[发明专利]高压石油井喷失控的解决方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种因为油井防喷器或高压总阀门的失效及损坏而导致高压石油气井喷失控的解决方法。也即采用安装了弹簧弹子锁套装置的新高压阀门装置，通过可操作的轮柄盘以及使用专用的螺栓自动松紧机，实现对高压井喷管口在恶劣环境下安装新的高压阀门。该法不仅适用于地面而且适用于深海海底石油井喷。另外也可以采用在井喷管口海底周围，通过打井桩的方法架构一个完全密闭的钢结构混凝土封箱，将失控的油井完全封闭起来，然后在上方安装梯型钢罩、并预装高压阀门，从而达到对失控井喷的控制和安全利用。

背景技术

石油钻井发生井喷事故，通常是由于各种原因造成的，如果油井防喷器或总高压阀门没有失效或损坏，那么高压井喷最终可以通过关闭上述阀门解决问题。如果是因为高压的石油气造成了防喷器或总高压阀门的损坏或失效而无法关闭阀门、发生的井喷，那么问题就非常严重，不好解决。历史上曾经出现过的严重井喷，比如1956年8月26日伊朗库姆附近的井喷，无法控制的原油喷到了51.8米高度，每天喷出12万桶；1979年6月3日墨西哥湾海底石油井喷，每天泄漏喷出4000-5000吨原油。它们都是在用了三个多月的时间后，才将失控的高压井喷完全控制住，但已经对周围的环境造成了严重污染。井喷往往伴随着有毒气体，易燃易着火，造成对环境和人群较大的危害。通常，解决高压石油气井喷失控的抢险方法有压井法，是将密度大的重晶石粉灌到井里，以增加压力，止住井喷的继续发生。或者用高压泵将大量重泥浆或水泥砂浆一次性打入井管，将油井控制住或封住。打救援井法，如果井喷压力过高，直接压井压不住，可在距离井喷油井的附近打一个斜向的井，与井喷的油井交汇；或在离开井喷油井的安全距离打两个同样的井，通过向井底注入水泥砂浆，将井喷的油井在底部封死。美国墨西哥湾2010年4月发生的深水地平线钻井平台爆炸所形成的井喷，就是采用打救援井的方法，但持续了近4-5个月，并造成了巨大的经济损失。采用前述方法虽然最终能够解决问题，但对于超高压力失控的油气井喷来讲，速度较慢，效果不是太理想，同时造成井喷的油井完全报废。另外操作的周期过长，也需付出极大的代价。尤其是对于深海海底失控的高压石油井喷来讲，由于无法进行深水人工作业，若不能在较短的时间内制止住巨量泄漏的井喷原油，将会对周围的海域和生态环境造成无法估量和难以挽回的损失。

发明内容

本发明针对井喷高压油气的恶劣环境不易操作的背景，提出了一整套便于操作和易于控制的解决方法，可以在较短的时间内，以很少的成本或极低的代价解决地面或深海海底高压石油气井喷失控的问题。

为了适应在高压井喷管口法兰安装新阀门的需要，采用特殊处理的新的直通式高压阀门，通过以下几个步骤来实现。

在直通式高压阀门的上方颈部或者以及下方颈部，安装可以自由拆装的操控轮盘，用以在高压井喷管口的法兰上能够方便的操作安装新的高压阀门。该操控轮盘的安装是这样实现的：在高压阀门的颈部安装不锈钢卡箍，卡箍上带有横式或竖式的扁孔鼻或挂环式扁孔鼻。卡箍可以采取上紧的方式，也可采取焊接的方式固定在高压阀门的颈部。操作轮盘的轮辐通过轴连接与轮柄相连，将轮辐另一端穿过安装在阀门颈部不锈钢卡箍上的扁孔或挂环式扁孔鼻，经折叠连接轴后通过扣紧装置固定，将全部轮辐绷紧后，使轮柄通过轮辐与高压阀门一体化，以实现通过操控外缘轮柄来方便的完成在高压井喷管口上方安装高压阀门的过程。

在直通式高压阀门欲与油井管口法兰相连接的阀门法兰边缘，焊接上专用的弹簧弹子锁套装置，在阀门法兰上对称的固定两个定位螺栓，用以在安装高压阀门时，为了适应高压井喷的环境，能够使上下法兰的法兰孔准确对位。当通过操控轮柄将高压阀门通过专用弹簧弹子锁套装置下方的滑卡套入管口法兰、定位螺栓与管口法兰孔准确对接后，通过轮柄向下施压，高压阀门通过弹簧弹子锁套装置便与下面的管口法兰紧密扣合在一起，由于具有一定强度的弹子锁锁套装置的止逆作用，因此即使在很高的管口喷压作用下，高压阀门也不会再被冲起，从而使阀门法兰与管口法兰能够完全扣合在一起。

通过操作专用螺栓自动松紧机，将阀门法兰孔的螺栓、螺母依次上紧。这样，由于油井管口防喷器或总阀门失效而造成的不可控性高压石油气井喷，在通过上述方法安装了新的高压直通式阀门后，得到控制。该螺栓自动松紧机，还担负着将油井管口上下法兰的连接螺栓与螺母松开的任务，以方便的拆除油井管口的上法兰管。该专用螺栓自动松紧机具有很大的电动扭矩，可以解决在特殊环境下法兰螺栓不易卸下的难题。另外，若采用手工板子能解决问题，当然也可以。