184179. lajstromszámú szabadalom • Kútfej mélyfúrású kutakhoz, főleg kőolaj- és gázkutakhoz
1 184 179 2 A találmány tárgya kútfej mélyfúrású kutakhoz, főleg kőolaj- és gázkutakhoz, melynek nagynyomású acélházáí a fúrólyukat kibélelő védő béléscsőoszlop tetejéhez menettel csatlakoztatva fúrás és kúttá való kiképzés alatt tartja a nagynyomású zárószerelvényeket, az úgynevezett kitörésgátlókat és belsejébe kerülnek felfüggesztésre a további béléscsőoszlopok, termelőcsőoszlopok, melyek közötti gyűrűs terek elzárása szintén a kútfejház belsejében történik, majd a folyadékot, vagy gázt termelő kúttá történő kiképzés után tartja a termelési elzárószerkezetet, azaz a tolózárakból vagy csapokból álló úgynevezett „karácsonyfát”. A kútfejek legáltalánosabban használt technikai megoldására jellemző, hogy annyi béléscsőfej és termelőcsőfej tagból peremekkel, vagy bilincsekkel vannak összeszerelve, ahány méretű csőoszlopot alkalmaznak a kutak kiképzéséhez. Ezek a kútfejek egyrészt a felhasználás szempontjából igen magasak, másrészt sok olyan technikai hibaforrást tartalmaznak, melyek csökkentik a biztonságot és főleg az igen nagy gazdasági károkat okozó kőolaj- és gázkitörések veszélyforrásait képezik, ugyanis sok bennük a csatlakozási hely, valamint egy-egy újabb kútfejtag felszerelésének és béléscsőoszlop felfüggesztésének időtartama alatt ellenőrzés nélkül, vagyis zárószerelvény nélkül marad a fúrólyuk vagy már termelő kút. A gyakori és hosszú ideig tartó kú tfej szerelési idők megnövelik a fúrási költségeket is. Nagy hátránya ezeknek a kútfejeknek az is, hogy a béléscsőoszlopoknak a kútfejben való felfüggesztésére és eltömítésére alkalmazott, ismert függesztő- és tömi tőszerkezetek nem teszik lehetővé a függesztési feszültségeknek és tömítések jóságának megbízható ellenőrzését, főleg szabályozhatóságát. Elégtelen ezen ismert kútfejek stabilizálása, mely a béléscsőről való letörés veszélyével és egyéb meghibásodásokat von maga után. További hiányossága még ezeknek az ismert kútfejeknek, hogy a szerkezeti kialakításokból eredően gyártástechnikailag és gazdaságilag általában acélöntvényből készülhetnek. . Ebből is erednek a nagyobb szerkezeti méretek és a hazai gyártású kútfejcsaíád esetében előállt gyártáskapacitás-hiány, ugyanis a nagynyomású kútfejházak ieen jó minőségű acélöntvényt igényelnek, melyek gyártása azonban sok hibával történik, melyből következik, hogy megnő az öntvényjavítási munka és a selejtarány. Mindez végső soron a nyugati országokból, főleg az USA-ból való beszerzés fokozódásához vezet, nem beszélve arról, hogy pentosan a szerkezeti megoldás miatt a legnagyobb üzemnyomású kútfejek nálunk nem voltak gyárthatók. A másik ismert és egyben legkorszerűbb kútfej megoldás az, amikor egy kútfejházba kerül felfüggesztésre és eltömítésre többméretü béléscsőoszlop. Ezt a típusú kútfejet eddig még nem alkalmazzák széles körben és elsődlegesen tengeri fúrásokhoz használják annak ellenére, hogy az előzőekben ismertetett kútfej sok hibáját már kiküszöböli, mert kompakt, alacsony felépítésű és kitörésvédelmileg biztonságosabb, valamint gyorsítja a fúrási munkát, azonban a másik kútfejtípus többi lényegi hibájával rendelkezik, ezért indokolt azokkal kissé részletesebben foglalkozni. Elsőként elemezzük a már érintett azon problémát, hogy a béléscsőoszlopoknak az ismert kútfejekbe történő felfüggesztésekor már a kezdeti feszültség beszabályozása nagy bizonytalansággal valósítható meg. Az utólagos csőfeszültség ellenőrzése, főleg beszabályozása üzemszerűen és egyszerű módon elvégezhetően nem megoldott. Csupán a kútfejek új átszerelésével, különleges technológiával és nagy költségekkel, valamint sok esetben nagy kockázattal végezhető el a feladat, holott a ■kutak továbbmélyítése és termeltetése alatt a változó nyomás- és hőmérsékleti viszonyok miatt a béléscsőoszlopok terhelésének változásai a jellemzőek. Sokszor a terhelések elérik a kritikus értéket, melyből súlyos terhelési zavarok és költséges kútjavítások következnek, ezért igény volna a kezdeti függesztési feszültségek jobb beállíthatóságára és a fúrás, ületve kút későbbi élete során a terhelések egyszerű módon való ellenőrzésére, főleg a kritikus állapotok megszűnte illetőségére. Az ismert kútfejek ezen problémáinak közvetlen oka a béléscső-függesztőszerkezetek rendszerében, illetve szerkezeti megoldásaiban van. Ugyanis akár menetes függesztőfejjel, akár kúpos ékrendszerrel van megoldva a felfüggesztés, az utólagos helyváltoztatás nem valósítható meg. Másrészt az ismert kúpos ékrendszernél a csövekre való ráfogás, illetve a működésük nem kellően szabályozott. Nincsenek megvezetve a csőfogóékek és ezek működésének kezdete bizonytalan, valamint a működési útja sincs lehatárolva, melyből eredően a béléscsőoszlopoknak a teljes értékű, azaz csúszásmentes megfogásának magassági helyzete, vagyis feszültség) állapota bizonytalan a fúrób.erendezés horogterhelésének mérése alapján. Ezenkívül túlzottan megnő az ékelési helyeken a béléscsőben ébredő radiális irányú erőhatás, mely csőscrülésekhez, vagy legalábbis nagy deformációhoz vezethet. Ezzel összefüggésben az ékeknél nagy szerkezeti magasságokra van szükség. Másik lényegi probléma a kútfejek ismert béléscsőtömítőszerkezeteinek, azaz elsődleges tömítéseinek bizonytalan zárása, mely a következő tényezőkre vezethető vissza:- Az egyébként is nagy szelvényű tömítendő gyűrűs terek a gyakorlatban nagy mérettűrési határok között változnak, elsősorban a béléscsövek gyártási pontatlanságai, ovalitásai és érdes felületei miatt, melyekhez hozzájárul a már érintett felfüggesztésből eredő deformáció. Ezekhez elégtelenek az ismert tömítőrendszerek szilárdságilag megfelelő alakváltozó képessége;- Az ismert tömítések működtetéséhez szükséges erők igen szűk határok közé korlátozódtak és ezzel szemben a tömítések működtetésére alkalmazott menetes leszorítás, vagy a függesztőszerkezetekkel közvetített, a béléscsőoszlopok részleges súlyával való működtetés egyaránt nagy eltérésekkel, rosszul szabályozhatóan valósítható meg, melyből eredően vagy elégtelen a működtető erő, vagy a túlzott terhelés hatására megfolyósodás következik be, melyhez hozzájárul még, hogy a tömítések alul és felül megfogó fémes támaszok nagy hézagokat hagynak a tömítés közre fogásában;- A változó üzemi körülményekhez nem képesek kellően igazodni az ismert tömítések és azok meghibásodásakor pedig az in situ, egyszerű technológiával való javítást nem teszik lehetővé:- Az egyik főtömítési rendszer sem teszi lehetővé a helyének megváltoztatását és függesztőszerkezetekkel összefüggésben a béléscsőfeszültségek utólagos beszabályozását. Az ismert tömítési rendszerek fenti hiányosságainak csökkentésére változatos rendszerrel sok esetben alkal5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
