RU2069160C1

RU2069160C1 - Underground reservoir well shutoff device

Info

Publication number: RU2069160C1
Application number: RU92012279A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Пышков; Н.Н. Чумиков
Original assignee: Научно-технический центр по подземному хранению газонефтепродуктов и захоронению промышленных отходов
Priority date: 1992-12-15
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 1996-11-20

Abstract

FIELD: underground storage of oil products. SUBSTANCE: known shutoff device has controlled gates in string casing which are connected by pipeline with high-pressure sources on the ground. Novelty is that inner flow string has additional central string with shoe provided with clack valve. Shutoff gates are made in form of sets, valves installed for overlapping the seats at emergency pressure drops across wellhead and control chambers fastened stationary on working strings. Each valve is made in form of housing accommodating spring connected with pressure nut-piston. Control chambers communicate with working string annular space to place the latter is communication with high pressure source. Central string clack valve is made for overlapping the string when gate valve lowers to its seat. EFFECT: prevention of outbursts of gaseous and liquid hydrocarbons at wellhead failures. 1 dwg

Description

Изобретение относится к эксплуатации подземных газохранилищ в солях и предназначено для предотвращения выброса в атмосферу продуктов хранения при аварийных ситуациях на устье скважины за счет перекрытия сечения эксплуатационных колонн. The invention relates to the operation of underground gas storage in salts and is intended to prevent the release of storage products into the atmosphere during emergency situations at the wellhead by overlapping the cross section of production casing.

Изобретение может быть использовано в нефтяной, газовой химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. The invention can be used in the oil, gas chemical and oil refining industries.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому является устройство для перекрытия эксплуатационных колонн скважин подземных резервуаров газонефтехранилищ, включающее затвор центральной колонны и затвор межтрубного пространства между обсадной и центральными колоннами. The closest in design to the claimed is a device for shutting off production casing wells of underground reservoirs of gas and oil storage, including a shutter of the central string and a shutoff of the annulus between the casing and the central strings.

Недостатками этого устройства являются: невозможность надежного перекрытия проходных сечений эксплуатационных колонн во всем интервале изменения рабочего давления в подземном резервуаре в процессе отбора; невозможность проведения геофизических исследований скважины через центральную колонну, ограниченная производительность отбора продукта по скважине. The disadvantages of this device are: the inability to reliably overlap the passage sections of production casing in the entire range of changes in operating pressure in the underground reservoir during the selection process; the impossibility of conducting geophysical studies of the well through the central column, the limited productivity of product selection for the well.

Решаемая задача заключается в повышении надежности перекрытия эксплуатационных колонн скважин подземных резервуаров при помощи дистанционно-управляемых клапанов-отсекателей при возникновении аварийной ситуации на устье скважины. The problem to be solved is to increase the reliability of overlapping production casing strings of underground tanks using remotely controlled shut-off valves in the event of an emergency at the wellhead.

Реализация устройства при эксплуатации подземных резервуаров позволяет: повысить надежность и безопасность эксплуатации подземного газохранилища; обеспечивать принудительное перекрытие эксплуатационных колонн при аварийном выбросе продукта хранения; увеличить производительность отбора хранимого продукта; проводить геофизические исследования в процессе эксплуатации хранилища. The implementation of the device during the operation of underground tanks allows you to: increase the reliability and safety of the underground gas storage; provide forced closure of production casing during emergency release of storage product; increase the productivity of the selection of the stored product; conduct geophysical surveys during the operation of the storage.

Сущность изобретения выражается в том, что в устройстве для перекрытия эксплуатационных колонн скважин затворы межтрубных пространств выполнены в виде седел и подвижных клапанов, подпружиненных снизу, во внутреннюю колонну дополнительно спущена центральная колонна, башмак, который оборудован захлопкой с шарниром, а затворы межтрубных пространств в нижней части снабжены управляющими камерами, закрепленными неподвижно на рабочих колоннах, внутри камеры размещен поршень с уплотнительными кольцами, шток, на котором размещается корпус и седло клапана, корпус выполнен из двух цилиндрических втулок, соединенных сверху и снизу и образующих между собой герметичное кольцевое пространство с отверстиями. Нижнее отверстие соединяет управляющую камеру с кольцевым пространством штока, а верхнее через штуцер и трубку управления соединено с источником газа высокого давления. Поршень затвора, установленного на центральной колонке, дополнительно снабжен шпильками, взаимодействующими с шарниром захлопки. The essence of the invention is expressed in the fact that in the device for overlapping production casing wells, the shutoffs of the annular spaces are made in the form of seats and movable valves, spring-loaded from the bottom, the central column, shoe, which is equipped with a flap with a hinge, and the closures of the annular spaces in the lower the parts are equipped with control chambers fixed motionless on the working columns, a piston with o-rings, a rod on which the housing is located, is placed inside the chamber valve seat, body made of two cylindrical bushings connected from above and below and forming a tight annular space with holes. The lower hole connects the control chamber to the annular space of the rod, and the upper one is connected to a high-pressure gas source through a fitting and a control tube. The piston of the shutter mounted on the center column is additionally equipped with studs interacting with the shutter hinge.

На чертеже изображен продольный разрез скважины с управляемыми клапанами-отсекателями для перекрытия эксплуатационных колонн. The drawing shows a longitudinal section of a well with controlled shutoff valves to overlap production casing.

Устройство включает скважину, соединяющую подземный резервуар 1 с дневной поверхностью. В скважине концентрично установлены обсадная колонна 2, внешняя эксплуатационная 3, внутренняя эксплуатационная 4 и центральная 5 колонны. The device includes a well connecting the underground reservoir 1 with the day surface. In the well, casing string 2, external production 3, internal production 4 and central 5 casing are concentrically installed.

Обсадная колонна 2 опущена до кровли подземного резервуара 1 и зацементирована по наружной поверхности до устья скважины. The casing 2 is lowered to the roof of the underground reservoir 1 and cemented along the outer surface to the wellhead.

Внешняя эксплуатационная колонна 3 спущена ниже потолочины подземного резервуара 1. The external production casing 3 is lowered below the ceiling of the underground reservoir 1.

Внутренняя эксплуатационная колонна 4 спущена на 1,5-2 м выше дна резервуара. The inner production casing 4 is lowered 1.5-2 m above the bottom of the tank.

Центральная колонна 5 спущена на 15-20 м от устья скважины. The central column 5 is lowered to 15-20 m from the wellhead.

На внутренней 4 и центральной колонне 5 смонтированы затворы, состоящие из клапанов 6 и 7 и соответствующих им седел 8 и 9. On the inner 4 and central column 5 mounted valves, consisting of valves 6 and 7 and their corresponding seats 8 and 9.

Клапаны представляют собой герметичные корпуса, заполненные ингибитором коррозии и уплотенные резиновыми кольцами 10, 11 и 12, 13. Внутри корпусом между выступами 14 и 15 и соответствующими поджимными гайками-поршнями 16 и 17 размещены пружины 18 и 19. С поджимными гайками-поршнями 16 и 17 через уплотнительные кольца 12 и 13 соединены камеры управления 20 и 21. The valves are sealed housings filled with a corrosion inhibitor and sealed with rubber rings 10, 11 and 12, 13. Inside the housing, springs 18 and 19 are located between the protrusions 14 and 15 and the corresponding compression nuts-pistons 16 and 17. With the compression nuts-pistons 16 and 17 through the o-rings 12 and 13 are connected to the control chamber 20 and 21.

В местах монтажа клапанов внутренняя 4 и центральная колонны 5 выполнены в виде штока 22 и 23, состоящего из двух цилиндрических втулок, соединенных сверху и снизу и образующих между собой герметичное кольцевое пространство. Внутренняя поверхность штока является продолжением эксплуатационных колонн и соединяется с ними через муфты. In places of installation of the valves, the inner 4 and central columns 5 are made in the form of a rod 22 and 23, consisting of two cylindrical bushings connected to the top and bottom and forming a tight annular space between them. The inner surface of the stem is a continuation of production casing and is connected to them through couplings.

Камера управления 20 и 21 соединяется со штоком при помощи резьбы, внутренняя поверхность камеры уплотняется резиновыми кольцами 11 и 13 на расположенных внутри нее поршнях 16 и 17 и имеет гидравлическую связь с кольцевым пространством 24 и 25 штока через нижние отверстия 26 и 27. Внутреннее пространство штоков 24 и 25 в верхней части через отверстия, переходники, трубки управления 28 и 29 сообщается с источником газа высокого давления, расположенным на поверхности земли. The control chamber 20 and 21 is connected to the stem by threading, the inner surface of the chamber is sealed with rubber rings 11 and 13 on the pistons 16 and 17 located inside it, and is hydraulically connected to the rod annular space 24 and 25 through the lower holes 26 and 27. The inner space of the rods 24 and 25 in the upper part through openings, adapters, control tubes 28 and 29 communicate with a high-pressure gas source located on the surface of the earth.

На нижнем конце центральной колонны 5 смонтирована захлопка 30 с пружиной кручения 31, а в корпус поджимной гайки-поршня 17 ввернуты шпильки 32, удерживающие захлопку 30 в открытом положении. A flap 30 with a torsion spring 31 is mounted at the lower end of the central column 5, and studs 32 are screwed into the housing of the pinch nut-piston 17 to hold the flap 30 in the open position.

Седла 8 и 9 уплотнены по внутренним поверхностям соответствующих колонн 3 и 4 кольцами 33 и 34 и закреплены муфтами 35 и 36. The saddles 8 and 9 are sealed on the inner surfaces of the respective columns 3 and 4 with rings 33 and 34 and secured with couplings 35 and 36.

В процессе эксплуатации устройство работает следующим образом. Природный газ 6 закачивают в подземный резервуар 1 по межтрубью внешней 3 и внутренней 4 эксплуатационных колонн или внутренней 4 колонне. In operation, the device operates as follows. Natural gas 6 is pumped into the underground tank 1 through the annulus 3 of the outer 3 and 4 inner production casing or 4 inner casing.

Внутренняя 4 и центральная 5 колонны снабжены затворами, состоящими из клапанов 6 и 7, которые при рабочем режиме эксплуатации открыты, а пружины 18 и 19 находятся в состоянии предварительного поджатия и удерживают клапаны 6 и 7 и связанную с клапаном 7 захлопку 30 в открытом положении. The inner 4 and central 5 columns are equipped with gates consisting of valves 6 and 7, which are open during operation, and the springs 18 and 19 are in a preliminary preload condition and hold valves 6 and 7 and the flap 30 connected to valve 7 in the open position.

При отборе природный газ проходит через открытое кольцевое сечение седел 8 и 9. По мере отбора рабочее давление в подземном резервуаре 1 изменяется от максимального до минимального буферного. При возникновении аварийной ситуации давление газа на устье скважины резко падает. Падение давления является импульсом для срабатывания клапанов-отсекателей за счет соединения источника газа высокого давления с камерами управления 20 и 21 через кольцевые пространства 24 и 25 штоков и перепускные отверстия. Сжатый газ, поступая в камеры, расширяясь давит на поршни 16 и 17, перемещая их вверх. During the selection, natural gas passes through the open annular section of the seats 8 and 9. As the selection takes place, the working pressure in the underground reservoir 1 changes from maximum to minimum buffer. In the event of an emergency, the gas pressure at the wellhead drops sharply. The pressure drop is the impulse for the shutoff valves to operate due to the connection of the high pressure gas source to the control chambers 20 and 21 through the annular spaces 24 and 25 of the rods and the bypass holes. Compressed gas entering the chambers, expanding presses on the pistons 16 and 17, moving them up.

Пружины 18 и 19 под действием избыточного давления сжимаются и корпусы клапанов 6 и 7 садятся на седла, перекрывая проходные сечения. The springs 18 and 19 are compressed under the action of excess pressure and the valve bodies 6 and 7 are seated on the seats, blocking the passage sections.

На затворе, установленном на центральной колонне 5, при движении клапана 7 вверх вместе с ним одновременно перемещаются шпильки 32 со скобой, освобождая при этом захлопку 30, которая под действием пружины кручения 31 и воздействия потока газа герметично перекрывает центральную колонну 5. On the shutter mounted on the central column 5, when the valve 7 moves upward, the pins 32 with the bracket simultaneously move with it, releasing the flap 30, which, under the action of the torsion spring 31 and the influence of the gas flow, seals the central column 5.

После ликвидации аварии и восстановления герметичности на оголовке скважины затворы устанавливаются в открытое рабочее положение за счет создания противодавления над клапанами, при одновременном снижении давления в камерах управления. After eliminating the accident and restoring the tightness on the head of the well, the gates are installed in the open operating position by creating back pressure above the valves, while reducing the pressure in the control chambers.

Claims

A device for closing a well of an underground reservoir, containing controlled gates in the annulus of production casing connected by pipelines to high pressure sources on the earth's surface, characterized in that the internal production casing is equipped with an additional central casing with a shoe equipped with a shutter, the gates are made in the form of seats, valves installed with the possibility of overlapping saddles in case of emergency fall at the wellhead and fixed motionless on working columns control chambers, each valve being made in the form of a housing with a spring located inside and connected to a compression nut-piston, control cameras are in communication with the annular space of working columns for communication with a high-pressure source and are installed in contact with movable piston nuts, and the central column is configured to overlap when the shutter valve moves to the seat.