Способ предупреждения взрывов при бурении, освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин (варианты)

 

Изобретение относится к области обеспечения взрывобезопасности при добыче нефти и газа. Способ включает вытеснение жидкости из скважины подачей в скважину инертной газовой смеси. При подготовке инертной газовой смеси атмосферный воздух предварительно сжимают по крайней мере двумя винтовыми компрессорами. Пропускают атмосферный воздух под давлением через установку, задерживающую кислород, и сжимают до рабочего давления подачи в скважину в поршневом компрессоре. Привод винтовых и поршневого компрессоров осуществляют от одного приводного двигателя. Потоки сжатого воздуха на выходе винтовых компрессоров до подачи в установку, задерживающую кислород, объединяют в один поток. В другом варианте атмосферный воздух предварительно сжимают по крайней мере одним винтовым компрессором и низкоатмосферными ступенями поршневого компрессора. До рабочего давления сжимают в высокоатмосферных ступенях поршневого компрессора. Изобретение позволяет повысить производительность способа. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обеспечения взрывобезопасности при добыче нефти и газа.

Известен способ предупреждения взрывов при бурении, освоении и эксплуатации скважин, заключающийся в вытеснении жидкости, находящейся в скважине (буровой раствор, промывочный раствор, ингибитор коррозии и др.), путем нагнетания в скважину инертного газа, в частности азота (патент US 3722594, кл. Е 21 В 21/00, 1973).

Известен также способ предупреждения взрывов при закачке в скважину газообразных агентов, включающий вытеснение промывочной жидкости из скважины, сжатой до рабочего давления подачи, в скважину газовой инертной смесью с содержанием кислорода, не превышающим минимальную взрывоопасную концентрацию (Бронзов А.С. “Бурение скважин с использованием газообразных агентов”, Москва, “Недра”, 1979, с.114-119).

Данные способы требуют доставки к скважине при помощи передвижной установки баллонов с азотом, что приводит к необходимости прерывания процесса освоения скважины для периодической дозаправки установки азотом.

Наиболее близким к предложенному является способ, заключающийся в вытеснении промывочной жидкости из скважины, сжатой до рабочего давления высокоатмосферными ступенями компрессора газовой инертной смесью, которую получают из атмосферного воздуха путем его предварительного сжатия низкоатмосферными ступенями компрессора и пропускания через установку, задерживающую кислород и пары воды, при этом содержание кислорода в полученной газовой инертной смеси менее взрывоопасной концентрации (RU 97104728/03, кл.6 Е 21 В 35/00, 1997).

Недостатком способа является недостаточная производительность низкоатмосферной ступени компрессора.

Технической задачей изобретения является повышение производительности способа.

В первом варианте способа поставленная задача решается тем, что в способе предупреждения взрывов при бурении, освоении и эксплуатации скважин, включающем вытеснение жидкости из скважины подачей в скважину инертной газовой смеси, причем при подготовке инертной газовой смеси предварительно сжимают атмосферный воздух, пропускают его под давлением через установку, задерживающую кислород, и сжимают до рабочего давления подачи в скважину, предварительное сжатие воздуха осуществляют по крайней мере двумя винтовыми компрессорами, а сжатие до рабочего давления осуществляют в поршневом компрессоре, причем привод винтовых и поршневого компрессоров осуществляют от одного приводного двигателя, при этом потоки сжатого воздуха на выходе винтовых компрессоров до подачи в установку, задерживающую кислород, объединяют в один поток.

При этом привод винтовых компрессоров осуществляют одной ведущей шестерней, установленной на валу, соединяющем приводной двигатель и поршневой компрессор.

Во втором варианте способа поставленная задача решается тем, что в способе предупреждения взрывов при бурении, освоении и эксплуатации скважин, включающем вытеснение жидкости из скважины подачей в скважину инертной газовой смеси, причем при подготовке инертной газовой смеси предварительно сжимают атмосферный воздух, пропускают его под давлением через установку, задерживающую кислород, и сжимают до рабочего давления подачи в скважину, предварительное сжатие воздуха осуществляют по крайней мере одним винтовым компрессором и низкоатмосферными ступенями поршневого компрессора, а сжатие до рабочего давления осуществляют в высокоатмосферных ступенях поршневого компрессора, причем привод винтового и поршневого компрессоров осуществляют от одного приводного двигателя, при этом потоки сжатого воздуха на выходе винтового компрессора и низкоатмосферных ступеней поршневого компрессора до подачи в установку, задерживающую кислород, объединяют в один поток.

При этом привод каждого винтового компрессора осуществляют ведущей шестерней, установленной на валу, соединяющем приводной двигатель и поршневой компрессор.

На фиг.1 изображена схема процесса подачи газовой инертной смеси в скважину, на фиг.2 и 3 - варианты выполнения установки для выработки и сжатия газовой инертной смеси.

При бурении скважины, ее освоении, обработке, удалении песчаных и глиняных пробок, при осушении и обезвоживании нефтяной или газовой скважины требуется подача в скважину газа. Например, для предотвращения возможности взрыва вытеснение промывочной жидкости производится нагнетанием в кольцевое пространство между обсадной колонной 1 и насосно-компрессорными трубами 2, либо нагнетанием по насосно-компрессорным трубам сжатой газовой инертной смеси.

Для этого используется передвижная компрессорная станция, содержащая низкоатмосферную ступень 3, установку 4 выработки газовой инертной смеси и дожимающую ступень 5. Низкоатмосферная ступень может содержать, например, два винтовых компрессора 6 и 7 или винтовой компрессор 8 и низкоатмосферную ступень 9 поршневого компрессора. Привод винтовых компрессоров 6, 7 и 8 осуществляется посредством шестерни 10, установленной на валу 11, соединяющем приводной двигатель 12 и поршневой компрессор.

Дожимающая ступень может содержать поршневой дожимающий компрессор 13 или высокоатмосферные ступени 14 поршневого компрессора.

Установка может содержать большее число компрессоров. Количество компрессоров и их производительность определяются из условий обеспечения непрерывности работы компрессорной системы и обеспечения давления, достаточного для эффективного вытеснения жидкости из скважины.

Формула изобретения

1. Способ предупреждения взрывов при бурении, освоении и эксплуатации скважин, включающий вытеснение жидкости из скважины подачей в скважину инертной газовой смеси, причем при подготовке инертной газовой смеси предварительно сжимают атмосферный воздух, пропускают его под давлением через установку, задерживающую кислород, и сжимают до рабочего давления подачи в скважину, отличающийся тем, что предварительное сжатие воздуха осуществляют, по крайней мере, двумя винтовыми компрессорами, а сжатие до рабочего давления осуществляют в поршневом компрессоре, причем привод винтовых и поршневого компрессоров осуществляют от одного приводного двигателя, при этом потоки сжатого воздуха на выходе винтовых компрессоров до подачи в установку, задерживающую кислород, объединяют в один поток.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что привод винтовых компрессоров осуществляют одной ведущей шестерней, установленной на валу, соединяющем приводной двигатель и поршневой компрессор.

3. Способ предупреждения взрывов при бурении, освоении и эксплуатации скважин, включающий вытеснение жидкости из скважины подачей в скважину инертной газовой смеси, причем при подготовке инертной газовой смеси предварительно сжимают атмосферный воздух, пропускают его под давлением через установку, задерживающую кислород, и сжимают до рабочего давления подачи в скважину, отличающийся тем, что предварительное сжатие воздуха осуществляют, по крайней мере, одним винтовым компрессором и низкоатмосферными ступенями поршневого компрессора, а сжатие до рабочего давления осуществляют в высокоатмосферных ступенях поршневого компрессора, причем привод винтового и поршневого компрессоров осуществляют от одного приводного двигателя, при этом потоки сжатого воздуха на выходе винтового компрессора и низкоатмосферных ступеней поршневого компрессора до подачи в установку, задерживающую кислород, объединяют в один поток.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что привод каждого винтового компрессора осуществляют ведущей шестерней, установленной на валу, соединяющем приводной двигатель и поршневой компрессор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3