Способ ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах
Владельцы патента RU 2382175:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (RU)
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах. Технический результат состоит в обеспечении безопасности тушения пожара и аварийно-восстановительных работ за счет определения радиуса безопасной зоны производства работ. Способ включает отвод флюида, перекрытие фонтана, его задавливание и воздействие на пламя путем орошения охлаждающей жидкостью. Лафетные стволы размещают за пределами зоны безопасного производства работ с наветренной стороны. При этом радиус зоны безопасного проведения работ определяют с учетом температуры окружающего воздуха и объема охлаждающей жидкости. При температуре окружающего воздуха минус 35°С и при объеме охлаждающей жидкости из одного лафета 20 м3 радиус безопасного производства составляет 55 м от устья скважины. Лафетные стволы устанавливают на расстоянии 3 м друг от друга по сектору. 1 табл.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, в частности к ликвидации открытых горящих фонтанов на газоконденсатных скважинах в зимний период.
Из опыта ликвидации открытых горящих фонтанов на нефтегазовых скважинах известно, что первоначально проводятся работы по тушению пламени горящего фонтана и лишь потом приступают к работам по ликвидации открытого фонтана. При этом высока вероятность повторного самовозгорания разлитых на устье и по территории возле устья жидких углеводородов, что может привести к человеческим жертвам.
Известен способ ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, включающий отвод флюида, перекрытие фонтана, его задавливание и воздействие на пламя, путем орошения охлаждающей жидкостью [Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов / В.Р.Радковский и др. - М.: Недра, 1996. - С.142].
Недостатками этого способа при ликвидации открытых горящих фонтанов на нефтегазовых скважинах являются недостаточная надежность и безопасность производства работ по ликвидации открытого фонтана в зимний период. При постоянном орошении устья и территории возле устья охлаждающей жидкостью, водой возникает густой туман, приводящий к полной потери видимости и препятствующий непрерывности производства работ. Это влечет за собой остановки в процессе аварийно-восстановительных работ, увеличение их продолжительности и стоимости.
Известен способ ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, включающий отвод флюида, перекрытие фонтана, его задавливание и воздействие на пламя, путем орошения охлаждающей жидкостью [Патент РФ 2074949].
Недостатками этого способа при ликвидации открытых горящих фонтанов на нефтегазовых скважинах являются недостаточная надежность и безопасность производства работ по ликвидации открытого фонтана в зимний период. При воздействии на пламя жидким азотом возникает густой туман, приводящий к полной потери видимости и препятствующий непрерывности производства работ. Это влечет за собой остановки в процессе аварийно-восстановительных работ, увеличение их продолжительности и стоимости.
Задача, стоящая при создании изобретения, состоит в разработке надежного и безопасного способа ликвидации открытых горящих фонтанов на нефтегазовых скважинах.
Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в обеспечении безопасности тушения пожара и аварийно-восстановительных работ за счет определения радиуса безопасной зоны производства работ при тушении пожара открытого фонтана в зимний период и размещения лафетных стволов за пределами этой зоны.
Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном способе ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, включающем отвод флюида, перекрытие фонтана, его задавливание и воздействие на пламя, путем орошения охлаждающей жидкостью, для чего лафетные стволы размещают за пределами зоны безопасного производства работ с наветренной стороны, радиус зоны безопасного проведения работ определяют с учетом температуры окружающего воздуха и объема охлаждающей жидкости, при этом для температуры окружающего воздуха минус 35°С и при объеме охлаждающей жидкости из одного лафета 20 м3 радиус безопасного производства составляет 55 м от устья скважины, а лафетные стволы устанавливают на расстоянии 3 м друг от друга по сектору.
Способ реализуется следующим образом.
Вначале определяют радиус зоны безопасного производства работ по тушению пожара и ликвидации открытого газового фонтана (R), являющийся функцией температуры окружающего воздуха (Т) и объема подаваемой на устье охлаждающей жидкости (V). В общем случае эта зависимость имеет вид:
R=F(T,V)
Для получения конкретного выражения функции F для условий безопасного производства работ по тушению пожара и ликвидации открытого газового фонтана в зимних условиях были проведены экспериментальные работы на опытном полигоне Уренгойского месторождения. Результаты эксперимента сведены в таблицу.
| Таблица | |||
| Значения радиуса зоны безопасного производства работ на устье скважины в зимний период в зависимости от температуры окружающего воздуха и объема подаваемой охлаждающей жидкости | |||
| Температура воздуха, °С | Радиус зоны безопасного производства работ | ||
| Объем подаваемой жидкости (20 м3) |
Объем подаваемой жидкости (40 м3) |
Объем подаваемой жидкости (80 м3) |
|
| минус 5 | 100 | 60 | 20 |
| минус 10 | 80 | 30 | 10 |
| минус 20 | 65 | 20 | 5 |
| минус 30 | 60 | 15 | 3 |
| минус 35 | 55 | 12 | 1,5 |
| минус 40 | 50 | 10 | 0 |
Обработка результатов эксперимента осуществлена методом регрессионного анализа. Анализ результатов эксперимента в плоскости параметров R-T для ряда фиксированных значений V=const показал, что искомая функция F может быть аппроксимирована квадратичной по параметрам Т и V зависимостью:
где а0, …,а5 - коэффициенты уравнения (3), подлежащие определению на основе имеющихся экспериментальных данных (см. таблицу).
Значения коэффициентов a0, …, a5 были определены методом наименьших квадратов путем минимизации следующего функционала:
где n - общее число экспериментальных точек в таблице;
Ti, Vi - значения параметров Т и V из таблицы.
Проведенный поиск минимума функции (4) по параметрам а0, …, a5;
позволил получить искомые значения неизвестных a0, …, a5 для системы шести линейных уравнений:
После решения этой системы получено:
| а0=185,193; | a1=3,253; | а2=-4,252; |
| а3=-0,014; | а4=0,037; | а5=0,029. |
В результате искомая зависимость (3), аппроксимирующая экспериментальные данные таблицы, имеет вид:
R=185,193+3,253*Т-4,252*V-0,014*T*V+0,037*T2+0,029*V2,
где R - радиус зоны безопасного производства работ на устье в зимний период, м;
Т - минусовая температура окружающего воздуха, °С;
V - объем охлаждающей жидкости, м3.
Полученная зависимость позволяет определять радиус зоны безопасного производства работ на устье в зимний период при любых отрицательных температурах окружающего воздуха и при различных объемах охлаждающей жидкости, подаваемой на устье в процессе его орошения.
После определения радиуса зоны безопасного производства работ осуществляют расстановку лафетных стволов на близлежащей возле устья территории за пределами этой зоны. При этом лафетные стволы размещают с наветренной стороны, сектором.
После этого посредством лафетных стволов проводят тушение пожара на устье фонтанирующей скважины. Размещение лафетных стволов за пределами зоны безопасного производства работ с наветренной стороны обеспечивает безопасность лафетных расчетов, а размещение лафетных стволов сектором обеспечивает хорошую взаимную видимость расчетов и оперативность управления ими.
После тушения пожара проводят работы по наведению запорной арматуры на устье скважины. При этом во избежание повторного воспламенения разлитых возле устья жидких углеводородов осуществляется орошение наводимой на устье запорной арматуры.
После наведения запорной арматуры на устье приступают к работам по глушению скважины по известным методикам.
Например, в скважину спускают лифтовые трубы и через них на забой закачивают жидкость глушения (буровой или технологический раствор) соответствующей плотности и залавливают скважину. При необходимости проводится дополнительное блокирование продуктивного пласта от проникновения в него фильтратов бурового или технологического раствора.
Пример конкретного выполнения.
При ликвидации открытого фонтана на скважине №715 Северо-Уренгойского месторождения мощностью 10 млн м3/сут. в зимний период при тушении пожара возник густой туман, видимость упала до нуля, работы были прекращены.
Поэтому были проведены расчеты по определению радиуса зоны безопасного производства работ. При температуре окружающего воздуха минус 35°С и с учетом подачи жидкости из одного лафета 20 м3 был рассчитан радиус зоны безопасного производства работ, который составил 55 м от устья фонтанирующей скважины.
За пределами этого радиуса были расставлены лафетные стволы с наветренной стороны сектором. Сегмент этого сектора составлял по 30°. В обе стороны от вектора ветра. Расстояние между лафетными стволами было 3 м.
Провели первоначальное орошение прилегающей к устью территории, после чего приступили к тушению пожара.
После завершения тушения пожара продолжили орошение прилегающей к устью территории.
Затем приступили к наведению запорной арматуры на устье скважины. При этом проводили орошение наводимой на устье скважины запорной арматуры. После наведения запорной арматуры на устье приступили к работам по глушению скважины закачиванием через спущенные в скважину бурильные трубы водного раствора хлористого кальция.
Предлагаемый способ тушения пожара и ликвидации открытого фонтана на нефтегазовых скважинах более надежен и безопасен по сравнению с традиционными способами, так как обеспечивает проведение работ обслуживающим персоналом из безопасной зоны, в которой отсутствует туман и потеря видимости, обеспечивает более надежное и безопасное проведение работ по ликвидации самого фонтана.
Способ ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, включающий отвод флюида, перекрытие фонтана, его задавливание и воздействие на пламя путем орошения охлаждающей жидкостью, для чего лафетные стволы размещают за пределами зоны безопасносного производства работ с наветренной стороны, отличающийся тем, что радиус зоны безопасного проведения работ определяют с учетом температуры окружающего воздуха и объема охлаждающей жидкости, при этом для температуры окружающего воздуха минус 35°С и при объеме охлаждающей жидкости из одного лафета 20 м3 радиус безопасного производства составляет 55 м от устья скважины, а лафетные стволы устанавливают на расстоянии 3 м друг от друга по сектору.
