения
610 преждевременного вытекания цементирующего состава под собственным весом внутрь расширяемого элемента;
21. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что вторая полость цистерны снабжена насосом с кабелем для его управления с борта надводного аппарата;
22. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что участок трубы 615 расположенный внутри цистерны выполнен в виде направляющей для движения пор ня;
23. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что запирающий узел с элементами крепления трубопровода установлен в верхней части трубы и предназначен для вывода потока флюидов или закачки в скважину
620 цементирующего состава;
24. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что конструкция снабжена элктродвижителем с видеокамерой и прожектором для управления устройством с борта надводного аппарата;
25. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что торцевая часть 625 расширяемого элемента закреплена на подпружиненной муфте, установленной на трубе, с возможностью ее перемещения вдоль трубы при увеличении объема расширяемого элемента;
26. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что на борта цистерны для каждой полости устанавливаются мембранные клапана для выравнивания в них 630 давления с окружающей средой.
635
640
645
PCT/RU2011/000319 2010-07-14 2011-05-11 Способ глушения подводной скважины и устройство для его реализации WO2012008870A1 (ru)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SG2013004486A SG187148A1 (en) 2010-07-14 2011-05-11 Method of emergency killing of a well of underwater head position and a device for its implementation (variants)
US13/809,645 US9010435B2 (en) 2010-07-14 2011-05-11 Method and device for emergency killing of an underwater oil/gas well
EA201300090A EA022844B1 (ru) 2010-07-14 2011-05-11 Способ аварийного глушения скважины с подводным расположением устья и устройство для его осуществления (варианты)
KR1020137003691A KR101675186B1 (ko) 2010-07-14 2011-05-11 수중 유정을 봉쇄하는 방법 및 상기 방법을 실행하는 장치
CA2841627A CA2841627C (en) 2010-07-14 2011-05-11 Method and device for emergency killing of an underwater oil/gas well
NO20130237A NO346507B1 (no) 2010-07-14 2013-02-13 Fremgangsmåte for plugging av en undersjøisk brønn og apparat for å utføre fremgangsmåten

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010129040 2010-07-14
RU2010129040/03A RU2449109C2 (ru) 2010-07-14 2010-07-14 Способ аварийного глушения скважины с подводным расположением устья и устройство для его осуществления (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012008870A1 true WO2012008870A1 (ru) 2012-01-19

Family

ID=45469667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2011/000319 WO2012008870A1 (ru) 2010-07-14 2011-05-11 Способ глушения подводной скважины и устройство для его реализации

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9010435B2 (ru)
KR (1) KR101675186B1 (ru)
CA (1) CA2841627C (ru)
EA (1) EA022844B1 (ru)
NO (1) NO346507B1 (ru)
RU (1) RU2449109C2 (ru)
SG (1) SG187148A1 (ru)
WO (1) WO2012008870A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120234553A1 (en) * 2011-03-17 2012-09-20 Murphy Kent D Mechanism for plugging subsea leaks
WO2013090977A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-27 Nautilus Minerals Pacific Pty Ltd A delivery method and system
DE102013003639B3 (de) * 2013-03-05 2014-06-18 Uwe ROHDE Vorrichtung und Verfahren zum Abführen eines aus dem Meeresgrund hervorquellenden Materials
US9334707B1 (en) * 2013-03-19 2016-05-10 Roy L. Adger, Jr. Emergency well plug apparatus
US20150159455A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Julius C. Trawick System and method to stop underwater oil well leaks
GB201417556D0 (en) * 2014-10-03 2014-11-19 Meta Downhole Ltd Improvements in or relating to morphing tubulars
US10287849B2 (en) * 2015-10-19 2019-05-14 Exxonmobil Upstream Resarch Company Subsea well control system
US9784062B1 (en) 2016-03-18 2017-10-10 Horacio Solis Pipe cutting and plugging device
RU2726742C1 (ru) * 2019-10-08 2020-07-15 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром газобезопасность" Способ ликвидации открытых фонтанов на морских скважинах при подводном расположении их устья
CN114635659B (zh) * 2022-04-07 2023-10-31 中勘资源勘探科技股份有限公司 一种地面钻孔负压式封堵漏失地层井口装置及方法
US20230366312A1 (en) * 2022-05-12 2023-11-16 Baker Hughes Energy Technology UK Limited System and method for subsea well leak detection and containment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1458560A1 (ru) * 1986-07-09 1989-02-15 А. К. Ермаков, С. А. Ермаков и А.А. Абрашин Устройство дл глушени нефтегазовых скважин
RU2010951C1 (ru) * 1991-09-30 1994-04-15 Алексей Николаевич Белашов Запорная арматура и устройство для ее принудительного наведения на устьевое оборудование открыто фонтанирующей скважины
US5435388A (en) * 1993-04-26 1995-07-25 Matthews; Bruce Well plugging apparatus and method
RU2100567C1 (ru) * 1992-04-24 1997-12-27 Валерий Иванович Ивашов Способ глушения глубоких и сверхглубоких скважин и трубопроводов

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU90016A1 (ru) * 1950-04-08 1950-11-30 В.В. Тетеревенков Гидропневматический паккер
US2922478A (en) * 1956-07-30 1960-01-26 Halliburton Oil Well Cementing Well packer
US4616987A (en) * 1985-06-17 1986-10-14 Vetco Offshore Industries, Inc. Internal bore impression tool
SU1576684A1 (ru) * 1987-11-25 1990-07-07 Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа Пакер дл ликвидации открытых нефт ных и газовых фонтанов
RU2131970C1 (ru) * 1997-11-26 1999-06-20 Предприятие "Астраханьгазпром" РАО "Газпром" Способ глушения скважин
US7108006B2 (en) * 2001-08-24 2006-09-19 Vetco Gray Inc. Subsea actuator assemblies and methods for extending the water depth capabilities of subsea actuator assemblies
US6615923B1 (en) * 2002-07-17 2003-09-09 Milford Lay, Jr. ROV-deployable subsea wellhead protector
EP1757770A1 (en) * 2005-08-25 2007-02-28 Services Petroliers Schlumberger (Sps) Method and apparatus to set a plug in a wellbore
US7735567B2 (en) * 2006-04-13 2010-06-15 Baker Hughes Incorporated Packer sealing element with shape memory material and associated method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1458560A1 (ru) * 1986-07-09 1989-02-15 А. К. Ермаков, С. А. Ермаков и А.А. Абрашин Устройство дл глушени нефтегазовых скважин
RU2010951C1 (ru) * 1991-09-30 1994-04-15 Алексей Николаевич Белашов Запорная арматура и устройство для ее принудительного наведения на устьевое оборудование открыто фонтанирующей скважины
RU2100567C1 (ru) * 1992-04-24 1997-12-27 Валерий Иванович Ивашов Способ глушения глубоких и сверхглубоких скважин и трубопроводов
US5435388A (en) * 1993-04-26 1995-07-25 Matthews; Bruce Well plugging apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
KR101675186B1 (ko) 2016-11-10
EA022844B1 (ru) 2016-03-31
US20130118756A1 (en) 2013-05-16
EA201300090A1 (ru) 2013-05-30
CA2841627A1 (en) 2012-01-19
RU2449109C2 (ru) 2012-04-27
NO346507B1 (no) 2022-09-12
NO20130237A1 (no) 2013-02-13
KR20130041206A (ko) 2013-04-24
US9010435B2 (en) 2015-04-21
CA2841627C (en) 2018-07-31
RU2010129040A (ru) 2012-01-20
SG187148A1 (en) 2013-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2449109C2 (ru) Способ аварийного глушения скважины с подводным расположением устья и устройство для его осуществления (варианты)
US7946351B2 (en) Method and device for sealing a void incompletely filled with a cast material
US8763688B2 (en) High pressure oil pipe bullet plug
US20170130554A1 (en) Single-Run Well Abandoning Method and Apparatus
BR102014028614A2 (pt) sistema de liberação de esfera, conjunto de instalação de revestimento e método para suspender uma coluna tubular interna a partir de uma coluna tubular externa
BR102014028665A2 (pt) ferramenta de ajuste, conjunto de instalação, sistema e método para suspender uma coluna de tubos
US20110318108A1 (en) Method and apparatus for containing an oil spill caused by a subsea blowout
US6626248B1 (en) Assembly and method for jarring a drilling drive pipe into undersea formation
MX2014010170A (es) Acumulador pirotecnico de presion.
US20220412178A1 (en) Actively controlled bailer
RU2578095C1 (ru) Способ изоляции притока вод в необсаженном горизонтальном участке ствола добывающей скважины
US6715962B2 (en) Assembly and floatation method for drilling drivepipe
US20130000919A1 (en) Oil well control system
CA2997006C (en) Methods for placing a barrier material in a wellbore to permanently leave tubing in casing for permanent wellbore abandonment
AU2011357651B2 (en) Subsea crude oil and/or gas containment and recovery system and method
CN117396649A (zh) 海底锚具安装系统
US3450201A (en) Extensible caisson for underwater well
RU105937U1 (ru) Техническое устройство для герметизации устья скважины, аварийно-фонтанирующей нефтью или газом
US20010027878A1 (en) Assembly and floatation method for drilling drivepipe and jarring system
GB2096674A (en) Remote grouting system
US20190003281A1 (en) Configuring a velocity string in a production tubing of a wet gas production well

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11807124

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13809645

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201300090

Country of ref document: EA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137003691

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11807124

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2841627

Country of ref document: CA