Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты

Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СМЯТИЯ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ, включающий заполнение замерзающей жидкостью внутриколонного и межколонного пространств : и последующее замораживание жидкости, и .тличающийся тем, что, с целью повьшения надежности осуществления способа, замораживание начинают с внутренней колонны труб путем подачи хладагента через трубу, спущенную во внутреннюю колонну обсадных труб, причем температуру хладагента поддерживают в соответствии с зависимостью 41,8 + Y1748 - 0,66Р, где t - температура хладагента. С, Р - внутреннее критическое давi ление для обсадных труб, кгс/см. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

С". !.

l ф::(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( с (t - 41,8+

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3477281/22-03 (22) 28.07.82 (46) 15.04.84. Бюл. Р 14 (72) Н.Л. Шешунов (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (53) 622.248.76(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

0 583286, кл. Е 21 В 36/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 899868, кл. Е 21 В 43/ОО, 1982 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СМЯТИЯ

ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕЙ

МЕРЗЛОТЫ, включающий заполнение замерзающей жидкостью внутриколонного и межколонного пространств и послеЛ0„„,1086126 А дующее замораживание жидкости, v ..тл и ч а ю шийся тем,. что, с целью повышения надежности осуществления способа, замораживание начинают с внутренней колонны труб путем подачи хладагента через трубу, спущенную во внутреннюю колонну обсадных труб, причем температуру хладагента поддерживают в соответствии с зависимостью где 1 — температура хладагента, С, о

Р— внутреннее критическое давФ ление для обсадных труб, 9 кгс/cM, 1 1086

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для предотвращения смятия обсадных колонн в скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых породах при их обратном промерзачии.

Известен способ предотвращения смятия обсадных труб в скважинах н зоне многолетнемерзлых пород, включающий заполнение полости обсадных труб замерзающей жидкостью и последующее ее замораживание с отводом избытка воды из замкнутых промерзающих объемов f13.

Недостатками этого способа являются низкая надежность, потребность в дополнительном оборудовании, сложные работы в скважинах и необходимость организации постоянного электроснабжения скважин.

Наиболее близким к предлагаемому является способ предотвращения смятия обсадной колонны при обратном промерзании протаявших вокруг скважины многолетнемерзлых пород,включающии заполнение внутриколонного и.межколонного пространства в скважине замерзающей жидкостью и последующее их з амо ражи в ание 2 ).

Однако известный способ недостаточно надежный, так как опережение замерзания жидкости в колонне не контролируется, а создать условия, чтобы температура замерзания жидкости в колонне была несколько выше температуры замерзания жидкости в, 35 заколонном и межколонном пространствах на практике очень трудно, поскольку разница в указанных температурах должна быть очень незначительной, в противном случае опережающее за- 4 мерзание жидкости в колонне приведет к разрыву последней. Цель изобретения — повьппение надежности предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней 45 мерзлоты.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу предотвращения смятия обсадной колонны в зоне мно" голетней мерзлоты, включающему sa- 50 полнение замерзающей жидкостью внутриколонного и межколонного пространств и последующее замораживание жидкости, замораживание начинают с внутренней колонны труб путем подачи хладагента через трубу, спущенную во внутреннюю колонну обсадных труб, причем температуру хладагента

126 2 поддерживают в соответствии с зависимостью

t = — 41,8 + Ill 148 — 0,66Р, где — температура хладаген;а, С, о

Р— внутреннее критическое давление для обсадных труб, кгс/см2.

На чертеже показана схема для осуществления способа предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты.

«..Ь

Схема содержит внутреннюю обсадную колонну 1, наружную обсадную колонну 2, трубу для подачи хладагента 3, многолетнемерзлые породы

4, слой обратного промерзання 5, незамерзшую жидкость в кавернах ствола скважины 6, замерзшую жидкость во внутриколонном и межколонном пространствах 7, дневную поверхность 8.

Способ предотвращения смятия обсадной колонны в зоне многолетней мерзлоты осуществляется следующим образом.

После завершения бурения скважины в ее межколонном пространстве и в колонне 1 оставляется замерзающая жидкость — вода или глинистый раствор. В обсадную колонну на глубину, до которой наблюдается наличие каверн ствола скважины б и отсутствие цементного кольца, что определяется по данным кавернометрии и цементометрии, опускаются трубы 3, через ксторые прокачивают хладагент (дизельчое топливо, раствор диэтиленгликоля} с отрицательной температурой, в результате чего жидкость Во внутриколонном пространстве охлаждается и начинает замерзать. Фронт ее замерзания распространяется от внешней поверхности трубы 3 к внутренним стенкам обсадной колонны 1. Под влиянием постепенного увеличения объема замерзающей жидкости ее избыток вытесняется вверх по колонне 1 и через устье скважины удаляется наружу. К моменту, когда фронт иромерзания достигнет стенок обсадной колонны 1, практически весь избыточный объем жидкости из колонны уже будет вытеснен. Затем фронт промерзания переходит в. межколонное пространство труб

1 и 2, промерзание которого происходит аналогично.

3 l 0861

Во избежание неравномерного промерэания внутриколонного пространства и возникновения э нем гидростатического давления, опасного для обсад. ных труб, величина отрицательной температуры хладагента поддерживают в соответствии с зависимостью

Ф, = — 41,8 + Y1748 — 0,66 Р, 10 где С вЂ” температура хладагента, С, о

Р— внутреннее критическое давление для обсадных. труб, кгс/см

Поддержание температуры по указан- 15 ной зависимости обеспечивает получение давления в колонне ниже уровня внутреннего критического давления для обсадных труб.

ГЬ р и м е р. В скважине, обсаженной двумя обсадными колоннами диаметром 324 мм или.219 мм необходимо предотвратить их смятие в зоне многолетней мерзлоты до глубины 200 м.

Во внутренней колонне диаметром 15

219 мм находится глинистый раствор, плотность которого т = 1200 кгс/м, температура 1 = 15 С, теплоемкость

Сг= 0,75 ккал/кг С.

В межколонном пространстве—

30 пресная вода, плотность у

1000 кг/M3, температура Ф = 15 С, теплоемкость С = 1,0 ккал/кг С.

Во.внутреннюю колонну труб до глубины 200 м спускают трубы диамет35 ром 50 мм и подают хладагент — водный раствор дизтиленгликоля с теплоемкостью Ст= 0,8 ккал/кг С, массовый расход прокачки G = 10 т/ч (Э л/с).

Расчетным путем по известным формулам определяется масса жидкости, количество тепла, которое необходимо отвести из скважины для охлаждения и замораживания в ней жидкости. Вре- 4> мя, необходимое для охлаждения жид26 4 кости в колонне, межколонном пространстве и металла труб определяют с учетам температуры хладагента, опре-. деленной в соответствии с зависимостью

41,8 + 7 1748 — 0,66 Р, rpe 4 температура хладагента С

P — внутренйее критическое давление для обсадных труб, кгс/см2.

Таким образом, жидкость в колонне и в межколонном пространстве надежно и безопасно заморожена и к моменту, когда слой обратного промерэания

5 достигает наружной поверхности обсадной колонны, после чего возможно возрастание гидростатического давления от промерзания жидкостй в кавернах 6, обсадные колонны уже упрочнены замерзшей в них жидкостью и возможность их смятия будет полностью исключена.

После замораживания жидкости внутренняя охлаждающая труба может быть извлечена и использована на других скважинах.

Для повторного освоения скважины, которое осуществляется с помощью пе редвижного агрегата для ремонта скважин и передвижной парогенераторной установки, в нее опускается внутренняя охлаждающая труба, создается циркуляция горячего теплоносителя и замерзший глинистый раствор в колонне быстро оттаивает, после чего охлаждающие трубы извлекаются и дальнейшее освоение скважины идет в обычном порядке.

Технико-зкономическая эффективность способа заключается в снижении затрат, связанных с консервацией скважин в зоне многолетней мерзлоты, за счет надежного сохранения целостности обсадных колонн при обратном промерзании многолетнемерзлых пород.

1086126

Заказ 2207/31

Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.Составитель В. Родина

Редактор В. Ковтун Техред О.Неце Корректор А. Дзятко