Способ разделительной резки металлоконструкций и оборудования

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для дистанционной разделительной резки аварийных металлоконструкций и объемного оборудования, а также для выполнения работ на морских буровых платформах с целью последующего удаления оборудования из аварийной зоны. Способ осуществляется установкой мобильного технологического комплекса на палубе судна, изменением направления лазерного луча вокруг металлоконструкции до совмещения с первоначальным положением, повторением изменения направления лазерного луча операции до разделки металлоконструкции. Технический результат заключается в оперативном сокращении времени проведения аварийных работ, значительном уменьшении объемов потерь ценного сырья, снижении рисков для персонала и снижении экологической опасности разлива нефти. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для дистанционной разделительной резки аварийных металлоконструкций и объемного оборудования, а также для выполнения работ на морских буровых платформах, с целью их последующего удаления оборудования из аварийной зоны.

Известны способы расчистки металлоконструкций аварийной скважины (1, стр. 231…242), при которых выполняемые оперативным персоналом операции по разделке металлоконструкций осуществляются с использованием механизмов, специальных приспособлений, инструментов. При этом работы производятся с высокой степенью опасности для персонала в зоне действия аварийно фонтанирующей струи, что сопряжено также с нарушением работоспособности применяемой техники и опасной экологической обстановкой.

Известен патент №2397055 RU на «Лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных объектов» (2). Комплекс содержит технологический лазер, элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных зеркал, оптико-фокусирующую головку с механизмом ее перемещения по трем координатам и технологический стол для обрабатываемого изделия.

Недостатком изобретения является невозможность использовать в аварийных морских условиях при высокой сложности объекта.

Известен патент №2479395 RU на «Способ лазерной резки металла или сплава» (3), в котором осуществляют резку различных металлов под водой для высокого качества реза.

Недостатком является невозможность использования на судах для резки в аварийных морских условиях металлоконструкции.

Известен патент на изобретение №: 2049631RU на "Способ лазерной резки объемных конструкций" (4), в котором лазерная резка объемных конструкций, имеющих внутренние полости, производится в направлении сфокусированного лазерного излучения в место предполагаемого реза, причем лазерное излучение периодически отключают и подают в этот период в полость конструкции вспомогательный газ.

Недостатком является невозможность использования на судах для резки в аварийных морских условиях металлоконструкции.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является патент №2485287, МПК Е21В 35/00 от 21.12.2011 на «Способ подготовки приустьевой зоны скважины для ликвидации аварийного фонтанирования» (5), в котором разделительную резку металлоконструкций производят дистанционно мобильным лазерным технологическим комплексом, состоящим из блок-контейнеров, в которых смонтированы лазерные блоки, формирующий телескоп и система видеонаблюдения.

Недостатком данного способа является невозможность использования на аварийных морских буровых нефтегазовых платформах в условиях растекания нефти вокруг скважин.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является резка аварийных металлоконструкций и оборудования морских буровых нефтегазовых платформ в условиях растекания нефти вокруг скважин.

Данная цель достигается путем установки мобильного технологического комплекса на палубе судна, изменении судном направления лазерного луча вокруг металлоконструкции до совмещения с первоначальным положением, повторяют изменение судном направления лазерного луча до разделки металлоконструкции.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что устанавливают мобильный технологический комплекс на палубе судна, формирующий телескоп устанавливают на опорно-поворотную стабилизированную платформу, опорно-поворотной стабилизированной платформой с формирующим телескопом сканируют лучом по металлоконструкции, в системе видеонаблюдения фиксируют крайнее положение лазерного луча на металлоконструкции в диапазоне рабочей длины волны, судном изменяют направление лазерного луча вокруг металлоконструкции до совмещения с первоначальным положением, повторяют изменение направления лазерного луча до разделки металлоконструкции.

Технический результат заключается в оперативном сокращении времени проведения аварийных работ, значительном уменьшении объемов потерь ценного сырья, снижении рисков для персонала и снижении экологической опасности.

Осуществление изобретения.

Резка аварийных металлоконструкций известна на примере технологического комплекса на основе 24 кВт лазера, который поставлен на технологическое обслуживание в ООО «Газпром газобезопасность», там же проведены промышленные работы. Работоспособность комплекса подтверждена при ликвидации открытого, с возгоранием, фонтана на скважине №506 Западно-Тарко-Салинского нефтегазоконденсатного месторождения (Ямало-Ненецкий автономный округ) в июле 2011 г. (6).

Характеристики толщин основных разрезаемых материалов при мощности лазера 5 кВт.

При использовании для аварийной резки морских буровых платформ технологический комплекс размещают на палубе судна и работа происходит в сложных условиях, что связано с растеканием вокруг платформы нефтепродукта и сканирование по металлоконструкции происходит при фиксации отраженного излучения в диапазоне рабочей длины волны 1.07 мкм с использованием полосовых оптических фильтров.

Интенсивность отражения лазерного излучения при воздействии на поверхность твердого тела определяется коэффициентном отражения, зависящим от материала и длины волны излучения. В табл. представлены значения коэффициентов отражения, полученные И. Спеллингом, при нормальном падении луча и при комнатной температуре.

Решающим обстоятельством является увеличение поглощательной способности с ростом температуры обрабатываемой поверхности.

С ростом температуры точки реза интенсивность отраженного излучения падает до полного прожига металлоконструкции и таким образом показывает результат резки.

Практически технологическое использование лазеров для резки металла производится в непрерывном и квазинепрерывном режиме в диапазоне мощностей более 5 кВт, в режимах проплавления поверхности и испарении образовавшейся пленки металла. Диапазон плотностей мощности 105-107 Вт/кв.см подходит для разогрева и плавления металла. Для удаленного применения подходят лазеры с мощностью 30-100 кВт непрерывной мощности, производимые фирмой IPG Photonics (ЛС-30, ЛС-100), которые обеспечивают скоростной прожиг и резку металла. Блочная конструкция хорошо монтируется в контейнерах.

Таким образом, при прожиге металлоконструкции отсутствие отраженного излучения показывает прожиг металлоконструкций, что позволяет управлять направлением резки.

Во многом определяющим размерные параметры обработки, является скорость резки. В условиях резки металлов лучом лазера мощностью более 10 кВт характерны скорости обработки, лежащие выше 0,3…0,5 м/мин. Высоким скоростям резки соответствует повышение мощности лазера или снижение толщины разрезаемых деталей, обычно скорости резки не повышают более 6…8 м/мин, что достаточно для целого ряда применений.

Для эффективной резки в морских условиях с постоянной качкой формирующий телескоп располагается на опорно-поворотной стабилизированной платформе, производится стабилизация луча и сканирование по металлоконструкции. Например, прибор палубный «Сфера-02» АО «НПО Карат» - автономный гиростабилизированный оптико-электронный прибор наблюдения. В диапазоне рабочей длины волны лазера просматривается отраженный сигнал от металлоконструкций, что позволяет контролировать результат прожига и резку. При сканировании металлоконструкции луч достигает крайнего положения, судном меняют направление резки и обходят вокруг аварийной платформы до полной разделки металлоконструкции. При необходимости повторяют резку вокруг аварийной платформы. Техническая реализация способа разделительной резки металлоконструкций и вышедшего из строя оборудования иллюстрируется рисунком 1.

Лазерное оборудование располагается в морских блок-контейнерах, формирующий телескоп на опорно-поворотной стабилизированной платформе, система видеонаблюдения выполняется по требованиям морского регистра. Судно обходит аварийный объект. С судна производят наблюдение за состоянием разделяемых металлоконструкций и при обнаружения результата произведенной резки прекращают работу.

Предложенный способ разделительной резки металлоконструкций и вышедшего из строя оборудования имеет большое народнохозяйственное значение и в связи с освоением новых морских месторождений нефти и газа становится востребованным в возрастающих масштабах.

Источники информации

1. Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов. Справочник. Москва, «Недра», 1996.

2. Патент №2397055 RU на «Лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных объектов».

3. Патент №2479395 RU на «Способ лазерной резки металла или сплава».

4. Патент №2049631RU на "Способ лазерной резки объемных конструкций".

5. Патент №2 485 287, МПК Е21В 35/00 (2006.01) от 21.12.2011 на «Способ подготовки приустьевой зоны скважины для ликвидации аварийного фонтанирования».

6. «Впервые лазерная установка успешно применена для ликвидации аварии на газовой скважине» (www.triniti.ru).

Способ разделительной резки металлоконструкций и оборудования, производимой дистанционно мобильным лазерным технологическим комплексом, состоящим из блок-контейнеров, в которых смонтированы лазерные блоки, формирующий телескоп и система видеонаблюдения, отличающийся тем, что устанавливают мобильный технологический комплекс на палубе судна, формирующий телескоп устанавливают на опорно-поворотную стабилизированную платформу, опорно-поворотной стабилизированной платформой с формирующим телескопом сканируют лучом по металлоконструкции, в системе видеонаблюдения фиксируют крайнее положение лазерного луча на металлоконструкции в диапазоне рабочей длины волны, судном меняют направление лазерного луча вокруг металлоконструкции до совмещения с первоначальным положением, повторяют изменение направления лазерного луча до разделки металлоконструкции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к стимулирующим текучим средам для гидроразрыва углеводородсодержащего пласта и системному оборудованию для них. Технический результат – повышение экономичности, эффективности и безопасности обработки.

Группа изобретений относится к устройству и способу для отвода материала, фонтанирующего из морского дна. Устройство (1) содержит внешний корпус (6) и трубчатое направляющее устройство (10), имеющее продольное направление, боковую поверхность и несколько сегментов (12), которые могут приводиться в открытое положение и в закрытое положение.

Изобретение относится к нанотехнологиям в области противопожарной техники. Способ вихревого порошкового тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах включает размещение на поверхности земли взрывчатого вещества в виде нескольких концентричных кольцевых зарядов по замкнутому контуру, охватывающему горящий факел скважины.

Изобретение относится к нанотехнологиям в области противопожарной техники. Способ комбинированного тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах включает в себя одновременно с тушением фонтана газоводяными струями дополнительную подачу в импульсном режиме огнетушащего порошкового вещества в зону горящего фонтана над газоводяными струями.

Изобретение относится к освоению морских лицензионных участков, в частности к строительству и ликвидации морских поисковых и разведочных скважин. Способ включает выполнение инженерно-геологических изысканий на площадке предстоящей постановки морской мобильной буровой установки, транспортировку и постановку в заданной точке морской мобильной буровой установки, бурение, крепление, испытание и ликвидацию скважины, предусматривающую в последней (наименьшей) обсадной колонне, связанной с устьем скважины, установление цементного моста высотой не менее 50 м, снятие и транспортировку морской мобильной буровой установки на новую точку бурения, обследование дна на отсутствие навигационных опасностей и видеосъемку устья скважины и морского дна, предоставление акта обследования в соответствующую гидрографическую службу.

Изобретение относится к области добычи нефти из коллектора, сопряженной с возможными аварийными ситуациями, обусловленными неожиданными случаями вскрытия пластов с аномально высокими пластовыми давлениями.

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано для тушения пожаров фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах. Способ тушения горящих фонтанов на газовых, нефтяных и газонефтяных скважинах включает подачу в очаг пожара газодисперсного состава.
Изобретение относится к пенообразующим составам многоцелевого назначения, предназначенным для получения пены низкой, средней и высокой кратности с использованием пресной и жесткой воды в концентрации 1 об.%, 3 об.% и 6 об.%.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ликвидации открытых фонтанов на нефтегазовых скважинах, в частности к удалению фонтанной арматуры с устья фонтанирующих скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам подготовки устья скважины для ликвидации аварийного фонтанирования. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям и предназначено для восстановления соосности осей отверстия шибера задвижки и ее проходного канала при ликвидации аварийных ситуаций на скважинах.

Изобретения относятся к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам повышения нефтеотдачи пластов, интенсификации добычи нефти и стимуляции скважин посредством создания каналов в нефтяных пластах и устройствам для их осуществления.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при бурении, освоении, ремонте и эксплуатации скважины, разбуривании элементов технологического оборудования в скважине, в частности, оснасток горизонтальной и наклонной скважины.

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности, в частности к устройствам для вырезания технологических участков в колоннах труб скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к инструментам для внутрискважинных работ для проходки сквозь препятствия в скважине. Инструмент включает режущий инструмент для проходки сквозь препятствие, которое находится перед режущим инструментом, имеющий по меньшей мере один вращающийся режущий элемент, соединенный с его нижним концом, механизм смещения, соединенный с верхним концом режущего инструмента и выполненный с возможностью установки и регулирования положения резания для режущего инструмента относительно оси инструмента для внутрискважинных работ, и поворотный элемент, соединенный с механизмом смещения и выполненный с возможностью отклонения механизма смещения относительно оси инструмента, при этом режущий инструмент отклоняется с механизмом смещения.

Группа изобретений относится к буровому долоту и способу разбуривания пробки. Технический результат заключается в повышении характеристик износа на различных частях долота.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к мобильному режущему инструменту для разрезания подводной трубчатой конструкции. Устройство содержит корпус инструмента, выполненный с возможностью приема в свою полость подводной трубчатой конструкции, исполнительный механизм, установленный на корпусе инструмента с одной стороны полости, невращающийся режущий элемент, предусмотренный на исполнительном механизме.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к скважинным ликвидационным операциям. Способ включает этапы, на которых размещают и поддерживают эквивалентный цементу элемент непроницаемого скважинного барьера внутри управляемого пригодного для использования пространства, сформированного управляемым посредством кабеля и безвышечной плети, выполненным с возможностью взаимодействия в межтрубном пространстве элементом, содержащим компоненты, которые являются кабелем и безвышечной плетью, выполненными с возможностью транспортирования по наиболее внутреннему каналу, окруженному по меньшей мере одним межтрубным пространством из множества межтрубных пространств, сформированных концентрическими трубами, проходящими вниз от устья скважины в подземные слои.

Изобретение относится к области нефтяной и горной промышленности и может быть использовано для вырезания участка обсадной колонны в скважине. Устройство содержит корпус с ограничителем в виде кольцевого выступа, центратором и пазами, шарнирно закрепленные в пазах выдвижные резцы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для прорезки окон в обсадной колонне, и может быть использовано для проводки радиальных стволов из вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Изобретение относится к станку для лазерной обработки труб и профилей. Станок содержит: рабочий орган (12) с фокусирующим устройством (18), выполненным с возможностью фокусировать лазерный луч на поверхности трубы или профиля (Т), подлежащих обработке, каретку (26), на которой установлен рабочий орган (12), и сканирующую систему (20), выполненную с возможностью сканирования по меньшей мере одного участка контура поперечного сечения трубы или профиля (Т).

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для дистанционной разделительной резки аварийных металлоконструкций и объемного оборудования, а также для выполнения работ на морских буровых платформах с целью последующего удаления оборудования из аварийной зоны. Способ осуществляется установкой мобильного технологического комплекса на палубе судна, изменением направления лазерного луча вокруг металлоконструкции до совмещения с первоначальным положением, повторением изменения направления лазерного луча операции до разделки металлоконструкции. Технический результат заключается в оперативном сокращении времени проведения аварийных работ, значительном уменьшении объемов потерь ценного сырья, снижении рисков для персонала и снижении экологической опасности разлива нефти. 1 ил., 1 табл.

Наверх