186243. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés előnyösen olajipari kitörésvédelmi oktató eszközök megvalósítására
186243 A találmány tárgya olyan kapcsolási elrendezés, melynek megvalósítása után az olajiparban veszélyes kitörések elhárításának a szakemberek által történő gyakoroltatására alkalmas berendezéshez jutunk. Az olajipar különböző területeiről ismeretesek olyan fúróberendezések, melyek az olaj és gázkutatásban a nagynyomású rétegek átfúrására alkalmasak. Ezen rétegek átfúrása során esetenként megszűnik az ellenőrzés a fúrólyukkal megnyitott formációk felett, vagyis az öblítőkor folyamatosságát, mint a rotari fúrás folyamatának alapfeltételét biztosítani nem tudjuk. Adott sűrűségű öblítőfolyadék esetén ebben az esetben a dinamikus talpnyomás a lyuktalpon kisebb mint az éppen megfúrt formáció rétegnyomása. Ezen nyomáshiány miatt a rétegből nagymennyiségű gáz, olaj, sós víz léphet be a fúrólyukba, melyet összefoglaló néven fluidumnak nevez az irodalom. Az összefüggő gázdugó belépése a lyuktalpon a kitörésveszélyes helyzetek legkritikusabb esete, hiszen a gáz a felszín felé haladva, egyre kisebb hidrosztatikus nyomású helyekre érve expandál, s így térfogatnövekedésének megfelelően egyre több fúrási folyadékot szorít ki maga előtt a felszínre. A fluidum belépése önmagában nem okoz kitörést, ha a fúróberendezés személyzete a felszíni eszközeivel, műszereivel észlelni tudja a hidraulikai egyensúly megbomlását és alkalmazza a hidraulikai egyensúly helyreállításának valamilyen módszerét. Jelenleg ezek az alábbiak lehetnek: — várakozásos módszer; — kiegyensúlyozott nyomású módszer; — fúrós módszer. A védekezés módszereinek elsajátítása (oktatás és rendszeres gyakoroltatás) történhet valóságos fúróberendezéssel, vagy a tetemes költségek elkerülése s a folyamat gyorsabb bemutatása érdekében oktató berendezéssel. A külföldi szénhidrogén kutatást folytató vállalatok, intézmények kifejlesztették az oktató berendezések különböző változatait a mechanikustól a számítógéppel összekapcsolt digitális rendszerűig. Ilyenek a Simtran Co. Medway Mass — Royal Dutsh Schell, Tmco-Service, Boss. Magyarországon az OGIL—NME—OKGT kialakításában a 70-es években készült el az első oktató berendezés. A későbbiekben — az oktatási tapasztalatok felhasználásával — KSZ—2 — típusú szimulátoron folyik az oktatás. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés villamos analógiára építve javasolja a hidraulikai feladat megoldását. A kapcsolási elrendezés alkalmazása egyszerű és kategóriájában olcsó berendezéshez vezet. Egyszerűsége abban rejlik, hogy nem köt le számítógépet és egy elméleti folyamatot — amelyet előzőleg kiszámítottak — tárolóból olvassa be. Ezen elméleti függvény: egy paraméter ideális változása, melyet egy szubjektív beavatkozó személy, vagy berendezés (jelen oktató berendezésnél az oktatott egyén) egyéb ipari berendezésnél a paramétert befolyásoló berendezés (pl. sűrűség szabályozó adagoló, homogenizáló, keverő) igyekszik követni. Az általános alkalmazási területekre nem térünk ki, egyedül egy oktató berendezés javasolt működésén keresztül mutatjuk be a találmány szerinti kapcsolási elrendezést. Az oktató berendezésen egy adott szimulációs folyamat elvégzésekor fel kell tételezni egy kútszerkezetet és fúrószerszám összeállítást, ismerni kell a talpmélységet, az öblítőfolyadék sűrűségét, az iszapszivattyú működési paramétereit: löketszámot, a szállított öblítőfolyadék mennyiségét, a kút felt öltéséhez szükséges szivattyú löketek számát fúrórúd és gyűrűstér oldalon. Ismerni kell továbbá a kitörés elhárításának választott módszerét, az adott fizikai állapotú fluidum belépésének és eltávolításának feltételeit. Az oktató berendezésnek is modellezni kell: — a normális fúrási folyamat során kialakuló öblítési nyomást, — az öblítési nyomást akkor is, ha a lyuktalpi nyomáshiány következtében a fúrólyukba belépő és ké-1 ; sőbb expandáló gáz útjába gyűrűstéri oldalon: változó, szabályozható nyomásveszteség ún. fúvóka (fúvókasor, folyamatosan változtatható keresztmetszetű fúvóka) van, — a gyűrűstéri nyomás változásait, •- - — a felszíni nyomások időbeni alakulását, ha a hidraulikai egyensúly helyreállítása érdekében a fúrólyuk feltöltését megnövelt sűrűségű öblítőfolyadékkal végezzük, — a visszatérést normális fúrási folyamatra. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés alapján felépíthető oktató berendezésnek regisztrálni kell a legfontosabb paramétereket és változásaikat bemutatási (demonstrációs) és viszonyítási (a tanultak elsajátításának minősítése) célból. Amint az a szakirodalomból ismert — fluidum belépésének esetén — egy fúróberendezés hidraulikus öblítőkörének nyomásviszonyait Dr. Szepesi József: Mélyfúrás c. NME jegyzet 1976. 62. old. 30. sz. ábrája ismerteti. A szakirodalomból ismeretes, hogy a fúrólyukba beépített fúrócső a gyűrűstérrel együtt egységes rendszer. A jelenségek megértéséhez közlekedőedénnyel — egy függőleges síkban elhelyezett, alul megcsapolt U alakú csővel — modellezhető. Az U csőből kialakított közlekedőedény egyik szára a szivattyúval összekapcsolt fúrórúd oldalt, a másik szára a gyűrűstér oldalt, alsó megcsapolása pedig a nyomásegyensúly megbomlásakor a megcsapoláson keresztül a gyűrűstérbe áramló gáznak a közlekedőedénybe történő bevezetését modellezi. A modellben a szivattyú működésekor a közlekedőedényben nyomásveszteség lép fel. Ez az U cső betáplálási pontján elhelyezett fúrórúd nyomásmérővel mérhető. Az U cső gyűrűstér oldali szárának végén előbb egy gyűrűstéri nyomásmérő műszer, ezután pedig egy külső kezelő szervvel - ’ folyamatosan változtatható keresztmetszetű fúvóka helyezkedik el. Az így felépített hidraulikai modellben a gyűrűstér oldali műszernek és a folyamatosan változtatható nyomásveszteséget okozó fúvókának csak a hidraulikai egyensúly megbomlásának felismerése ■. után van szerepe. Eddig az időpontig gáz áramolhat be a közlekedőedény megcsapolásán keresztül a hidraulikai rendszer gyűrűstér oldali ágába. Csak a gyűrűstérbe lép be gáz, a fúrócsőbe nem, részben a folyamatos öblítés miatt, részben azért, mert a fúrócső a 30 szivattyúhoz kapcsolt, visszacsapó szeleppel védett zárt hidraulikai rendszer. A talpi beáramlás észlelése oly módon történik, hogy a fúrólyuk gyűrűsterének végén a talpon beáramlott gáz térfogatának megfelelő mértékű — a 63 szakirodalomban túlfolyásnak nevezett — öblítő fo2
